1、实验设计（DOE）入门全球品管中心职级晋升系列之1活动p 案例说明：直升机飞行实验FACTOR(-1)Level(1)LevelA2cm4cmB8cm10cmC2cm3cm虚线：对折实线：剪裁B:机翼长度A:机翼宽度C:机身宽度参考设定值：8cm参考设定值：2cm裁剪方式：2一. 什么是DOE二. DOE的原理和作用三. DOE的种类和步骤四. DOE案例目录3p DOE是一种结构化和系统化的方法，能有效、快速地揭示多个过程变量(Xs)与输出或质量特性(Y)的因果关系，以确定影响过程响应的最重要的因子(Xs)，从而获得最佳响应(Y)。机身宽度机翼长度机翼宽度过程质量特性 (飞行时间T)因子(X
2、)响应 (Y)噪声/不可控因子一.什么是DOE响应 (Y)=过程F（因子X）4p DOE的原理工程实践统计原理二. DOE的原理和作用l显著因子？l实验次数？l相互影响？.5Buffer PVX EtchBuffer PVX Etch后形成轻微表面小黑点1st ITO刻蚀液浸泡小黑点变大PVX Etch后小黑点逐渐变大SD层GI层Buffer PVX EtchPower（W）Press（mT）SF6（sccm）O2（sccm）He2（sccm）Time（s）改善前65001503000100050改善后3000753000100045PVX Etch改善前300015030045040086改
3、善后250015050030060086lStep1:Buffer PVX Etch的Power由6500W3000W,改善不明显lStep2：PVX Etch的Power由3000W2500W，改善明显但工艺调整有限lStep3：DOE实验p案例12“二. DOE的原理和作用6p DOE的作用例：CELL 刻蚀 点类不良Issue! 筛选因子 Power（W） Press SF6（sccm） O2（sccm） He2（sccm） Time（s） Other 建立模型 根据主相关因子进行后建立模型进行分析确认趋势方向模型分析参数优化 Power（W）250 Press 1500 SF6（scc
4、m）500 O2（sccm）300 He2（sccm）600 Time（s）85输出最佳结果优化筛选建模二. DOE的原理和作用7筛选实验:田口设计PlackettBurman设计6以上部分因子实验410全因子实验25DOE 种类因子数量筛选重要因子筛选重要因子因子与Y的关系目的区分主效应主效应和部分交互作用所有主效应和交互作用，建立数学模型(线性效果）作用低现在工序了解程度高响应曲面实验23设定因子的最佳条件响应变量的预测模型(曲线效果）要求三.DOE的种类和步骤8策划响应变量“Y”策划因子“x”选择合适的DOE方法实施实验&收集数据分析结果&改善实施策划实验过程“F”明确问题和目标Wwha
5、tCchooseDdoAanalysis-.陈述实际问题-.期望的改善方向？-.望大/小/目？-.计量/计数型？-.计量/计数型？-.水平如何？-.过程能力？-.因子数量如何？-.实验经费如何？-.数据有无异常？-.模型是否符合？-.继续实验 or实施改善？实验设计阶段分析改善阶段PplanY=F（x）三.DOE种类和步骤9四.DOE案例p 案例说明：直升机飞行实验响应设定：Y：飞行时间(秒)目标飞行时间最大化因子及水平定义：Material WingBody1-1-1-121-1-13-11-1411-15-1-1161-117-1118111StdOrderFactorsFACTOR(-1
6、)Level(1)LevelMaterialCardPaperWingShortLongBodyshortLong1. 3因素2水平全因子实验2. 重复一次，共16次实验10p 创建设计Step.1 启动软件Step.2 创建设计四.DOE案例11Step.2 设计方案p 构建全因子实验矩阵Step.1 因子数Step.3 具体参数四.DOE案例12Step.2 数据类型水平p 全因子水平选择Step1.因子选择四.DOE案例13p 数据填写标准序运行序中心点区组MaterialWingBodyTimer1Timer2平均值4111PaperLng WngSht Bdy2.632.532.58
7、13211CardSht WngLng Bdy1.561.621.593311CardLng WngSht Bdy1.871.721.7956411PaperSht WngLng Bdy2.252.162.2058511PaperLng WngLng Bdy2.782.622.710611PaperSht WngSht Bdy2.282.372.3251711CardSht WngSht Bdy1.631.721.67511811CardLng WngSht Bdy1.971.811.897911CardLng WngLng Bdy1.941.941.94121011PaperLng WngS
8、ht Bdy2.962.752.855141111PaperSht WngLng Bdy2.031.911.97151211CardLng WngLng Bdy1.721.631.67551311CardSht WngLng Bdy1.441.531.48591411CardSht WngSht Bdy1.51.681.59161511PaperLng WngLng Bdy2.532.662.59521611PaperSht WngSht Bdy2.132.222.175Step1输入响应Step2 计算均值四.DOE案例思考：采集的数据如何判定异常？14p 数据分析Step1.统计时间序列时
9、间序列图Step2.时间序列图简单Step3.时间序列图序列四.DOE案例15p 时间序列图分析判定正常：随时间变化，平均值无明显规律、无明显异常点四.DOE案例16p 因子图分析Step1：统计 DOE 因子因子图Step2：统计 DOE 因子因子图主效应图 统计 DOE 因子因子图交互作用图四.DOE案例17PaperCard2.52.42.32.22.12.01.91.81.7Lng WngSht WngLng BdySht BdyMaterial平均值 的均值WingBody平均值 主效应图拟合均值p 主效应、交互效应分析主效应图：分析因子分别取高低水平时，响应的变化量；比较截距大小交
10、互作用：如果因子A的效应依赖于因子B所处的水平，即称为有AB有交互作用，观察是否相交四.DOE案例18p 分析因子设计Step1.统计DOE因子分析因子设计Step2.选择响应Step3.选择分析图形四.DOE案例19p 分析因子设计Step1.显著因子柏拉图判定：红线以右Step2.P指判定：P0.05，为显著因子，上例判定Material/Wing为显著因子四.DOE案例20p 残差分析Step1.正态概率图判定：残差数据应均匀分布，符合正态分布Step2.残差与拟合值判定：应在中心线附近波动，无明显变化规律Step3.残差与观测值判定：应随机波动，无明显变化趋势四.DOE案例21p 响应优化器Step：统计 DOE 因子响应优化器四.DOE案例22p 响应优化器Step1：统计 DOE 因子响应优化器设置Step2：响应参数设置四.DOE案例23p合意性及验证实验优化结果：Paper材质+长机翼+短机身可实现最长飞行时间！四.DOE案例24实操和讨论
