1、一、一、DOEDOE概念概念二、二、DOEDOE作用作用三、三、DOEDOE步步驟驟四、四、DOEDOE術語術語五、五、DOEDOE方法方法Confidential1 1 of 63of 63一、一、DOEDOE概念概念试验设计试验设计(Design Of Experiment)(Design Of Experiment) ：主动控制：主动控制影响因素影响因素的的变化，并观察变化，并观察响应变量响应变量的变化并研究其中的变化并研究其中的影响。的影响。试验目的：是评估自变量对因变量的影响程度。试验目的：是评估自变量对因变量的影响程度。假设我们可以控制工序中的自变量（假设我们可以控制工序中的自变量
2、（X1.X2Xn）我们就可以找到改进响应变量我们就可以找到改进响应变量(Y1.Y2Yn)的设置的设置Confidential2 2 of 63of 63二、二、DOEDOE作用作用找出关键变量找出关键变量关键变量取值关键变量取值关键变量取值范围关键变量取值范围找出非关键关键变量，放宽找出非关键关键变量，放宽工差，用低价材料替代工差，用低价材料替代控制关键变量也就控制了过程控制关键变量也就控制了过程Confidential3 3 of 63of 63三、三、DOEDOE術語術語响应變量响应變量Response:Response:试验输出的结果试验输出的结果因子因子Factor:Factor:试验
3、过程中的不同输入变量如温度、时间、粘度等试验过程中的不同输入变量如温度、时间、粘度等水平水平Level:Level:试验中对因子的不同设定值如温度：试验中对因子的不同设定值如温度： 1010度、度、2020度、度、3030度度干扰干扰Noise:Noise:人不可控制的事物人不可控制的事物主要影响主要影响Main Effect:Main Effect: 对单个因子而言对单个因子而言 , , 从一个水平到另一个水平的从一个水平到另一个水平的变化对输出的平均影响变化对输出的平均影响交互作用交互作用InteractionInteraction ：两个因子合起来对总输出的影响将高于两：两个因子合起来对
4、总输出的影响将高于两个单独的因子造成的影响个单独的因子造成的影响重复重复 ReplicationReplication ： 以随机次序重新做一次试验以随机次序重新做一次试验随机化随机化RandomizationRandomization ：以一种无固定模式的次序做试验：以一种无固定模式的次序做试验區組區組Blocking:Blocking:将干扰最小化的方法将干扰最小化的方法Confidential4 4 of 63of 63四、四、DOEDOE步驟步驟叙述试验目的确定响应变量研究影响因子定义X水平考虑因素考虑因素?试验的分辨率试验的分辨率?样本数、功效和样本数、功效和Power?重复和复制重
5、复和复制?划分区组划分区组?试验实施的随机性试验实施的随机性试验设计收集数据为何检验多个为何检验多个 X?多个改进机会多个改进机会?试验设计的效率试验设计的效率?估计因子间交互作用估计因子间交互作用为何进行试验为何进行试验?确定起显著作用的因子确定起显著作用的因子X?确认分析阶段所假想的确认分析阶段所假想的X?量化因子量化因子X对响应对响应Y的影的影响响?改进程序的系统方法改进程序的系统方法图形分析分析种类分析种类分析模型简化模型析因：析因：残差分析反应优化器优化：优化：-等值线图等值线图-反应优化反应优化器器验证试验效应：效应：-正态检验图、正态检验图、Pareto图图-主要效果图、交互作用
6、主要效果图、交互作用图图、立方图立方图-ANOVA、回归分析、回归分析Confidential5 5 of 63of 63五、五、DOEDOE方法方法?一次一因素試驗一次一因素試驗?全阶乘因子试验（全因子试验）全阶乘因子试验（全因子试验）?分数阶乘因子试验（部分实施因子试验）分数阶乘因子试验（部分实施因子试验）?响应曲面设计响应曲面设计?分步试验思想分步试验思想?正交試驗設計正交試驗設計Confidential6 6 of 63of 63五、五、DOEDOE方法方法所谓一次一个因素法（所谓一次一个因素法（OFATOFAT），就是先固定一种组合，就是先固定一种组合，而其它因子保持固定而其它因子保
7、持固定，然后每次改变一个条件，将相邻，然后每次改变一个条件，将相邻的两次实验结果进行比较，以估计两个条件的效果差异。的两次实验结果进行比较，以估计两个条件的效果差异。OFAT=One Factor At a TimeOFAT=One Factor At a TimeOFATOFAT虽然简单，但对实验的虽然简单，但对实验的效率效率造成影响：造成影响：-可能进行了不必要的实验可能进行了不必要的实验-找出原因因素的时间很长找出原因因素的时间很长-不知道改变一个因素而其他因素也改变所带来的影响不知道改变一个因素而其他因素也改变所带来的影响-不能发现或了解各因素的组合效果（交互作用）不能发现或了解各因素
8、的组合效果（交互作用）Confidential7 7 of 63of 63五、五、DOEDOE方法方法全阶乘因子试验（全因子试验）：全阶乘因子试验（全因子试验）：指所有因子的所有水平的指所有因子的所有水平的所有组合都至少进行一次试验所有组合都至少进行一次试验：全阶乘试验的次数：全阶乘试验的次数：Runs=X kX-水平；水平； k-因子数因子数Level23Factors249382741681532243Runs增加一个水平要大幅度增加实验次数！增加一个水平要大幅度增加实验次数！全阶乘实验的优势全阶乘实验的优势-包含所有主要结果的信息-包含所有交互作用的信息-量化Y=F（X）全阶乘实验的局限
9、性全阶乘实验的局限性-资源分配过多-时间过长一般因一般因子数子数4时，才时，才用全阶用全阶乘实验乘实验设计设计Confidential8 8 of 63of 63五、五、DOEDOE方法方法当因子水平超过当因子水平超过2 2时：由于试验次数随因子个数呈指数增时：由于试验次数随因子个数呈指数增长长. .-通常只作通常只作2 2水平设计水平设计一般来讲：一般来讲：因子的高、低两水平因子的高、低两水平+ +部分中心点之水平设置部分中心点之水平设置，相当大程，相当大程度上可以代替度上可以代替3 3水平设计，但试验次数大幅度减少，故最常用。水平设计，但试验次数大幅度减少，故最常用。全因子试验案例全因子试
10、验案例2- 表示因子均为表示因子均为2水平；水平；k k2 2 因子设计因子设计K表示因子数量；表示因子数量；试验所需的运行次数试验所需的运行次数=2kConfidential9 9 of 63of 63五、五、DOEDOE方法方法正交試驗法正交試驗法通過通過應用正交表應用正交表，它的建构，允许每一个因素的效果，可以在，它的建构，允许每一个因素的效果，可以在数学上，独立予以评估。数学上，独立予以评估。可以有效降低实验次数，进而节省时间、金钱而且又可以得到可以有效降低实验次数，进而节省时间、金钱而且又可以得到相当好的结果。相当好的结果。次数次数A A1 11 12 23 34 45 56 67
11、78 81 11 11 11 12 22 22 22 2B B2 21 11 12 22 21 11 12 22 2C C3 31 11 12 22 22 22 21 11 1D D4 41 12 21 12 21 12 21 12 2E E5 51 12 21 12 22 21 12 21 1F F6 61 12 22 21 11 12 22 21 1G G7 71 12 22 21 12 21 11 12 2Y1Y1Y2Y2Y3Y3Y4Y4Y5Y5Y6Y6Y7Y7Y8Y8结果结果L8(27)正交表正交表Confidential1010 of 63of 63Confidential1111
12、of 63of 638行表示不同因子水平的组合7列表示最多7个因子1、2表示各因子的两种水平每个因子出现机会均等Confidential任意2列间组合数字各出现 2次，其搭配是均等的1212 of 63of 63Confidential1313 of 63of 63Confidential1414 of 63of 63Confidential1515 of 63of 63Confidential1616 of 63of 63Confidential1717 of 63of 63Confidential1818 of 63of 63Confidential1919 of 63of 63Confi
13、dential2020 of 63of 63Confidential2121 of 63of 63Confidential2222 of 63of 63Confidential2323 of 63of 63Confidential2424 of 63of 63Confidential2525 of 63of 63Confidential2626 of 63of 63Confidential2727 of 63of 63Confidential2828 of 63of 63Confidential2929 of 63of 63Confidential3030 of 63of 63Confiden
14、tial3131 of 63of 63Confidential3232 of 63of 63Confidential3333 of 63of 63Confidential3434 of 63of 63Confidential3535 of 63of 63Confidential3636 of 63of 63Confidential3737 of 63of 63Confidential3838 of 63of 63Confidential3939 of 63of 63Confidential4040 of 63of 63Confidential4141 of 63of 63Confidentia
15、l4242 of 63of 63Confidential4343 of 63of 63Confidential4444 of 63of 63Confidential4545 of 63of 63Confidential4646 of 63of 63Confidential4747 of 63of 63Confidential4848 of 63of 63Confidential4949 of 63of 63Confidential5050 of 63of 63Confidential5151 of 63of 63Confidential5252 of 63of 63Confidential53
16、53 of 63of 63Confidential5454 of 63of 63全因子实验示例曲奇饼全因子实验示例曲奇饼DOEDOEDOEDOE 设计及结果设计及结果烘烤时间（烘烤时间（A A ）烘烤温度（烘烤温度（B B）烘烤时间烘烤时间烘烤温度烘烤温度(min)(min)A A610610( (o oF)F)B B375375450450口味口味41504735目标：改进曲奇的口味和外观目标：改进曲奇的口味和外观问题：问题：那一个因子比较重要？那一个因子比较重要？如何设定重要的因子？如何设定重要的因子？Confidential5555 of 63of 63全因子实验示例曲奇饼全因子实验示例
17、曲奇饼DOEDOEDOEDOE 结果分析结果分析实用性分析实用性分析图形分析图形分析定量分析定量分析Confidential5656 of 63of 63全因子实验示例曲奇饼全因子实验示例曲奇饼DOEDOE实用性分析实用性分析烘烤时间烘烤时间烘烤温度烘烤温度o o( (F)F)(min)(min)A A610610Confidential口味口味B B375375450450415047355757 of 63of 63全因子实验示例曲奇饼全因子实验示例曲奇饼DOEDOE图形分析图形分析烘烤时间烘烤时间 烘烤温度烘烤温度(min)(min)A A6(-)10(+)6(-)10 (+) ( (o
18、 oF)F)B B375 (-) 375 (-) 450 (+) 450 (+) 口味口味41504735Confidential5858 of 63of 63全因子实验示例曲奇饼全因子实验示例曲奇饼DOEDOE定量分析定量分析开始分析之前，用（）、（）号表示每一个水平开始分析之前，用（）、（）号表示每一个水平烘烤时间烘烤时间 烘烤温度烘烤温度烘烤时间烘烤时间 烘烤温度烘烤温度口味口味(min)(min)A A610610 ( (o oF)F)B B375375450450 41504735(min)(min)A A( (o oF)F)B B口味口味41504735Confidential59
19、59 of 63of 63全因子实验示例曲奇饼全因子实验示例曲奇饼DOEDOE定量分析定量分析因子的影响高水平平均值低水平平均值因子的影响高水平平均值低水平平均值在本例中，在本例中，A A 的主要影响的主要影响42.5 -42.5 - 44 = -44 = - 1.51.5B B的主要影响的主要影响 41-41-45.5 = -45.5 = - 4.54.5Confidential6060 of 63of 63全因子实验示例曲奇饼全因子实验示例曲奇饼DOEDOE交互作用交互作用 一个因子的影响取决于另一个因子的水平一个因子的影响取决于另一个因子的水平口味随着烘烤温度和时间的变化烘烤时间烘烤时间
20、烘烤温度烘烤温度(min)(min)A A6(-)10(+)6(-)10 (+) ( (o oF)F)B B375 (-) 375 (-) 450 (+) 450 (+) 口味口味ABAB41504735Confidential6161 of 63of 63全因子实验示例曲奇饼全因子实验示例曲奇饼DOEDOE交互作用交互作用 交互作用的水平可由因子的水平值相乘得出交互作用的水平可由因子的水平值相乘得出1234交互作用的影响交互作用的影响AB= (41+35)/2 - (50+47)/2 = - -10.510.5A-+-+xxxxxB-+=烘烤时间烘烤时间AB+-+烘烤温度烘烤温度(min)(min)A A6(-)10(+)6(-)10 (+) ( (o oF)F)B B375 (-) 375 (-) 450 (+) 450 (+) 口味口味ABAB41504735Confidential6262 of 63of 63全因子实验示例曲奇饼全因子实验示例曲奇饼DOEDOEDOEDOE 结果分析总结结果分析总结因子影响时间温度时间温度1.54.510.5不敏感不敏感Confidential6363 of 63of 63
