1、1DOE2 DOE 術語概念 實驗計劃表 交互作用及极差分析 实验设计类别和用途概述 如何達成成功試驗DOE3 实验设计方法是一种同时研究多个输入因素对输出的影响，确定影响结果的关键因素及其最有利于结果的取值方法。试验设计是对实验方案进行优化设计，以降低试验误差和生产费用，减少试验工作量并对结果分析的一种科学方法DOE4 评估显著因子最佳设置改变响应均值 评估显著因子最佳设置降低响应变异 评估最佳显著因子设置减少噪声因子对因变量的影响 评估影响指标显著因子DOE5最通用的传统模式允许每个因素的两个水平对比优点：优点：便于操作和分析逻辑性缺点：缺点：不能代表真实的条件不知道结果是否显著的不知道结
2、果是否因其它因子水平变化变异的存在引起结论的误导Run Factors Number A B C D E F G Response 123456781112222211112222111112221111112211111112123456781222222211222222DOE6OFF LINE 技術開發 產品設計 製程設計 系統選擇 參數設計決定參數之中心值 允差設計決定參數之公差ON LINE 生產製造DOE7建立技術（製程）評估指標 建立產品（製程）的初期管制圖及Cp&Cpk，作為判斷技術（製程）穩定程度的指標正確易懂的操作手冊 藉由QC工程表，建立製造過程中確保品質的基本保證。其中
3、兩大重點為作業標準書及製程用管制圖。技術的正確性 確實可行的配方、製程條件，不單只是滿足特定要求（需求）的生產條件，而應該是它的趨勢圖，以便日後進行局部修正（規格改變）的依據。對誤差（不可控制原因）的抵抗程度，因為誤差是被用來評估技術穩定度。因此了解其對誤差的抵抗程度將有助於日後新技術的開發。DOE8 要因：會影響特性值的要因(配方)。控制要因：可由設計者或主事者變更之要因，用以得到最安定(最佳)之產品輸出值(特性值)。例如:製程條件、構成元件等。誤差要因：不可由設計者或主事者變更之要因，或者變更時所需成本相當高。例如；環境溫度對於產品的影響等。它適用來評估設計者找出的配方能否接受考驗的重要要
4、因。信號要因：和特性值有一已知之函數關係，此要因只存在於多重目標特性中，藉由改變此一要因達成不同目的特性的需求。如前例中的三原色的添加量即為信號要因。DOE9水準乃是該要因在能夠被設定之可能範圍內，取得數個不同之設定值，此時稱該要因具有數個水準。而該設定值稱水準值。常用之水準為 2水準：一般用於非連續之要因。3水準：一般用於連續之要因。例如：塗佈時Temp為控制要因(令為)，其可能之加工範圍為280330時，常將其取成3水準，其代號及水準值分別如下1280，2300，3330注意：當為連續性要因，其個水準之間隔要大於6倍標準差DOE10DOE11 望目值 望小值 望大值輸出變量輸出變量目标分类
5、目标分类合适輸出變量合适輸出變量 計量型數據 測量與過程功能目標相關的量 定性指標量化 多考核指標的公式評分法.輸出變量輸出變量数值形式分类数值形式分类 计数值 计量值 多特性DOE12以數值形式作分類：計數值：量測數值不為連續量，一般用“個”代表。-單純計數值：將一個特性區分為良品或不良品，常用在外觀等，例如：不良個數、故障台數.-多重計數值：將一個特性區分為優、良、中、可、劣，例如：外觀可分為好、有一些瑕疵、有很多瑕疵。計量值：量測數值為連續量。訂定規格時常用它。-單一目標之特性。Ex:某一規定的尺寸或電壓或顏色.-多重目標之特性，依據不同的需求，只要改變某一要因即可達成不同產品。Ex:經
6、由三原色加入量的不同即可做出不同的顏色，此時對顏色而言是有無限多的目標。至於單一特性或者多個特性只在於最後找出最佳組合時會有影響，因此留在最適條件選取時再談DOE13正交实验表Ln(ji)L为正交实验表代号n为正交实验表次数N=j ij为正交实验的水平数i为正交实验的因素数1.正气可比性2.均衡分散性DOE14DOE15 确定目前过程能力 确立试验目标 确立输出特性 确立可控因素和噪声因素 确立个因素水平数和水平值 选择实验表 验证测量系统 实验资源准备 进行实验 测量实验单元 分析数据表示主要影响因素 确认最佳因素水平组合 优化组合因素和水平值的重复实验验证 标准化作业并进行应有控制 重新评
7、估过程能力嫩里DOE16 建立实验目标 列出相关关键特性 确定可影响输出特性的可控因素 确定可影响输出特性的噪声因素DOE17DOE18DOE19DOE20 交互影響 极差分析DOE21 用以下2個因素A,B,其分別可以設定為Low,High。假使會有以下情形則稱為沒有交互作用，亦即2者相互獨立。ABData-1LowLow3LowHigh4HighLow5HighHigh6B-LowB-HighA-Low34A-high56A-LowA-HighB-LowB-HighDOE22 假使會有以下两条线不平行的情形則稱為具有交互作用，亦即2者相互依存。A-LowA-HighB-LowB-HighA
8、BData-2LowLow3LowHigh5HighLow6HighHigh4B-Low B-HighA-Low35A-high64DOE23 用已研究2變數間依存程度之大小。一般變數皆會有依定程度之依存，因此可藉由它來判斷其大小。如果不知交互作用之大小，而給予錯誤假設，則可能可能造成實驗失敗。研究交互作用將使得實驗規模無法減少，亦即實驗次數將為：變數要因變數個數(Ex:22=4)有時為權衡2者，因此採用部份研究交互作用的方式，亦即不研究高次項的交互作用。DOE24 反映各因素对指标的贡献度 R=K1-K2DOE25 研究目标 因素和水平数 试验次数(成本)根据不同目标和因素数,实验设计可分为
9、下表6个中类:实验类别目标可控因素数1.全因子实验(所有因素和水平的组合)1.寻找最有利于输出的因数水平.2.建立可评估所有交互影响的数学模型4因素以内DOE26实验类别目标可控因素数1.全因子实验(所有因素和水平的组合)1.寻找最有利于输出的因子水平.2.建立可评估所有交互影响的数学模型4因素以内2.部分因子实验(所有组合的一个子集)1.寻找最有利于输出的因子水平.2.建立可评估部分交互影响的数学模型5因素以上3.筛选实验从大量因素中发现少量关键因素(不评估因素间的交互作用)7因素以上4.中心复合设计1.优化2.建立非线性影响存在时的数学模型(常用响应表面法)3因素以上5.可靠设计1.优化2
10、.存在噪声因素变化的场合,寻找输出变异最小时的因素水平5因素以上6.田口动态可靠设计1.优化产品制造过程函数2.使输出对噪声因素敏感性最小,对输入因素敏感性最大7因素以上DOE27DOE28全因子实验全因子实验DOE29全因子实验全因子实验z 所有可能的因子组合都被研究z N=2k优点：优点：z 能够對各因素影嚮及因素間的交互作用影響進行全方位評估缺点：缺点：z 操作不切实际 z 代价高z 可选择分部因子实验，以较少的花费得到较好的效果。Run Factors A B C D E F G Response 12345678910111213141516.12612712811111111111
11、11111.2221111111111111111.2221111111111111111.2221111111122222222.2221111222211112222.2221122112211221122.1221212121212121212.212DOE30分部实验分部实验2水平水平最多最多15因子因子DOE312水平水平3因子的全因子实验设计表因子的全因子实验设计表因素间交错因素间交错:混淆度混淆度ABC=-1ABC=1ABC同号同号,无法评估无法评估;A因素影响因素影响=BC交互作用影响交互作用影响;B因素影响因素影响=AC交互作用影响交互作用影响;C因素影响因素影响=AB交互作
12、用影响交互作用影响DOE32 只要不是全因子实验设计,就存在因素及其交互作用之间的混淆一定存在.要求清楚区分主因素影响和交互作用影响(特别是存在2因素交互作用的场合,慎重选择实验表)DOE33DOE34 分辨率为 III 级的分部实验 因子水平2 因子数247个.无法区分因素间交互作用 用于筛选关进少数因数DOE35 通过对2水平增加一个设计点,从而评估指标对因素间的非线性关系.用于怀疑或确信因素对指标存在非线性影响时.因素26,次数在1490之间 所有因素均为计量值 实验三步骤:2水平全因子或分部实验设计 加上中心点进行非线性测试 如果非线性显著,加轴向点进行补充测试得到非线性预测方程.DO
13、E36 用于研究指标和因素间的非线性影响.因素37 试验次数1562 因素均为计量值 没有将所有试验因素同时设为高水平的组合,队友安全要求的试验较合适.DOE37 是一种分部设计法 因素可达31,水平可达5,可以进行混和水平设计.引入信噪比概念产品特性 Y在多个输入变量的作用下为随机变量,其数学期望为,方差为2.变异系数 y=2/,表示世纪之偏离目标值的程度.信噪比 表示产品特性稳定性,=2/2=10 lg =S/N,取对数后,接近正态分布,便于分析.静态田口设计:找出信噪比最高的因素水平设置,时输出变量变差最小.指标一般为固定值DOE38实验设计的环境实验设计流程图响应变量目标定义问题清楚，
14、简明，可测量噪声因子可控因子恒量独立因子有影响的可测量的可控的Low BHigh BLowAHighAResponseLow BHigh BLowAHighAResponseInteractionNo interactionLow AHigh A5643Low AHigh A55.243LowBHigh B交互作用可控變量試驗次數DOE 實驗表 定性定量望大望小望目排序 水平设置設計環境實際路徑Inputs/factors Settings/levels篩選實驗优化實驗VariablesdfSVFS PABErrorTotal 1111329.31.476.31.410729.31.476.3
15、1.435.620.453.127.174.14.326704分析變量 C Plan/do:what,when,who重复次數,隨機性,穩定性,資料整理.DOE39关键步骤定义问题-清除要解决问题的现状-邀请有助的适当人选加入 定义目标-确定输出品质特性(依赖响应变量)-定义测量系统 定义设计关键参数 -脑力激荡所有独立的变量 -分类(可控l/常量/噪声因素)和优先顺序 -评估交互作用 选择参数 -变量的数量和它们的值达成一致 设计实验表 -对独立变量选择最好（最少）的正交试验表 -排列各变量和交互列到实验表的各列 计划试验进行 -建立制程稳定的实验计划，取得计量值 -回答问题;what,wh
16、en,who,where,and how -准备随即或重复的实验 -确定对常量因素的控制DOE40 水平设置太接近均值，响应差异没有被发现设置太宽，非线性影响没有被发现 噪声因素的考虑没有辨识和考虑噪声因素 Emphasis On CurvatureBelief in complexity rather than simplicity 渴望最优在优化之前需要杜绝“至关重要几个”和“取决定作用几个变量”的想法 非随机实验使用标准运行模式导致产生噪声影响的趋势斜线 忽略交互作用导致混淆和非最优结果 确定的运行在完全执行前检查实验结果 实验计划/准备没有充分的时间决定设计计划,后勤准备和确定品质特性
