田口式实验计划法的应用-4

DOE田口式实验计划法的应用DOE五、参数设计参数设计的目的，在于决定产品与制程的参数值，以求得产品机能的稳定，使其在高水平下运作，而受干扰的影响程度最低。参数设计在于运用因素间非线性与线性的一些关系，找出控制因素与误差因素间的交互作用，利用非线性减少变异，再利用线性关系提高水平，即使使用便宜的材料或在不良的环境之下，制程或产品也能达到坚耐性。参数设计所运用的技术是S/N比(讯号杂音比)，它可以表示制程或产品的水准及其误差因素影响的程度。参数设计是一种提高品质而又不影响成本的设计，一般而言，要提高品质一定要把影响这个产品的不良原因消除，才能达到，如此则必须提高成本，如果不去消除原因，而把这些原因所产生的影响设法消除，则不必花什幺成本，也能提高品质，此即参数设计。DOE参数设计的步骤•确定目标讨论：要测什幺，如何使用资料具有可加性–避免(0,1)资料–分类值─可以变换为连续变量分类组数越多越好–分类值的分析也可能发现安定性的条件。–S/N比是最好的特性值(可加性的机会加大)•列出因素–怕少，不怕多分类为控制因素、杂音因素DOE•选择直交表–控制因素配置于内侧直交表，误差因素配置于外侧直交表。•内侧直交表的选择•L12,L16,L18,L27,L32较实用。•推荐L12,L18•各行控制因素水准间隔要大。•外侧直交表的选择•规模要小，杂音引起的变化要大。•实行杂音因素的复合。•重要的杂音因素有两、三个即可.•有时可以不配置杂音因素.DOE计算S/N比对应分析–望小：仅分析–望大：仅分析–望目：•分析db,Smdb–最佳化：优先，然后调节平均到目标值。–不显著因素以低成本高生产力为优先。最佳条件的估计确认实验与估计比较第二次实验寻找最佳参数DOE参数设计的配置参数设计的第一步，为分开列出控制因素与杂音因素，然后找出具有最小交互作用的控制因素以便研究控制因素与杂音误差因素之间的交互作用问题。一般而言控制因素放在直交表内侧，杂音因素放在直交表外侧。DOE参数设计的配置ABCDEFG杂音因素1234567N1N21111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112DOEABCDEFG1122123456712121111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112杂音因素MNDOE品质特性的选取田口方法系一种工程方法，拥有制程或产品的专门知识及有效率的实验方法，才能够设计出来一个极有效的工业实验，因此必须懂得此两种型态的知识才可能成功。品质特性的选取及因素与水准的区分是属于工程专家的工作；而各因素的配置及实验数据的解析则属于数据分析专家的工作。品质特性的选择是实验计划中最主要的部份。DOE杂音因素的选择作参数设计时，虽然杂音因素愈多愈好，如此可获致较多情报，但实验将会变得很大，在费用与时间将不允许，故只能在经营能力范围之内，选择重要的，影响较大的才予以考虑。对策为了避免太大的实验，最好将杂音因素复合成最多3个。复合时可依工程知识做取舍，假如不能确知时，应事先用直交表做实验，一定是选重要的，影响最大的。–选择最重要的杂音，经验告诉我们，试验时若对最大的杂音具有坚耐性的话，对其它的杂音也必将稳定。–一般采用2水准即可，并可用两极端条件复合。DOEABCDEFG11221212123456712211111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112杂音因素MNODOE信号杂音比•望小特性(不包括负值、不良率0%，最佳条件最理想状态为0)。当品质特性能够分类，而希望愈小愈好时，如产品的收缩度，劣化度、噪音、各种公害等，其标准的信号杂音计算如下。DOE望小特性的S/N比niinnynMSDNSymyyyyynyyyynMSD122222223222122322211log10log10/)()()......(1)0(....)0()0()0(1DOE望大特性的S/N比niinynMSDNSmmyyyynMSD122222232221)1(1log10log10/)31(1)1(....)1()1()1(1DOEnyyynyyVVnTSVVSnnieemeem2212n23222122).......()y......yy(y1)(log10-)(1log10望目：近似：S/N=10Log（y/Ve）2DOE练习一：风扇噪音（望小特性参数设计）控制因素水准一水准二A:功率大小B:页片数目C:页片形状D:页片材料E:旋转速度F:页片厚度G:电机型号DOE练习一：风扇噪音（望小特性参数设计）杂音因素水准一水准二H:空调器重量%I:空气湿度J:周围温度回应特性：噪音分贝数用L8直交表排在内侧，L4直交表排在外侧。–计算S/N比。–完成回应表及回应图。–决定最佳因素组合。DOE参数设计配置实验号码ABCDEFGHIJ111122212221S/N11111111222123232111222230252730312211225031402841222211201918205212121230313030621221212142203172211221401946228221211220191918DOES/N回应表根据计算的S/N比，制作响应表，并选择最佳的组合：因素水准ACBDEFG水准1-8.07水准2-6.76DOE练习二：提高某型空调的EER值（望大特性参数设计）•为提高某型空调的EER值，考量下列控制因子皆为2水准控制因子–A压缩机规格–B散热片型式–C散热片处理–D冷媒铜管型式–E毛细管长度杂音因子有三个，都是二水准：F：散热片均一性G：铜管均一性H：压缩机使用年限试设计本实验DOEABCDEee123411111112.112.132.102.1411122221.982.012.052.1412211222.182.202.222.2312222112.002.052.032.0721212121.991.892.032.0021221212.062.082.102.0422112212.262.282.192.2422121122.182.162.132.19H1221G1212F1122实验结果如下，请分析：DOE计算S/N数值，并完成以下响应表S/N比对应表因素水准ABCDE12由二者之差选出最佳组合DOE练习─散热片表面涂膜•响应特性：膜厚度规格值：10.0±1.5(原数据×10000倍)设计因素水准1水准2水准3A:膜材料现行新B:金属铝型态IIIIIIC:清净材料IIIIIID:触媒百分率低中高E:研磨压力低中高F:处理时间短中长G:处理温度低中高H:处理后温度低中高M:表面粗糙度2水准N:散热片供应商2水准噪音因子DOEN0ABCDEFGHM1N1M1N2M2N1M2N1平均S/N1111111116.08.07.69.87.8513.9862112222222.03.05.05.03.757.7823113333339.810.611.010.510.5026.38441211223312.411.610.413.612.0018.9855122233116.010.09.812.49.5511.0676123311226.05.05.87.25.006.92871312132311.68.48.210.09.5515.5628132321315.65.86.46.06.0024.81791331321222.014.818.823.019.6514.473102113322115.217.613.220.616.5514.315112121133210.47.410.811.810.1014.501122132211311.015.812.419.614.7011.58913221231321.07.03.28.44.902.606142223121310.419.215.818.215.9012.063152231232110.014.011.213.012.0516.53116231323123.04.03.64.23.7016.868172321312310.212.411.814.012.1017.717182332123115.416.613.214.815.0020.503DOEABCDEFGH115.55414.76013.72116.03213.92412.94013.34116.87214.07711.26314.65811.51816.09614.68713.139318.32316.06816.89614.42716.81917.96617.05S/N回应表ABCDEFGH19.31110.5929.10812.29210.5678.41711.89211.167211.6789.9009.5589.5758.69213.8259.8503----10.99212.8179.61712.2259.2429.742望目特性原始数据回应表DOES/N比的计算70.342.46.30.40.3868.1664.48log1028.0)28.076.54(41log10)(1log10547648.1428.01384.0184.048.142.46.30.40.38.142.46.30.40.3161621616222221616yVeVeSmnLSmnSeVeSeTDOE总结：工业实验设计时的检核表确定问题–明确叙述所欲解决之问题设立目标–确认产出的品质特性(可量测并且有良好的可加性)脑力激荡–确认因素，希望投入条件皆可以量测–将因素分类为可控因素和非控因素–决定因素的水准和素质–讨论何种品质特性应该被使用当作产出实验计划–选择适当的直交表以控制因素–分配可控因素(和交互作用)于直交表的内侧–选择杂音因素并将其分配于直交表外侧DOE操作实验或模拟并收集数据分析数据–传统分析•平均回应表•平均回应图•平均交互作用图•变异数分析–S/N分析•平均回应表•平均回应图•S/N变异数分析解释结果–选择可控因素的最佳水准–推测最佳条件的结果