DOE入门课程

实验设计（DOE）入门全球品管中心职级晋升系列之1活动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3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)响应(Y)噪声/不可控因子一.什么是DOE响应(Y)=过程F（因子X）4DOE的原理工程实践统计原理二.DOE的原理和作用显著因子？实验次数？相互影响？…..5BufferPVXEtchBufferPVXEtch后形成轻微表面小黑点1stITO刻蚀液浸泡小黑点变大PVXEtch后小黑点逐渐变大SD层GI层BufferPVXEtchPower（W）Press（mT）SF6（sccm）O2（sccm）He2（sccm）Time（s）改善前65001503000100050改善后3000753000100045PVXEtch改善前300015030045040086改善后250015050030060086Step1:BufferPVXEtch的Power由6500W→→3000W,改善不明显Step2：PVXEtch的Power由3000W→→2500W，改善明显但工艺调整有限Step3：DOE实验案例—12“二.DOE的原理和作用6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•Press1500•SF6（sccm）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4~10全因子实验2~5DOE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2~3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WwhatCchooseDdoAanalysis-.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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：MaterialWingBody1-1-1-121-1-13-11-1411-15-1-1161-117-1118111StdOrderFactorsFACTOR(-1)Level(1)LevelMaterialCardPaperWingShortLongBodyshortLong1.3因素2水平全因子实验2.重复一次，共16次实验10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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全因子水平选择Step1.因子选择四.DOE案例13数据填写标准序运行序中心点区组MaterialWingBodyTimer1Timer2平均值4111PaperLngWngShtBdy2.632.532.5813211CardShtWngLngBdy1.561.621.593311CardLngWngShtBdy1.871.721.7956411PaperShtWngLngBdy2.252.162.2058511PaperLngWngLngBdy2.782.622.710611PaperShtWngShtBdy2.282.372.3251711CardShtWngShtBdy1.631.721.67511811CardLngWngShtBdy1.971.811.897911CardLngWngLngBdy1.941.941.94121011PaperLngWngShtBdy2.962.752.855141111PaperShtWngLngBdy2.031.911.97151211CardLngWngLngBdy1.721.631.67551311CardShtWngLngBdy1.441.531.48591411CardShtWngShtBdy1.51.681.59161511PaperLngWngLngBdy2.532.662.59521611PaperShtWngShtBdy2.132.222.175Step1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？14数据分析Step1.统计时间序列时间序列图Step2.时间序列图简单Step3.时间序列图序列四.DOE案例15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16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17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18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19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：P≤0.05，为显著因子，上例判定Material/Wing为显著因子四.DOE案例20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21响应优化器Step：统计DOE因子响应优化器四.DOE案例22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23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