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杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpertDesignOfExperiment实验设计杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert实验设计课程大纲实验设计基本概念实验方案设计实验结果分析方差分析杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert一、实验设计的基本概念实验设计的优点术语及定义正交实验设计原理实验设计表杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert发展历程1920年，英国统计学家费歇尔用于农田实验；三、四十年代，英、美等国对DOE进行了进一步的研究，得以广泛应用于冶金、建筑、医药等行业；二战后，日本将其作为管理技术之一引进，经发展成田口方法；现在，6SIGMA将其作为最主要的改善工具。杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpertDOE的作用杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert2019/9/156实验方式：尝试方法：依据数据每次实验结果加入自己的专业判断，以决定下一次实验的参数组合。此方法需要很强的专业知识。单因子实验方法：一次只改变一个输入因子，以寻求该因子的最佳设定值。此方法不适合两个因子同时影响输出特性值的情况。多因子（多元配置）实验方法：所有因子排列组合，对每一种可能都进行实验，以找到最佳组合。此法只在因子数少时才使用。。正交实验方法：通过由各因子在实验中出现相同次数，以平衡各因子的影响大小。可同时解决以上两个缺点。杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert。DOE简介I任何事物都可看做一个过程。由于输入的变化、各种干扰因素的影响以及各波动源之间可能存在的交互作用，使得过程的输出变化不定。究竟是哪些因素显著的影响着输出的波动？在哪些条件下输出能够控制在理想的范围内？实验设计（DOE）可帮我们解开其中之谜！过程输入输出干扰杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpertDOE简介IIDOE过程可分为实验方案的设计和实验结果的数据分析两部分。实验方案的设计包括确定实验指标、选取因素、确定因素水平、建立实验指标的数学模型和方案。实验结果的数据分析是应用线性代数、概率论和数理统计等数学工具对实验数据进行分析处理，包括极差分析、方差分析.杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpertDOE的优点科学合理的安排实验，从而减少实验次数，缩短实验周期，提高经济效益从众多的影响因素中找出影响输出的主要因素分析影响因素之间交互作用影响的大小分析实验误差的影响大小，提高实验精度找出较优的参数组合，并通过对实验结果的比较、分析，找出达到最优化方案进一步实验的方向对最佳方案的输出值进行预测杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert术语及定义实验因子和水平实验设计表输出变量杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert因子因子：实验中，影响实验输出的要素。又称因素或输入自变量x。可控因子:实验过程中可以设置和保持在希望的水平。噪声因子:可导致实验结果发生偏差,但无法控制。杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert水平水平：实验中各因子的不同取值。一般因素均取2-3个水平做实验。水平范围选择要考虑对结果的影响程度，选择适度。低-1高1实际影响实验影响低-1高1实际影响实验影响杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert水平2水平：只需要考察因子对实验结果的线性影响；3水平：考察因子对实验结果的非线性影响。低-1中0高1Y低-1高1Y杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert输出变量实验设计的输出结果；尽可能使用计量型数据；关注均值的最优化及变差的最少化。杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert例子某公司生产DVD-ROM用激光头，经定义分析激光头与激光管的粘接力过小，要提高粘接力，需进行材料粘接实验。水平因素（因子）输出变量(实验结果)ABC粘接时间粘接温度胶牌号1（—）A1=10SB1=200555粘接力2（+）A2=8SB2=250360X3A3=5SB3=270Tu90杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert术语及定义交互作用：因子间相互影响的程度。如粘接时间粘接温度。实验次数：各因子的水平组合数。粘接力高温低温短粘接时间长粘接时间杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert正交实验设计表实验设计表是实验设计的工具，正交表是实验设计表的代表。L(2)43正交实验代号实验次数因子数全因子实验数水平杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert正交实验设计表实验次数因子ABC1112212132114222杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert正交实验设计表原理正交实验表的性质：整齐可比性：同一张表上，每个因素的每个水平出现的次数相等。均衡分散性：任意两列的水平数字配对完全相等。111122121221222211212112假设最优实验点111不在实验中，可通过相邻实验点（211，112，121）很容易找到。杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert常用正交设计表L(2)43L(2)87L(2)1211L(2)1615L(3)94L(3)2713L(4)165L(5)256L(2*3)1817L(4*2)814L(4*2)16112杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert二、实验方案设计实验设计方案实验设计流程实验设计的成功因素杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert实验设计的类别和用途选择实验类别需考虑：实验目标因子和水平数每次实验的成本根据不同的目标和因子数，包括6种实验类别。杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert实验设计类别实验类型目标可控因子数全因子实验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因子之内部分因子实验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5因子以上筛选实验从大量因子中找到少数关键因子7因子以上中心复合设计优化，建立非线性影响存在时的数学模型，（响应表面方法）3因子以上可靠设计优化，当存在噪声因子变化的场合发现输出最小变异时对应的因子水平。5因子以上田口可靠设计优化，优化产品或制造过程函数，使输出对噪声因子敏感最小，对输入因子敏感性最大7因子以上杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert实验类别的选择流程确定实验目标选定因子筛选ＤＯＥ因子７实验精度不高全／部分因子ＤＯＥ优化ＤＯＥ结果分析目标达成结束杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpertＤＯＥ运作流程确定实验目标制订实验设计计划确定实验类别实验准备验证测量系统实验及记录数据结果分析优化组合验证实验控制杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpertＤＯＥ实验计划表项目名称：日期：ＤＯＥ目标：相关背景：输出特性：测量方法：规格：因子对输出的影响目前水平范围易改变性低水平高水平备注：杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert制订实验计划的注意事项：最好选择单一输出变量；在选择因子实验时，根据经验和历史数据先筛选，以降低成本；对与无法确认实验影响程度的因子，可先通过筛选实验确定其对输出的影响；确定可能影响输出变量的噪声因子。杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpertＤＯＥ成功的关键准确衡量实验指标详细的输入因子可靠的设计方案详尽的实验计划合格的测量系统可追溯的实验条件杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert运用DOE,优选ASIMODEL857蚀刻（ETCHING）工艺,提高印刷电路板的线路质量案例I杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert实验方案的设计明确目的,确定指标实验目的:优选蚀刻（ETCHING）工艺,明确蚀刻温度、速度、铜厚对蚀刻效果的影响，使制程变差最小化实验指标:线宽目标值为5mil+/-1mil杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert制定因素水平表根据以往的蚀刻操作记录,并参阅有关资料,选取如下因素水平表，并认为因子间存在交互影响。蚀刻实验因素水平表因素水平A蚀刻温度(℃)B蚀刻速度(cm/min)C铜厚(mil)-1(low)45501.31(high)50781.5杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert设计实验方案本实验选用正交表L8(2/7),温度（TEMP）、速度（SPEED）、铜厚（COPPERTHK）作全因子实验，以考察因子间的交互影响。杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert设计实验方案（MINITAB）创建因子设计方案杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert设计实验方案（MINITAB）选择3因子2水平的全因子实验杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert设计实验方案（MINITAB）选择全因子设计方案分区（不同人，时间，地点）选择中心点，考察非线性影响选择重复实验，考察实验误差，判断因子水平的显著影响杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert设计实验方案（MINITAB）命名因子名称，确定因子的数据类型杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert设计实验方案（MINITAB）随机实验杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert设计实验方案（MINITAB）多因子的交互影响杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert全因子实验设计方案（MINITAB)标准顺序实验顺序中心点分区蚀刻温度蚀刻速度铜厚81111（50）1（78）1（1.5）5211-1（45）-1（50）123111-1-1（1.3）64111-113511-11-17611-1111７１１-１-１-１４８１１１１-1杰思顾问-全面管理专家JESSConsultant-TotalManagementExpert。运用正交实验,优选SANMINA(ASIA)波峰焊接工艺,提高印刷电路板的焊接质量案例2杰