田口DOE培训教程XXXX

MinamiAcousticsLimitedOne-StopAcousticSolutionPartner田口ＤＯＥ培训基础教程PreparedBy:CheckedBy:ApprovedBy:Date:2015-8-2PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()2ＤＯＥ的定义实验设计（DesignofExperimentsDOE）•是一种安排试验和分析试验数据的统计方法。•计划安排一批试验，严格按照计划在设定的条件下进行这些试验，获•得新数据，然后对之进行分析，获得我们所需要的信息，从而得出科•学的结论，并据此作出科学、合理、有效的决策。PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()ＤＯＥ实验与传统实验优缺点传统实验的缺点实验周期过长，需要花费大量时间；其致命弱点是不能把主效应从交互效应中分离开结果是不断受挫折、恶性循环和增加成本。DOE——可以同时测试多个元素的影响。PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()4DOE与传统实验之比较比较项目传统实验DOE每次测试的变量数目一次只变动1个因素多个因素同时变动因素间交互作用和影响无法识别能识别所有因子，包括高阶的交互影响与主效应试验次数多少试验成本高低试验周期长短试验效果差好PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()检测复杂的因果关系实验设计是检测、筛选、证实原因的高级统计工具，是利用整个统计领域的知识来理解流程中普遍存在的复杂因果关系。它不仅能识别单个因素影响，而且能识别多个因子的交互影响。DOE通过安排最经济的试验次数来进行试验，以确认各种因素X对输出Y的影响程度，并且找出能达成品质最佳因子组合。DOE是进行产品和过程改进最有效的强大武器！PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE三条基本原则重复试验：进行不同试验单元间的重复试验。而不是同一批试验的连续观察。随机化：按随机化原则安排试验顺序和单元。区组化：同质性的单元称作区组，譬如上午与下午会对实验有明显差别，就将上午与下午分成两组。好处是：消除未知变量的影响。做法：能区组就区组，不能就随机化。PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE应用PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE的用途（一）产品设计开发：选择能获得最优质量特性的产品参数（名义值）；进行制造和使用过程的模拟试验，以确保设计决策在整个产品周期得以维持，避免不必要的工程更改，从而实现良好的品质为原材料选择最合理的配方缩短设计开发周期。PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE的用途（二）过程设计与优化：检测过程变量对输出响应的影响，筛选主要的可控因素，为设计一个新过程提供依据。确定最佳工艺参数，为制程参数水平设置提供依据减少过程波动，提高过程的稳定性PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE的用途（三）质量改进：检测过程变量x与输出的关系；分析和验证引发产品或过程缺陷的真正原因；减少缺陷、降低不良率；解决长期、顽固、复杂的品质问题；（四）为新设备/现有设备选择合理的参数；（五）进行系统（包括服务领域）的优化。PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE的用途•6SIGMA工具箱PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE的目标DOE的基本目的有两个：筛选：检测自变量X对指标Y的影响程度——哪些因素重要，哪些因素不重要？选优：确定因素及水平搭配的最佳组合——这些自变量X取什么值时使Y达到最佳值？PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE基本术语•因子：指系统或过程输入变量。是工程师需要研究或设定的对象，借以说明响应的大小。•可控因子工程师可以掌控和调整的因素，如注塑过程的压力、温度等；•不可控因子无法控制或难以掌控的因素，如环境温度、粉尘、电磁干扰等，这类因素也称噪音。•因子可以是量化因子和属性因子___•量化因子如温度、压力……•属性因子如材料（甲或乙）、作业员（新员工或老员工）……PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE基本术语•实验计划实验设计是一项安排，以便于实验的进行。而实验，则是一项研究方法，择定数项独立变量做随机变动，从而确定其效应。一项良好的实验，可以使实验的结果获得简明的解释，可以确定各项因素的主效应，也可据以确定各个因素间的互动。•一般情况下，实验计划是由正交表来实现的。PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE基本术语•响应：试验结果，亦称指标、质量特性，是在实验设计中可以测量的系统输出，一般以Y表达。输出响应Y可以有计量型指标和计数型指标两种表达方式。PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE基本术语•水平：在进行每一次实验时，每一因子至少应从两个层次进行研究，称其为因子的水平。例如•温度可能其应用的范围是210℃~230℃，这两个值可以作为因子温度的水平；•材料可取A或B……水平的数目可取2个、3个……水平表达式：由低至高——【2水平】1、2或-、+【3水平】1、2、3PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE基本术语PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()实验设计的基本程序•步骤1：明确改善目标或试验目的；•步骤2：选择品质特性（起关键作用的）•步骤3：筛选并确定因子及其水平；•步骤4：确定试验计划；•步骤5：实施试验，收集数据；•步骤5：整理数据，建立分析模型；•步骤7：分析数据，确定最优因子组合；•步骤8：验证设计。DOE包含计划-实施-分析三个阶段8个步骤：PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()实验设计的种类•正交实验设计•田口设计•全因子实验设计•分部因子设计•筛选设计•响应曲面设计•混合设计•谢宁DOEPrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()如何选择DOE方法PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()什么是正交表•正交表是一种规格化的表格，对于解决问题来说，只要掌握正交表的运用方法就可达到目的。•正交表的表达方式：•正交表的优势PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()正交表的正交性质1.在任意一列中，各水平出现的次数相同；2.对任意列的任一水平，其他列的水平1、2、3与之在同行上相遇的次数相同。•这两个性质称为正交表的整齐可比性，也就是正交表的正交性性质。•因此，虽然是局部试验，但仍有可靠的代表性。PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()田口正交表样式试验观察值实验次数:9*8=72次PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()田口正交表样式安排不可控因子/噪音安排可控因子实验次数:9*2=18次PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()信噪比S/N在通讯工程里，常以电讯的输出“信号”与“噪音”之比作为品质指标，以此值越大表示通讯品质越好。S/N比的原始定义是指信号噪音比，，可用以下公式表示：S/N=信号/噪音该比值越达，表明品质越好。单位以分贝（db）表示。PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()全因子设计什么是全因子设计？•全因子实验设计是指所有因子及水平的所有组合都要至少要进行一次试验。将k个因子的二水平试验记作2试验。•当k=4时，试验次数m=16次•当k=5时，试验次数m=32次•当k=7时，试验次数m=128次一般：因子数k≤5PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()响应曲面设计RSM什么是响应曲面设计RSM?•响应曲面设计是利用合理的试验设计方法并通过实验得到一定数据，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系，通过回归的分析来进行选优的一种统计方法。••适用条件与范围：实验次数比较多因素个数2-3个水平数为2(高+，低-)PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()响应曲面设计分类响应曲面设计分类•中心复合设计CCD(试验次数多)•Box-Bchnken设计BB(试验次数少)设计类型优点缺点CCD有序贯彻性实验次数多BB实验次数少无序贯彻性3因子20次15次PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()响应曲面试验计划的执行•RSM实验计划实际需要包含两个阶段：•第一阶段：寻找试验的最优区域采用全因子设计：拟合一次/线性回归方程——判断是否有“弯曲性”——同时,把研究范围集中在“关键少数”——2-3个显著因子;•第二阶段：进行曲面响应试验加进轴点试验——拟合二次/曲面回归方程，在预设的区域内进行精确选优。RSM设计是DOE体系中真正的选优工具PrinttoPDFwithoutthismessagebypurchasingnovaPDF()DOE应用三部曲——筛选-分析-优化•DOE其实是一个反复试验的过程，我们不可能企望“一下