DOE试验设计培训

,DOE試驗設計,一、DOE概念 二、DOE作用 三、DOE步驟 四、DOE術語 五、DOE方法,一、DOE概念,试验设计(Design Of Experiment) ：主动控制影响因素的 变化，并观察响应变量的变化并研究其中的影响。 试验目的：是评估自变量对因变量的影响程度。,二、DOE作用,三、DOE術語,响应變量Response:试验输出的结果 因子Factor:试验过程中的不同输入变量如温度、时间、粘度等 水平Level:试验中对因子的不同设定值如温度：10度、20度、30度 干扰Noise:人不可控制的事物 主要影响Main Effect:对单个因子而言, 从一个水平到另一个水平的 变化对输出的平均影响 交互作用Interaction：两个因子合起来对总输出的影响将高于两 个单独的因子造成的影响 重复 Replication： 以随机次序重新做一次试验 随机化Randomization：以一种无固定模式的次序做试验 區組Blocking:将干扰最小化的方法,四、DOE步驟,五、DOE方法,一次一因素試驗 全阶乘因子试验（全因子试验） 分数阶乘因子试验（部分实施因子试验） 响应曲面设计 分步试验思想 正交試驗設計,五、DOE方法,所谓一次一个因素法（OFAT），就是先固定一种组合，而其它因子保持固定，然后每次改变一个条件，将相邻的两次实验结果进行比较，以估计两个条件的效果差异。,OFAT=One Factor At a Time OFAT虽然简单，但对实验的效率造成影响： -可能进行了不必要的实验 -找出原因因素的时间很长 -不知道改变一个因素而其他因素也改变所带来的影响 -不能发现或了解各因素的组合效果（交互作用）,五、DOE方法,全阶乘实验的优势 -包含所有主要结果的信息 -包含所有交互作用的信息 -量化Y=F（X）,全阶乘实验的局限性 -资源分配过多 -时间过长,一般因子数4时，才用全阶乘实验设计,全阶乘因子试验（全因子试验）：指所有因子的所有水平的 所有组合都至少进行一次试验：,五、DOE方法,当因子水平超过2时：由于试验次数随因子个数呈指数增长. -通常只作2水平设计 一般来讲：因子的高、低两水平+部分中心点之水平设置，相当大程度上可以代替3水平设计，但试验次数大幅度减少，故最常用。,全因子试验案例,五、DOE方法,正交試驗法 通過應用正交表，它的建构，允许每一个因素的效果，可以在数学上，独立予以评估。 可以有效降低实验次数，进而节省时间、金钱而且又可以得到相当好的结果。,正交表,8行表示不同因子水平的组合,7列表示最多7个因子,1、2表示各因子的两种水平,每个因子出现机会均等 任意2列间组合数字各出现2次，其搭配是均等的,烘烤时间（A） 烘烤温度（B） 目标：改进曲奇的口味和外观,全因子实验示例曲奇饼DOE,全因子实验示例曲奇饼DOE,DOE结果分析,实用性分析 图形分析 定量分析,全因子实验示例曲奇饼DOE,实用性分析,烘烤时间 烘烤温度 (min) (oF) 口味 A B 6 375 41 10 375 50 6 450 47 10 450 35,全因子实验示例曲奇饼DOE,图形分析,烘烤时间 烘烤温度 (min) (oF) 口味 A B 6(-) 375 (-) 41 10(+) 375 (-) 50 6(-) 450 (+) 47 10 (+) 450 (+) 35,全因子实验示例曲奇饼DOE,定量分析,开始分析之前，用（）、（）号表示每一个水平,烘烤时间 烘烤温度 (min) (oF) 口味 A B 41 50 47 35,烘烤时间 烘烤温度 (min) (oF) 口味 A B 6 375 41 10 375 50 6 450 47 10 450 35,全因子实验示例曲奇饼DOE,定量分析,因子的影响高水平平均值低水平平均值 在本例中， A的主要影响 42.5 - 44 = - 1.5 B的主要影响 41- 45.5 = - 4.5,全因子实验示例曲奇饼DOE,交互作用 一个因子的影响取决于另一个因子的水平,烘烤时间 烘烤温度 (min) (oF) 口味 A B AB 6(-) 375 (-) 41 10(+) 375 (-) 50 6(-) 450 (+) 47 10 (+) 450 (+) 35,口味随着烘烤温度和时间的变化,全因子实验示例曲奇饼DOE,交互作用 交互作用的水平可由因子的水平值相乘得出,烘烤时间 烘烤温度 (min) (oF) 口味 A B AB 6(-) 375 (-) 41 10(+) 375 (-) 50 6(-) 450 (+) 47 10 (+) 450 (+) 35,A x B = AB 1 - x - = + 2 + x - = - 3 - x + = - 4 + x + = +,