DOE简介PPT课件.ppt

实验设计（DOE）简介,学习目的,了解什么是DOE了解DOE中的一些基本术语了解常见的DOE类型及其主要用了解DOE的一般步骤了解2k试验设计的方法,DOE是一系列实验及分析方法集，通过有目的地改变一个系统的输入来观察输出的改变情况。,流程,输入(x),输出(y),可控的输入参数(可控因子),不可控的输入参数(噪音因子),現象,原因,例：,现在截止阀焊接泄漏不良率偏高，达到20000ppm，我们期望能降到5000ppm。已知可控的主要影响条件：焊接时间、焊料厂家、焊接温度、焊工水平（工作时间长短）、冷却方式。在现有的可控水平下，我们最好能做到多少ppm？,现在一般的解决方案？,一次只改变一个参数,而其他参数都保持不变,每个参数只设两个水平，每个水平只做一次试验不能说明问题，如果重复4次，则每个参数要做8次试验，总共需要8*8*8*8*8=32768次试验！,而且试验的结果我们只知道每个参数的主效应情况，参数与参数之间的影响一无所知！,可不可以同时改变五个参数？,DOE,传统的实验分析与DOE的区别？,传统试验：1.实验周期长，浪费时间。实验成本大幅度提高，影响产品推向市场的时机。2.如果第一次估计可以接受，实验会停止下来，“最佳”方案可能永远找不到。3.实验方法粗糙，因为在实验其中一个因子时，其他因子保持不变，这样得出的结论可能和实际不符。,DOE的目的,确定哪些x对y的影响最大；确定应把有影响的x设定在什么水平，以使y达到或尽可能靠近希望值；确定应把有影响的x设定在什么水平，以使y的分散度（或方差）尽可能减小；确定应把有影响的x设定在什么水平，以使不可控x(噪音因子)对y的影响尽可能减小。,找出定义流程的公式y=f（x）使流程优化,DOE的适用范围,产品设计工艺设计解决过程问题计量工作的改进,QCD,DOE的基本术语,响应变量：所关注的可测量的输出结果，如良率、强度等，常用y表示；因子：可控的变量，通过有意的变动，可确定其对响应变量的影响，如温度、时间等，常用x表示；水平：因子的取值或设定，如：时间因子的水平1:5秒时间因子的水平2:10秒处理：某次试验的整套因子，如：处理1：时间=5秒，温度=1000度处理2：时间=10秒，温度=1500度,DOE的基本术语,重复：指在不重新组合实验设定的情况下，连续进行实验并收集数据复制：意谓每个数据值在重新设定测试组合之后收集随机化：适当安排实验次序，使每个实验被选出的机会都相等全因子实验：组合所有因子和每个因子水平的实验部分因子实验：如果没有全部资源和时间时采用的一种只运行全因子试验中的部分组合的实验,DOE的基本术语,主效果：一个因子在多水平下的变化导致输出变量的平均变化交互作用：改变其他因子的不同水平是，一个因子水平的主效果有所改变，在这种情况下因子间具有的作用中心点：检查一个两水平因子试验的主效果在两个水平之间是否是线性的区组：无法控制的变量称之为分区化变量，在一个分区变量的某个标准上进行的实验称为一个分区,DOE的基本术语,P值：检查一个因子说效果是否显著的概率值曲率：检查中心点是否显著的值失拟：检查简化模型过程是否合适（失拟表示被剔除的项是显著的活模型所包含的项中有不显著的）残差分析：检查分析结果是否可用，从正态、随机角度分析R-Sq、R-Sq（预测）、R-Sq（调整）：检查模型准确性，三个数值应尽量接近系数：y=f（x）中各x的系数，决定方程式的系数，为模型优化做准备响应优化器：基于y=f（x）进行望大、望小、望目的对x的预测,DOE的常见类型及用途,DOE的一般步骤,1.通过确认历史数据或收集现场数据来确定目前的过程能力。2.确定实验目标。3.确定衡量实验输出结果的变量。4.确定影响输出结果的各类可控因子和噪音因子。5.确定每个因子的水平数和各水平的实际取值。6.选择实验用表，使其能适应所选择的因子和水平数并确定实验次数。7.验证测量系统。8.实验资源准备，包括人员、材料、设备等，建立测试计划。,DOE的一般步骤,9.进行实验，确信每个实验单元均被对应于其实验条件做好标识。10.测量实验单元。11.分析数据，标记主要影响因子。12.确认取得最好输出结果的因子水平的组合。13.在此优化组合的因子和水平值上进行反复实验以确认效果14.通过标准作业程序固定优化的实验条件（因子和水平），并进行应有的控制。15.重新评估过程能力,回到前面的案例进行25实验,例：,现在截止阀焊接泄漏不良率偏高，达到20000ppm，我们期望能降到5000ppm。已知可控的主要影响条件：焊接时间、焊料厂家、焊接温度、焊工水平（工作时间长短）、冷却方式。在现有的可控水平下，我们最好能做到多少ppm？,步骤一：,现在是20000ppm,步骤二：,在现有可控基础上做到最好，期望降到5000ppm,步骤三：,确定y为：截止阀焊接泄漏不良率,步骤四、五：,X1=焊接时间：5秒，10秒X2=焊料厂家：A，BX3=焊接温度：1000度，1500度X4=焊工水平：A，BX5=冷却方式：A，B焊接设备为不可控因素，按A,B两台设备进行区组区分担心有曲率，要设中心点（3个以上）由于试验资源限制，不做重复和复制,步骤六：建立实验计划,统计DOE因子创建因子设计,1,2,3,1,2,3,4,1,2,1,2,步骤七：,使用MSA相关知识,步骤八、步骤九：,根据上表安排相关资源并试验,步骤十：,步骤十一：,统计DOE因子分析因子设计,1,2,1,2,先简化模型,直至,检查是否弯曲，模型简化是否适当，区组是否有影响,简化至最终模型,检查主效果图：统计方差分析主效果图,检查交互作用：统计方差分析交互作用图,检查残差,正态,正态,随机,随机,检查P值、R-Sq值,建立方程式：y=f（x）,最优化：统计DOE因子响应优化器,步骤十二：,最佳组合：温度=1000度时间=5秒焊工