DOE基础知识minitab软件操作实例讲解DOE讲课文档

DOE基础知识minitab软件操作实例讲解DOE第1页，共35页。优选DOE基础知识minitab软件操作实例讲解DOEppt第2页，共35页。什么是实验计划法（DesignofExperiments）？

●为了在现有的预算（费用、时间…..）中得出最多的资料而计划实验方法和分析方法DOE（DesignofExperiments）的目的●VitalFewX的确认和影响程度的掌握●掌握选中的重要的X之间的交互作用●树立使用X的Y的预测模型●决定使Y最适合的X的条件DOE基础知识实验计划法概要第3页，共35页。DOE用语整理

●因子（Factors）

--是指影响输出变量（Y）的输入变量（X），即具有温度/压力/作业方法等技术水准意义的母数因子（FixFactor）。如计量因子：温度/压力等；计数因子：原料种类等●水准（LEVEL）

--因子的“水准”是为了实验而指定的因子赋予的值。如不同温度，不同压力等●处理（Treatment）

--所谓的处理是指各因子单一水准的组合。如：100度温度下，压力1气压●处理组合（TreatmentCombination）

--是指因子各水准的组合。如2x2x2的情况下，实验的处理组合是8●重复（Repeat）●主要效果（MainEffect）

--是指各输入变量由不同水准间变化时因水准间差异而引起的输出变量变化的平均值●交互作用（Interaction）

--依据2因子以上的特定因子水准的组合而引起的效果DOE基础知识实验计划法概要第4页，共35页。DOE基础知识实验计划法概要实验的类型

●试行与事故试验（TrialandError）

●一次一个的要因（One-Factor-at-aTime：OFAT）

●部份要因实验（FractionlFactorialDesigns）

●完全要因实验（FullFactorialDesigns）●反应表面实验（ResponseSurfaceMethodology）

●

EVOP调优试验设计

（EvolutionaryOperation）第5页，共35页。DOE基础知识实验计划法概要实验计划顺序

问题的定义输出变量及输入变量的选定输入变量水准的选择DOE的选择实验实施及收集数据数据分析结论和提案Analyze阶段Improve阶段必要时重复实验第6页，共35页。实验计划法概要DOE的选择DOE基础知识

低现行过程的状态高DOE种类审查实验（ScreeningDOE）局部实施法（FractionalFactorialDesign）完全要因实验（FullfactorialDssign）反应表面实验（ResponseSurfaceMethodology）因子（X）数6以上4-101-52-3目的重要因子的识别局部交互作用因子之间关系因子间最适条件的设定追定为了改善的大概方向（线形效果）主效果和局部交互作用所有的主效果和交互作用输出变量的预测模型（曲率效果）说明：考虑实验的目的和预算等来选择DOE第7页，共35页。DOE基础知识完全要因实验定义

Kn要因配置法不按因子数为N个，因子的水准数为K的实验计划法重复实验，也应该可以实施Kn个的实验次数

2k要因实验是由具有2水准的K个因子构成适合特性化/最适合化的阶段

通过相对少的实验获取因子的全部资料并掌握因子的特性和符合最适合化分析相对简单第8页，共35页。DOE基础知识完全要因实验的特性

实验因子的所有组合可以对主效果和交互作用效果全部评价在定义的实验领域内所有可能点上可以推断输出（反应）值实验的误差（偏差）可在反复中获取第9页，共35页。DOE基础知识完全要因实验的基本组合

完全要因实验设计的基本步骤

1)分析问题,明确试验的目的;2)确定因子水准表;3)选择完全要因实验表并进行表头设计;4)制订实验计划表;5)进行实验,测定实验结果;6)对实验结果进行统计分析,得出因子的的主次关系和较优水准组合第10页，共35页。DOE基础知识完全要因实验例题通过测定和分析后，知道影响半导体制造合格率的主要因子是温度，浓度和压力实验目的

掌握合格率与反映温度，浓度和压力的关系，选定使合格率最大化的最合适工程条件因子的各水准

A反应温度（℃）：160℃（-1）

&180℃（+1）

B浓度（%）：20%（-1）

&40%（+1）

C压力（Psi）：5PSI（-1）&10PSI（+1）第11页，共35页。DOE基础知识完全要因实验例题实验顺序反应温度（A）浓度（B）压力（C）A*BA*CB*CA*B*C合格率（%）1-1-1-1111-16021-1-1-1-111723-11-1-11-1154411-11-1-1-1685-1-111-1-115261-11-11-1-1837-111-1-11-1458111111180区分ABCA*BA*CB*CA*B*C总和-211267254254237257256总和+303247260260277257258差92-20664002平均效果23-5151.51000.5第12页，共35页。DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作步骤阶段1实际问题记述阶段2记述关心的要因和水准,使用MINITAB来制订实验数据表,尽可能把所有的反应值在一列中记录,所有的输入变量(要因)的水准记入记录已知道的值的列中。

Stat/DOE/CreateFactorialDesign阶段3决定适当的标本的大小

随意化数据表的实验顺序后执行实验阶段4通过图表分析，分析主效果和交互作用效果

stat/DOE/FactorialPlots/MainEffectsPlot(foragraphicalinterpretation)stat/DOE/FactorialPlots/InteractionPlot(for2-wayinteractions)stat/DOE/FactorialPlots/CubePlot阶段5制订完全模型（FullmodeI）的ANOVA表

stat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)DesignGraphs/EffectsPlots(normalorpareto)第13页，共35页。DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作步骤

阶段6去除以下内容后，求缩小模型（Reducedmodel）

p-值不有意的结果，或者阶段4的“效果图表”中显现为低效果阶段7分析误差图（Residulplots）,确认模型的适合性

stat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)DesignStorage/Residuals&Fitsstat/Regression/ResidualPlotsorstat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)DesignGraphs/ResidualPlots

阶段8叙述数学模型的结论阶段9用进行过程用语解释数学模型

导出结论，指示提案。（使用最合适化）阶段10再现最适合条件。制定下一阶段的实验计划或适用已变化了的条件第14页，共35页。DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例阶段1实际问题记述通过测定和分析后，知道影响半导体制造合格率的主要因子是温度，浓度和压力，现希望掌握合格率与反映温度，浓度和压力的关系，选定使合格率最大化的最合适工程条件阶段2要因及水准的决定

A反应温度（℃）：160℃（-1）

&180℃（+1）

B浓度（%）：20%（-1）

&40%（+1）

C压力（Psi）：5PSI（-1）

&10PSI（+1）阶段3决定适当的标本的大小

随意化数据表的实验顺序后执行实验第15页，共35页。阶段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜单

DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第16页，共35页。阶段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜单

DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第17页，共35页。阶段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜单

DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第18页，共35页。阶段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜单

DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第19页，共35页。阶段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜单

DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第20页，共35页。阶段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜单

DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第21页，共35页。阶段4通过图表分析，分析主效果和交互作用效果

stat/DOE/FactorialPlots。。。DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第22页，共35页。阶段4通过图表分析，分析主效果和交互作用效果

stat/DOE/FactorialPlots。。。DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第23页，共35页。阶段4通过图表分析，分析主效果和交互作用效果

stat/DOE/FactorialPlots。。。DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第24页，共35页。阶段5制订完全模型（FullmodeI）的ANOVA表DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例stat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)DesignGraphs/EffectsPlots(normalorpareto)第25页，共35页。阶段5制订完全模型（FullmodeI）的ANOVA表DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第26页，共35页。阶段6去除以下内容后，求缩小模型（Reducedmodel）

p-值不有意的结果，或者阶段4的“效果图表”中显现为低效果

由上图分析，可对A*B*C，B*C两交互作用排除再进行分析DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第27页，共35页。阶段6去除以下内容后，求缩小模型（Reducedmodel）

p-值不有意的结果，或者阶段4的“效果图表”中显现为低效果

由上图分析，可对A*B*C，B*C两交互作用排除再进行分析DOE基础知识完全要因实验使用Minitab操作事例第28页，共35页。完全要因实验使用Minitab操作事例阶段6去除以下内容后，求缩小模型（Reducedmodel）

p-值不有意的结果，或者阶段4的“效果图表”中显现为低效果

由上图分析，可对A*B两交互作用排除再进行分析DOE基础知识第29页，共35页。完全要因实验使用Minitab操作事例阶段7分析误差图（Residulplots）,确认模型的适合性

stat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)DesignStorage/Residuals&Fitsstat/Regression/ResidualPlotsorstat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)Design