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1、1冠卓冠卓实验设计实验设计实验设计实验设计实验设计实验设计 DOEDOE2008.7.252008.7.26 广州第2页课程目录课程目录课程目录课程目录?DOE的目的和种类DOE的目的和种类 ?DOE的统计学准备DOE的统计学准备 ?实验设计的软件使用实验设计的软件使用 ?因子实验因子实验 ?稳健参数设计介绍稳健参数设计介绍2第3页一些约定一些约定一些约定一些约定? 让手机静音让手机静音 ? 遵守上课和休息时间遵守上课和休息时间 ? 积极参与练习积极参与练习冠卓冠卓实验设计实验设计DOEDOE的目的和种类的目的和种类的目的和种类的目的和种类3第5页案例案例案例案例? 某一瓷砖公司生产某 一型号
2、瓷砖存在品质问 题：瓷砖厚度不均造成 了严重的客户投诉问 题，而厚度的要求是 100.15mm。初步认为 以下8个参数可能对厚度 有影响，如何确定重要 的参数并且找出最佳的 配置？某一瓷砖公司生产某 一型号瓷砖存在品质问 题：瓷砖厚度不均造成 了严重的客户投诉问 题，而厚度的要求是 100.15mm。初步认为 以下8个参数可能对厚度 有影响，如何确定重要 的参数并且找出最佳的 配置？瓷砖尺寸瓷砖尺寸第6页案例案例案例案例? 参数名称参数名称目前设置目前设置 ? A：石灰含量1%A：石灰含量1% ? B：寿山石含量53%B：寿山石含量53% ? C：寿山石种类现行配方C：寿山石种类现行配方 ?
3、D：烧粉含量1%D：烧粉含量1% ? E：添加物粒径现行粒径E：添加物粒径现行粒径 ? F：烧成次数二次烧成F：烧成次数二次烧成 ? G：长石含量4%G：长石含量4% ? H：黏土种类K型和G型各一半H：黏土种类K型和G型各一半4第7页好的方法让你事半功倍好的方法让你事半功倍好的方法让你事半功倍好的方法让你事半功倍?麦肯锡的咨询顾问在为某国政府作咨询 诊断时发现，因为政府决策时没有使用 结构性的分析方法，作出了很多愚蠢的 决定。麦肯锡的咨询顾问在为某国政府作咨询 诊断时发现，因为政府决策时没有使用 结构性的分析方法，作出了很多愚蠢的 决定。 工作方法是对前人成功经验的总结。工作方法是对前人成功
4、经验的总结。 大学里我们学到了知识，工作中我们要学 习如何做事。大学里我们学到了知识，工作中我们要学 习如何做事。第8页学习和实验学习和实验学习和实验学习和实验? 婴儿为什么把东西放进嘴里?婴儿为什么把东西放进嘴里? ? 学习就是一个反复的假设、实验、修正过 程。学习就是一个反复的假设、实验、修正过 程。假设假设结果结果假设假设结果结果假设假设实验实验理解的改变理解的改变实验实验理解的改变理解的改变? 实验结合了统计方法和科学研究以确保学习的有效性。实验结合了统计方法和科学研究以确保学习的有效性。5第9页被动观测与实验设计被动观测与实验设计被动观测与实验设计被动观测与实验设计 实验设计指主动操
5、纵流 程的输入变量，然后观 测流程响应的变化。被动观测指观察一个程序而沒 企图作任何改动（如：在收集 基线数据时不实验设计指主动操纵流 程的输入变量，然后观 测流程响应的变化。被动观测指观察一个程序而沒 企图作任何改动（如：在收集 基线数据时不“拧拧”这个程序） 。这个程序） 。第10页被动观测与实验设计被动观测与实验设计被动观测与实验设计被动观测与实验设计每年都有很多人看到苹果掉到 地上，但只有牛顿才从中得到 灵感并且通过实验发现了万有 引力定律。被动观测指观察事情的发生，而不是做一些动作去使事情发生。世界杂交水稻之父袁隆平早年间在田 埂上发现了一颗特别饱满的稻穗，正 是之后几十年的时间里不
6、断的实验才 培育出杂交水稻。每年都有很多人看到苹果掉到 地上，但只有牛顿才从中得到 灵感并且通过实验发现了万有 引力定律。被动观测指观察事情的发生，而不是做一些动作去使事情发生。世界杂交水稻之父袁隆平早年间在田 埂上发现了一颗特别饱满的稻穗，正 是之后几十年的时间里不断的实验才 培育出杂交水稻。有计划的去改变一些事情，也许会有令人振奋的结果发生有计划的去改变一些事情，也许会有令人振奋的结果发生有计划的去改变一些事情，也许会有令人振奋的结果发生有计划的去改变一些事情，也许会有令人振奋的结果发生6第11页为什么要做实验为什么要做实验为什么要做实验为什么要做实验? ? ? ? 在工作中我们进行实验是
7、因为我们有以下的疑惑：在工作中我们进行实验是因为我们有以下的疑惑：? 我们不了解哪些因子会影响到流程的输出。我们不了解哪些因子会影响到流程的输出。? 我们也不知道这些因子是如何影响流程的输出的。我们也不知道这些因子是如何影响流程的输出的。? 为了达到流程的最佳输出，应该如何设置流程的关 键输入因子？为了达到流程的最佳输出，应该如何设置流程的关 键输入因子？? 为了使噪音变量对流程的影响最低，应该如何设置 流程的关键输入因子？为了使噪音变量对流程的影响最低，应该如何设置 流程的关键输入因子？第12页工业流程的实验工业流程的实验工业流程的实验工业流程的实验我们想找出关键变量我们想找出关键变量X的设
8、置来改进响应的设置来改进响应Y我们想找出关键变量我们想找出关键变量X的设置来改进响应的设置来改进响应Y流程流程信号因子信号因子 (X)响应响应 (Y) (输出变量输出变量)受控因子噪音因子受控因子噪音因子7第13页什么是什么是什么是什么是DOE?DOE?DOE?DOE?DOE：Design of Experiment， 意为实验设计，一个简单的有严格 规则的途径，这个途径有目的的改 变流程输入的设置，并且考察这些 设置的改变对流程的输出有何影 响。在纸飞机的下落实验中，我们想知 道飞机机翼的长度，宽度以及别针 的数量是如何影响飞机的下落时间 的，为此我们设计实验来改变飞机 机翼的长度、宽度和别
9、针的数量来 看下落时间的变化。DOE：Design of Experiment， 意为实验设计，一个简单的有严格 规则的途径，这个途径有目的的改 变流程输入的设置，并且考察这些 设置的改变对流程的输出有何影 响。在纸飞机的下落实验中，我们想知 道飞机机翼的长度，宽度以及别针 的数量是如何影响飞机的下落时间 的，为此我们设计实验来改变飞机 机翼的长度、宽度和别针的数量来 看下落时间的变化。第14页实验的关注点实验的关注点实验的关注点实验的关注点? 实验可能用于：实验可能用于：改变流程的均值改变流程的均值降低流程波动（变差）降低流程波动（变差）同时改变均值和降低变差同时改变均值和降低变差8第15页
10、DOEDOEDOEDOE的类型的类型的类型的类型? 筛选实验筛选实验 识别流程主要因子识别流程主要因子? 特性描述实验特性描述实验 量化流程主要因子及其交互 作用对流程输出的影响量化流程主要因子及其交互 作用对流程输出的影响? 最优化实验最优化实验 确定流程输入因子的设置以达 到流程输出的最佳确定流程输入因子的设置以达 到流程输出的最佳? 验证实验验证实验 进一步确认前面实验得出的结果进一步确认前面实验得出的结果冠卓冠卓实验设计实验设计DOEDOE的统计学准备的统计学准备的统计学准备的统计学准备数据属性和假设检验9第17页数据的类型数据的类型数据的类型数据的类型 连续型数据连续型数据 变量数据
11、变量数据 计量数据连续型数据以参数的形式，比如尺寸、 重量或时间等来说明一个产品或流程的 特性。连续型数据是可以连续变动的。计量数据连续型数据以参数的形式，比如尺寸、 重量或时间等来说明一个产品或流程的 特性。连续型数据是可以连续变动的。第18页数据的类型数据的类型数据的类型数据的类型离散型数据离散型数据 属性数据属性数据 计数数据离散型数据是以发生的频数(Frequency)来表示 某件事发生或未发生的次数。 离散型数据也可以是分类数据，如地区、班次、物料种 类、生产线等。 离散型数据不能够连续变动。计数数据离散型数据是以发生的频数(Frequency)来表示 某件事发生或未发生的次数。 离
12、散型数据也可以是分类数据，如地区、班次、物料种 类、生产线等。 离散型数据不能够连续变动。10第19页总体和样本总体和样本总体和样本总体和样本参数的获取途径有两种：通过调查总体获得和通过抽查样品 获得。参数的获取途径有两种：通过调查总体获得和通过抽查样品 获得。? ? 总体总体总体总体 (N)(N)(N)(N)? 具有某种特征的全体 对象或个体的集合。 包括对所有可能的对 象或个体的具体参数 或特征的测量。具有某种特征的全体 对象或个体的集合。 包括对所有可能的对 象或个体的具体参数 或特征的测量。? 总体可能指刚刚出厂 的所有铸件总体可能指刚刚出厂 的所有铸件。? ? 样本样本样本样本 (n
13、)(n)(n)(n)? 总体的一个子集。在统计 学中，我们会遇到总体的一个子集。在统计 学中，我们会遇到“随机 抽样随机 抽样”，或一组特选的样 本数据，每一次样本被选 中的几率都相同。，或一组特选的样 本数据，每一次样本被选 中的几率都相同。? 如果我们要从工厂中随机 抽取10件铸件，那么我们 需要确保这10件铸件是从 工厂生产的所有同型号的 铸件中随意选取的。如果我们要从工厂中随机 抽取10件铸件，那么我们 需要确保这10件铸件是从 工厂生产的所有同型号的 铸件中随意选取的。第20页总体参数样本统计量总体参数样本统计量x平均值标准差 （方差）比例平均值标准差 （方差）比例 (百分比百分比)
14、s （ s（ s2 2）p （ （ 2 2）P1. 总体参数是唯一的总体参数是唯一的, 但通常是不知道的，如全国所有人的平均身高。但通常是不知道的，如全国所有人的平均身高。2. 样本统计量被用来估计总体参数。样本统计量被用来估计总体参数。总体参数总体参数总体参数总体参数vsvsvsvs样本统计量样本统计量样本统计量样本统计量11第21页波动波动波动波动? 所有流程都存在波动，没有任何两件产品其质量 特征是完全一样的。所有流程都存在波动，没有任何两件产品其质量 特征是完全一样的。? 我们预期观察值会有差异，如果没有差异，我们 就会产生怀疑。我们预期观察值会有差异，如果没有差异，我们 就会产生怀疑
15、。? 通常我们不会仅仅依靠一个数据就做出结论，而 是收集多个数据并且非常注意如何收集这些样 本，以减少偏差。通常我们不会仅仅依靠一个数据就做出结论，而 是收集多个数据并且非常注意如何收集这些样 本，以减少偏差。波动的产生是很自然的，是意料之中的。波动是统计学的基础波动的产生是很自然的，是意料之中的。波动是统计学的基础波动的产生是很自然的，是意料之中的。波动是统计学的基础波动的产生是很自然的，是意料之中的。波动是统计学的基础第22页正态分布正态分布正态分布正态分布? 正态分布是连续型数据一个非常重要的概率分布，它有 以下特点：正态分布是连续型数据一个非常重要的概率分布，它有 以下特点： 呈钟型形
16、状呈钟型形状 左右对称左右对称50%50%正态分布是很多统计学工具的基础，自然界中很多现 象以及工业中的很多流程都符合正态分布的规律正态分布是很多统计学工具的基础，自然界中很多现 象以及工业中的很多流程都符合正态分布的规律正态分布是很多统计学工具的基础，自然界中很多现 象以及工业中的很多流程都符合正态分布的规律正态分布是很多统计学工具的基础，自然界中很多现 象以及工业中的很多流程都符合正态分布的规律12第23页正态分布正态分布正态分布正态分布? 正态分布是一个概率分布，它可以由两个参数决定，均值Mean()和标准差。正态分布是一个概率分布，它可以由两个参数决定，均值Mean()和标准差。? 正态分布中数据离中心值越远，其出现的概率越低，离中心值的距离可以用数值和中心值相差多少个标准差(Z)表示：正态分布中数据离中心值越远，其出现的概率越低，离中心值的距离可以用数值和中心值相差多少个标准差(Z)表示：? 可以通过差标准正态分布表（Z表）求出概率可以通过差标准正态分布表（Z表）求出概率=xZ个数第
