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1、6Sigma绿带培训-改善阶段,实验设计简介 2K因子实验设计简介 23实验 部分因子设计 响应面方法（RMS） 进化操作（EVOP） I阶段路径,目 录,Introduction to Experimentation 实验设计简介,The purpose of an experiment is to better understand the real world, not to understand the experimental data 进行一个实验的目的是为了更好的了解真实的世界， 而不是了解实验数据。,William Diamond IBM-retired statisticia
2、n) IBM-已退休的统计员,Learning objectives 学习目的,通过对本文章的学习，学员将能够解释什么是DOE。理解为什么使用DOE解释一些DOE的术语描述DOE的基本步骤描述有效效果设计的一些阻碍了解OFAT实验设计的局限性,What is Design of Experiments(DOE) 什么是实验设计,DOE consists of purposeful changes of input variables(factors) to a process (or activity) in order to observe the corresponding changes
3、 in the output variables (Responses)实验设计通过有目的地改变一个过程（或活动）的输入变量（因子），以观察输出变量（响应量）的相应变化。It is a scientific approach which allows the researcher to gainKnowledge in order to better understand它是一种科学的方法，使研究者更好地了解一个过程 并确定输入（因子）是如何影响输出（响应量）,What is Design of Experiments(DOE) 什么是实验设计,Why Use DOE 为什么使用试验设计,试验
4、设计是识别关键输入因子的最有效方法。试验设计是帮助我们了解输入因子和响应变量关系的最高效途径。试验设计是建立响应变量与输入因子之间的数学关系模型的方法试验设计是确定优化输出并减少成本的输入设定值的途径。试验设计是设定公差的科学方法。,Benefit of DOE 实验设计的益处,The benefits of DOE are: 实验设计的益处如下a) Process performance improvement改善过程绩效水平b) Costs reduction降低成本c) Shortening product development time.缩短产品开发时间和生产时间,Basic Ter
5、minology 基本术语,Response 响应变量 所关注的可测量的输出结果，如良率、强度等。Factors 因子 可控制的变量，通过有意义的变动，可确定其对响应变量的影响，如温度、时间等。Level 水平因子的取值或设定，如：e.g. Level 1 for time=2 hrLevel2 for time=3 hr举例：时间因子的水平12小时时间因子的水平23小时,Basic Terminology 基本术语,Treatment 处理a set of specified factor levels for an experimental run某次实验的整套因子e.g. Treatme
6、nt1: time=2 hr and temperature=175 cTreatment1: time=3 hr and temperature=225 c举例：处理1：时间2小时， 温度175 c处理1：时间3小时， 温度225 c,Basic Terminology 基本术语,Repetition 重复重复指在不重新组合实验设定的情况下，连续进行试验并收集数据。Replication 复制复制意味每个数据值在重新设定测试组合之后收集。Randomization 随机化适当安排实验次序，使每个实施被选出的机会都相等目的:避免噪音因子的变化对结果的影响.,Steps of DOE 实验设计步
7、骤,I、statement of the problem陈述问题II、set the objective of the DOE设立目标III、determine the output response(s)确定输出变量IV、identify input factors(control factors and noise factors）识别输入因子（可控因子/噪声因子）V、select the levels for each factors选定每个因子的水平,Steps of DOE 实验设计步骤,VI. Select the type of DOE选择实验设计类型VII. Plan and
8、prepare the resource for conducting the experiments计划并为实施实验做准备.VIII. Conduct the experiments and record the data实施实验并记录数据.IX. Analyze the data and draw conclusion分析数据并得出结论.X. Run confirmatory experiments,if necessary.必要时进行确认实验.,Step III: Determine the Response(s) 步骤三：确定响应变量,Use continuous responses
9、whenever possible尽量使用连续数据作输出变量.-Continuous data provide more information连续数据提供更多的信息.-Attribute data needs larger sample size计数型数据需要大样本量.Use response which can be measured precisely, accurately, and with stability.尽量使用可精确，稳定测量的输出变量.,Step IV: Identify Input Factors 步骤四：识别输入因子,Generally，input factors c
10、an be identified through: 通常可通过以下工具识别输入因子：- Fishbone diagram鱼骨图- C&E matrix因果矩阵- FMEA潜在失效模式效果分析,Control Factors vs. Noise Factors 可控因子与噪声因子,Controllable (Control) factors are factors for which we can set and maintain a desired level during a process normal operation. 可控（控制）因子是我们在工序的正常操作时能设定并且维持在期望水平
11、的因子。Noise factors are factors that vary during normal Operation，and we cannot control them.Or，we prefer Not to control them because doing so would be very expensive.噪音因子是在正常的操作期间变化的因子，而且我们不能够控制他们；或者我们宁愿不控制他们，因为这么做会很昂贵。,Step V:Select Levels for Each Factor 步骤五：选择输入因子的水平,Levels can be either quantitat
12、ive or qualitative. 因子水平可以是定量的，也可是定性的。Quantitative example. 定量举例温度：100 和120 压力： 20 psi 和25 psi旋转度：3000RPM vs.3500RPMQualitative example-定性举例Machine A vs. Machine B 机器A和机器BShift A, B, C 曲线A, B, CMaterial type: New vs old 材料类型：新和旧,Step V:Select Levels for each Factor 步骤五：选择输入因子的水平,Levels are selected
13、based on DOE objective. 因子水平的选择是基于实验目的。Objective#1: Determine vital few inputs from a large number of variables(Screening) 筛选DOE：从大量的变量中确定出重要的少数输入因子Set “Bold ” levels extremes of current capabilities将当前能力的极限值设定为“大胆”水准,Step V:Select Levels for each Factor 步骤五：选择输入因子的水平,Objective#2: To understand fact
14、or relationships and interactions 量化DOE：了解因素关系及交互作用Once critical inputs are identified, reduced spacing of the levels is used to identify interactions among Inputs一旦确定重要的输入因子，通过减少水平间距来确定输入因子间的关系和交互作用Objective#3:To identify the operating window of a set of input variables (Process Optimization) 优化/稳健
15、DOE：确定一组输入变量的操作参数（过程最优化)Close settings are again used水平设定进一步接近,Step VI: Select the type of DOE 步骤六：选择DOE类型,Step VII:Plan conducting the experiment 步骤七：实施实验的计划,实施实验的计划应解决以下问题：费用如何？我们已经与内部客户讨论过吗？需要多长时间？有必要做试运行吗？我们需要提案及许可吗？谁来进行实验？,Step VIII & IX: Conduct experiments,obtain data and analyze data 步骤八和九：实施实验，获取数据并分析数据,Obtain the data 获取数据-Validate the data collection and data values确认数据,收集数据值-Validate that special conditions did not influence 确认特别情况不会产生影响Analyze the data using Minitab用Minitab 分析数据We will cover this in later modules我们将在接下来的课程里讲解,Barriers to Effective DOE 实施实验的阻碍,
