《《doe教育训练》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《doe教育训练》ppt课件（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Design Of Experiment 简介,學習目標,学习DOE方法的好处 学习基本的DOE 术语 DOE事例,DOE定義,指通过优选选择对参品特性影响比较大的各相关参数，确定那些因素重要那些不重要，还有每个因素取什么水平为好；各个因素按什么样的的水平搭配起来是产品 特性指标较好，这就是试验设计。簡單講就是考察影响产品特性的各个参数，确定什么样的参数组合些产品特性最好。,DOE的目的,在生产和科研活动中,为保证质量,降低成本,经常会遇到如何选择最 优方案的问题,如怎样选择合适的配方/合理的工艺参数,最佳的生产 条件,安排实验方案能做到时间最省,效果最好,成本最低.,基本的DOE 术语,杂音
2、的观念 品质工程的观点是指会使产品机能变异的原因视为杂音或噪音 因子，杂音分为下面三种： （1）外部杂音 环境、人员 （2）内部杂音或劣质杂音 储存时间或使用中变质而不能达到目 的的机能者 （3）变异杂音或产品间杂音，以相同的规格制造出的产品间的变异,产品品质的变异的原因 原材料或采购零件的变异 机器、设备等动作的变异或工具的磨损 加工或处理条件的变异 人为错误或因反复动作而产生的变动,交互作用,交互作用的定义 若某一因子各水准效果的关系因另一因子的水准条件不同而有 所改变时，称此两因子间存在交互作用。,A1 A2 温度,A1 A2 温度,两因子间的关系 例如：某产品强度最大的两个因素分别为温
3、度及催化剂含量。现进行实验，以温度为A因子，140为A1,160为A2， B因子为催化剂含量则取1%为B1，2%为B2，分别对A1B1,A1B2,A2B1四种组合分别进行实验，所得结果如下。,无交互作用,党两因子间无交互作用存在时，其组合水准效果具有加成性,有交互作用,当两因子间交互作用存在时，其组合水准效果不具有加成性,自由度的概念 要得到所需的结果，必须提供最少的信息个数,效 果,A1 A2 水準,差值,效 果,B1 B2 B3 水準,因子的自由度 对2水准A1、A2的因子A而言，想知道那一个是最佳水准，只需知道效果差值即可，故2水准因子的自由度为1,而对于3水准B1、B2、B3的因子B而
4、言，则需知道B2与B1的效果差及B3与B1效果差，故3水准的因子自由度为2,由上文可知，对一具N水准的因子而言，知道N-1个水准与此水准的差值，故 因子自由度 =水准 - 1,正交试验设计方法,简称正交设计,是试验设计的重要组成部分,该方法由日本的田口玄一于1949年创立。正交试验设计方法是从全面试验中挑出部分有代表的点进行试验, 这些代表点具有“均匀”和“整齐”的特点.正交试验设计是部分因子设计(fraction factorial designs)的主要方法,具有很高的效率.,试验设计例,为提高某化工产品的转化率，选择了三个有关因素进行条件试验，反应温度(A)，反应时间(B)，用碱量(C)
5、，并确定了它们的试验范围： A：80-90 B：90-150分钟 C：5-7 试验目的是搞清楚因子A、B、C对转化率有什么影响，哪些是主要的，哪些是次要的，从而确定最适生产条件，即温度、时间及用碱量各为多 少才能使转化率高。试制定试验方案。,这里，对因子A，在试验范围内选了三个水平；因子B和C也都取三个水平： A：Al80，A285，A3=90 B：Bl90分，B2120分，B3=150分 C：Cl5，C26%，C37% 当然，在正交试验设计中，因子可以是定量的，也可以是定性的。而定量因子各水平间的距离可以相等，也可以不相等。 这个三因子三水平的条件试验，通常有两种试验进行方法：,()取三因子
6、所有水平之间的组合，即AlBlC1，A1BlC2，A1B2C1， ，A3B3C3，共有27次试验。用图表示就是图1 立方体的27个节点。这种试验法叫做全面试验法。,全面试验对各因子与指标间的关系剖析得比较清楚。但试验次数太多。特别是当因子数目多，每个因子的水平数目也多时。试验量大得惊人。如选六个因子，每个因子取五个水平时，如欲做全面试验，则需5615625次试验，这实际上是不可能实现的。如果应用正交实验法，只做25次试验就行了。而且在某种意义上讲，这25次试验代表了15625次试验。,()简单对比法 变化一个因素而固定其他因素，如首先固定B、C于Bl、Cl，使A变化之： A1 B1C1 A2
7、A3 (好结果) 如得出结果A3最好，则固定A于A3，C还是Cl，使B变化之： B1 A3C1 B2 (好结果) B3 得出结果以B2为最好，则固定B于B2，A于A3，使C变化之： C1 A3B2C2 (好结果) C3 试验结果以C2最好。于是就认为最好的工艺条件是A3B2C2。,这种方法一般也有一定的效果，但缺点很多。首先这种方法的选点代表性很差，如按上述方法进行试验，试验点完全分布在一个角上，而在一个很大的范围内没有选点。因此这种试验方法不全面，所选的工艺条件A3B2C2不一定是27个组合中最好的。其次，用这种方法比较条件好坏时，是把单个的试验数据拿来，进行数值上的简单比较，而试验数据中必
8、然要包含着误差成分，所以单个数据的简单比较不能剔除误差的干扰，必然造成结论的不稳定。,试验工作者在长期的工作中总结出一套办法，创造出所谓的正交表。按照正交表来安排试验，既能使试验点分布得很均匀，又能减少试验次数。如上例， 对应于A有Al、A2、A3三个平面，对应于B、C也各有三个平面，共九个平面。则这九个平面上的试验点都应当一样多，即对每个因子的每个水平都要同等看待。具体来说，每个平面上都有三行、三列，要求在每行、每列上的点一样多。这样，作出如图2所示的设计，试验点用表示。我们看到，在9个平面中每个平面上都恰好有三个点而每个平面的每行每列都有一个点，而且只有一个点，总共九个点。这样的试验方案，
9、试验点的分布很均匀，试验次数也不多。,2正交表,为了叙述方便，用L代表正交表，常用的有L8(27)，L9(34)，L16(45)，L8(424)，L12(211)，等等。此符号各数字的意义如下： L8(27) 7为此表列的数目（最多可安排的因子数） 2为因子的水平数 8为此表行的数目（试验次数） L18(237) 有7列是3水平的 有1列是2水平的 L18(237)的数字告诉我们，用它来安排试验，做18个试验最多可以考察一个2水平因子和7个3水平因子。,正交表具有两条性质：,(1) 每一列中各数字出现的次数都一样多。 (2) 任何两列所构成的各有序数对出现的次数都一样多。所以称之谓正交表。 例如在L9(34)中(见表1)，各列中的l、2、3都各自出现3次；任何两列，例如第3、4列，所构成的有序数对从上向下共有九种，既没有重复也没有遗漏。其他任何两列所构成的有序数对也是这九种各出现一次。这反映了试验点分布的均匀性。,所有1條件的和,所有上面的平均值,最大和值同最小和值的差/3,（所有1條件的和-150）平方+ （所有2條件的和-150）平方+ （所有3條件的和-150）平方）/3,由此分别得出结论：温度越高转化率越好，以90为最好，但可以进一步探索温度更好的情况。反应时间以120分转化率最高。用碱量以6转化率最高。 所以最适水平是A3B2C2。,
