杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management ExpertDDesignesign OOf f E Experimentxperiment 实 验 设 计杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert实验设计课程大纲n实验设计基本概念n实验方案设计n实验结果分析n方差分析杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert一、实验设计的基本概念n实验设计的优点n术语及定义n正交实验设计原理n实验设计表杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert发展历程q1920年，英国统计学家费歇尔用于农田实验；q三、四十年代，英、美等国对DOE进行了进一步的研究，得以广泛应用于冶金、建筑、医药等行业；q二战后，日本将其作为管理技术之一引进，经发展成田口方法；q现在，6SIGMA将其作为最主要的改善工具。杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management ExpertDOE的作用杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expertn实验方式：n尝试方法：依据数据每次实验结果加入自己的专业判断，以决定下一次实验的参数组合。此方法需要很强的专业知识。n单因子实验方法：一次只改变一个输入因子，以寻求该因子的最佳设定值。此方法不适合两个因子同时影响输出特性值的情况。n多因子（多元配置）实验方法：所有因子排列组合，对每一种可能都进行实验，以找到最佳组合。此法只在因子数少时才使用。n正交实验方法：通过由各因子在实验中出现相同次数，以平衡各因子的影响大小。可同时解决以上两个缺点。2021/2/136杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert。DOE 简介I任何事物都可看做一个过程。由于输入的变化、各种干扰因素的影响以及各波动源之间可能存在的交互作用，使得过程的输出变化不定。究竟是哪些因素显著的影响着输出的波动？在哪些条件下输出能够控制在理想的范围内？实验设计（DOE）可帮我们解开其中之谜！过 程输入输出 干 扰杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management ExpertDOE 简介IIDOE过程可分为实验方案的设计和实验结果的数据分析两部分。实验方案的设计包括确定实验指标、选取因素、确定因素水平、建立实验指标的数学模型和方案。实验结果的数据分析是应用线性代数、概率论和数理统计等数学工具对实验数据进行分析处理，包括极差分析、方差分析.杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management ExpertDOE 的优点n科学合理的安排实验，从而减少实验次数，缩短实验周期，提高经济效益n从众多的影响因素中找出影响输出的主要因素n分析影响因素之间交互作用影响的大小n分析实验误差的影响大小，提高实验精度n找出较优的参数组合，并通过对实验结果的比较、分析，找出达到最优化方案进一步实验的方向n对最佳方案的输出值进行预测杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert术语及定义n实验因子和水平n实验设计表n输出变量杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert因子v因子：实验中，影响实验输出的要素。又称因素或输入自变量x。v可控因子:实验过程中可以设置和保持在希望的水平。v噪声因子:可导致实验结果发生偏差,但无法控制。杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert水平v水平：实验中各因子的不同取值。一般因素均取2-3个水平做实验。v水平范围选择要考虑对结果的影响程度，选择适度。低-1 高1实际影响实验影响低-1 高1实际影响实验影响杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert水平v2水平：只需要考察因子对实验结果的线性影响；v3水平：考察因子对实验结果的非线性影响。 低-1 中0 高1Y低-1 高1Y杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert输出变量n实验设计的输出结果；n尽可能使用计量型数据；n关注均值的最优化及变差的最少化。杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert例子n某公司生产DVD-ROM用激光头，经定义分析激光头与激光管的粘接力过小，要提高粘接力，需进行材料粘接实验。水平因素（因子）输出变量(实验结果)ABC粘接时间粘接温度胶牌号1（）A1=10SB1=200555粘接力2（+）A2=8SB2=250360X3A3=5SB3=270Tu90杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert术语及定义v交互作用：因子间相互影响的程度。如粘接时间粘接温度。v实验次数：各因子的水平组合数。粘接力高温低温短粘接时间长粘接时间杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert正交实验设计表n实验设计表是实验设计的工具，正交表是实验设计表的代表。L (2 )43正交实验代号实验次数因子数全因子实验数水平杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert正交实验设计表实验次数因子ABC1112212132114222杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert正交实验设计表原理正交实验表的性质：整齐可比性：同一张表上，每个因素的每个水平出现的次数相等。均衡分散性：任意两列的水平数字配对完全相等。111122121221222211212112假设最优实验点111不在实验中，可通过相邻实验点（211，112，121）很容易找到。杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert常用正交设计表L (2 )43L (2 )87L (2 )1211L (2 )1615L (3 )94L (3 )2713L (4 )165L (5 )256L (2 *3 )1817L (4 *2 )814L (4 *2 )16112杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert二、实验方案设计n实验设计方案n实验设计流程n实验设计的成功因素杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert实验设计的类别和用途n选择实验类别需考虑：n实验目标n因子和水平数n每次实验的成本n根据不同的目标和因子数，包括6种实验类别。杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert实验设计类别实验类型目标可控因子数全因子实验1.寻找最有利于输出的因子水平2.建立可评估所有交互影响的数学模型4因子之内部分因子实验1.寻找最有利于输出的因子水平2.建立可评估所有交互影响的数学模型5因子以上筛选实验从大量因子中找到少数关键因子7因子以上中心复合设计 优化，建立非线性影响存在时的数学模型，（响应表面方法）3因子以上可靠设计优化，当存在噪声因子变化的场合发现输出最小变异时对应的因子水平。5因子以上田口可靠设计 优化，优化产品或制造过程函数，使输出对噪声因子敏感最小，对输入因子敏感性最大7因子以上杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert实验类别的选择流程确定实验目标选定因子筛选因子实验精度不高全部分因子优化结果分析目标达成结束杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert运作流程确定实验目标制订实验设计计划确定实验类别实验准备验证测量系统实验及记录数据结果分析优化组合验证实验控制杰思顾问杰思顾问- -全面管理专家全面管理专家JESS Consultant - Total Management ExpertJESS Consultant - Total Management Expert实验计划表项目名称：日期：目标：相关背景：输出特性：测量方法：规格：因子对输出的影响目前水