DOE培训教材经典版.ppt

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1、实验设计DOE高级培训DesignofExperimentsDOE—DOE—现代工程师的统计工程技术！著名DOE专家乔治·博克斯说：“如果能使我们的工程师开始学习运行一个简单的实验，将会极大地刺激他们的胃口。哪怕这是他们唯一掌握的数据驱动的方法，也将极大提升实验的效率、创新的速率以及整个国家的竞争力。”怎样学习本课程DOE是一门复杂的高级统计技术，了解基本的统计知识是必要的；课程提供了详实清晰的实现DOE的路线图和说明，你必须了解其中的要求和准则；以探究和互动的方式来推动学习，提倡多提问，但不要质疑统计学以及应用准则，你可以问“为什么”？带着问题学习，最好能

2、事先准备工厂数据到课堂来讨论；携带电脑，安装MINITAB——以帮助学员进行DOE计算与建立分析模型，并加深理解统计学原理，解决实际问题。第一单元实验设计原理第二单元实验设计与Minitab第三单元全因子试验设计第四单元部分因子试验设计第五单元响应曲面试验设计第六单元筛选试验设计第七单元DOE归纳与提升课程设置第一单元实验设计基本原理引言：品质工程面临的问题在品质工程中经常会遇到如下问题：制程中复杂的自变量X与输出响应Y是怎样地发生作用的？哪些X对Y影响大？哪些对Y影响小？制程参数应如何设定才能获得最理想的过程输出/Y的最佳值？长期的品质问题得不到解决，同类

3、质量问题反复发生，原因到底是什么？有什么可行的方法能够解决企业质量问题的“顽疾”？答案是肯定的——那就是……什么是DOE实验设计（DesignofExperimentsDOE）,在质量控制的整个过程中扮演了非常重要的角色，它是改进产品质量，产品设计开发和工艺流程改善的重要工具。实验设计由于其强大有效的功能，已广泛运用于冶金、制造、化工、电子、医药、食品等行业，直至航天业。实验设计定义实验设计（DesignofExperimentsDOE）实验设计是一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法。计划安排一批试验，并按照计划在设定的条件下进行这些试验，通过改变过程的

4、输入变量，获得新数据，然后对之进行分析，获得我们所需要的信息，从而得出科学的结论，并据此作出合理有效的决策。DOE发展的三个里程碑1920年,实验设计技术最早是由英国统计学大师费歇尔（R.A.Fisher）所创立，首先将其应用在农业试验，目的是为提高农业产量。1947年印度的劳博士（Rao，D，R）发明并建议使用正交表规划具有数个参数的实验计划。英国统计学家乔治·博克斯（GeorgeBox）发展了响应曲面方法（RSM），使得DOE的应用步入一个黄金时代。二战后，日本质量管理大师田口玄一研究开发出“田口品质工程方法”，简称田口方法。从而极大提升了日本产品品质及

5、日本产业界的研发设计能力，成为日本质量管理最重要的工具。实验设计：检测复杂的因果关系实验设计是检测、筛选、证实原因的高级统计工具，是利用整个统计领域的知识来理解流程中普遍存在的复杂关系。它不仅能识别单个因素影响，而且能识别多个因子的交互影响。DOE通过安排最经济的试验次数来进行试验，以确认各种因素X对输出Y的影响程度，并且找出能达成品质最佳因子组合。DOE是进行产品和过程改进最有效的强大武器！传统实验的致命弱点原来大学教授传授一种试验方法，至今仍被传统的工程师所沿用。在这种老式的试验中，一次只有一个变量变动，而其他变量均保持恒定。传统试验的缺点试验周期过长，

6、需要花费大量时间和金钱；其致命弱点是不能把主效应从交互效应中分离开；结果是不断受挫折、恶性循环和增加成本爱迪生给我们的启示……DOE的优势优点：可同时变动和测试多个变量的影响实验次数少L8（2）=128次（全部组合）效果最好最可靠实验周期最短成本最低7实验设计三项基本原则重复设计随机化区组化概念：一个处理施于多个单元。简单讲，就是指相同的试验条件需要重复进行2次或以上的实验。作用：估计随机误差常用的策略是——采用中心点概念：以完全随机的方式安排试验的顺序。目的：是防止出现系统差异的影响。概念：一组同质齐性的实验单元（运行）称作一个区组，将全部实验单元划分为若

7、干区组的方法称作区组化。作用：区组也是一个变量因子，使实验分析更为有效。例子：上午与下午有差异、跨度很长的时间分段……实验设计基本目标筛选目的：检测因子（自变量）对响应Y的影响程度——祛除非显著因子；保留显著因子。方法：筛选设计、分部设计分析目的：特征化处理，检测因子的主效应和交互作用，建立Y对X的关系式——回归方程。方法：2k析因设计优化目的：寻找“最佳区域”，确定使响应Y值最佳时X的设置条件（因子水平的最佳组合）。方法：响应曲面设计RSMDOE应用范围什么时候使用DOE——新产品研制开发产品设计参数优化为产品选择最合理的配方过程设计与优化，寻找最佳生产条

8、件提高老产品质量或产能用于质量改进，解决长期质量问题