全因子DOE设计.ppt

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1、Full Factorial DOE,全因子实验设计,唉决韶慧坡崩汉隶酸凯痊贫芽诊逞俞宽拆怨萝俏死缘选延搜多捏矛簿仕纽全因子DOE设计全因子DOE设计,课程目的与对象,课程目标：初步掌握DOE实验设计的目的和作用初步掌握DOE实验的特点和应用条件初步掌握DOE实验设计的基本步骤,掀峨娟惊村敦箔区通足挤塌黎胎轨阿胺孺高寓冲慑眼扁傻喊肯驮檀举步壹全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的目的和作用,DOE实验总体思路：筛选主要因子（明确造成问题原因）找出最佳操作条件（操作条件最优化）证实最佳操作条件有再现性（生产中验证）,斌凸杖我亿睦页死蹈糟留印钳符毅猪阔历类燕蚜坊饺捉俊阶惜镰揍岁闺十全因子D

2、OE设计全因子DOE设计,DOE实验的目的和作用,建立系统模型：DOE是对一个过程或系统的输入变量作一些有目的的改变，通过观察和识别输出响应的变化来找到影响系统的关键因素。,具体目的包括：确定哪些变量对响应y最有影响确定有影响的x设置在何处可使y几乎总是接近期望值确定有影响的x设置在何处使得y的变异较小确定有影响的x设置在何处使得不可控因素的效应最小,汰穷硼抬符守鳃措停愧篷妊莽阿唤针依扳贝峨某浊询臻匙谣玉悟抹剿砚向全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的目的和作用,先明白几个基本概念:响应变量(Response)：能够观察到和识别出的过程输出响应变化因子(Factor)：需要研究的输入或

3、者过程变量水平(Level)：因子的状态，因子的设置或者等级，大小等运行(Run)：一次实验称之为一个运行主因子作用(Main Effects)：当某因子从低水平变为高水平时Y平均值的变化 交互作用(Interaction)：一个因子对Y的影响取决于其他因子的设置全因子DOE实验(Full Factorial DOE)：包含所有因子可能组合的实验,殊早襄运婪萤粟石恶乞磕绷斯邹抓沥衰奢梅胚丑队妨撩惨赡戈位手惨蔚侣全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的目的和作用,无交互作用的DOE实验,主因子作用=高水平时响应变量平均值-低水平时响应变量平均值,嗜莱谁舜渊噎蘑托萌溢突圈旦辰到锐嫡疙啊钮重街

4、猫剿焊鞍考团忻操蹦操全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的目的和作用,有交互作用的DOE实验,交互作用表现为因素A和因素B之间是相互抵消，甚至起到反作用。,在交互图上表现为两条直线不平行,灸这返妓妆祟袍厅粹箕家喳这丧垦墓懒罩祸铣当棒股傅份戏闪格慢蜗呛蔡全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的目的和作用,传统的试验思路一次改变一个因子,最后的结论?这样的试验有什么问题呢?,叙枯注述荐涎感独匈商璃婿涣左盯则理土侦骏忆簿案舶梨坍渠斟蔽杰卞途全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的目的和作用,传统思路进行试验的不足:实验效率低，有限的时间和金钱难以支持获得满意的结果。无法辨别因子之

5、间的交互作用；因子的影响度信息有限，不得得到完整的工程模型；无法找到最优的因素组合。无法估计实验的精度误差。,遵撑晤浚缸茹跋豫豁纳艰蝗誉继络碍宙吉夺孔距闸康桃羌镜妇椎舌拈镊仆全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的目的和作用,我们的期望:结论更加可信估计实验的精度区别重要/非重要因子找出因子间交互作用量化因子或交互作用对响应变量的影响度建立预测模型易于分析高效有限的资源、最多的信息,最佳选择DOE实验设计和数据的统计分析！,仆秃讽淤砾耻押边魂影侩赞桐峦粉采此流檬鹃胯虾姑柯娠娩鼻抽浓农饺漓全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的特点和应用条件,DOE实验类型包括：全因子实验部分因子实

6、验响应曲面模型分析,全因子实验是基础，我们从这里入手,伞申饿秧药势掸氰此渝裔随尿除墙通蓑沮蝎瞄扑潜纷寄凭孰蛾销荐杭叙刚全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的特点和应用条件,DOE的关键在于对实验的设计，而不是实验结果的分析，如果实验设计不好，再复杂、先进的数学分析也无济于过程质量的改进。实验设计是一个循序渐进的过程，不要期望设计一个复杂的实验来解决所有的问题。对实验结果的验证是衡量实验结果和模型是否正确的唯一标准,咀袒厅筑脂度葱迄陪粱渗挣橙货殉浙耿匈谣素距眩让秧嚼瞳砾杖深坊圣堕全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,肄呐血凤莲污宗聊双蚜盗裤具科怨咙浸乐选旁赊圾商硝石康千

7、恃喉悲碗瞻全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,1、确定响应变量Y响应变量尽量是计量值数据响应变量应真正反映工序/产品的关键质量特征测量系统的能力必须充足（GR&R）当响应变量不止一个时，可以同时考虑多个响应输出，但Y的个数太多时，会增加问题的复杂性对于每一个响应变量，确定其目标（望大、望小、望目或减少变异）,穗箕柜裴腔涛蔡蝉油顽哟净紧激琢叙同柜冯孰赦删境马铜焊北煌俐柿葡痰全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,2、确定影响响应输出的主要因素（Xs）采用因果分析找出所有可能的影响因素,响应变量,埋矽复泰喧幢铅原料火持性殃脸淳巩着倚裂扔辣俩搏勇秤驭格呆渤瓷窝淄全

8、因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,对影响因素进行分类,听钒非索隅流点匿莹醋啦宅稽路腊析根咖枣哆妖端链瘟伺柒科骋抱叶炙匿全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,3、选择因子水平,因子的水平不宜选得过大,X,Y,-,+,*,*,土肿伴溶澈链蛔当咎茅震曼秸宰拐逸淀肪眺刨赌陷蝉扇伟躇卤滨引顾眩垦全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,因子的水平不宜选得过小,狸惩匡滤贼栽诧允招效瞒氟渭铃施彤追富携摈梯爸盒绚踌牧缚残乾泰厘项全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,因子水平选择应注意的问题水平的选择会对实验结果有显著的影响要考虑到有些实验条

9、件是否可行要根据工程经验进行分析要考虑因子间是否存在交互作用一次实验不可能解决所有问题，实验本身也是一个知识发现和学习的过程，确定因子水平时，往往要考虑上一次实验的结果,既洲具啸贮紊义圣颓波统散惹田诡邻薛圃街岿钨扳澜互取咯攘痊嚣丙贮协全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,4、二水平全因子实验设计基本规则,23全因子组合DOE设计,短珐塌承别扎歹汇莆菩嘛患称证哑跃摩爷风蹬悍持包肩盼滩幂剂遏缀挨受全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,正交表具备如下特点：表中各因子所在的任何一列，所含各种水平的个数都相同表中各因子所在的任何两列，所有各种可能的数对出现的次数都相同

10、,孜滩忌袭运腿拔拴釜泞颧撵羊瘪淫膛率瞒米肮乔嚣枢谜鹃榜韵傣遵教砾狐全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,中心点的作用,检验线性假设是否成立取得纯误差项增加中心点不会破坏实验的平衡性和正交性,遮隶爆彭景捍弯猾吵妹隋畜脱缀勿康撬汕殴倘瞩牙揩鞘若缝偶执姓家捣惭全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,正交表符号的含义 L8(23),水平数,列数(最多可安排因子个数),试验次数(表中行数),正交表符号,4因子2水平全因子实验需要运行多少次试验？,店祈熔汝迈卷于斯缕沈魄者镐蒜六凝页镣闸捞锋揖址三浪绳出烘阳弱征揭全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,5、随

11、机化运行DOE试验的三大特点：i)重复(replicate)试验的重复，而不是试验结果记录的重复；量化相同试验条件下的通常原因偏差（确定实验的精度）；确定因子作用是否显著（通常原因偏差&特殊原因偏差）；因子对响应变量的影响（均值&偏差）。,隆苞霄奈宇袭榨匹洼滨皇嘛酗拜狰柏沛赐财柿脱恢呢羚息移蒋饥疟蝶则批全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,ii)随机化(randomization)避免潜伏变量(lurking variables)导致的错误结论；有效验证试验统计结论。,汉酗担函廉诱粉爵够蹦惦衣猎惧满砒镰炬廷念热阁涂翱郁审测低浪孔擞讼全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验

12、的基本步骤,iii)区组化（blocking）不同的实验时间不同的实验物料批次不同的实验场所 在实验过程中引入了新的影响因素，解决办法是实验设计时将不可避免的影响因素作为一个因子，对实验进行区组划分。,写却摘卓走甸遏椒抗痒糙好括蒸衡留挚谓址锈毖儡坝肄阳戚佰哟辗像订郴全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,6、做试验、收集数据,除实验过程应改变的因素外，其它因素均不应改变实验过程中要记录不可控因素的变化实验要随机化,鳃揣痕洞蔚武渠色牛阎嫁渔尊郊腮胆豌洪根补腿达丈忧谢鞭爽氟衬陈或穷全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,7、分析数据1.数据正确性检查时间序列图,侧罪

13、婉再重氧钮性傍吕酉口啪祟毅最鸭喂窿他臼霜换溃朴铰抗兆荒厩定头全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,2.确定最显著影响因素残差分析、因子图,残差=观察值-观察值的平均值,正态性；一致性；随机性；独立性。,鳃哺挥矗瓜炙屑挤赃壕聚谜静爪珊屑怂美腐亭辆歹嘉锡铂南讶隐眯营匹利全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,因子图,诉温旋扮盏应淖后俐孜尉潞窍毅狠履援杠腿定崇期彭悯耿酥滨访竿慰稻没全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,3.量化各因子对响应变量的影响：主因子作用分析,托睹拒叠绪愧务丸苞赂嘱舰诊拦绅贞夯遥诗炮裔铜帽攘汀疾腋拣董烙隔近全因子DOE设计全因

14、子DOE设计,DOE实验的基本步骤,交互作用分析,舟瓮奏傣鲤竞冻砰抚妮盆闸症已塔例介恶蜡荆云巍谣它容辑俱恋绥谬邑溉全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,建立预测模型,C、A*B的P值0.05，为显著因子,僚张边晶滔彤左调襟豫嘶容靳多誓毒妨莆醇争桓荔只歌茸牲拾童匣勃冕懒全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,8、得出结论,简洁阐述实验结论解释实验结论；提出改进建议；,暖褥翻摊艾辑儿冉崔狗谅滋辽闻攀阻萧豆宋椅坏参蔽诛芥呀妥吮冬炬究勺全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,9、验证实验结果,根据模型解释的结果确定最优工艺参数，并运行实验，检查是否达到

15、了期望的结果另外运行一些试验，看预测的目标是否达成；改变实际过程参数设置，采用控制图监控预测目标是否达成,敌净瘟容乡侄恍聋螟搽青泊羹粗喘代窍接颠颤党毗人愚伺荷吼资廉查工霓全因子DOE设计全因子DOE设计,DOE实验的基本步骤,全因子实验设计的应用条件,影响因素的个数少于5个可能存在交互作用响应输出和影响因素间是线性关系,全因子实验的效率随影响因素个数的增加明显降低,悉杉豺祁猫狸油蜜栽黍勺思氖三詹讳芽泼镁剧寄继影祭斥茸瞥页纠宪贺医全因子DOE设计全因子DOE设计,结束语,谢谢大家,Q&A 问题交流,侣仗坟瞪歌奴炼桔明籽衙配疾介矾篆哲以耗泄糠寂蹬潞鲜焰漫釜讯怠鼓恭全因子DOE设计全因子DOE设计,