DOEPart6解析.ppt

Page* Notes: 实验设计简介 Alexander Meng 介绍统计实验设计的概念 讨论实验设计的术语 提供实验设计的工具 目标 Notes: 实验是一个或一系列试验,它对一个过程或系统的输入变量作一些有目的的改变,以使能够观察到和识别出引起输出变量变化的试验. Douglas C. Montgomery 实验的定义 Notes: DOE实验的焦点是确定流程方程式Y=f(X) 这个方程式只有通过实验设计才能得到。 有时现有数据能給工程师指明改进方向。不过通常现有数据的变化范围不足以寬到所需的整个实验空间。 多数流程需把输入变量设置在正常的操作以外以帮助确定由此可能引起的流程偏差。 输出（响应） 输入（因素） 流程或系统的一般模型 Notes: 输入变量各式各样的。其大小可以按要求设定在指定数值的那类输入变量称为“固定效果”模型。 另一些从包含所有变化范围的总体中提取一部份作为样本进行研究的输入变量(例如，从50批触媒中拿出5批作分析)称为“随机效果”模型。 本节及随后章节主要涉及“固定效果”模型。 “随机效果”模型將在随 后的培训中介紹。 可控输入变量 噪音性输入 (离散)) 流程 噪音性输入 (连续） 输出变量 实验的基本原理 Notes: 重复 随机化 区组化 确定 ?那些变量对响应Y最有影响 ?有影响的输入X设置在何处可使Y几乎总是接近于所希望的 目标值 ?有影响的输入X设置在何处可使Y的变异较小 ?有影响的输入X设置在何处可使不可控制的变量的效应最 小 找出流程方程式( Y=f(X) )以优化流程 实验设计的目的 Notes: 实验设计方法在工序开发和为改善性能的工序故障分析中起到重要的作用。 实验设计在工序开发的早期应用能得出成果的有以下几个方面： ?提高产量 ?减少变异性 ?减少开发时间 ?减少总成本 实验设计在工程设计中的某些应用包括： ? 评价和比较基本的设计结构 ? 材料选择的评定 ? 选择设计参数，使产品能在很广泛的各种实际使用条件下运行良好，也就是说，使得产品是稳健的。 ?确定影响产品性能的关键的产品设计参数 实验设计的应用 Notes: 实验设计在工程学领域是改进制造过程性能的非常重要的手段。 实验设计的顺序 Notes: 打一轮高尔夫球的输出变量是什么？ ?分数，越低越好(击球及推杆数少) 可控制的输入变量是什么？ ?球的类型 ?球杆的类型 ?行走方式（帶着球杆步行或开车运送） ?玩球时喝掉的啤酒瓶数 不可控制的输入变量是什么？ ?击球的前后一致性 ?天气-风，雨，太阳，溫度 关于打高尔夫球的一个实验 Notes: 多数高尔夫球选手会不断练习其球技。 如果他发现今天击球偏向一边，他会调整右手位置以減少或消除偏斜。 如果击出的球太高或太低，他会向前或向后调整站立 位置以补偿。 工业界最常用 程序 ?选择“最佳估计“的因子组合 ? Ping牌的球杆，Titleist牌的球，开车，四瓶啤酒 ?进行一次试验 (打一轮) ?输出结果与預期值比较 (分数： 94- 不太好) ?如结果不理想，將其中一个因子的水平改变-重新试验 ?如需要重复试验 缺点 ?如第一次估计错误，需要更多次试验-低效率且时间长 ?如第一次估计可以接受，实验会停止下來，“最佳”方案可能永远找不到 “最佳猜测”法 Notes: 很多工程师经常采取这种策略，因为实验者对他们研究的系统有大量技術上的或理論上的专业知识。有时可接受的结果在一二次估计后可以达到，看起來很有效，另一些时候经过多次试验仍不能保证得到可行方案。 心理学学者曾证实中期強化训练对长期习慣有很強作用。換句话說，奉行“最佳估计”的人有时最难接受统计学实验设计的益处，因为他们的方法有时实际上更快及更有效得到结果。 常用于对所研究流程了解有限的情況 程序 ?选择一个因子水平的组合作基线 ?在各因子的变化范围每次改变一个因子水平 ?选定各因子的最佳水平 对啤酒及走或开车的组合 OFAT法-每次一个因子(One-Factor-At-a-Time) Notes: 多数高球手用这种方法(或称为最佳估