试验设计DOE方法基本理论.pdfVIP

试验设计（Design of Experiments） （DOE）——AIAG术语 ? 一种用于控制过程输入以便更好地理解对过程输出影响的 试验技术。一项设计的试验是一个试验或试验序列，试验 中根据描述的设计矩阵系统化地改变潜在影响过程的变量。 所关注的反应在以下几种情况下评价：（1）在试验的变 量中，确定显著影响的变量；（2 ）把变量等级所代表的 整个范围的影响定量；（3 ）对过程起作用的原因的性质 获得较好的理解；（4 ）比较影响和相互作用。试验设计 的代表性方法包括“传统”方法和“ 田口”方法。 一、实验设计方法 ? 任何一项试验，都存在着如何科学地安排试验 和如何分析试验结果的问题。可以说，一个好的 试验方法不仅可以以最少的试验次数完成试验， 而且可以取得高精度的满意结果。例如，具有九 个因素（试验中对所要考查的事物性质，可能发 生影响的因素，简称因素）、三个水平(因素的不 同状态或数位称为因素水平)的试验， 其各种不 同情况共有19683种。每种情况都进行试验是不 可想象的。如果采用合理的科学的方法只要做几 十种试验就可达到予期的结果。 ? 实验设计的方法很多，用于单因素实验设 计的方法有：0．618法，分数法，对分 法， 均匀分批法， 比例分割法等；用于 多因素实验设计的方法有正义设计法、降 维法、爬山法等 一、0．618法 ? 又称折纸法。 这种方法的步骤为： 先在实验范 围的0．618处取第一实验点，然后在0．618对称 处，即0．382处取笛二实验点，比较两次实验结 果，如果在0．382处的结果好一些。则舍去 0．618 以外的数据。如果在0．618处的结果好— 些就合去0．382 以外的数据 第二步， 在保留部 分仍取其0．618处和0．618处对应的0.382处二 点作实验，比较这两次实验的结果，仍同第一步 一样，如果还是在0.382处要好,则仍将0.618 以外 数据舍去,等等。 ? 这样、实验、分析、再实验、再分析至到得出满 意的结果。 二、正交设计法 ? 正交设计法是借助已有的正交表，科学地安 排实验和进行数据处理分析的方法。这种方 法的步骤为： ? 确定实验因素和水平； ? 选择正交表； ? 排好表头，把因素和水平填入； ? 测取实验数据，并对数据进行处理和分析。 ? 例：做图8-4-1所示的柱塞组合件收口强度 稳定性实验。 ? 以知：组合件需要满足承受拉脱力F≥900 公斤的要求。 ? 实验目的：解决柱塞组合件质量不稳定和 拉脱力波动大的问题。 各因素的水平 实验考查的因素 I II III 塞头外径（毫米） 15.1 15.3 14.8 塞头高度（毫米） 11.6 11.8 11.7 塞头倒角（毫米×度） 1 ×50o 1.5 ×30o 1 ×30o 收口压力(公斤/厘米2) 15 17 20 ? 采用正交设计法实验:根据经验,柱塞头的外径 ФD、高度H，倒角K ×?o和收口压力p ? 四个因素对拉脱力起主要影响作用。为此，决 定考查这四个因素，且每个因素取三个水平， 列于表２中。 4 4 ? 由此，选择L9 （3 ）正交表，其中L9 （3 ） 符号的意义是