DOE实验设计.ppt

DOE实验设计 实验设计(DOE)是英国R.A.Fisher在1920年所创的方法,当时主要应用在农业上面。 在现代工业生产和科学实践中,企业为了降低成本、提高质量、增加效益，经常要进行改革旧工艺、试制新产品、寻求最优生产条件及设计方案等工作。于是DOE这一科学、客观的实验方法得到了广泛使用。 其主要目的是成本降低和质量、效率的提升。 DOE常用实验方法 1.正交试验法 2.2K因子试验法 3.田口试验法 4.响应曲面试验法 5.混合试验法 6.最速上升/下速试验法 7.中心复合(CCD)试验法 8.Box—Behnken试验法 9.均匀试验设计法 实验设计常用分析方法 实验分析方法通常有如下几种: 1.方差分析法 2.极差分析法 3.回归分析法 正交试验法 基本步骤: 1.定义试验范围,确定试验指标.(只能是一个试验一个指标).指标可以是某个目的、特性. 2.确定因素(考虑哪几个因素是显著影响这个指标.) 3.确定水平(考虑每个因素在某种特定状态下对指标影响的大小. 4.设计试验方案:希望通过次数不太多的试验能将各个因素的每个水平对试验指标的影响大小较准确地判断出来. 5.试验结果分析:对试验结果数据进行分析,得出因素和水平影响指标的程度. 正交试验法 一、定义试验对象、目的、范围、确定指标。 1.谁去做?谁负责?多少人的小组? 2.在哪做?哪个车间哪台设备? 3.检测设备是否稳定? 4.确定分析哪个指标?(如硬度、尺寸、配方等） 4.环境是否适宜?（与分析无关的其它环境因素是否稳定） 5.其它资源准备好了吗?(时间、分析软件、管理者支持等） 正交试验法 二、确定因素/因子 因素的确定取决于对过程的了解、经验、或理论分析、头脑风暴法的结果。 如确定机械加工工时最优水平的搭配时根据经验有切削速度、走刀量、进刀速度三个主要因素（可记为A、B、C）。 如确定影响硬度的热处理工序的主要因素有材料C含量，加热温度、保温时间三个主要因素。 正交试验法 三、确定水平 因素的某个特定状态数学上称之为水平。 如温度的850度、800度、750度，保温时间的3分钟、2分钟、1分钟。分别称为三个水平。 水平的确定取决于经验、理论分析的结果,最好在工艺稳定状态的水平内选择. 正交试验法 四、确定试验方案 确定指标、因素、水平后，开始确定试验方案。 通常是全面试验法，如以上三因素三水平的试验则需要33=3*3*3=27次试验，如果是五因素四水平则需要45=1024次试验，显然从财力，物力，时间上不可取。 正交试验法是研究和处理多因素多水平试验的一种科学方法。它是利用一套现存的规格化的表格－－－正交表来安排试验．通过少量的试验，可获得满意的试验结果． 正交试验法 常用的正交表有： 　L4(23)，L8(27)，L16(215)，L9(34)，L27(313)，L16(45)，L18(2×37)等等。 其中如L18(2×37)形式的表称为混合型正交表，这张表可以安排1因子2水平和7因子3水平的试验。 如果所考虑的问题有n个因子，每个因子取2水平，则称此问题为2n因子试验问题；如果所考虑的问题有n个因子，每个因子取3水平，则称此问题为3n因子试验问题； 如果所考虑的问题有n+m个因子，其中n个因子取2水平，m个因子取3水平，则称此问题为2n×3m因子试验问题，依此类推。 下列以L9(34)为例进一步说明 正交试验法 　 　　L9(34) 三个含义： １．指出了表的结构：９行、４列、３个水平数码（表内有３个结果）。 ２．指出了表的用法：做９次试验，最多可安排３水平的因素４个． ３．指出表的效率，全面试验次数为34＝８１的试验可减少为９次试验就可找出比较好的水平组合． 正交表 例如：　　 　　L9(34)正交表 正交的意义在于： １．每一列中，表示水平的数字出现的次数相同，如数字１，２，３在每列中均出现了３次． ２．任意２列，由表示水平的数字１，２，３横向形成的有序数时，包含所有可能的数对：（１１），（１２），（１３），（２１），（２２），（２３），（３１），（３２），（３３）．并且所有数对出现的次数相同．称具备这个特点的两列是正交的．正交表中的任意两列都是正交的． 由于它的正交性，正交表使得各因素的每个水平的搭配是均衡的，因而试验结果整齐可比，便于分析．　　　　　　 用正交表安排试验 1.确定试验指标、因素、水平后。 2.选择合适的正交表,进行表头设计(正交表的列数不小于因素数,加上一列记录指标数据,加上行用于分析记录.) 3.排试验方案表,做试验,记录试验结果. 将选好的正交表中表示水平的数字换成相应因素的实际水平. 试验结果的分析 1.直观分析 直接比较试验结果,很容易看出最理想/最接近目标值的方