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实验设计课程大纲 实验设计基本概念 实验方案设计 实验结果分析 方差分析 一实验设计的基本概念 实验设计的优点 术语及定义 正交实验设计原理 实验设计表 发展历程 1920年英国统计学家费歇尔用于农田实验 三四十年代英美等国对DOE进行了进一步的研究得以广泛应用于冶金建筑医药等行业 二战后日本将其作为管理技术之一引进经发展成田口方法 现在6SIGMA将其作为最主要的改善工具 实验方式 尝试方法依据数据每次实验结果加入自己的专业判断以决定下一次实验的参数组合此方法需要很强的专业知识 单因子实验方法一次只改变一个输入因子以寻求该因子的最佳设定值此方法不适合两个因子同时影响输出特性值的情况 多因子多元配置实验方法所有因子排列组合对每一种可能都进行实验以找到最佳组合此法只在因子数少时才使用 正交实验方法通过由各因子在实验中出现相同次数以平衡各因子的影响大小可同时解决以上两个缺点 术语及定义 实验因子和水平 实验设计表 输出变量 因子 因子实验中影响实验输出的要素又称因素或输入自变量x 可控因子实验过程中可以设置和保持在希望的水平 噪声因子可导致实验结果发生偏差但无法控制 水平 水平实验中各因子的不同取值一般因素均取2-3个水平做实验 水平范围选择要考虑对结果的影响程度选择适度 输出变量 实验设计的输出结果 尽可能使用计量型数据 关注均值的最优化及变差的最少化 例子 某公司生产DVD-ROM用激光头经定义分析激光头与激光管的粘接力过小要提高粘接力需进行材料粘接实验 术语及定义 交互作用因子间相互影响的程度如粘接时间粘接温度 实验次数各因子的水平组合数 正交实验设计表 实验设计表是实验设计的工具正交表是实验设计表的代表 正交实验设计表 正交实验设计表原理 正交实验表的性质 整齐可比性同一张表上每个因素的每个水平出现的次数相等 均衡分散性任意两列的水平数字配对完全相等 常用正交设计表 二实验方案设计 实验设计方案 实验设计流程 实验设计的成功因素 实验设计的类别和用途 选择实验类别需考虑 实验目标 因子和水平数 每次实验的成本 根据不同的目标和因子数包括6种实验类别 实验设计类别 实验类别的选择流程 ＤＯＥ运作流程 ＤＯＥ实验计划表 制订实验计划的注意事项 最好选择单一输出变量 在选择因子实验时根据经验和历史数据先筛选以降低成本 对与无法确认实验影响程度的因子可先通过筛选实验确定其对输出的影响 确定可能影响输出变量的噪声因子 ＤＯＥ成功的关键 准确衡量实验指标 详细的输入因子 可靠的设计方案 详尽的实验计划 合格的测量系统 可追溯的实验条件 设计实验方案MINITAB 全因子实验设计方案MINITAB 实验方案表 影响实验结果分析精度的几个重要因素 实验误差项 每个实验组合中取得多个数据引起的变异 样本数量 样本数量大则实验误差小样本数量不得少于3个但要考虑成本 实验结果的评价方法 对于多指标要转化为综合指标如案例2 极差分析 特点 简单 可直接手工计算 只能定性分析因子对输出变量的影响 极差分析表 方差分析 特点 分析方法复杂 可定量地分析出各因子对输出的影响程度 能确定实验误差 可从统计上确定真正的重要因子 单因子方差分析 例子某公司品质部想确认三个供应商供应的电阻对产品性能的影响有无差别 单因子方差分析结果MINITAB Source DF SS MS F 值 P值 供应商 水平影响 2 2173 1087 129 0311 误差 12 10120 843 总和 14 12293 S 2904 R-Sq 1768 R-Sq adj 396 Individual 95 CIs For Mean Based on Pooled StDev 水平 样本 Mean StDev A 5 13600 3362 --------------------- B 5 15800 1643 --------------------- C 5 16400 3362 --------------------- ------------------------------------ 125 150 175 200 双因子方差分析 PCBA焊接