DOE2-INTRO
DOE培训教材之二经典田口DOE

试验文档记录 (续)
• 项目小组成员清单以及在每阶段试验中的责任。 • 试验结果的文档记录:
• 执行总结 • 结果和数据分析 • 结论和建议措施 • 附件;源数据(如果实际的话),详细数据分析和
试验设备或程序的细节。
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总体建议
• 试验的计划文档记录可能比实施试验还要重要。 • 确保试验目标已与项目的业务结果相关联。 • 每次集中精力于一个试验,别以为一次调查即可回答
3
六西格玛突破步骤
定义 测量 分析 改进 控制
步骤 1 - 选择输出特性 - 定义过程输入/输出变量
步骤 2 - 确定绩效标准 步骤 3 - 定义测量系统 步骤 4 - 建立过程能力 步骤 5 - 定义绩效目标 步骤 6 - 定义差异来源 步骤 7 - 查找潜在因素 步骤 8 - 发掘变量之间相互关系 步骤 9 - 建立操作公差范围 步骤 10 - 重新验证测量系统 步骤 11 - 重新计算过程能力 步骤12 - 实施过程控制
不可控制的输入.
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计划编制的方法(续)
• 选择因子水平: 确定在试验中受检查的输入值,如:温度 可以设置在100度和160度级。
• 选择试验性设计: 选择进行研究的设计;暴露,特性化分 析或优化分析。
• 进行试验: 实施过程演示,确保每一个人对进行的试验程 序了解一致。
• 准备好收集数据,开始试验: 做好怎样收集和记录数据。
的改变的因子留下来
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实验设计方法 (DOE)是很有效的改进工具
• 一个实验要是没有设计好和执行好,这种实验是没 有效果的.
• 不是所有的实验都会得到主要的影响因子,但是它 们会提供很多信息.
• 新的数据让我们问更多的问题和作更多的后继研究
DOE详细讲解(两篇)

引言概述:本文将对设计实验(DesignofExperiments,简称DOE)进行详细讲解,旨在帮助读者深入了解和掌握这一方法。
DOE是一种系统的试验设计方法,通过合理地安排试验方案,可以帮助我们充分挖掘数据中的信息,从而更准确地预测和控制我们感兴趣的因变量。
本文将从DOE的基本原理、试验设计、数据分析和实际应用等方面进行阐述,希望能为读者提供一份全面的DOE参考文献。
正文内容:一、DOE的基本原理1.1DOE的定义和作用1.2影响因素与响应变量关系的建立1.3统计分析在DOE中的作用1.4DOE的优势与局限性1.5DOE的基本原理总结二、试验设计的基本原则2.1因素与水平的选择2.2试验设计的类型2.3试验次数的确定2.4试验方案的随机化与均衡2.5试验设计的基本原则总结三、DOE的数据分析3.1假设检验与方差分析3.1.1单因素方差分析3.1.2多因素方差分析3.1.3方差分析的解释和应用3.2回归分析与响应曲面法3.2.1简单线性回归分析3.2.2多元回归分析3.2.3响应曲面法的建模和优化3.3数据分析中常见问题的处理3.3.1离群值处理3.3.2缺失值处理3.3.3交互作用和噪声因素的分析3.4DOX的数据分析总结四、DOE在实际应用中的案例分析4.1工程设计中的DOE案例4.1.1确定最佳参数设置4.1.2优化产品设计4.1.3降低产品成本4.2制造过程优化中的DOE案例4.2.1优化工艺参数4.2.2提高产品质量4.2.3提高生产效率4.3医学研究中的DOE案例4.3.1药物剂量优化4.3.2疾病诊断与治疗4.3.3临床试验设计4.4DOX在实际应用中的总结五、DOE的发展与未来展望5.1DOE的发展历程5.2目前的研究热点与前沿5.3DOE在大数据时代的应用前景5.4DOE在新兴行业中的应用展望5.5DOX的发展与未来展望总结总结:DOE作为一种系统的试验设计方法,能够帮助我们更加准确地预测和控制感兴趣的因变量。
DOE实验设计

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)
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分析试验结果
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正交试验法(案例)
水平 因素 A
试验数
转速(转/分)
1 :
2
3 4 5 6 7 8 9 K1和 K2和 K3和 X1均值 X2均值 X3均值 R极差
1(480) 1
1 2(600) 2 2 3(765) 3 3 127 42 -27 42.3 14 -9 51.3
B
C
进刀量(毫米/转) 吃刀深度(毫米)
1(0.33) 2(0.20)
3(0.15) 1 2 3 1 2 3 -85 55 172 -28.3 18.3 57.3 85.6
1(2.5) 2(1.7)
3(2.0) 2 3 1 3 1 2 36 38 68 12 12.7 22.7 10.7
指标 工时
简化值(Y-100”)
1’28”
-12
2’25”
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.
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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.
2.计算分析. 从最下面一行极差栏中看出B极差最大,A次之,C最小.可
试验设计(DOE)的七个步骤

第二步 剖析流程
§ 过短的流程可能会抛弃掉显著的原因,过长的流程必将导致 资源的浪费。 § 我们有很多的方式来展开流程,但有一点必须做到,那就是 尽可能详尽的列出可能的因素,详尽的因素来自于对每个步 骤的详细分解,确认其输入和输出。 § 对于流程的剖析和认识,就是改善人员了解问题的开始,因 为并不是每个人都能掌握好我们所关注的问题。这一步的输 出,使我们的改善人员能够了解问题的可能因素在哪里,虽 然不能确定哪个是重要的,但我们至少确定一个总的方向。
3
试验设计的七个步骤 第一步 确定目标
§ 我们通过控制图、故障模式分析、失效分 析、因果分析、能力分析等工具的运用, 或者是直接实际工作的反映,会得出一些 关键的问题点 § 对于运用试验设计解决的问题,我们首先 要定义好试验的目的,也就是解决一个什 么样的问题,问题给我们带来了什么样的 危害,是否有足够的理由支持试验设计方 法的运作
・试验设计十大要点
1
试验设计(DOE)概述
§ 试验设计(design of experiment,DOE), 也称为实验设计。试验设计是以概率论和数 理统计为理论基础,经济地,科学地安排试 验的一项技术。 § 无论在六西格码管理,还是在工程、品质、 科技研发等方面,试验设计都是我们常用来 解决问题的方法,其应用可以说涵盖所有的 行业。
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第三步 筛选因素
§ 我们可以应用一些历史数据,或者完全可靠 的经验理论分析,来减少我们的试验因子 § 要注意一点就是,只要对这些数据或分析有 很小的怀疑,为了试验结果的可靠,你可以 放弃。 § 筛选因素的结果,使得我们掌握了影响指标 的主要因素,这一步尤为关键,往往我们在 现实中是通过完全的经验分析得出,甚至抱 着可能是的态度。
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实验设计DOE学习

课程目标••••课程大纲你会怎么做实验?注塑车间的注塑表面强度(≥500N)是关键的产品特性,影响表面强度的关键设置:料筒温度:200-230℃。
模温:20-60℃上海大众车队参加一级方程式赛车,车队欲选拔技术最优秀的车手与状况最II,III 荣获殊荣参与这项选车队结果出炉,车队将派选车手C 配合车子II 进行这场盛事。
但此时,车手此结果感到不满,要求以先选人再选车方式进行筛选。
车手A 车手B 车手C车子I 车子II 车子III车子I 车子II 车子III结果出炉,发现以此筛选方式车手A 搭配车子I 将可以达到最大效应。
但此时,车手B 对于前两次筛选的过程及结果都感到不满,要求车队以各车手自行选定车子进行比赛筛选。
车手A 车队车手B 车手C最终车队采用车手的建议,选定车手B 搭配车子III 进行比赛。
车队车手A 车子I 车子III +车手B +车手C车子II+:为什么技术最佳的车手搭配性能最佳的车从赛车理解DOE从案例出发时 弊端?因子实验的特点X 的改变对流什么是DOE?为什么要做DOE?为什么要做DOE?Experiment ,意为实验设计,一个简单的有严格规则的途径,这个途径有目的的改变流程输入的设置并且考察这些设置的改变对流程的输出有何影响。
例:在纸飞机的下落实验中,我们想知道飞机机翼的长度,宽度以及别针的数量是如何影响飞机的下落时间的,为此我们设计实验来改变飞机机翼的长度、宽度和别针的数量来看下落时间的变化。
DOE的目的Y 最佳早期的方差分析法,主要用于农业、生物学、遗传此方法用于田间试验,费希尔将此种方法命名为“试验设计”。
实验设计的类型响应:为该流程的输出,及产品特性(如厚度、强度、拉力。
)因子:流程的输入,即影响输出的因素(如温度、时间、限速。
)生产和试验中水平可以指定并加以挑选的因子,即水平可以被人们控制的因子.如化工生产中的反应时间、反应温度,响应(Y)(输出变量)因子及响应流程130Y i e ld120水平110LLLL HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL压力:温度:HHHH LLLL HHHH LLLL HHHH各因子皆选定了各自的水平后,其组合称为“处理”(treatment);一个处理的含义是,各因子按照设定的水平的一个组合,按此组合我们能实验处理够进行实验并获得响应变量的观测值,因此处理也可以代表一种“安排”主效应在一些实验中,会出现一个因子在其它因子不同水平上的效应不全因子实验设计 定义:优点:缺点:22180o 220o 69全因子实验例子温度压力1806温度压力-1-1实验的正交特性选择:2 我们有3个因子:班次、温度和压力,为什么只选择2个因子?流程潜伏变量区组化随机化实验中的区组化(Block)仿行(Replication)和重复(Repetition)(Repetition)在没有重设独立变量的情况下,对每个组合完成不止一仿行(Replication)对每个组合完成不止一次的运行,每次都会重新设置。
实验设计DOE部分因子设计实验

实验设计DOE部分因子设计实验在进行DOE实验设计时,首先需要确定影响结果的关键因素。
然后,这些因素需要被分为两个或更多的水平,以便在实验中进行变化。
最后,采用特定的实验设计方法来确定最佳的因素组合,以达到期望的结果。
DOE实验设计通常包括三个步骤:确定因素,选择实验设计和分析结果。
1.确定因素:首先,需要确定影响结果的关键因素。
这可以通过经验知识、文献研究或先前的实验来获取。
因素可以是控制变量、处理变量或随机变量。
确定因素将帮助实验者确定实验的范围和复杂性。
2.选择实验设计:选择合适的实验设计是进行DOE的关键步骤之一、常用的DOE方法包括完全随机设计、随机区组设计、方差分析、回归分析等。
根据实验的目标和因素的数量,选择适当的实验设计对于预测结果和找出最佳因素组合都非常重要。
3.分析结果:在DOE实验中,分析结果是确定最佳因素组合的关键步骤。
通过分析统计数据,可以确定哪些因素对结果有着显著影响,以及不同因素之间是否存在交互作用。
这些信息将有助于确定最佳的工艺条件或优化实验结果。
DOE实验设计的一个例子是进行药物配方的优化。
假设有三个关键因素:药物浓度、药物配比和反应时间。
每个因素都有两个水平:药物浓度可以是高或低,药物配比可以是1:1或1:2,反应时间可以是短或长。
根据这些因素和水平构建的实验矩阵如下:实验编号,药物浓度,药物配比,反应时间---------,---------,---------,---------1,高,1:1,短2,低,1:1,短3,高,1:2,短4,低,1:2,短5,高,1:1,长6,低,1:1,长7,高,1:2,长8,低,1:2,长通过对这些实验进行多次迭代和数据收集,可以分析结果来确定哪些因素对药物配方有显著影响。
例如,通过方差分析可以确定药物浓度和反应时间对药物效果具有显著影响,而药物配比则对结果没有显著性影响。
这将有助于找出最佳的药物配方。
总结起来,DOE实验设计是一种强大的方法,可以帮助研究人员系统地研究和优化实验的关键因素。
实验设计DOE部分因子设计实验(2K设计)

成本高,当因子数超过5个 时,由于经济性/时间等限 制,而变得不可行。
➢ 由于试验次数减少,不 能保证对因子交互作用 有清楚的识别和观察。
➢ 由于试验次数减少,产 生了主因子及其因子间 交互作用间的混杂(有 时叫混淆),互为别名。
8
1.4. 部分因子设计— 混杂
《DOE课程1 DOE必备基础知识理解》 第17个术语回顾:
6
1.3. 部分因子设计和全因子设计关系
全因子设计试验次数
因
2水平试验
3水平试验
子
次数
次数
数
1
2次
3次
2
4次
9次
3
8次
27次
4
16次
81次
5
32次
243次
6
64次
729次
7
128次
2187次
8
256次
……
9
512次
……
10
1024次
……
4水平试验 次数
4次 16次 64次 256次 1024次 …… …… …… …… ……
部分因子设计
- 2k - 2水平裂区
全因子设计
- 2k - 多水平
混料设计
- 单纯质点 - 单纯格点 - 极端顶点
田口设计
响应曲面设计
- 中心复合 - Box-Hehnken
适用因子数
主要目的
6个以上 选别重要因子
4~10 选别重要因子
1~5 因子与Y的关系
2~10 2~20 2~10
2~13
2~3
16
1.4. 部分因子设计— 混杂 分辨度
选择设计类型的一般准则:
➢ 分辨率≥Ⅳ —— 部分设计 ➢ 分辨率<Ⅳ —— 全因子设计
Full DOE 补充资料

Intro to DOE -6
试验设计中常用术语
响应(Response): 试验输出的结果,即因变量,通常用Y表示。 如例1中的奶茶温度,例2中的产量. 因素(Factor):影响试验输出结果不同输入变量.即自变量,通常 用X表示。 如例1中的冰块类型,搅动方式,杯子种类,例2中的温度,时间,催 化剂的用量都是因素. 水平(Level): 试验中对因素的不同设定值. 如例1中冰块类型你可选择碎冰或整块冰2种方式即为冰块类型的 2个水平, 例2中温度的2种设定:60度,80度即为温度的2个水平. 注意:因素的水平可为计量型,也可为记数型,
Intro to DOE -4
试验设计法举例
例1: 假设你是一家卖奶茶的老板,你希望争取更多的顾客,你 的奶茶味道非常好,现在唯一不足的是常有顾客抱怨你的 奶茶不够清凉,你决定通过试验来改善冰凉度, 经一夜苦思后,你决定直接测量奶茶的实际温度作为品 质特性,决定研究冰块类型,搅动方式,杯子种类对温度的 影响,冰块类型你可选择碎冰或整块冰2种方式,搅动方式 你可选择不搅动和搅动,杯子类型可选择纸杯和玻璃杯. 共对以上8种组合的每一种做一次试验.记录试验结果,然 后根据试验结果确定最佳方式.
Intro to DOE -25
当因子都为非连续型时….
当因子都为非连续型时,我们得到的 信息将会比较有限: 1)判断哪些因子显著,哪些不显著。 2)可以得到最佳组合。 3) 可以得出Y=f (x),但意义不大。
Intro to DOE -26
23 全因子试验法的例题分析 1
麦当劳餐厅想了解哪种套餐会创造更多利润,做了一 个DOE来研究。本范例包含了与 利润 相关的三个计记 数输入变量 因子与 水平
6以上 4~10 1~5 2~3 2~3
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Introduction to DOE & Application of ECHIP
Sec#2 Page 6
Practices of DOE
DOE builds on basic quality tools
Depends on an in-control process
– – –
Control charts Histograms Flow Charts
What are the interactions that would effect the process? Example of Bonding Force and Bonding Time on Ball Shear.
Ball Shear Strength (g)
60 50 40 30 20 10 0
Identify DOE resource needs
A method to help determine time and material resource needs
Knowledge and expertise
Statisticians (if any) can be of help Experts involved in, or related to, the process being tested
Introduction to DOE & Application of ECHIP Sec#2 Page 17
60 50 40 30 20 10 0
0 20 40
Bon time = 30 ms
Bond Time = 10 ms
60 80
Bonding Power
Introduction to DOE & Application of ECHIP Sec#2 Page 11
Interactions Plot
Identification of factors
– –
Cause and Effect diagrams Pareto charts and Check sheets
Monitoring of changes made by DOE
– –
Control Charts Scatter plots
Sec#2 Page 7
Introduction to DOE & Application of ECHIP
Sec#2 Page 9
Ball Shear Test Pareto Chart
Effects of Bonding Parameters on Ball Shear Strength
40 35 30 25 20 15 10 5 0 Bond Power % Effect on Ball Shear
0 20 40 60 80
Bon time = 10 ms
Bond Time = 30 ms
Bonding Force
Introduction to DOE & Application of ECHIP Sec#2 Page 12
Interactions plot - 3-way example
What are the interactions that would effect the process? Example of all three factors.
Section 2
Design Of Experiment - An Introduction
Feb. 2000
Introduction to DOE & Application of ECHIP Sec#2 Page 1
Purposes and practices of Design of Experiments A Method to:
describe – predict – and control variables in a process in order to understand and improve the process or product.
–
In order to improve a process or system one must first understand it. If it is not understood, then any change made to it is tampering. The effect then is almost always detrimental to the quality of the process and product.
–
More difficult to measure savings
Internal Failure
–
Training and planning are critical and on-going
Appraisal Prevention
Time in process
Introduction to DOE & Application of ECHIP
Sec#2 Page 4
Practices of DOE
Uses statistical principles to obtain accurate results
Yields more information than one-at-a-time experiments Statistically valid design gives statistically valid results Uses confidence testing to determine significance of effectson to DOE & Application of ECHIP
Sec#2 Page 10
Interactions plot
What are the interactions that would effect the process? Example of Bonding Power and Bonding Time on Ball Shear Ball shear Strength (g)
Better able to “manage” the process for cost, time and quality Better able to predict the effects of adjustments of the process Better meet customer requirements
Introduction to DOE & Application of ECHIP
Sec#2 Page 3
Purposes of DOE
Identify key factors to design (or re-design) a process or product for better quality and efficiency.
Sec#2 Page 8
DOE in Manufacturing: Ball Bonding Example
Variable
Bond Power Bond Force Bond Time Temperature
Low Level High Level
30 mw 40 g 10 ms 190°C 60 mw 80 g 30 ms 240°C
Introduction to DOE & Application of ECHIP Sec#2 Page 2
Purposes of DOE
To gain knowledge about the effects of variables (factors) in a process
Identify Input and output variables Determine optimum levels of variables Determine interactions of variables
Introduction to DOE & Application of ECHIP Sec#2 Page 5
Practices of DOE
Leads to good engineering practice such as:
Highly structured and thoughtful design and implementation encourages good design practice. Provides a base to mathematically model a process using response surface methodology. (session 2) Promotes systematic and logical testing that validates and verifies intuition and experience. Encourages good decisions through documentation and data analysis.
Sec#2 Page 16
Identify DOE resource needs
Management support necessary
Time and money for training Need management perspective to see impact on the whole system Downtime, if necessary of process Material/product costs ( Wafer, Frames )
Introduction to DOE & Application of ECHIP
Sec#2 Page 15