DOE基础知识(JMP软件应用)讲解
JMP基础培训和操作方法讲解
➢JMP介绍 ➢JMP功能简介 ➢JMP操作 ➢JMP应用
➢应用一：柱状图和饼图 ➢应用二：柏拉图 ➢应用三：直方图，计算CPK ➢应用四：控制图 ➢应用五：线性拟合 ➢应用六： t-Test检验 ➢应用七： Analysis of variance（方差分析） ➢应用八： Design of experiment（试验设计）
可得出分布图。
21
JMP应用三：直方图，计算Cpk
• 观图可知，此时的图符合Y轴由低到高 的顺序排列，但不符合我们正常使用 的习惯。可以使用一下功能： – 右击图>显示选项> 水平布局，即 可将图谱旋转为水平状态。 – 其他功能：
22
JMP应用三：直方图，计算Cpk
检验是否正态分布 • 右击图，有很多选项，
2
JMP介绍
本课将简单介绍一下JMP具 备的功能，以及一些基本的操 作方法、根据数据作图、分析 等。
3
JMP介绍
•JMP是由SAS公司开发的统计分析软件。 •SAS公司是一家提供软件和服务的公司，总部设于 美国北卡罗莱纳州。 •目前JMP的最新版本是：11.1.1。我上次推荐用的版 本是9.0.2，建议安装中文简体版。
另一种类型 Pareto-2
18
JMP应用二：Pareto
19
JMP应用三：直方图，计算Cpk
• 问题：QC测量了产品的总长60只， 得到如右表所示数据（全部数据请 打开jmp工作表：分布图.JMP）。 其规格标准为：（30-70）mm。
• 请做出其分布图并请对其是否正态 分布做出判断，若是正态分布，计 算出其Cpk。
9
JMP应用一：柱状图和饼图
• 问题：某公司在2000年4个季度不同领域的销售额下表，现在 想直观地了解四个季度的销售额比例及不同业务范围所占的份 额。
DoE 基础篇-非常好的入门教程
3 C 1 2 3 2 3 1 3 1 2 85 145 120 28.3 48.3 40.0
铁水温度 铁水温度值 （℃） 减去1350 1365 15 1395 45 1385 35 1390 40 1395 45 1380 30 1390 40 1390 40 1410 60
第二节 实验设计的术语与正交表
Y
X
X
X
没有交互作用 (平行的状态)
有一点交互作用
有很大的交互作用
第二节 实验设计的术语与正交表
1. 基本术语-交互作用
没有交互作用的例子：用以下2个因子A,B其分別可以设定为Low,High。假 使会有以下情形則稱為沒有交互作用，亦即2者相互獨立
A Low Low High High B Low High Low High Data-1 3 4 5 6
第二节 实验设计的术语与正交表
2. 正交表 (Orthogonal Array)
正交表的特点： 1.任一列中各水平出现的次数相等。 如L9(34)中，每列中不同的数字是1，2， 3，它们各出现3次。 2.表中任意两列,把同一行的两个数字 看成有序数字对时,所有可能的数 字对出现次数相同. 凡是不满足上面这两个条件就不能称 为正交表
1. 基本术语-因子
可控因子 X1 X2 Xn 考核指标：又称响应，在实验 中我们要衡量的量，通常用Y 表示。如尺寸、良率（或不良 率）、外观、功能„„
输入
Y=f（x) 过程/制程
U1 U2 不可控因子 U3
输出
过程/制程：将输入转化为输 出的一组或一系列活动。例如 注塑、电镀、回流焊、波峰焊、 FCT„„ 因子(factor)：又称因素，指 影响实验考核指标的量。如左 图的X1,X2„„，U1,U2„„ 温度，时间，压力，速度，不 同班别，不同作业员，不同机 器„„
DOE(试验设计)培训课件
随机性
确保每个试验单元被选 中的机会相同。
重复性
相同条件下进
试验结果能够反映实际 情况，具有实际意义。
可操作性
试验过程易于实施和控 制。
03
试验设计方法
完全随机设计
总结词
完全随机设计是一种简单易行的试验设计方法，适用于处理单个因素或多个因 素对试验结果的影响。
THANKS
谢谢您的观看
佳条件以达到预期的结果。
DOE旨在提高实验效率和降低 成本，同时减少实验次数和缩短
研发周期。
DOE的目的和意义
确定关键因素和最佳条件
通过DOE，可以确定对产品或过程性 能有显著影响的因素，并确定最佳条 件以获得最佳性能。
提高产品或过程性能
降低成本和减少变异
DOE有助于减少实验次数和缩短研发 周期，从而降低成本。此外，它还可 以减少产品或过程中的变异，提高可 重复性和可靠性。
性和完整性。
06
实际应用案例分析
案例一：提高某产品的良品率
总结词
通过DOE方法，提高产品良品率
详细描述
针对某产品良品率低的问题，采用 DOE方法进行试验设计，通过调整工 艺参数、优化原料配方等手段，提高 产品良品率，降低生产成本。
案例二：优化某生产过程的工艺参数
总结词
通过DOE方法，优化生产过程工艺参数
JMP
强大的统计分析功能和可视化工具
VS
JMP是SAS公司开发的一款强大的统 计分析软件，它提供了丰富的统计方 法和可视化工具，可以帮助用户进行 各种复杂的数据分析和试验设计。 JMP具有直观的用户界面和易于使用 的操作方式，使得用户可以轻松地进 行数据处理和分析。同时，JMP还支 持多种数据格式，可以与其他软件进 行数据交换和共享。
DOE基础知识(minitab软件操作实例讲解DOE)精品PPT课件
DOE基础知识
实验计划法概要
实验的类型
● 试行与事故试验（Trial and Error） ● 一次一个的要因（One-Factor-at-a Time：OFAT） ● 部份要因实验（ Fractionl Factorial Designs ） ● 完全要因实验（ Full Factorial Designs ） ● 反应表面实验（Response Surface Methodology） ● EVOP调优试验设计 （Evolutionary Op部交 所有的主效果和 输出变量的预测
向
互作用
交互作用 模型（曲率效果）
（线形效果）
说明：考虑实验的目的和预算等来选择DOE
DOE基础知识
完全要因实验
定义
Kn要因配置法 不按因子数为N个，因子的水准数为K的实验计划法重复实验， 也应该可以实施Kn个的实验次数 2k要因实验是由具有2水准的K个因子构成
●处理（Treatment） --所谓的处理是指各因子单一水准的组合。如：100度温度下，压力1气压
●处理组合（ Treatment Combination） --是指因子各水准的组合。如2x2x2的情况下，实验的处理组合是8
●重复（Repeat） ●主要效果（Main Effect）
--是指各输入变量由不同水准间变化时因水准间差异而引起的输出变量变化的平均值 ●交互作用（Interaction）
DOE基础知识
完全要因实验例题
实验顺序
1 2 3 4 5 6 7 8
区分 总和总和+ 差 平均效果
反应温度 浓度 压力 A*B （A） （B） （C）
-1
-1
《DOE详细讲解》PPT课件
利用Minitab中设计DOE
实验案例
改进热处理工艺提高钢板断裂强度问题。合金钢板经 热处理后将提高其抗断裂性能，但工艺参数的选择是个 复杂问题。影响断裂强度有4个因子，确认哪些因子影响 确实是显著地，进而确定出最佳的工艺条件，这几个因 子及实验水平如下：
A：加热温度，低水平：820，高水平：860（摄氏度） B: 加热时间，低水平：2，高水平：3（分钟） C：转换时间，低水平：1.4，高水平：1.6（分钟） D：保温时间，低水平：50，高水平：60（分钟）
60分钟202137chenli第12页设计模型202137chenli第13页设计模型202137chenli第14页设计模型202137chenli第15页设计模型202137chenli第16页输入结果202137chenli第17页拟合选定模型202137chenli第18页拟合选定模型202137chenli第19页拟合选定模型202137chenli第20页拟合选定模型202137chenli第21页p0001特别显著p005显著p005不显著拟合选定模型202137chenli第22页拟合选定模型202137chenli第23页各效应显著性分析202137chenli第24页各效应显著性分析202137chenli第25页各效应显著性分析202137chenli第26页各效应显著性分析202137chenli第27页各效应显著性分析202137chenli第28页模型诊断202137chenli第29页模型诊断202137chenli第30页模型诊断202137chenli第31页主互效应显著性判断202137chenli第32页主互效应显著性判断202137chenli第33页主互效应显著性判断202137chenli第34页等值线和曲面图202137chenli第35页实现最优化202137chenli第36页实现最优化202137chenli第37页实现最优化202137chenli第38页实现最优化202137chenli第39页结果验证202137chenli第40页实现最优化202137chenli第41页部分因子实验202137chenli第42页部分因子实验202137chenli第43页202137chenli第44页202137chenli第45页
JMP试验设计(DOE)指南
“真正有所发现的航行不在于寻找一片新的风景，而在于拥有一双新的眼睛。
”Marcel Proust试验设计JMP 是SAS 的一个业务单位SAS Campus DriveCary, NC 27513第6 版JMP 试验设计，第6 版Copyright ? 2006, SAS Institute Inc., Cary, NC, USAISBN-13：978-1-59047-871-4ISBN-10：1-59047-871-1版权所有。
美国出版。
对于硬拷贝的手册：未经SAS Institute Inc. 出版商的预先书面许可，不得以任何形式或方式（电子、机械、影印或其它）复制、传播此出版物的任何部分或将其存储在检索系统中。
对于网上下载的手册或电子版的手册：您应按照购买本出版物时供应商规定的条款使用它。
美国政府有限权利通告：美国政府在使用、复制或公布本软件及其相关说明文档时，应该遵守与SAS Institute 签订的协议以及FAR 52.227-19 商业计算机软件有限权利（1987 年6 月）条文的限制。
SAS Institute Inc., SAS Campus Drive, Cary, North Carolina 27513.第1 次印刷，2006 年8 月JMP?、SAS?以及所有其它SAS Institute Inc. 的产品或服务名称均为SAS Institute Inc.在美国或其它国家（地区）的注册商标或商标。
? 表示已在美国注册。
其它品牌和产品名称为各自所有者的商标。
目录目录试验设计荣誉榜和致谢1 试验设计简介关于设计试验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3我的首个试验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3场景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3第1 步：设计试验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4第2 步：定义因子约束. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6第3 步：添加交互作用项. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6第4 步：确定试验次数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7第5 步：检查设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8第6 步：收集和输入数据. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9第7 步：分析结果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 使用定制设计器的实例创建筛选试验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15创建仅限于主效应的筛选设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15创建筛选设计以拟合所有的二因子交互作用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16介于主效应模型和所有交互作用模型之间的折衷设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18创建“超级”筛选设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19具有可变区组大小的筛选设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23使用一次额外试验检查弯曲. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26创建响应面试验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28刻画预测方差面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29介绍响应面建模的I 最优设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32三因子响应面设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33具有区组因子的响应面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35创建混料试验. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37定制设计器的特殊用途. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41具有固定协变因子的试验设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41创建具有两个难调因子的设计：裂区设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44技术论述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49ii 目录3 构建定制设计创建定制设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 在定制设计器中输入响应和因子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53描述模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 选择试验次数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57理解设计和刻画器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58理解系数方差表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59理解别名矩阵（混杂模式）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59指定输出选项. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59制表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60创建裂区设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 特殊定制设计命令. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61保存响应和因子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61载入响应和因子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62载入和保存约束. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63设定随机数生成器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63查看诊断报表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64保存设计(X) 矩阵. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65更改设计准则（D 或I 最优性）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65选择随机起始数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65将设计约束为超球面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66考虑因子水平约束. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67高级选项. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 指定列性质. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 定义列的下限值和上限值（试验设计编码）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69为混料试验设定列为因子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70定义响应列值. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71为列指定设计角色. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72标识因子变化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73定制设计工作原理：幕后. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 744 筛选设计筛选设计实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77使用两个连续因子和一个分类因子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77使用五个连续因子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79创建筛选设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81输入响应. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 输入因子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 选择设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83目录目录iii显示和修改设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86指定输出选项. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89查看表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 继续分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 915 响应面设计Box-Behnken 设计：网球实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97查看Box-Behnken 设计的几何分布. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103创建响应面设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103输入响应和因子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104选择设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104指定轴值（仅限于中心复合设计）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105指定输出选项. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106查看设计表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106如果需要，继续分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1076 完全析因设计五因子反应堆实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111创建析因设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117输入响应和因子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118选择输出选项. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118制表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1197 混料设计选择混料设计类型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123创建最优混料设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123使用单纯形中心设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124创建设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125单纯形中心设计实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125使用单纯形格子点设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127使用极角点设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128创建设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128具有范围约束的极角点设计实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129具有线性约束的极角点设计实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131极角点设计法：工作原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132使用ABCD 设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133创建三元图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 拟合混料设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134理解整体模型检验和方差分析报表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136理解响应面报表. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136iv 目录一个化学混料实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136创建设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136运行混料模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138查看预测刻画器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139绘制混料响应面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1408 空间填充设计空间填充设计简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143使用球填充法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143创建球填充设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143直观显示球填充设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145使用拉丁超立方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146创建拉丁超立方设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146直观显示拉丁超立方设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147使用均匀设计法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149比较球填充法、拉丁超立方法和均匀法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150使用最低潜能法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151钻孔水流模型实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152创建球填充设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152确定数据分析指引. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154钻孔试验的结果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1549 非线性设计创建非线性设计实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159进行拟合以获取先验参数估计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159创建无先验数据的非线性设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164创建非线性设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167标识具有公式的响应/列. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167。
DOE基础知识(JMP软件应用)
DOE的基础知识
试验设计表
试验设计表是DOE的基本工具，现有的试验设计表是许多专家运用数学经验分 析所创制的一套标准化的表格。 正交试验表为试验设计表的一类，具有较强的代表性。
正交表的 两个特性
列 试验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 1 1 1 2 2 2 3 3 3
2 1 2 3 1 2 3 1 2 3
实验设计(DOE)的基本概念
DOE常用的几个术语
Factor:
Level:
在实验中，影响试验结果的可控制的变量
试验中各因子的不同取值。
Response:在试验中用来衡量试验结果的量
选择因子水平的注意事项
试验设计的目的在于捕捉各试验因素对输出变量的最大影响，因此在选择试验 因素的水平时，水平范围要足够宽，否则就可出缩小甚至抵削变量影响，同时也 看不出因素间交互作用对输出的影响。 因素水平设置也不可过宽，否则同样可能缩小此因素的影响，或将其它因素的 影响掩盖掉。过宽还可能超出允许操作范围，造成意外损失。
设计对使用环境不敏感（即受环境的影响小）的产品
创造对物料和部品变化不敏感的制造过程 确定、验证和优化制造过程的主要影响变量及其影响
实验设计(DOE)的基本概念
DOE实验过程应避免的情况
问题不清 目标不明
对实验设计缺乏理解 缺乏足够的指导
实验前讨论不充分 实验后结果不清
实验失败
缺乏信心 缺乏管理支持
实验设计费用过高 耗时过长
过于迫切的需要结果
实验设计(DOE)的基本概念
DOE应遵循的三个原则
这是提高试验精确度的一个 重要的方法
这是保证DOE中应用统计方法 的基础
可以得到比较精确的试验结果 能够计算得到试验的误差值
DOE必学基础知识-20181128
3.实验结果分析（minitab和JMP)-方差分析
3.1方差分析术语
① 平均值：全部数据的算数平均数。
② 中位数：一组数据排序后，处于中间位置上的值 ③ 众数：一组数据中出现次数最多的变量值。 ④ 离差：也称偏差，指观测值与平均值之间的差值。 ⑤ 极差：一组数据最大值与最小值的差值。
适用范围：一个因素，两个或多个水平（仅研究主效应）
主要作用： 可以比较因子的几个不同设置间是否有显著差异； 可以建立相应变量Y与与自变量间的回归关系（通常是线性、二次或三次多项式）
1.实验设计
1.3实验设计的类型
部分析因子实验设计： 是指将所研究的各试验因素的所有水平逐一组合后，选取
其中部分水平组合构成的实验。 适用范围：因子数目＞5,水平数为2个。 作用：筛选因子 优点：实验次数少。可以在较少的试验中研究更多的试验因素。
实验设计
DOE（Dery
时 间：2018年10月
实验步骤
1. 实验设计（实验方案）
2. 实施实验及收集数据
3. 实验结果分析
1.实验设计
实验设计（DOE)定义：是一种安排实验（实验方案）和分析实验数据的数理 统计方法。 达到的目的： • 分析出哪些自变量X显著的影响Y • 得到X与Y的预测模型
3.实验结果分析
3.2 怎样判断因素水平间是否显著（方差分析）
① 原假设:用H0表示，即零假设、无差异假设；
② 备择假设:用H1表示，是原假设被拒绝后替换的假设。 ③ P值:指的就是当原假设Ho成立时，出现目前状况的概率。 P-value＜0.05，拒绝原假设，接受备择假设,则判断效果显著。 P-value＞0.05，接受原假设，则判断效果不显著。 P-value≤0.01，改因素高度显著，非常重要。 • 判断我们建立的模型是否有效？ H0：模型无效； H1：模型有效
基于JMP的DOE知识整理
DOE知识介绍一、什么是DOE：DOE（Design of Experiment）试验设计，一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法；试验设计主要对试验进行合理安排，以较小的试验规模(试验次数)、较短的试验周期和较低的试验成本，得理想的试验结果以及得出科学的结论。
实验设计源于1920年代研究育种的科学家Dr.Fisher的研究,Dr.Fisher是大家一致公认的此方法策略的创始者,但后续努力集其大成,而使DOE在工业界得以普及且发扬光大者,则非Dr.Taguchi(田口玄一博士)莫属。
二、为什么需要DOE：要为原料选择最合理的配方时（原料及其含量）；要对生产过程选择最合理的工艺参数时；要解决那些久经未决的“顽固”品质问题时；要缩短新产品之开发周期时；要提高现有产品的产量和质量时；要为新或现有生产设备或检测设备选择最合理的参数时等。
另一方面，过程通过数据表现出来的变异，实际上来源于二部分：一部分来源于过程本身的变异，一部分来源于测量过程中产生的变差，如何知道过程表现出来的变异有多接近过程本身真实的变异呢？这就需要进行MSA测量系统分析。
三、DOE实验的基本策略：策略一：筛选主要因子（X型问题化成A型问题）实验成功的标志：在ANOVA分析中出现了1~4个显着因子；这些显着因子的累积贡献率在70%以上。
策略二：找出最佳之生产条件（A型问题化成T型问题）实验成功的标志：在第二阶段的实验中主要的误差都是随机因素造成的。
因为各因子皆不显着，因此，每一因子之各项水准均可使用,在此情况下岂不是达到了成本低廉且又容易控制之目的。
策略三：证实最佳生产条件有再现性。
试验设计方法及其在国内的应用随着改革开放的深入，以市场经济为代表的西方先进文明及其方法论越来越多被国内企业界所接纳。
在质量管理、产品（医药，化工产品，食品，高科技产品，国防等）研发、流程改进等领域，统计方法越来越多成为企业运营的标准配置。
试验设计作为质量管理领域相对复杂、高级的统计方法应用，也开始在国内被逐渐接受，推广。
JMP中文教程doe试验设计_1
Copyright © 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.
如何鉴定流程能力的优劣？
Target LSL USL
Copyright © 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.
质量管理的发展
传统控制 阶段 （QC， quality control） 统计质量 控制阶段 （SQC， statistical quality control）
全球最优秀的行业领袖信赖JMP
Copyright © 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.
JMP ——让质量改进更轻松
易学易用 全面而强大的分析能力 卓越的可视化及项目推广能力
Copyright © 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.
交互作用
No Interaction
–1 Factor B Y +1 Y –1 +1 Factor B
Interaction
–1
+1
–1
+1
Factor A
Factor A
Effect of A at B(+) Interaction
=
–
2
Effect of A at B(-)
Copyright © 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.
Seeing is believing!
Copyright © 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3
实验设计(DOE)的基本概念
DOE的含义
一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法；对试验进行合理的安排，以较 小的试验规模(试验次数)、较短的试验周期和较低的试验成本，获得理想的试 验结果和正确的结论。
Factors因子 可控制的变量
材料
过程
Response响应 可测量的输出
ˆ Y Y
Noise噪音 非可控制变量
实验设计(DOE)的基本概念
传统试验的再现性低
例：现在我们要对两家供应商的金丝进行对比试验，以便确定选用哪一家的金丝。
序号 试验1 试验2
金丝 A B
参数设定
Force
25
Power
75
Time
12
Ball Shear 55 46
表1:从试验结果来看，A的金丝要好于B的金丝。 参数设定 Force 20 Power 80 Time 10
序号
金丝
Ball Shear
试验1
试验2
A
B
53
56
表2：从试验结果来看，B的金丝要好于A的金丝。
9
实验设计(DOE)的基本概念
传统试验无因子交互作用的情报
在多因素试验中，各因素不仅各自独立地在起作用，而且各因素还经常联合起 来起作用。也就是说，不仅各个因素的水平改变时对试验指标有影响，而且各因 素的联合搭配对试验指标也有影响。这后一种影响就叫做因素的交互作用。 在传统实验中，因每一次试验仅改变一个因素，没有考虑因子间的交互作用。
7
实验设计(DOE)的基本概念
罗纳德· 费雪爵士
现代统计学与现代演化论的奠基者之一 安德斯·哈尔德称他是“一位几乎独自建立现代统计科学的天才” 理查·道金斯则认为他是“达尔文最伟大的继承者” 1916年完成，1918年发表的论文同《孟德尔遗传假定下的亲戚之间的相关性》 同时建立了以生物统计为基础的遗传学，以及著名的统计学分法变异数分析 （analysis of variance，简写为ANOVA，也称方差分析）。 1925年，他的第一本书出版，书名为《研究者的统计方法》（Statistical Methods for Research Workers）。到了1935年，延续本书的《实验设计》（The Design of Experiments）出版。两本书建立了实验设计法的基础。
1
内容概要
DOE的基本概念
确立DOE的观念，对DOE有一个初步的了解。
DOE的基础知识
了解DOE中所涉及的一些其它方面的知识。
DOE实例讲解
了解DOE的试验方法与试验步骤，并了解如何对实验结果进行分析。
2
&1.实验设计(DOE)的基本概念
这一节中我们主要是对什么叫DOE、以及DOE与其它试验 的区别、DOE的起源与发展、DOE有什么作用、DOE中一 些常用的术语、DOE的软件等方面进行一些简单的介绍， 以方便大家对DOE有一个初步的了解，在脑海中对DOE有 一个初步的概念。
4
实验设计(DOE)的基本概念
试验设计的分类
试误法 传统实验 单因子法
实验
经典法 DOE 田口法 均匀设计法
5
20世纪 20年代 20世纪 50年代
实验设计(DOE)的基本概念
三种试验设计方法大PK
DOE
单因子法 试误法
经验挂帅 不断尝试 没有系统化 不能传承 浪费资源
再现性低 无交互作用 试验规模大
交互作用示意图
50Kg 磷
50Kg 钾
Байду номын сангаас20kg 磷 30kg 钾
30m
40m 25m
交互作用 = 总效果 - (20kg 磷的效果 + 30kg 钾的效果)
10
实验设计(DOE)的基本概念
传统试验无法缩小实验规模
在传统实验下，7因子2水平之实验次数必须高达27=128次。 倘忽略三阶以上交互作用，仅考虑主因子及二阶交互作用，则DOE有可能只需 16次实验。下图是利用JMP软件的“定制试验”的DOE试验设计，从图中我们可以 看出只需要进行16次试验。
田口玄一博士
罗纳德· 费雪爵士 （Sir Ronald Aylmer Fisher, FRS) 1890.2.17－1962.7.29
田口玄一（Genichi Taguchi）博士是享誉全球的质量大师 1951年出版了第一本书介绍直交表（Orthogonal arrays） 1957-1958年，为一般工程师出版“实验设计”一书（计二册）。 在1970年代早期，田口博士发展质量损失函数的概念，并再修订其“实验设计” 一书 20世纪60年代，虽然田口方法的应用已传至台湾与印度，但对于西方国家而言 依旧是相当陌生。至此，田口方法的应用仍停留在生产的过程。 20世纪70年代之后，田口方法被使用至产品设计中 田口玄一 1951年和1953年获得戴明品质文献奖， 1960年获得戴明个人奖 、 1984年田口 （Genichi Taguchi） 再度获得戴明品质文献奖 8
再现性高 有交互作用 可缩小试验规 模 可判定因子的 影响
6
实验设计(DOE)的基本概念
DOE的发展历程
DOE的出现
20世纪20年代由 英国学者费舍尔(R。 A。Fisher)率先提 出
DOE的应用
最初在农田试验 方面取得重要成果； 欧美各国将此法用 于生物学、医学等 领域的科学研究 二战后DOE在工 业中得到推广和应 用
DOE的发展
日本学者田口玄 一首先将DOE成功的 应用于新产品的开 发。利用DOE合理的 选择适当的参数， 可以大大改善产品 功能目标值的稳定 性，即所谓稳健性 设计
DOE与我们
建国初期，著名 数学家华罗庚带头 在我国农业、工业 领域推广DOE 上世纪七十年代 末，方开泰教授和 王元院士提出了著 名的"均匀设计"法
11
实验设计(DOE)的基本概念
DOE常用的几个术语
Factor:
Level:
在实验中，影响试验结果的可控制的变量
试验中各因子的不同取值。
Response:在试验中用来衡量试验结果的量
选择因子水平的注意事项
试验设计的目的在于捕捉各试验因素对输出变量的最大影响，因此在选择试验 因素的水平时，水平范围要足够宽，否则就可出缩小甚至抵削变量影响，同时也 看不出因素间交互作用对输出的影响。 因素水平设置也不可过宽，否则同样可能缩小此因素的影响，或将其它因素的 影响掩盖掉。过宽还可能超出允许操作范围，造成意外损失。