【20140123】DOE-田口方法与Minitab应用-第二部分
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1）如下图所示，R107 的下限范围不宜太小，阻值太小会在开机的瞬间烧坏Q14，根据 Q14 规格书得到流过R107 的电流不能大于80mA，Ib=5V-Ube/80mA=54 欧，系统中只有68 欧，因此 下限定为68 欧； 2)如下图所示，实际测试中R104 中A 点的拔插电瞬间电压约等于5.1V，按照产品规格要求，B 点的拔 插电瞬间电压不允许超过100mV，因此Uab＝5.1-0.1=5V，Q15 的Ic＝Uab/R104=5/470=10.6mA,因此 Q15 饱和导通Ic 最少需要10.6mA。Ib＝Ic/β≈1mA(β根据规格书得到)，所以得到R107＝5V-Ube/1mA ＝4.3K，得到R107 的上限值, 系统中没有此规格电阻, 因此上限定为3.9K； 3）R107 的中间值采用1K.4) 联系供应商得知Q15三极管Vbe的上下限规格及中间值为0.65V, 0.95V, 0.7V
田口方法任何时候都 是信噪比越大越好
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 20
步骤五:分析田口设计--开机（平均值）/关机（平均值）
（图形窗口的输出—交互作用图）
从因子的交互作用图来 分析： R107与Q105对开机噪 音没有明显的交互作用, 但对于关机噪音, 因子 之间有明显的交互作用, 对响应变量有显著影响.
静态田口设计示例-09
2014-1-25 8
步骤6:预测田口结果（续）
（步骤流程图）
最后点击‘确定’， 生成预测结果
静态田口设计示例-10
2014-1-25 9
步骤6:预测田口结果（续）
（会话窗口的输出）
解释结果
对于您选择的因子设置，信噪比预测为 53.6844，均值（球的平均飞行距离）预测为 276 码。然后，您 可以使用这些因子设置来运行试验，以检验模型的准确性。
备注：关机（平均值）的分析，只需在第2点中的输入改为关机（平均值） 2 在响应数据位于中，输入关机（平均值）。
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 16
步骤五:分析田口设计（续）--开机（平均值）
（步骤流程图）
最后点击‘确 定’，生成田口 分析结果图、表
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
采用特性要因图对因子进行分析找出有关因子14个
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 11
步骤二：选择因子与水平（续）
采用QFD对因子进行分析,找出关键因子2个, 分别是R107和Q15 的Vbe.
质量机能展开
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 12
步骤二：选择因子与水平（续）
步骤3: 设计试验—田口正交表
Minitab中: 统计>DOE>田口>创建田口设计(步骤图）
最后点击‘确 定’，生成田口 正交表
静态田口设计示例-02
2014-1-25 1
步骤3：试验设计（续）--Minitab输出正交表
在Minitab“田口设计”主对话框上点击“确定”，生成如 下实验表格
静态田口设计示例-04
2014-1-25 3
步骤5:分析静态田口设计（续）
（步骤流程图）
最后点击‘确定’，生成田口 分析结果图、表
静态田口设计示例-05
2014-1-25 4
步骤5:分析静态田口设计（续） （会话窗口的输出）
解释结果
每个线性模型分析都提供每个因子低水平的系数、其 p 值以及方 差分析表。使用这些结果可以确定因子是否与响应数据显著相关 以及每个因子在模型中的相对重要性。 按绝对值排列的系数顺序表示每个因子对响应的相对重要性；系 数最大的因子影响也最大。方差分析表中的连续平方和和调整平 方和也表示每个因子的相对重要性；平方和最大的因子影响也最 大。这些结果反映了响应表中的因子秩。
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 14
步骤三：设计试验（续）--Minitab输出正交表
在Minitab“田口设计”主对话框上点击“确定”，生成如 下实验表格
步骤四:做实验/收集数据
按照试验计划实施, 测得B点在开机和关机时的输出电压, 见上表
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
对于此示例，由于目标是增加球的飞行距离，因此您需要的 是能产生最高均值的因子水平。在田口试验中，始终都需要 使信噪比最大化。响应表中的水平平均值表明，当核心材料 为液体、核心直径为 118、有 392 个波纹以及表层厚度为 0.06 时，信噪比和均值达到最大。检查主效应图和交互作 用图可以确证这些结果。交互作用图表明，球核使用液体时， 飞行距离在核心直径为 118 时达到最大。
假设您要预测高尔夫球试验的结果。您确定了您认为会影响高尔夫球飞行距离的四个可控因子：核心材料、 核心直径、波纹数和表层厚度。由于您要使信噪比和均值最大化，因此选择了以下因子设置：液体核心、 核心直径 118、392 个波纹以及表层厚度0 .06。具体 操作步骤如下： 1 打开工作表“高尔夫球 2.MTW”。已为您保存了设计和响应信息。 2 选择统计 > DOE > 田口 > 预测田口结果。 3 取消选中标准差和标准差的自然对数。 4 单击项。确保项 A、B、C、D 和 AB 都位于所选项框中。单击确定。 4 单击水平。 5 在指定新因子水平的方法下，选择从列表中选择水平。 6 在水平下，单击第一行并根据下表选择因子水平。然后，使用 键沿该列下移并选择其余的因子水平. 7 在每个对话框中单击确定。
2014-1-25 17
步骤五:分析田口设计（续）--开机（平均值）
（会话窗口的输出）
模型有效性分析
从方差分析的主效应来看, P值<0.05, 显示选定的模型总的效果是显著的,有 效的; R107的P值=0.000, 说明此因子 对于开机噪音的影响是显著的
选择统计 > 回归 > 回归
一般而言，R2（拟合优度）越大，模型与数据拟合得越好， R2始 终在0与100%之间，到达90%一般认为模型可接收。
2014-1-25 15
步骤五:分析田口设计--开机（平均值）
1 选择统计 > DOE > 田口 > 分析田口设计。 2 在响应数据位于中，输入开机（平均值）。 3 单击分析。 4 在显示响应表为与拟合线性模型为下，选中信噪比和均值。单击确定。 5 单击项。 6使用箭头按钮或通过双击将项 A、B 移至所选项中。单击确定。 7单击分析图形，选择四合一。单击确定。 8 单击选项。 9 在信噪比下，选择望小。在每个对话框中单击确定。
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 18
步骤五:分析田口设计--开机（平均值）
（图形窗口的输出—四合一残值图） 模型有效性分析
从残差图分析, 数据没有明显的规律性,数据呈正态分布,选定模型有效.
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014来自百度文库1-25 19
步骤五:分析田口设计--开机（平均值）/关机（平均值）
①
②
步骤4:做实验/收集数据
数据在Minitab的‘
’ 高尔夫.mtw文件中。
以上为两种不同的棒打出的 结果，即噪声因子1、2的值
在Minitab主界面，从‘文件’\‘打开工作表’\Minitab软件所存放的路径打开上表） 在工作表中对数据进行布局，以使每行都包含内侧阵列中的控制因子 ① 以及外侧阵列中噪声因子② 的一 次完整运行所得到的响应值。可以输入的最大响应列数为 50。可以输入的最小响应列数取决于您的设计。 仅在以下条件下才能输入一个响应列：在其他所有情况下，必须至少输入 2 个响应列 设计中包含仿行 (在同一试验条件下的多次执行被视为单独的运行，称为仿行)。 在每次运行时测量多个噪声因子然后再创建设计，以使其在每个因子设置组合中具有多个 运行。然后，可以在单个响应列中输入噪声因子。（有关更多说明，请参见Minitab‘帮助’中的内容） 您使用“望大”或“望小”信噪比并且不分析或存储标准差。
静态田口设计示例-06
2014-1-25 5
步骤5:分析静态田口设计（续）
（图形窗口的输出1）
结果解释：Minitab 基于 Delta 值分配秩；将秩 1 分配给最 大的 Delta 值，将秩 2 分配给第二大的 Delta 值，依此类 推。使用响应表中的水平平均值可以确定每个因子的哪个 水平可提供最佳结果。 在此示例中，秩表明核心直径对信噪比和均值的影响最大。 对于信噪比，表层厚度的影响次之，然后是核心材料和波 纹。对于均值，核心材料的影响次之，然后是波纹和表层 厚度
（图形窗口的输出—主效应图）
通过开机的主效应图分析, R107的斜率很大,对开机 噪音的影响是显著的, 1K 时的输出电压最小（信噪 比最大）; Q105Vbe对开 机噪音的影响不明显.
通过关机的主效应图分析, R107和Q105 Vbe对关机 噪音的影响均是显著的, R107在1K和Q105 Vbe 在0.65V时输出电压最小 （信噪比最大）.
静态田口设计示例-03
2014-1-25 2
步骤5:分析静态田口设计
1 打开工作表“高尔夫球.MTW”。已为您保存了设计和响应数据。 （在Minitab主界面，从‘文件’\‘打开工作表’\Minitab软件所存放的路径打开上表） 2 选择统计 > DOE > 田口 > 分析田口设计。 3 在响应数据位于中，输入长打棒 和铁头球棒。 4 单击分析。 5 在显示响应表为与拟合线性模型为下，选中信噪比和均值。单击确定。 6 单击项。 7 使用箭头按钮或通过双击将项 AB 移至所选项中。单击确定。 8 单击选项。 9 在信噪比下，选择望大。在每个对话框中单击确定。
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 21
步骤六：结论
综合上述分析得出初步结论如下: ● R107对开关机爆音的影响是显著的, Q105 Vbe对开关机爆音的影响不明显. ● R107在1K左右时, B点的输出电压最小, 在68欧姆和3.9K时输出电压均明显上升. ● Q105 Vbe在0.95V时, B点输出电压会略有超出规格要求, 在0.65V和0.70V时符 合要求.
在此示例中，为 信噪比和均值生 成了结果。对于 信噪比，所有因 子和交互作用项 在 a 水平为 0.10 时都是显著 的。对于均值， 核心材料 (p=0.045)、核 心直径 (p=0.024) 以及材料与直径 的交互作用 (p=0.06) 的 p 值 小于 0.10，因此 它们都是显著的。 但由于交互作用 中涉及两个因子， 因此需要先了解 交互作用，然后 才能分别考虑每 个因子的效应。
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 22
步骤七：因子优化与确认--开机/关机
静态田口设计示例-11
2014-1-25 10
项目背景：DVP3258/94在生产中静噪三极管使用了粤晶高科供 应的三极管, 此管的Vbe导通门限电压较高, 未工作在深度饱和状态, 静噪不彻底, 导致插拨电开关机爆音, 需对此问题进行分析改善. 步骤一：陈述实际问题 使插拨电开关机爆音降低。
步骤二：选择因子与水平（ 陈述重要的因子和水平）
步骤七：因子优化与确认
根据前次试验结果, R107取值在1K左右时可以使B点输出电压最小, 为了取得更准 确的结果, 需要对这个值进行优化,根据电阻规格, 上规格取470欧姆, 下规格取1.8K 欧姆进行相同的试验, 试验方案如下表, 同样是9次试验（即只改变R107因子水平） 按照试验计划实施, 测得B点在开 机和关机时的输出电压, 见左表
R107的三水平： 68Ω 、1K、3.9K
Q15 Vbe的三水平： 0.65V、0.7V、0.95V
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 13
步骤三：设计试验—田口正交表
根据2因子及3水平，决定采用L9的试验
Minitab中: 统计>DOE>田口>创建田口设计(步骤图）
最后点 击‘确 定’， 生成田 口正交 表
静态田口设计示例-07
2014-1-25 6
步骤5:分析静态田口设计（续）
（图形窗口的输出2）
静态田口设计示例-08
2014-1-25 7
步骤6:预测田口结果
根据这些结果，应将因子设置为： 材料
直径 波纹 厚度
液体
118 392 0.06
然后，可能需要使用“预测结果”来查看这些因子设置的预测信噪比和均值。
田口方法任何时候都 是信噪比越大越好
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 20
步骤五:分析田口设计--开机（平均值）/关机（平均值）
（图形窗口的输出—交互作用图）
从因子的交互作用图来 分析： R107与Q105对开机噪 音没有明显的交互作用, 但对于关机噪音, 因子 之间有明显的交互作用, 对响应变量有显著影响.
静态田口设计示例-09
2014-1-25 8
步骤6:预测田口结果（续）
（步骤流程图）
最后点击‘确定’， 生成预测结果
静态田口设计示例-10
2014-1-25 9
步骤6:预测田口结果（续）
（会话窗口的输出）
解释结果
对于您选择的因子设置，信噪比预测为 53.6844，均值（球的平均飞行距离）预测为 276 码。然后，您 可以使用这些因子设置来运行试验，以检验模型的准确性。
备注：关机（平均值）的分析，只需在第2点中的输入改为关机（平均值） 2 在响应数据位于中，输入关机（平均值）。
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 16
步骤五:分析田口设计（续）--开机（平均值）
（步骤流程图）
最后点击‘确 定’，生成田口 分析结果图、表
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
采用特性要因图对因子进行分析找出有关因子14个
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 11
步骤二：选择因子与水平（续）
采用QFD对因子进行分析,找出关键因子2个, 分别是R107和Q15 的Vbe.
质量机能展开
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 12
步骤二：选择因子与水平（续）
步骤3: 设计试验—田口正交表
Minitab中: 统计>DOE>田口>创建田口设计(步骤图）
最后点击‘确 定’，生成田口 正交表
静态田口设计示例-02
2014-1-25 1
步骤3：试验设计（续）--Minitab输出正交表
在Minitab“田口设计”主对话框上点击“确定”，生成如 下实验表格
静态田口设计示例-04
2014-1-25 3
步骤5:分析静态田口设计（续）
（步骤流程图）
最后点击‘确定’，生成田口 分析结果图、表
静态田口设计示例-05
2014-1-25 4
步骤5:分析静态田口设计（续） （会话窗口的输出）
解释结果
每个线性模型分析都提供每个因子低水平的系数、其 p 值以及方 差分析表。使用这些结果可以确定因子是否与响应数据显著相关 以及每个因子在模型中的相对重要性。 按绝对值排列的系数顺序表示每个因子对响应的相对重要性；系 数最大的因子影响也最大。方差分析表中的连续平方和和调整平 方和也表示每个因子的相对重要性；平方和最大的因子影响也最 大。这些结果反映了响应表中的因子秩。
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 14
步骤三：设计试验（续）--Minitab输出正交表
在Minitab“田口设计”主对话框上点击“确定”，生成如 下实验表格
步骤四:做实验/收集数据
按照试验计划实施, 测得B点在开机和关机时的输出电压, 见上表
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
对于此示例，由于目标是增加球的飞行距离，因此您需要的 是能产生最高均值的因子水平。在田口试验中，始终都需要 使信噪比最大化。响应表中的水平平均值表明，当核心材料 为液体、核心直径为 118、有 392 个波纹以及表层厚度为 0.06 时，信噪比和均值达到最大。检查主效应图和交互作 用图可以确证这些结果。交互作用图表明，球核使用液体时， 飞行距离在核心直径为 118 时达到最大。
假设您要预测高尔夫球试验的结果。您确定了您认为会影响高尔夫球飞行距离的四个可控因子：核心材料、 核心直径、波纹数和表层厚度。由于您要使信噪比和均值最大化，因此选择了以下因子设置：液体核心、 核心直径 118、392 个波纹以及表层厚度0 .06。具体 操作步骤如下： 1 打开工作表“高尔夫球 2.MTW”。已为您保存了设计和响应信息。 2 选择统计 > DOE > 田口 > 预测田口结果。 3 取消选中标准差和标准差的自然对数。 4 单击项。确保项 A、B、C、D 和 AB 都位于所选项框中。单击确定。 4 单击水平。 5 在指定新因子水平的方法下，选择从列表中选择水平。 6 在水平下，单击第一行并根据下表选择因子水平。然后，使用 键沿该列下移并选择其余的因子水平. 7 在每个对话框中单击确定。
2014-1-25 17
步骤五:分析田口设计（续）--开机（平均值）
（会话窗口的输出）
模型有效性分析
从方差分析的主效应来看, P值<0.05, 显示选定的模型总的效果是显著的,有 效的; R107的P值=0.000, 说明此因子 对于开机噪音的影响是显著的
选择统计 > 回归 > 回归
一般而言，R2（拟合优度）越大，模型与数据拟合得越好， R2始 终在0与100%之间，到达90%一般认为模型可接收。
2014-1-25 15
步骤五:分析田口设计--开机（平均值）
1 选择统计 > DOE > 田口 > 分析田口设计。 2 在响应数据位于中，输入开机（平均值）。 3 单击分析。 4 在显示响应表为与拟合线性模型为下，选中信噪比和均值。单击确定。 5 单击项。 6使用箭头按钮或通过双击将项 A、B 移至所选项中。单击确定。 7单击分析图形，选择四合一。单击确定。 8 单击选项。 9 在信噪比下，选择望小。在每个对话框中单击确定。
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 18
步骤五:分析田口设计--开机（平均值）
（图形窗口的输出—四合一残值图） 模型有效性分析
从残差图分析, 数据没有明显的规律性,数据呈正态分布,选定模型有效.
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014来自百度文库1-25 19
步骤五:分析田口设计--开机（平均值）/关机（平均值）
①
②
步骤4:做实验/收集数据
数据在Minitab的‘
’ 高尔夫.mtw文件中。
以上为两种不同的棒打出的 结果，即噪声因子1、2的值
在Minitab主界面，从‘文件’\‘打开工作表’\Minitab软件所存放的路径打开上表） 在工作表中对数据进行布局，以使每行都包含内侧阵列中的控制因子 ① 以及外侧阵列中噪声因子② 的一 次完整运行所得到的响应值。可以输入的最大响应列数为 50。可以输入的最小响应列数取决于您的设计。 仅在以下条件下才能输入一个响应列：在其他所有情况下，必须至少输入 2 个响应列 设计中包含仿行 (在同一试验条件下的多次执行被视为单独的运行，称为仿行)。 在每次运行时测量多个噪声因子然后再创建设计，以使其在每个因子设置组合中具有多个 运行。然后，可以在单个响应列中输入噪声因子。（有关更多说明，请参见Minitab‘帮助’中的内容） 您使用“望大”或“望小”信噪比并且不分析或存储标准差。
静态田口设计示例-06
2014-1-25 5
步骤5:分析静态田口设计（续）
（图形窗口的输出1）
结果解释：Minitab 基于 Delta 值分配秩；将秩 1 分配给最 大的 Delta 值，将秩 2 分配给第二大的 Delta 值，依此类 推。使用响应表中的水平平均值可以确定每个因子的哪个 水平可提供最佳结果。 在此示例中，秩表明核心直径对信噪比和均值的影响最大。 对于信噪比，表层厚度的影响次之，然后是核心材料和波 纹。对于均值，核心材料的影响次之，然后是波纹和表层 厚度
（图形窗口的输出—主效应图）
通过开机的主效应图分析, R107的斜率很大,对开机 噪音的影响是显著的, 1K 时的输出电压最小（信噪 比最大）; Q105Vbe对开 机噪音的影响不明显.
通过关机的主效应图分析, R107和Q105 Vbe对关机 噪音的影响均是显著的, R107在1K和Q105 Vbe 在0.65V时输出电压最小 （信噪比最大）.
静态田口设计示例-03
2014-1-25 2
步骤5:分析静态田口设计
1 打开工作表“高尔夫球.MTW”。已为您保存了设计和响应数据。 （在Minitab主界面，从‘文件’\‘打开工作表’\Minitab软件所存放的路径打开上表） 2 选择统计 > DOE > 田口 > 分析田口设计。 3 在响应数据位于中，输入长打棒 和铁头球棒。 4 单击分析。 5 在显示响应表为与拟合线性模型为下，选中信噪比和均值。单击确定。 6 单击项。 7 使用箭头按钮或通过双击将项 AB 移至所选项中。单击确定。 8 单击选项。 9 在信噪比下，选择望大。在每个对话框中单击确定。
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 21
步骤六：结论
综合上述分析得出初步结论如下: ● R107对开关机爆音的影响是显著的, Q105 Vbe对开关机爆音的影响不明显. ● R107在1K左右时, B点的输出电压最小, 在68欧姆和3.9K时输出电压均明显上升. ● Q105 Vbe在0.95V时, B点输出电压会略有超出规格要求, 在0.65V和0.70V时符 合要求.
在此示例中，为 信噪比和均值生 成了结果。对于 信噪比，所有因 子和交互作用项 在 a 水平为 0.10 时都是显著 的。对于均值， 核心材料 (p=0.045)、核 心直径 (p=0.024) 以及材料与直径 的交互作用 (p=0.06) 的 p 值 小于 0.10，因此 它们都是显著的。 但由于交互作用 中涉及两个因子， 因此需要先了解 交互作用，然后 才能分别考虑每 个因子的效应。
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 22
步骤七：因子优化与确认--开机/关机
静态田口设计示例-11
2014-1-25 10
项目背景：DVP3258/94在生产中静噪三极管使用了粤晶高科供 应的三极管, 此管的Vbe导通门限电压较高, 未工作在深度饱和状态, 静噪不彻底, 导致插拨电开关机爆音, 需对此问题进行分析改善. 步骤一：陈述实际问题 使插拨电开关机爆音降低。
步骤二：选择因子与水平（ 陈述重要的因子和水平）
步骤七：因子优化与确认
根据前次试验结果, R107取值在1K左右时可以使B点输出电压最小, 为了取得更准 确的结果, 需要对这个值进行优化,根据电阻规格, 上规格取470欧姆, 下规格取1.8K 欧姆进行相同的试验, 试验方案如下表, 同样是9次试验（即只改变R107因子水平） 按照试验计划实施, 测得B点在开 机和关机时的输出电压, 见左表
R107的三水平： 68Ω 、1K、3.9K
Q15 Vbe的三水平： 0.65V、0.7V、0.95V
插拨电开关机爆音问题参数优化-示例
2014-1-25 13
步骤三：设计试验—田口正交表
根据2因子及3水平，决定采用L9的试验
Minitab中: 统计>DOE>田口>创建田口设计(步骤图）
最后点 击‘确 定’， 生成田 口正交 表
静态田口设计示例-07
2014-1-25 6
步骤5:分析静态田口设计（续）
（图形窗口的输出2）
静态田口设计示例-08
2014-1-25 7
步骤6:预测田口结果
根据这些结果，应将因子设置为： 材料
直径 波纹 厚度
液体
118 392 0.06
然后，可能需要使用“预测结果”来查看这些因子设置的预测信噪比和均值。