质量工具分析方法之DOE（PPT42页).ppt

第一节：实验设计的意义及其发展过程第二节：正交试验、正交表及其用法第三节：混合水平的正交试验设计第四节：有交互作用的正交试验设计DesignofExperiment为什么要进行试验设计？这里有27个球其中有且只有一个球质量为9克其它26个都为10克。给你一架天平请找出重为9克的那个球。请问你至少要称几次？这里有9框球(每框100个)其中有且只有一框里的球质量全为9克其它8框里的球都为10克。给你一架天平请找出里面的球重为9克的那个框。请问你至少要称几次？DesignofExperiment为什么要进行试验设计？实验设计的意义:应用数理统计学的基本知识讨论如何合理地安排试验、取得数据然后进行综合科学分析从而尽快获得最优组合方案。在工程学领域是改进制造过程性能的非常重要的手段。在开发新工序中亦有着广泛的应用。在工序开发的早期应用实验设计方法能得出以下成果：1.提高产量；2.减少变异性与额定值或目标值更为一致；3.减少开发时间；4.减少总成本；试验设计在生产/制造过程中的位置：统计技术在生产/制造过程中的应用是对过程中输入的变量(人机料法环)进行有目的地优化使输出的结果更加理想.实验设计是其中较为有效的一种工程工具.实验设计的发展过程:试验设计始于20世纪20年代其发展过程大致可分为三个阶段：1.早期的方差分析法:20世纪20年代由英国生物统计学家、数学家费歇(R.A.Fisher)提出的开始主要应用于农业、生物学、遗传学方面取得了丰硕成果。二战期间英、美采用这种方法在工业生产中取得显著效果；2.传统的正交试验设计法：以日本的田口玄一为代表；3.信噪比试验设计与三阶段设计：1957年田口玄一提出信噪比设计设计、方差分析相结合开辟了更为重要法和产品的三阶段设计法。他把信噪比设计和正交表、更为广泛的应用领域。为什么要进行正交试验:在实际生产中影响试验的因素往往是多方面的我们要考察各因素对试验影响的情况。在多因素、多水平试验中如果对每个因素的每个水平都互相搭配进行全面试验需要做的试验次数就会很多.比如对3因素7水平的试验如果3因素的各个水平都互相搭配进行全面试验就要做73=343次试验对6因素7水平进行全面试验要做76=117649次试验。这显然是不经济的。我们应当在不影响试验效果的前提下尽可能地减少试验次数。正交设计就是解决这个问题的有效方法。正交设计的主要工具是正交表。右图是一個比较典型的正交表.“L”表示此为正交表“8”表示試驗次數“2”表示兩水平“7”表示試驗最多可以有7個因素(包括單個因素及其交互作用).正交表的表示方法:一般的正交表记为Ln(mk)n是表的行数也就是要安排的试验数;k是表中的列数表示因素的个数；m是各因素的水平数；常见的正交表:2水平的有L4(23)L8(27)L12(211)L16(215)等；3水平的有L9(34)L27(313)等；4水平的有L15(45);5水平的有L25(56);正交表的两条重要性质:1)每列中不同数字出现的次数是相等的如L9(34)中每列中不同的数字是123它们各出现3次；例1：(单指标的分析方法)某炼铁厂为提高铁水温度需要通过试验选择最好的生产方案经初步分析主要有3个因素影响铁水温度它们是焦比、风压和底焦高度每个因素都考虑3个水平具体情况见表。问对这3个因素的3个水平如何安排才能获得最高的铁水温度?解：如果每个因素的每个水平都互相搭配着进行全面试验必须做试验33=27次。现在我们使用L9(34)正交表来安排试验。我们按选定的9个试验进行试验并将每次试验测得的铁水温度记录下来：为了便于分析计算我们把这些温度值和正交表列在一起组成一个新表。另外由于铁水温度数值较大我们把每一个铁水温度的值都减去1350得到9个较小的数这样使计算简