实验设计(DOE)方法培训资料

深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案实验设计（DOE）方法培训教案深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案第一节6Sigma品质改善策略一、实验设计（DOE）流程二、实验设计（DOE）分析三、实验设计（DOE）意义四、实验设计（DOE）计划深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案实验设计（DOE）流程•实验设计（DOE）是6Sigma品质改善的利器•通过“M-A-I-C”循环可达到品质改善之目的，图（一）表示它们的关系。深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案过程能力是否0K？测量measurement分析Analysis修改设计Modifydesign改善Improvement过程能力（capability)j是否OK？控制ControlNNNYRedesign重新设计YCharacterizationDesign性能实验DOE设计ScreeningDesign筛选DOE设计OptimizationDesign优化设计DOEModelingDesign机种设计深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案实验设计（DOE）分析•不同程度或分辨率DOE设计，对应不同产品设计要素。表（一）是DOE实验设计分级表。ITEM程度或分辨率等级应用特点ScreeningDesigns筛选DOE设计III级1、因子数较多2、两个水平CharacterizationDesigns性能实验DOEIV级V级1、因子数较少2、两个或两个以上水平OptimizationDressings优化设计DOEV或最高级1、两个或三个因子2、用精确的数学方法进行处理表一深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案实验设计（DOE）的意义•1、优化设计的必要性1)优化因子水平2)用于建立与原材料或部件制造有关的工艺，使其在规定的范围内。3)使设计的产品能够稳定或者牢靠运行于实际的环境中4)减少总的工程设计周期5)减少ECN的数量6)改善产品性能、质量及成本，最大限度地满足客户要求。7)改善产品的可制造性。8)减少实际制造工艺中的问题。9)减少产品的检查和性能测试强度深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案2、实验设计的作用基本研究(BasicResearch)1、发现相关问题2、明了技术要点产品设计（ProductDesign)1、灵敏度分析2、建立可靠性的公差3、特征组件4、特征结构5、包括低成本组件6、包括低等级物料7、最小的变化8、性能的改善工艺研发（ProcessDevelopment)1、变量研究2、变量的优化设置3、建立可靠公差表二深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案工艺研发（ProcessDevelopment)4、发现降低成本的解决办法5、养活变化6、改善过程中心7、减少生产周期8、降低坏品率9、改善产品的可靠性基本研究（BasicResearch)1、发明相关问题2、明了技术问题工艺改善（ProcessImprovement)1、解决问题2、明了变量及过程之关系3、进行过程能力研究4、设备及方法比较计量(Metrology)1、进行测量系统研究2、判定误差的主要来源3、最小测量误差深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案四、实验设计（DOE）计划•1、实验设计中需考虑的60个因素1)实验中包含的变量数或因子数2)判定误差引起的结果3)工序的稳定状况4)潜在因素影响程度5)非线性影响的可能性有多大6)均方差7)正态分布8)趋势、变动、周期对变量的影响9)相关平均值10)错误数据的影响深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案11)错误数据的影响12)需要重复实验的次数13)样本标记和可判断性14)测量的精度15)抽样的成本16)测试成本17)劳动力成本18)实验及其方向性影响19)抽样偏差20)混淆及其影响21)背景变量及其影响22)人为偏差（有意或无意）23)实验中所含仪器设备的影响24)重复性25)数据收集26)控制要求保持其有效性27)研究问题的知识28)主要因子影响程度比较29)实验误差30)测量影响31)测试灵敏度32)定义平均值33)定义方差值34)过程控制35)环境的影响深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案36)材料的影响37)机器设备的影响38)测试设备的影响39)领导者的支持40)制造者支持41)工程部门的支持42)优化后的合格率43)配合度44)测量精密45)随机抽样46)块的区分47)决定区分程度48)假设构造49)测量方法50)管理者支持51)将实验结果图表化52)确定主要因子53)计算出各因子影响大小54)作出相关因子影响图55)连续样本56)从样本收集到样本测量的时间57)误差复合影响58)因子量化及分层表示59)样本复杂性分析60)因变量及其影响深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案2、DOE实验计划在进行DOE实验之前，要充分考虑Y=f（x1、x2……xn)因变量Y和自变量x的关系。确定实验因子的人数，据此可确定实验因子表进行实验，一般实验计划包括如下内容。1)确定实验目的：要有一个明确的实验目的，以此才能达到需要的目标。2)确定实验因子：要分析影响因变量变化的因子个数，进行全因子的DOE实验。3)确定实验因子水平：不同的实验因子水平会影响实验结果。4)选定DOE实验表格：根据因子数和因子水平确定DOE实验表格。5)安排实验时间：根据DOE进行次数确定实验时间。考虑过程的连续性，尽量安排在同一阶段进行实验为好。深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案6)分析实验结果：将实验结果进行方差分析，确定实验因子的重要性及各因子对实验结果的影响程度。7)重复性实验：将重要因子或影响实验的主要因素进行评估，重新进行DOE实验，以确定其实验的真实性。8)作出结论：对实验结果进行分析后作出结论。深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案第二节实验设计（DOE）方法根据具体要求选择DOE实验方法实验设计的基本策略筛选实验设计方法全因子和分部DOE深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案根据具体要求选择DOE实验方法•DOE实验方法流程如图(二)所示实验设计的基本策略•1、确定问题•为解决何种问题，需要进行的何种实验，应做到心中有数，有的放矢。•2、建立实验目标•实验要达到何种目的，要达到怎样的指标，应从实际出发，根据当时当地的实情，确定实验目标，不要夸大其辞，矫揉造作。深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案确定实验目标从中选定自变量观察实际影响Y进行筛选DOE进行性能DOE目标达成情况？实验因子数是否大于8？Y优化设计DOE高分辨率要求？NNY结束N需要实验吗？开始YNYN图（二）深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案•3、选择因变量Y•实验中因子随自量变X的变化而变化的变量叫因变量。因变量和自变量的关系为Y=f（x1，x2……xn).•4、选择自变量x•实验中因子不随因变量变化而变化的变量叫自变量。也叫受控制变量。•5、选择因子水平•不同的因子水平必然会引起不同的实验结果，根据实验要求，确定因子水平，也是实验成功与否的关键一环。这不仅要有丰富的实际经验，而且要有把握问题本质的能力。•6、收集数据•实验要用数据说话，一切的实验数据从实验中来，切忌弄虚作假，DOE实验是科学，来不得半点虚假的东西，否则就会失去的实验的本来意义。深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案•7、分析数据•数据为实验提供了强有力的佐证，说明了什么问题，是一清二楚的，因此需认真分析数据，进行科学运算，以找出实验本质的可以代表实验结果的东西。•8、作出结论•有实验数据，给问题下一个令人信服而又真实的结论，找出问题的症结所在。•9、达到目的•通过实验解决品质中存在的问题，使过程能力得到提升，使我们又向6σ靠近了一步。深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案筛选实验设计方法1.选择因变量Y（实验结果）2.选择实验因子且确信是最重要的因子3.确定因子水平——只允许有两个水平4.根据因子水平数量确定实验表格5.对每一个实验，根据实验表格按一个水平进行，根据重复运行的结果计算出平均值（Y）6.按标准计算软件或EXCEL进行计算深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案7.作出实验因子的影响及关系图8.进行方差分析，用以决定实验因子是否重要，用P值进行衡量（P〈0.05)9.对方差分析结果进行评价,以确定因子对实验的影响程度10.选择重要因子(通常不超过4个)而进行全因子DOE实验,以确定实验的最终结果深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案全因子和分部DOE1.确定问题2.建立实验目标3.选拔因变量和自变量关系Y=f(x1,x2…..xn)4.选择因子水平5.选择实验表格,全因子DOE每一个因子或水平都要进行实验,分部DOE相对于全因子DOE来说有少的实验次数,因为分部DOE可对部分因子进行组合6.收集数据并筛先DOE方法进行方差分析计算7.分析数据及实验结果8.分析实验误码差对实验结果的影响9.作出结论10.达到实验目标深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案第三节：正交试验设计•正交试验设计法是研究与处理多因素试验的一种科学方法。它在实践经验与理论认识的基础上，利用规范化的表格——正交表，科学地挑选试验条件，合理安排试验。其优点在于能从很多试验条件中选出代表性强的少数次条件，并能通过对少数次试验条件的分析，找出较好的生产条件即最优或较优的试验方案。•正交试验设计法最早由日本质量管理专家田口玄一提出际标准型（田口型）正交试验法。•针对田口型正交试验设计法计算复查的问题（方差分析），中国数学家张里千教授发明的中国型正交试验设计法，由于应用计算简便的极差分析法，非常适合工业企业和生产现场应用。深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案一、名词介绍•1、试验因素试验因素指当试验条件变化，试验考核指标也发生变化时，影响考核指标取值的量称为试验因素（因子），一般记为A，B，C等。试验因素可以理解为试验过程中的自变量，如：化学试验中的温度、压力、时间、催化剂用量；机械加工中的切削速度、吃刀量、刀具的几何参数等。从广义上讲，试验因素可理解为若干变量间的某种确定关系，如原料的配方比例、供货单位、工艺流程等也都可以看作为一种广义因素。深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案因素有可能按数量表示，如温度、时间、压力等称为定量描述的因素。但也有不能用数量表示而只能定性描述的，如材料的品种、产品的型号、工艺流程的类别等，称为定性描述的因素。在试验过程中有些因素所处的状态是可以控制或调节的，如加热温度、溶化温度、切削速度等，这样的因素称为可控因素。反之，别外一些因素所处的状态是不能控制或调节的，如未装空调的生产环境的温度、湿度等，称为不可控因素或干扰因素。在正交试验设计应用过程中，如无特殊规定，因素一般是指可控因素。在试验过程中只考察一个因素对试验结果（考核指标）影响的试验，称为单因素试验。若同时考察两个以上因素，则称为多因素试验。单因素试验设计一般可应用优选法进行，而多因素试验设计必须应用正交试验设计法解决。深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案2、因素的位级试验因素的位级（水平）是指试验因素所处的状态。一般试验方案是由若干个试验因素所组成的若干组合，因素的几种状态，就称为有几个位级（水平）。例如，在化学试验中，温度、时间、压力这些因素允许在一定范围内变化，但在一个试验方案中，温度、时间、压力等因素总是固定在几个状态中变化。例如：温度可以是100℃，120℃，150℃等；时间可以是1h，1.5h，2h等；压力可以是1MPa，1.5MPa，2MPa等。这称为试验中因素的三个位级（水平）。深圳市邦凯电子有限公司——DOE培训教案3、考核指标考核指标是在试验设计中，根据试验目的而选定的用来衡量试验效果的量值（指标）。考核指标可以是定量的，也可以是定性的。定量指标如硬度、强度、寿命、成本、几何尺寸、各种特性等。定量指标根据试验结果的预期要求，又可分为望目值、望小值、望大值三种类型。定性指标不是按数而是按质区分，如质量的好与坏，天气的晴与阴，指标可以用加权的方法量化为不同等级。考核指