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DOE(试验设计)基本术语,附案例

作者:精益六西格玛专家    分类:六西格玛工具    时间:2019-12-30 10:20:53

DOE(试验设计)基本术语,附案例


DOE(试验设计)基本术语:


1.1 因子:


影响输出变量Y的输入变量X称为DOE中的因子。


可控因子:在实验过程中可以精确控制的因子,可做为DOE的因子。


非可控因子:在实验过程中不可以精确控制的因子,亦称噪声因子,不能作为DOE的因子。只能通过方法将其稳定在一定的水平上,并通过对整体试验结果的分析,确定噪声因子对试验结果的影响程度


1.2 水平:


因子的不同取值,称为因子的“水平”。


1.3 处理:


各因子按照设定的水平的一个组合,按照此组合能够进行一次或多次试验并获得输出变量的观察值。


1.4 模型与误差:


按照可控因子x1、X2、。。。XK建立的数学模型。


Y=F( x1、X2、。。。XK )+ε


误差ε包含:由非可控因子所造成的试验误差。


失拟误差(lack of fit):所采用的模型函数F与真实函数间的差异。


1.5 望大、望小、望目:


望大:希望输出Y越大越好。


望小:希望输出Y越小越好。


望目:希望输出Y与目标值越接近越好。


1.6 主效应:


一个因子在不同水平下的变化导致输出变量的平均变化。


因子的主效应=因子为高水平时输出的平均值-因子为低水平时输出的平均值。


交互效应:如果一个因子的效应依赖于其它因子所处的水平时,则称两个因子间有交互效应。


案例分享:


举个生活中的例子,相信大家都吃过爆米花,但是大家是否都了解爆米花的制作过程?在品尝爆米花的时候,不知道您是否注意到有很多爆米花没有爆开,也有很多被爆焦。这两种情况都是生产过程中的质量缺陷。


主要因子:1 )加工爆玉米花的时间(介于 3 至 5 分钟之间);2 )微波炉使用的火力(介于 5 至 10 档之间);3 )使用的玉米品牌( A 或 B )。


响应:玉米的 " 爆开个数 " 或“爆开率”。


在爆玉米花时,我们希望所有(或几乎所有)的玉米粒都爆开了,没有(或很少)玉米粒未爆开,这是最终关注的重点。


试验设计的主线是根据因子的取值范围,进行多种参数组合,如下图为两水平试验组合,形成多次试验的方案,依次进行试验后,通过试验结果分析,确定哪一种参数组合是最优的。


微信图片_1.jpg


利用最小二乘法等拟合方法,建立响应与多个因子之间的数学模型,亦称响应面模型。


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最终通过试验设计确定:使用 A 品牌,加工 5 分钟,并将火力调为 6.96 级。试验预测在此种设置下加工,产出的玉米粒 445 个全部都爆开了。


本文的试验既可以是实物试验,也可以是仿真,在可靠性设计分析中,试验设计常用于解决无法建立显式的可靠性模型等问题,起到事半功倍的作用。


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