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常见的DOE试验设计方法之正交试验设计法

作者:天行健管理咨询    分类:六西格玛工具    时间:2020-09-16 17:45:45

DOE正交试验设计法的定义

  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。它利用一种规格化的表格--正交表,挑选试验条件,安排试验计划和进行试验,并通过较少次数的试验,找出较好的生产条件,即最优或较优的试验方案。

DOE正交试验设计法的用途

  正交试验设计主要用于调查复杂系统(产品、过程)的某些特性或多个因素对系统(产品、过程)某些特性的影响,识别系统中更有影响的因素、其影响的大小,以及因素间可能存在的相互关系,以促进产品的设计开发和过程的优化、控制或改进现有的产品(或系统)。常见的DOE试验设计方法之正交试验设计法(图2)

DOE正交试验设计法应用案例:

  当试验中只有一个变化的参数时,属于单因素试验问题。例如,需要确定液压作动器的活塞的面积,以使作动器达到最优性能。人们根据对现象的认识,可以估计出最优参数可能存在的区间。如果对它的认识比较清楚,这种估计比较精确,估计的区间较窄;相反,估计的区间就较宽。现在要通过一系列的试验使认识深化。如果逐步试验,要使估计区间缩小100倍就需要作100次试验。但是如果使用区间缩减法中的“黄金分割试验技术”,只要作11次试验就可以将区间缩小到百分之一,作14次试验就可以对区间的认识精度提高500倍。

  在多因素试验中,往往需要分离出不同因素的影响。譬如要比较A、B、C3种种子的产量。如果只是单纯的种子产量问题,似乎只要在3块同面积的土地上分别用3种种子播种,然后比较产量就可以了。(天行健咨询一家专注于精益生产管理,六西格玛管理培训咨询与项目辅导的管理咨询公司)但是如果试验田的位置在南北方向上处于山地和河流之间,东西方向上处在肥料场和荒地之问,这时仍然任意取3块等面积的试验田作试验,就可能由于土壤的肥脊不同和灌溉的充分与否影响试验田的产量,而不单是种子一个因素的结果。

常见的DOE试验设计方法之正交试验设计法(图3)

要估计这些因素的影响,合理的方法是将试验区分为9块试验田(如下图),将3种不同的种子的每一种分播在3块不同的试验田里,将3块田的产量平均,就得到由于种子品种造成的差异(排除了土壤和灌溉的因素);而将靠肥料场的3块田的平均产量,与靠荒地的3块田的平均产量比较,就得到由于土地肥脊程度所造成的产量差异(排除了种子品种和灌溉条件因素);用靠山的3块田与傍水的3块田平均产量进行比较可以看出由于灌溉条件造成的差异(排除了种子品种和土壤条件的差异)。

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