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质量管理方法工具培训试验设计第1页，本讲稿共23页n n第一部分：数据分布特征第一部分：数据分布特征n n第二部分：第二部分：QCQC老七种工具老七种工具n n第三部分：第三部分：QCQC新七种工具新七种工具n n第四部分：过程分析第四部分：过程分析n n第五部分：统计推断第五部分：统计推断n n第六部分：回归分析第六部分：回归分析n n第七部分：方差分析第七部分：方差分析n n第八部分：试验设计第八部分：试验设计主要内容主要内容第2页，本讲稿共23页第八部分第八部分试验设计第3页，本讲稿共23页实验设计n n产品质量的提高，工艺参数的优化，产品结构的改进，产品质量的提高，工艺参数的优化，产品结构的改进，配方的完善都需要进行大量的实验。配方的完善都需要进行大量的实验。n n实验方案设计和实验数据的处理分析的好坏直接实验方案设计和实验数据的处理分析的好坏直接影响实验的效果和实验的效率。影响实验的效果和实验的效率。n n实验设计分为：完全搭配实验和正交实验实验设计分为：完全搭配实验和正交实验第4页，本讲稿共23页一、试验设计的基本概念与正交表（一）试验设计（一）试验设计（二）正交表（二）正交表第三节 试验设计(DOE)第5页，本讲稿共23页完全搭配实验n n每个因子每个水平相互完全组合搭配，试验每个因子每个水平相互完全组合搭配，试验次数太多次数太多n n3 3因子因子3 3水平需要作水平需要作2727次试验次试验第6页，本讲稿共23页二、无交互作用的正交设计与数据分析二、无交互作用的正交设计与数据分析 （一）试验的设计（一）试验的设计（一）试验的设计（一）试验的设计 （二）进行试验和记录试验结果（二）进行试验和记录试验结果（二）进行试验和记录试验结果（二）进行试验和记录试验结果 （三）数据分析（三）数据分析（三）数据分析（三）数据分析 1 1、数据的直观分析、数据的直观分析、数据的直观分析、数据的直观分析 2 2、数据的方差分析、数据的方差分析、数据的方差分析、数据的方差分析 3 3、最佳条件的选择、最佳条件的选择、最佳条件的选择、最佳条件的选择 4 4、因子的贡献率、因子的贡献率、因子的贡献率、因子的贡献率第7页，本讲稿共23页 （一）试验设计（一）试验设计（一）试验设计（一）试验设计 （二）数据分析（二）数据分析（二）数据分析（二）数据分析 1 1、方差分析、方差分析、方差分析、方差分析 2 2、最佳条件的选择、最佳条件的选择、最佳条件的选择、最佳条件的选择 （三）避免混杂现象（三）避免混杂现象（三）避免混杂现象（三）避免混杂现象-表头设计的一个原则表头设计的一个原则表头设计的一个原则表头设计的一个原则三、有交互作用的正交设计与数据分析第8页，本讲稿共23页正交实验n n有效减少试验次数有效减少试验次数;n n4 4因子因子3 3水平完全搭配需要水平完全搭配需要256256次，正交实验只需次，正交实验只需9 9次。可用右表。次。可用右表。uu每列中每个数字重复次数相同每列中每个数字重复次数相同;uu将任意两列的同行数字看成一个数对，那么一切将任意两列的同行数字看成一个数对，那么一切可能数对重复次数相同可能数对重复次数相同;uu对于正交表可分两类对于正交表可分两类;uu满足满足n=qn=qk k,k=2,3,4,p=(n-1)/(q-1),k=2,3,4,p=(n-1)/(q-1)，此类表可，此类表可考察交互作用考察交互作用;uu不满足上述条件的不能考察交互作用不满足上述条件的不能考察交互作用;uu总自由度总自由度=试验次数试验次数-1;-1;uu每因子自由度每因子自由度=水平数水平数-1.-1.列号列号列号列号 试验试验试验试验号号号号1 12 23 34 41 12 23 34 45 56 67 78 89 91 11 11 12 22 22 23 33 33 31 12 23 31 12 23 31 12 23 31 12 23 32 23 31 13 31 12 21 12 23 33 31 12 22 23 31 1第9页，本讲稿共23页进行正交试验的一般步骤n n试验设计试验设计uu明确试验目的明确试验目的;uu明确明确试验指标试验指标试验指标试验指标（用来判断试验结果好坏的指标值用来判断试验结果好坏的指标值）uu确定因子和水平确定因子和水平;uu选用合适的正交表，进行标头设计，列出试验选用合适的正交表，进行标头设计，列出试验计划计划.n n进行试验和记录试验结果进行试验和记录试验结果n n数据分析数据分析第10页，本讲稿共23页试验因子和水平的确定n n根据试验目的和试验指标及经验，分析影响指标的因素有哪些，并为每个因子确定实根据试验目的和试验指标及经验，分析影响指标的因素有哪些，并为每个因子确定实根据试验目的和试验指标及经验，分析影响指标的因素有哪些，并为每个因子确定实根据试验目的和试验指标及经验，分析影响指标的因素有哪些，并为每个因子确定实验水平，形成因子水平表。验水平，形成因子水平表。验水平，形成因子水平表。验水平，形成因子水平表。n n如提高磁鼓电机输出力矩而进行的试验设计，其因子水平表如下：如提高磁鼓电机输出力矩而进行的试验设计，其因子水平表如下：如提高磁鼓电机输出力矩而进行的试验设计，其因子水平表如下：如提高磁鼓电机输出力矩而进行的试验设计，其因子水平表如下：因素因素 水平水平充磁量充磁量A A（1010-4-4特）特）定位角度定位角度B B（度）（度）线圈匝数线圈匝数C C（匝）（匝）D D水平水平1 190090010107070水平水平2 21100110011118080水平水平3 31300130012129090视为误差第11页，本讲稿共23页表头设计及试验安排3因子3水平可选L9(34),第12页，本讲稿共23页数据分析极差分析（数据见上表）和方差分析极差分析（数据见上表）和方差分析RCRBRA22090807012111013001100900210200190180170160 因子各水平对输出力矩的影响从级差图和方差分析表头可以看出因子重要度BAC，因子的优先顺序为B;A;C，较优组合为：B2A2C3第13页，本讲稿共23页因子贡献率试验指标不服从正态分布时，进行反差分析的依据就不充分，试验指标不服从正态分布时，进行反差分析的依据就不充分，应比较因子贡献率应比较因子贡献率因子纯偏差平方和因子B最重要。因子C的贡献率比误差项的小，所以因子C可以认为不重要。来源 平方和S 自由度f 纯偏差平方和贡献率(%)因子A 因子B 因子C 误差 1421.6 5686.9 427.6 116.2 2 2 2 2 1305.4 5570.7 311.4 464.8 17.06 72.80 4.07 6.07 T 7652.2 8 第14页，本讲稿共23页有交互作用的表头设计L8(27)n n表头混杂：一列上表头混杂：一列上安排了安排了安排了安排了两个因子或两个交互作用或两个因子或两个交互作用或一个因子和一个交互作用的现象一个因子和一个交互作用的现象n n为防止混杂选用正交表应：考察项目的总自由度小于为防止混杂选用正交表应：考察项目的总自由度小于试验次数减试验次数减1 1n n交互作用的自由度交互作用的自由度=两因子自由度乘积两因子自由度乘积因子列号 1 2 3 4 5 6 7 (1)3 2 5 47 6 (2)1 6 7 4 5 (3)7 6 5 4 (4)1 2 3 (5)3 2 (6)1 交互作用的列号第15页，本讲稿共23页表头设计n nA,B,C,DA,B,C,D为二水平因子，且考察为二水平因子，且考察A*B,A*CA*B,A*C L L8 8(2(27 7)n nA,B,C,DA,B,C,D为二水平因子，且考察为二水平因子，且考察A*B,C*DA*B,C*D L L1616(2(21515)n nA,B,C,DA,B,C,D为三水平因子，且考察为三水平因子，且考察A*BA*B L L2727(3(31313)表头设计 A B AB C AC D 列号 1 2 3 4 5 6 7 表头设计 A B AB C D CD 列号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 表头设计 A B AB C D E 列号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 第16页，本讲稿共23页农药收率试验设计表头设计和数据分析因子水平表因子水平表 因子因子 反应温度（反应温度（）A 反应时间（反应时间（h）B A*B 配比配比 真空度真空度(kPa)水平水平1 60 2.5 1.1/1 50 水平水平2 80 3.5 1.2/1 60 表头设计 A B AB C D 列号 1 2 3 4 5 6 7 表头设计 A B AB C D 试验号 列号 1 2 3 4 5 6 7 y 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 1 1 2 86 95 91 94 91 96 83 88 T1 T2 366 358 368 356 352 372 351 373 361 363 359 365 359 365 S 8 18 50 60.5 0.5 4.5 4.5 T=724 2iy=65668 ST=146 第17页，本讲稿共23页方差分析和最佳条件选择n n方差分析方差分析n n交互作用搭配表交互作用搭配表n n较优组合较优组合uu重要因子重要因子C C去水平去水平2 2uu次重要因素次重要因素A*BA*B交互作用去交互作用去A A2 2B B1 1uu因子因子D D不显著，其水平可任取。不显著，其水平可任取。A1 A2 B1(86+95)/2=90.5(91+96)/2=93.5 B2(91+94)/2=92.5(83+88)/2=85.5 来源 S f V F比 A B C D AB e 8.0 18.0 60.5 4.5 50.0 5.0 1 1 1 1 1 2 8.0 18.0 60.5 4.5 50.0 2.5 3.2 7.2 24.2 1.8 20.0 T 146.0 7 F0.95(1,2)=18.5 第18页，本讲稿共23页第19页，本讲稿共23页第20页，本讲稿共23页“事实事实”之歌之歌摘译自久米均教授著走近统计解析n n企业发生质量问题的根源几乎都是认识不全面、作业不完全。而这些企业发生质量问题的根源几乎都是认识不全面、作业不完全。而这些“不全不全面、不确切面、不确切”都与都与“事实事实”的把握有关。的把握有关。“事实事实”是个难缠的家伙，是个难缠的家伙，谁都以为明白可谁都不知晓，谁都以为明白可谁都不知晓，就和盲人摸象一样遭人笑。就和盲人摸象一样遭人笑。摸到鼻子的说鼻子，摸到鼻子的说鼻子，摸到尾巴的别的不知道。摸到尾巴的别的不知道。根据经验认为自己最正确，根据经验认为自己最正确，道听途说的也不少，道听途说的也不少，这样讨论不合格品何时能减少？这样讨论不合格品何时能减少？第21页，本讲稿共23页黑白都能说，语言真是宝，黑白都能说，语言真是宝，但光靠讨论不好。但光靠讨论不好。“必须由事实来决定必须由事实来决定”，谦虚仔细地调查才是唯一的高招。谦虚仔细地调查才是唯一的高招。调查对象很麻烦，调查对象很麻烦，真可谓变化多端。真可谓变化多端。我们的知识和经验很有限，我们的知识和经验很有限，只有谦虚为本事实的真相才能发现。只有谦虚为本事实的真相才能发现。长期工作的人确实有经验，长期工作的人确实有经验，拥有大量知识可称老练。拥有大量知识可称老练。正确的知识很丰富，正确的知识很丰富，错误的知识也难免。错误的知识也难免。哪些正确哪些错误，哪些正确哪些错误，有经验的人也没经验。有经验的人也没经验。第22页，本讲稿共23页经常对照经常对照“事实事实”反省修正，反省修正，才能称作真正的老练，才能称作真正的老练，有经验者不都是高人，有经验者不都是高人，产生迷信自认为老练的也很普遍。产生迷信自认为老练的也很普遍。让我们努力去寻求正确的认识吧！让我们努力去寻求正确的认识吧！尽管攀登顶峰很艰难。尽管攀登顶峰很艰难。努力攀登后回头望，努力攀登后回头望，喔！白云已在脚下盘旋。喔！白云已在脚下盘旋。第23页，本讲稿共23页