DOE

超出操作范围 * 使输入变量相隔得足够远，以使固有偏差不会产生重叠 * 在离散输入变量之间没有隐含距离 * 在位及的选择应保持线性，为保持线性，位及R的设定 不要太远
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Designs of Experiments
输 出 响 应 异差 著 显 无 输 出 响 应 化变 无 输入变量的大小 输入变量的大小
实验中要考虑所有变量的组合。
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Designs of Experiments
四个实验目的
三 种 主 要 实 验
稳键设计 全因子实验 Full Factorial 部分因子实验 Part Factorial 响应界面模型 Response surface modeling
* * * * 计量单位 取值 分类为 “保持不变 ” 或 “人工操纵 ” 分类为 “连续” 或“分类” 中点值（如果所取值都是连续的和由人工操纵的）
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Designs of Experiments
步骤四：选择实验类型
项目 目的
输入变量数量
解决问题
1. 2—5个 2. 非线性，2次关系
3.
可能存在
部分因子实验（筛选）
（Fractional Factorial)
1.因素：大于5 2.线性：线性假设
3.高阶交无作用：不存在
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3. 考虑2次交互作用项 4. 所有影响因素均为计量型
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步骤三：选择输入变量 步骤四：选择实验类型
步骤九：模型的解析
步骤五：制定实验对策
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步骤十：验证和报告等
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Designs of Experiments
步骤一：陈述实验目的
* 至少一个产品或制程的关键特征
* 实验的目的 * 该产品或制程关键特征的预期结果
平衡与正交
在变量的高值与低值上进行实验的次数相同时，称这个 实验是平衡的，如下表中一列中所有值之和对于零。
Item A 1 1 2 3 4 Xi + + 0 B 2 + + 0 C 3 + + 0
* 平衡-每个变量值之和等于零， Xi=0
* 平衡-简化分析 * 若不平衡，无法判断每个因素影 响 * 正交-所有可能变量偶的所有点 可能点积之和为零，Xi Xj=0 * 正交—允许互相独立的测量实验 中需要的影响
• • • • • • • • • 相应主要偏差族的抽样方法 *标明实验单位 总样本容量 仿行，分组和重复程序 人员要求—什么，谁，何时 活动时间安排 区组化程序 数据收集表，实验记录和实验路程图的样本资料 测量方法程序—设备/机器工艺图提纲，谁 ，何时
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Designs of Experiments
步骤五：制定实验对策
* Why（为什么） * Who（谁） * What（什么） 实验目的 资源要求 确定实验单位，随机化完全随机化，或者难以变 化的输入变量方案，区组化已及测量法归则 * When（何时） 活动时间安排 * Where （何处） 数据搜集地点 *How（如何） 数据搜集步骤 * How much（多少） 单位数据点数，每次实验（仿行或重复）的单位 数，实验进行次数来确保所有要求都得到充分的 满足
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Designs of Experiments 步骤六：进行实验
学员将能够按照实验计划进行实验：
* 按照实验流程收集数据 * 在实验记录上记下不寻常事件
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步骤七：模型的拟合
模型的拟合是 一种确定输入变量如何输出响应相关的方法。 模型的拟合—两中方法：
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Robust Design
解决问题
Problem Solving 筛选
Screening
最优先 Optimization
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四个实验目的
稳键设计
* 用于确定制程的灵敏性 * 不可控变量的影响较小
解决问题
* 出现具体问题
筛选
* 用来确定哪些变量是关键的 * 考察许多变量 * 评价所有相互影响的必要性 并不是很重要
最优化
*用来将输出响应界面形象化 *一般使用二模型
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Designs of Experiments
按实验类型划分的实验目的
实验类型 稳键设计 筛选 解决问题 最优化
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Designs of Experiments
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June.8.2001
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Designs of Experiments
课程目的
介绍一种实用的实验设计方法
是两位级全因素法（Tow-level full factorial design)
其中一种输入变量只有两个取值，高和低。
时间
30 30 30 30 50 50 50 50 40 40
Y
100 100 200 200 150 150 250 250 175 176
11
000
45
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325
40
174
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Designs of Experiments 设定输入变量
* 选择相隔得足够远的量，观察输出响应的差异，通常不
出现特定问 题需要解决 时
筛选
确定影响输出 响应的输入的 变量
稳健设计
最优化
确定对变量的 确定能得到最 取值变化敏感 佳输出响应的 的输出响应 输入变量
通常多于4 多于或等于5
B 与C部分 因素 部分因素普 莱克特伯曼 斯田口
2——32
部分因素， 全因素，响 应界面
2——5
全因素响应 界面方法
类型
假设
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23 全因素对照表（有时叫作正交阵列 ）
项目
A
B
AB
C
AC
BC
ABC
1
2 3
+ -
+
+
-
-
+
+
+
+ -
+ +
4
5 6 7 8
+
+ +
+
+ +
+
+ +
+ + + +
+ +
+ +
+ +
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*可控的—由人控制或者保持不变
影响因素
可控的 不显著的 不可控的
*不可控的
*不显著的
显著的 可变的
连续的（有中心值）
显著的
固定不变的
离散的
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Designs of Experiments
中点法
* 如果实验中所有变量是连接的 * 在所有连接的变量中点额外进行一实验 * 中点法可以用来检查一个线性模型的假设是否正确
Designs of Experiments
品质控制手段之一
品质控制无论何时都是工厂管理的焦点，在市场一体化，竞争全球化的今天，如何改善品质，提升产品 的竞争力更是工厂管理的重中之重，制造加工性工厂要在激烈的竞争中生存，其决定性的条件便是产品 能被市场接受，在产品竞争力的三大要素“品质、成本、交期”中，我认为品质排在首位，很难想象一 个生产线不良品堆积如山，生产成本居高不下，客户不断投诉及退货的工厂能有更好的前景和发展空间， “没有品质，便没有明天”是对品质最好的诠释。 在WTO离我们越来越近的时候，许多工厂尢其是出口外向型工厂为了构筑加入WTO后向世界经济市场冲 锋的平台，不断加大品质控制力度，对品管人员的配备，除了检查（QC）人员外，还增设了品质稽查 （QA）和品质工程（QE）人员，对品质的控制不仅着重于进料制程的检验，更注重于品质的改善与提 升，体现全过程“预防为主”的思想，把不合格品扼杀在萌牙状态，同时对工厂QA管理人员除了要求了 解品质的管理手法外，对生产、物料、工程、工艺等部门人员同样要求了解品质的管理方法，但是对于 工厂的基层管理，不仅仅是理论的知识，更注意于管理者对工作细节的把握，这也是工厂招聘管理人才 特别强调的经济原因，工作经验，品质控制手法，新产品的开发和再生资源的利用，取得除了自身工作 实践外，更重要的一点是相互学习，从别人之中取长补短，不断提高自己，正因为有了企业中每个优秀 的细胞，整个工厂才有生命力。 同样我们PCB行业，目前可以说“商场不亚于战场”，为了让我们的产品能被市场接受，在激烈的竞争 中求得生存、发展，我认为还是开发新品且提高其品质，怎样才能提高品质，首先各管理人员及技术骨 干对品质有一定了解，还须具备相当品质管理、控制方法，为了让大家有良好的沟通，这一期特向大家 介绍一种目前品质改善流行方法DOE(Design Of Experiments)实验设计，具体参见MOTOROLA JMP，她 是一种适用性很强的科学方法，可以帮助我们找到最佳工艺参数满足PCB的生产，特别是我们正在开发 的HDI板，更具有挑战性，采取DOE实验设计可以避免不必要的浪费，缩短实验周期。下期还要向大家 介绍QC的七大工具，在这里，只是抛砖引玉，望各位指出不足之处，共同研究，相互学习，谢谢！ 1 Sunday, January 20, 2002
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Designs of Experiments
步骤二：选择输出响应
* 关键特征---输出响应
* 计量单位 * 结果标准值 * 测量方法
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Designs of Experiments
产品（制程）环境
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行序
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
类型
--+--+++--+ +-+ -++ +++ 000 000
气压
30 60 30 60 30 60 30 60 45 45
温度
300 300 350 350 300 300 350 350 325 325
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Designs of Experiments 步骤三：选择输入变量
* * * 集思广益确定所有的六因素 集思广益确定制程的步骤 集思广益确定其中一类原因
人力
方法
物料 输出 响应
环境
测量
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机械
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Designs of Experiments 输入变量的种类
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有限，假 定，相关
简单线性 正态模型
有限，假 定，相关
典型2次模 型
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Designs of Experiments
全因子实验（Full Factorial)
1. 2. 2—5个 线性
响应界面模型
（Response surface modeling)
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Designs of Experiments
偏差小
X1
偏差大且重叠
X1
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X2
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Designs of Experiments
给出一个全因素法的应用例子其中输入变量不小于2不 大于5个，输出响应为多个或一个。描述应包括下列因 素。 *
“图示法”
“数值法” “两中方法可以配合使用”
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Designs of Experiments
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ多元分析
* 多元分析至少反映一个制程中75%的偏差才 算适当的。 * 在进行实验之前进行多元分析
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Designs of Experiments
制定一个实验计划，包括下列内容：
全因素
响应界面模型 B与C方法 口田方法
*
* *
*
* *
*
*
*
*
*
D-优化
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*
*
*
*
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实验设计流程图
步骤一：陈述实验目的 步骤六：进行实验 步骤七：模型的拟合 步骤八：模型的诊断
中 期 报 告
步骤二：选择输出响应
不可控输入变量
可控输入变量
产品 （制程）
测量 系统误差 输出响应
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Designs of Experiments
测量系统误差
* 小于10%的合格
* 10-20%勉强合格
* 20-30通常不合格
（可以判断，但很可能达不到 六个西格玛的品质要求）
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