实验设计4-试验设计结果分析.
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试验设计结果分析
试验设计输出的确立及测量 进行试验设计的目的是寻找对关键指标影响较大的因 素，并找出它最有利于关键指标的水平，并对其加以 控制从而达到改善的目的。在这一过程中，对试验结 果的准确分析对试验效果至关重要。 影响试验输出结果分析精度的几个重要因素 1、试验误差项。 由于从每个试验组合中取得多个数据引起的变异。 如果试验误差过大（大于因子影响），则试验结果的 评估可信度将大受影响。
2、样本数量 样本数量是在每个试验组合中取得的数据个数，它也 影响试验误差。一般来说，样本数量越大，则试验误 差越小。但在实际试验中，考虑到效率成本因素，样 本数量不可能太大，样本数量的下限是：在每个试验 组合中样本数量不得少于3个。 3、试验结果的评价方法 对于只有一个考核指标（CTQ）的试验而言，其评价 较为简单。但实际上经常会遇到需要评价多个指标的 情况。如在焊接改善试验设计中，可能须同时评价假 焊及短路两种焊接缺陷。在塑胶模具成型试验设计中， 可能须是进评价几个尺寸的稳定性（均值和分布）等。 这时会存在一个综合评价问题。
从右图可看出，热处理温度对部品硬度影响很大。
加热时间对部品硬度的影响 加热时间 热处理 温度 30min 60min 700℃ 90 87 89 95 92 93 900℃ 84 87 85 79 78 79
设B1=30min 设B2=60min B1= 90+87+89+84+87+85 6 =87 B2= 95+92+93+79+78+79 6 =86 部 95 品 90 硬 85 度 80
水平
因素
指标
最终量化指标 定性分析 定量值 口感 色泽份量 口感色泽份量 90 75 75 80 75 90 45 70 75 90 75 80 60 90 60 70 45 75 90 70 45 45 75 55 45 30 75 50 30 75 45 50
试验 A B C D E F 1 1 1 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 1 3 1 2 2 1 2 2 4 2 2 1 2 1 2 5 1 1 2 1 1 2 6 2 1 1 1 2 2 7 1 2 1 2 1 1 8 2 2 2 1 2 1
说明：①A、B、C、D、E、F分别代表影响面包品质的6种 因素。②1，2分别代表影响因素的两种不同水平。 ③ 代表非常满意 代表比较满意 代表尚可
代表不太满意
代表非常不满意
公平评分法
公平评分法是根据多指标试验的目的和要求，利用 一定的公式进行评分的方法，举例如下。 某生产塑胶模具产品的公司准备对其某种部品的3 个关键尺寸进行改善，经前期工作，列出DOE试验表 如下：
30min 60min 加热时间对硬度的影响
从右图可看出，加热时间对部品硬度影响很小
两因子交互作用的影响 本例中交互作用影响可表达为A1B1，A2B2，A2B1，A1B2 共有4种交互作用。 加热时间 热处理 温度 30min(B1) 60min(B2) 700℃(A1) 90 87 89 95 92 93 900℃(A2) 84 87 85 79 78 79
部 95 品 90 硬 85 度 80 30min 60min 交互作用对硬度的影响
多指标综合评价的方法有以下几种
定性指标定量化 有些试验的指标是以口味、手感等定性形式反映出来， 如某快餐店对其某种面包加工过程进行试验设计以寻 找消费者最满意的“口感”、“色泽”、“份量”等。 这些指标，往往是定性的，实际设计时需将其转化为 定量指标进行分析，可将消费者对以上三个指标的评 价分别以“非常满意”、“比较满意”、“尚可”、 “不太满意”、“十分不满意”来定性评价，再分别 将其转化为90，75，60，45，30几种数值，最后将三 种指标的分进行平均（可考虑按其重要度加权，本例 为简便，未加权）。即得单一的定量化评价指标，如 下表所示。
4
700°
பைடு நூலகம்
60min
95
92
93
各因子对指标（样品硬度）的影响
热处理温度对样品硬度的影响 加热时间 热处理 温度 30min 60min 700℃ 90 87 89 95 92 93 900℃ 84 87 85 79 78 79 设A1=700° 设A2=900° A1= 90+87+89+95+92+93 6 =91 A2= 84+87+85+79+78+79 6 =82 工 95 件 90 硬 85 度 80 700℃ 900℃ 热处理温度对硬度的影响
因子影响及交互影响
试验设计要求对参与试验的因素及各因素交互作用对 指标的影响进行定量分析，通过分析确定改善方向并 最终找出最优参数。下面以一个2因素2水平试验的结 果分析来说明试验因素及交互作用对指标的影响。 例：某工程师受命研究热处理过程中热处理温度和 加热时间对工件硬度的影响。其设计的试验表如下： 因子 样品硬度 试验 处理温度 加热时间 1 2 3 30min 1 84 87 85 900° 2 60min 79 78 79 900° 3 700° 30min 90 87 89
水平 因素 指标 试验 A B C D 尺寸1 综合指标 尺寸2 尺寸3 1 1 1 1 2 0.60 0.90 0.24 0.62 2 2 1 2 2 0.52 1.77 1.33 1.06 3 1 2 2 2 0.99 2.05 0.90 1.29 4 2 2 1 2 0.80 1.44 0.88 1.51 5 1 1 2 1 7.90 0.86 1.45 4.50 6 2 1 1 1 2.40 0.72 0.78 1.57 7 1 2 1 1 1.33 5.11 0.14 2.23 8 2 2 2 1 0.85 8.09 4.10 1.51 ①同时考虑尺寸的均值及分布，各尺寸指标均用CPK来表 说 示，要求每个试验组合取样30pcs以上。 明： ②A、B、C、D为影响成型尺寸的几个重要因素。 ③ 考虑到3个尺寸重要度不同，给某不同权重，综合指标 公式如下：Y=0.5×尺寸1+0.3×尺寸2+0.2×尺寸3 Y为综合指标。
试验设计输出的确立及测量 进行试验设计的目的是寻找对关键指标影响较大的因 素，并找出它最有利于关键指标的水平，并对其加以 控制从而达到改善的目的。在这一过程中，对试验结 果的准确分析对试验效果至关重要。 影响试验输出结果分析精度的几个重要因素 1、试验误差项。 由于从每个试验组合中取得多个数据引起的变异。 如果试验误差过大（大于因子影响），则试验结果的 评估可信度将大受影响。
2、样本数量 样本数量是在每个试验组合中取得的数据个数，它也 影响试验误差。一般来说，样本数量越大，则试验误 差越小。但在实际试验中，考虑到效率成本因素，样 本数量不可能太大，样本数量的下限是：在每个试验 组合中样本数量不得少于3个。 3、试验结果的评价方法 对于只有一个考核指标（CTQ）的试验而言，其评价 较为简单。但实际上经常会遇到需要评价多个指标的 情况。如在焊接改善试验设计中，可能须同时评价假 焊及短路两种焊接缺陷。在塑胶模具成型试验设计中， 可能须是进评价几个尺寸的稳定性（均值和分布）等。 这时会存在一个综合评价问题。
从右图可看出，热处理温度对部品硬度影响很大。
加热时间对部品硬度的影响 加热时间 热处理 温度 30min 60min 700℃ 90 87 89 95 92 93 900℃ 84 87 85 79 78 79
设B1=30min 设B2=60min B1= 90+87+89+84+87+85 6 =87 B2= 95+92+93+79+78+79 6 =86 部 95 品 90 硬 85 度 80
水平
因素
指标
最终量化指标 定性分析 定量值 口感 色泽份量 口感色泽份量 90 75 75 80 75 90 45 70 75 90 75 80 60 90 60 70 45 75 90 70 45 45 75 55 45 30 75 50 30 75 45 50
试验 A B C D E F 1 1 1 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 1 3 1 2 2 1 2 2 4 2 2 1 2 1 2 5 1 1 2 1 1 2 6 2 1 1 1 2 2 7 1 2 1 2 1 1 8 2 2 2 1 2 1
说明：①A、B、C、D、E、F分别代表影响面包品质的6种 因素。②1，2分别代表影响因素的两种不同水平。 ③ 代表非常满意 代表比较满意 代表尚可
代表不太满意
代表非常不满意
公平评分法
公平评分法是根据多指标试验的目的和要求，利用 一定的公式进行评分的方法，举例如下。 某生产塑胶模具产品的公司准备对其某种部品的3 个关键尺寸进行改善，经前期工作，列出DOE试验表 如下：
30min 60min 加热时间对硬度的影响
从右图可看出，加热时间对部品硬度影响很小
两因子交互作用的影响 本例中交互作用影响可表达为A1B1，A2B2，A2B1，A1B2 共有4种交互作用。 加热时间 热处理 温度 30min(B1) 60min(B2) 700℃(A1) 90 87 89 95 92 93 900℃(A2) 84 87 85 79 78 79
部 95 品 90 硬 85 度 80 30min 60min 交互作用对硬度的影响
多指标综合评价的方法有以下几种
定性指标定量化 有些试验的指标是以口味、手感等定性形式反映出来， 如某快餐店对其某种面包加工过程进行试验设计以寻 找消费者最满意的“口感”、“色泽”、“份量”等。 这些指标，往往是定性的，实际设计时需将其转化为 定量指标进行分析，可将消费者对以上三个指标的评 价分别以“非常满意”、“比较满意”、“尚可”、 “不太满意”、“十分不满意”来定性评价，再分别 将其转化为90，75，60，45，30几种数值，最后将三 种指标的分进行平均（可考虑按其重要度加权，本例 为简便，未加权）。即得单一的定量化评价指标，如 下表所示。
4
700°
பைடு நூலகம்
60min
95
92
93
各因子对指标（样品硬度）的影响
热处理温度对样品硬度的影响 加热时间 热处理 温度 30min 60min 700℃ 90 87 89 95 92 93 900℃ 84 87 85 79 78 79 设A1=700° 设A2=900° A1= 90+87+89+95+92+93 6 =91 A2= 84+87+85+79+78+79 6 =82 工 95 件 90 硬 85 度 80 700℃ 900℃ 热处理温度对硬度的影响
因子影响及交互影响
试验设计要求对参与试验的因素及各因素交互作用对 指标的影响进行定量分析，通过分析确定改善方向并 最终找出最优参数。下面以一个2因素2水平试验的结 果分析来说明试验因素及交互作用对指标的影响。 例：某工程师受命研究热处理过程中热处理温度和 加热时间对工件硬度的影响。其设计的试验表如下： 因子 样品硬度 试验 处理温度 加热时间 1 2 3 30min 1 84 87 85 900° 2 60min 79 78 79 900° 3 700° 30min 90 87 89
水平 因素 指标 试验 A B C D 尺寸1 综合指标 尺寸2 尺寸3 1 1 1 1 2 0.60 0.90 0.24 0.62 2 2 1 2 2 0.52 1.77 1.33 1.06 3 1 2 2 2 0.99 2.05 0.90 1.29 4 2 2 1 2 0.80 1.44 0.88 1.51 5 1 1 2 1 7.90 0.86 1.45 4.50 6 2 1 1 1 2.40 0.72 0.78 1.57 7 1 2 1 1 1.33 5.11 0.14 2.23 8 2 2 2 1 0.85 8.09 4.10 1.51 ①同时考虑尺寸的均值及分布，各尺寸指标均用CPK来表 说 示，要求每个试验组合取样30pcs以上。 明： ②A、B、C、D为影响成型尺寸的几个重要因素。 ③ 考虑到3个尺寸重要度不同，给某不同权重，综合指标 公式如下：Y=0.5×尺寸1+0.3×尺寸2+0.2×尺寸3 Y为综合指标。