DOE试验设计课件
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DOE(试验设计)培训课件
医学领域试验设计案例分析
试验设计规范
医学领域的试验设计必须符合严格的伦理和法律规定，同时需要遵循科学的原则 和方法。本课件会介绍医学领域试验设计的规范和原则，包括人体实验的特殊要 求。
试验设计应用
医学领域的试验设计应用非常广泛，例如新药的开发和疗效比较、医疗器械的性 能检测等。本课件会通过实际案例来说明这些试验设计的具体应用和操作流程。
• 确定研究目的和问题 • 制定试验方案 • 选择合适的试验方法和材料 • 制定详细的试验计划和操作规程 • 进行试验并收集数据 • 分析数据并得出结论 • 撰写试验报告或论文
02
试验设计基本原则
科学性原则
试验设计需具备科学性，要能够反映出研究问题的本质和 规律。
科学性原则要求试验设计必须有明确的研究目的、研究对 象、研究方法和数据分析方法。
详细描述
将试验分为若干个阶段，每个阶段中包含不同的因素。在每个阶段中，将试验单元按照某种规则分为 若干个裂区，每个裂区内包含相同数量的试验单元。在每个裂区内选择一个试验单元进行试验，记录 其结果。该方法能够有效地控制误差，并能够研究不同因素之间的交互作用。
均匀设计
总结词
一种适用于多因素、多水平的试验设计方法。
试验设计包括了一系列的方法和技术，如随机化、重复性、 误差控制等。
试验设计的作用
1
试验设计可以帮助研究者明确研究目的、问题 和假设，并制定合理的试验方案。
2
试验设计可以有效地控制误差和变异，提高研 究的可靠性和准确性。
3
试验设计可以帮助研究者发现新的问题和现象 ，推动科学的进步和发展。
试验设计的流程
随机区组设计
总结词
一种常用的试验设计方法，适用于具有同一性质或同一类别的试验单元。
DOE实验设计ppt课件
部分析因实验（正交实验）
由田口博士(Dr.Taguchi)田口玄一所提出的一套实验方法，它在工业上较具有实 际应用性，是以生产力和成本效益，而非困难的统计为依归。
参数
1
2
3
次数
1
1
1
1
2
1
2
2
3
2
1
2
4
2
2
1
L4(23)正交表 总共须做四次实验，最多只能配置三个因子
+
A
-
L4(23)正交表图解
实验设计降低开发成本
The DoE 的方法
Two factors at two levels
A low low high high middle
B low high low high middle
Result ？ ？ ？ ？ ？
• Centerpoint: 检测弯曲相互作用的存在 • Replicated centerpoint: 评估系统噪音
品质源于设计里的工艺空间
Characterized space
特征空间
Design space
设计空间
Operating space
操作空间
在设计空间内的操作不被监管机构认作是工艺改变
5. AKTA avant 25系统
目前金斯瑞所使用的系统。 GE Healthcare历经数年研制，对欧美及亚洲多家知名生物制药公司如 GSK, Amgen, Novo nordisk, Lilly, Wyeth等公司进行调研，开发出的新一代适 合现代工艺开发的AKTA设备，所以AKTATM avant 25 最突出的优点就是 Design of Experiment (DOE)实验条件智能优化，和UNICORN6.0软件配合堪 称是现代纯化工艺优化的最佳搭档。
《doe试验设计讲义》课件
ABCD
Hale Waihona Puke 重复性原则在相同条件下进行多次试验，以提高结果的稳定 性和可靠性。
盲法原则
在试验过程中，尽量减少人为因素对试验结果的 影响，保证结果的客观性和准确性。
02
试验设计的基本方法
完全随机化设计
总结词
将试验单位随机分配到不同处理组，每个处理组有相同数量的试验单位。
详细描述
完全随机化设计是一种简单而常用的试验设计方法，其基本思想是将试验单位随机分配到不同的处理 组中，每个处理组有相同数量的试验单位。这种方法适用于处理组数较少且试验单位之间差异较小的 试验。
提高研究效率
科学的试验设计能够提高研究的效率，减少 不必要的浪费和重复。
保证研究质量
合理的试验设计能够保证研究的质量，减少 误差和偏见对结果的影响。
试验设计的基本原则
随机性原则
确保每个样本都有同等的机会被选中，避免主观 偏见对试验结果的影响。
对照原则
设置对照组，以排除其他因素的干扰，明确研究 因素的作用。
05
试验设计的发展趋势和 展望
基于计算机的试验设计
自动化试验
利用计算机技术实现试验过程的自动化，提高 试验效率。
模拟与仿真
通过计算机模拟和仿真试验，减少实际试验的 次数和成本。
数据处理与统计分析
利用计算机进行数据处理、统计分析和可视化，提高数据利用效率和准确性。
基于人工智能的试验设计
1 2
机器学习与优化算法
通过试验设计，探索农业可持续发展的路径和 方法，推动农业绿色发展，保护生态环境。
案例二：医学研究
总结词
验证新药的有效性和安全性
详细描述
通过试验设计，对新药的有效性和安全性进行 验证，为新药的研发和应用提供科学依据。
《doe实验设计》课件
DOE实验设计的典型方案
1 单因素实验设计
通过只改变一个因素的水平，观察其对结果 的影响，常用于初步筛选和优化。
2 方阵实验设计
通过选择一组特定的因素水平组合，在较少 的实验次数内获得较为全面的结果，常用于 因素交互作用研究。
3 中心组合实验设计
在方阵实验设计的基础上加入中心点实验， 更好地评估因素对结果的线性和二次影响， 常用于响应曲面建模。
DOE实验设计能够系统性地 分析因素对结果的影响，帮 助提高实验效率和准确性。
适用于不同的研究问题
不同的实验设计方案可以适 用于不同的研究问题，灵活 应用有助于得到准确的研究 结论。
数据分析方法的选择
选择适合的数据分析方法是 根据实验设计方案和具体情 况来确定，确保结果的可信 度和解释性。
《DOE实验设计》PPT课 件
欢迎来到《DOE实验设计》的PPT课件。本课件将带您深入了解DOE实验设计 的概念、步骤、典型方案、数据分析方法以及实际应用案例。
什么是DOE实验设计？
DOE，即设计实验设计，是一种用于研究和优化工艺或产品的实验方法。它 通过系统性地变动和控制因素来分析其对结果的影响，以获得最佳解决方 案。
实际应用案例
水泥掺合料最佳配比
通过DOE实验设计，确定水泥掺 合料的最佳配比，提高混凝土强 度和性能。
电影票房预测
利用DOE实验设计和回归分析， 分析影响电影票房的因素，预测 和优化票房收入。
电池寿命优化
通过DOE实验设计，研究电池寿 命与因素之间的关系，优化电池 设计和制造过程。
总结
提高实验效率和准确性
步骤3：进行实验
根据设计方案，进行实际实验，记录相 关数据和观察结果。
因素的分类
DOE实验设计 ppt课件
Page 8
AUO Proprietary & Confidential
DOE实验设计
實驗計畫法介紹 實驗的規劃
因子設計 田口設計與直交表 反應曲面設計
實驗的分析與結果解讀
ANOVA 田口輔助表 反應曲面法
實驗的再現性
Page 9
AUO Proprietary & Confidential
DOE实验设计
計量值:量測數值為連續量.
單一目標:ex.尺寸,電性,電壓,cell gap高度… 多重目標:需求不同,只要改變某一變數即可產生不同產 品.ex.經由三原色加入量的不同可做出不同顏色,此時對顏 色而言有無限多的目標
原則：
不要用「現象」來當特性值 能用計量數據，就不要用計數數據
Page 28
AUO Proprietary & Confidential
Y+
考慮因子本身的「誤差」，兩 水準間的差異最好 >6σ
Factor Settings
Δy
Page 32
Lo
B
BC AB
ABC
BC
important
高
C
重
AC
要
性
低
CA
重
AC
要
B 重要 or C 重要
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DOE实验设计 考慮所有效應(Full model)
只考慮主效應(Main effects model)
主效應＋兩因子的交互作用 (Interaction model)
Introduction
AUO Proprietary & Confidential
DOE-实验设计PPT课件
在正交试验设计时，要将“交互作用”当作一个假设因子放在表头上， 而且位置不是随意的。这需要应用正交表的两列间的交互作用表。
2021/3/12
19
如何进行有交互作用正交试验
其详细步骤如下： 一进行试验准备。 二确定试验指标。 三确定因素。 四确定水平。 五选择正交表。 六表头设计。 七进行试验。 八记录数据。 九试验结果分析。 十分析结果对比。
1(480) 1
1 2(600) 2 2 3(765) 3 3 127 42 -27 42.3 14 -9 51.3
2021/3/12
B
C
进刀量(毫米/转) 吃刀深度(毫米)
1(0.33) 2(0.20)
3(0.15) 1 2 3 1 2 3 -85 55 172 -28.3 18.3 57.3 85.6
的大小. 4.设计试验方案:希望通过次数不太多的试验能将各个因
素的每个水平对试验指标的影响大小较准确地判断出 来. 5.试验结果分析:对试验结果数据进行分析,得出因素和水 平影响指标的程度.
2021/3/12
4
正交试验法
一、定义试验对象、目的、范围、确定指标。
1.谁去做?谁负责?多少人的小组? 2.在哪做?哪个车间哪台设备? 3.检测设备是否稳定? 4.确定分析哪个指标?(如硬度、尺寸、配方等） 4.环境是否适宜?（与分析无关的其它环境因素
2021/3/12
6
正交试验法
三、确定水平 因素的某个特定状态数学上称之为水平。 如温度的850度、800度、750度，保温时间的3
分钟、2分钟、1分钟。分别称为三个水平。 水平的确定取决于经验、理论分析的结果,最好
在工艺稳定状态的水平内选择.
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如何进行有交互作用正交试验
其详细步骤如下： 一进行试验准备。 二确定试验指标。 三确定因素。 四确定水平。 五选择正交表。 六表头设计。 七进行试验。 八记录数据。 九试验结果分析。 十分析结果对比。
1(480) 1
1 2(600) 2 2 3(765) 3 3 127 42 -27 42.3 14 -9 51.3
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B
C
进刀量(毫米/转) 吃刀深度(毫米)
1(0.33) 2(0.20)
3(0.15) 1 2 3 1 2 3 -85 55 172 -28.3 18.3 57.3 85.6
的大小. 4.设计试验方案:希望通过次数不太多的试验能将各个因
素的每个水平对试验指标的影响大小较准确地判断出 来. 5.试验结果分析:对试验结果数据进行分析,得出因素和水 平影响指标的程度.
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正交试验法
一、定义试验对象、目的、范围、确定指标。
1.谁去做?谁负责?多少人的小组? 2.在哪做?哪个车间哪台设备? 3.检测设备是否稳定? 4.确定分析哪个指标?(如硬度、尺寸、配方等） 4.环境是否适宜?（与分析无关的其它环境因素
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正交试验法
三、确定水平 因素的某个特定状态数学上称之为水平。 如温度的850度、800度、750度，保温时间的3
分钟、2分钟、1分钟。分别称为三个水平。 水平的确定取决于经验、理论分析的结果,最好
在工艺稳定状态的水平内选择.
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《doe试验设计讲义》课件
《doe试验设计讲义》 PPT课件
本课件介绍了DOE试验设计的概念、重要性以及步骤和基本原则，同时还探讨 了DOE设计在不同类型的因子实验中的应用和常见的实验方法。此外，还讨论 了DOEs在产品优化中的作用和如何选择正确的设计方法。
I. 什么是DOE试验设计
介绍DOE试验设计的定义和原理，以及其在OE设计 方法
提供选择正确DOE设计方法的准则和决策流程，以帮助研究人员在实际应用中 做出合理的选择。
II. DOE设计的重要性
探讨为什么DOE设计在实验研究中至关重要，并介绍其在提高实验效率和减少 资源浪费方面的优势。
III. DOE的步骤和基本原则
详细解释DOE设计的步骤，包括确定目标、选择因子和水平、确定实验计划等，并介绍DOE设计中 的基本原则。
IV. 设计实验前的准备工作
介绍在进行DOE实验设计之前需要完成的准备工作，如对实验系统的了解、数据收集方法的确定 等。
V. 响应面法（RSM）的概念和 应用
介绍响应面法的基本概念和原理，并讨论其在DOE设计中的应用和优势。
VI. 设计三种不同类型的因子实 验
详细介绍完全随机设计、随机分组设计和区组设计这三种不同类型的因子实 验设计的特点和适用情况。
VII. 常见的DOE实验设计方法
概述常用的DOE实验设计方法，如二进制设计、Taguchi方法、韦伯设计等，并讨论其优缺点。
本课件介绍了DOE试验设计的概念、重要性以及步骤和基本原则，同时还探讨 了DOE设计在不同类型的因子实验中的应用和常见的实验方法。此外，还讨论 了DOEs在产品优化中的作用和如何选择正确的设计方法。
I. 什么是DOE试验设计
介绍DOE试验设计的定义和原理，以及其在OE设计 方法
提供选择正确DOE设计方法的准则和决策流程，以帮助研究人员在实际应用中 做出合理的选择。
II. DOE设计的重要性
探讨为什么DOE设计在实验研究中至关重要，并介绍其在提高实验效率和减少 资源浪费方面的优势。
III. DOE的步骤和基本原则
详细解释DOE设计的步骤，包括确定目标、选择因子和水平、确定实验计划等，并介绍DOE设计中 的基本原则。
IV. 设计实验前的准备工作
介绍在进行DOE实验设计之前需要完成的准备工作，如对实验系统的了解、数据收集方法的确定 等。
V. 响应面法（RSM）的概念和 应用
介绍响应面法的基本概念和原理，并讨论其在DOE设计中的应用和优势。
VI. 设计三种不同类型的因子实 验
详细介绍完全随机设计、随机分组设计和区组设计这三种不同类型的因子实 验设计的特点和适用情况。
VII. 常见的DOE实验设计方法
概述常用的DOE实验设计方法，如二进制设计、Taguchi方法、韦伯设计等，并讨论其优缺点。
实验设计(DOE)ppt课件
11
2、 DOE实验计划 在进行DOE实验之前，要充分考虑Y=f（x1、x2……xn)因变量Y和自变量x的关系。确
定实验因子的人数，据此可确定实验因子表进行实验，一般实验计划包括如下内容。 1) 确定实验目的：要有一个明确的实验目的，以此才能达到需 要的目标。 2) 确定实验因子：要分析影响因变量变化的因子个数，进行全因子的DOE实验。 3) 确定实验因子水平：不同的实验因子水平会影响实验结果。 4) 选定DOE实验表格：根据因子数和因子水平确定DOE实验表格。 5) 安排实验时间：根据DOE进行次数确定实验时间。考虑过程的连续性，尽量安排在同
其优点在于能从很多试验条件中选出代表性强的少数次条件，并能通过对少数次试验 条件的分析，找出较好的生产条件即最优或较优的试验方案。
• 正交试验设计法最早由日本质量管理专家田口玄一提出际标准型（田口型）正交试 验法。
•
针对田口型正交试验设计法计算复查的问题（方差分析），中国数学家张里千教
授发明的中国型正交试验设计法，由于应用计算简便的极差分析法，非常适合工业企
7. 作出实验因子的影响及关系图 8. 进行方差分析，用以决定实验因子是否重要，用P值进行衡量（P〈0.05) 9. 对方差分析结果进行评价,以确定因子对实验的影响程度 10. 选择重要因子(通常不超过4个)而进行全因子DOE实验,以确定实验的最终结果
20
全因子和分部DOE 1. 确定问题 2. 建立实验目标 3. 选拔因变量和自变量关系Y=f(x1,x2…..xn) 4. 选择因子水平 5. 选择实验表格,全因子DOE每一个因子或水平都要进行实验,分部DOE相对于全因子
23
因素有可能按数量表示，如温度、时间、压力等称为定 量描述的因素。但也有不能用数量表示而只能定性描述的， 如材料的品种、产品的型号、工艺流程的类别等，称为定 性描述的因素。在试验过程中有些因素所处的状态是可以 控制或调节的，如加热温度、溶化温度、切削速度等，这 样的因素称为可控因素。反之，别外一些因素所处的状态 是不能控制或调节的，如未装空调的生产环境的温度、湿 度等，称为不可控因素或干扰因素。在正交试验设计应用 过程中，如无特殊规定，因素一般是指可控因素。在试验 过程中只考察一个因素对试验结果（考核指标）影响的试 验，称为单因素试验。若同时考察两个以上因素，则称为 多因素试验。单因素试验设计一般可应用优选法进行，而 多因素试验设计必须应用正交试验设计法解决。
2、 DOE实验计划 在进行DOE实验之前，要充分考虑Y=f（x1、x2……xn)因变量Y和自变量x的关系。确
定实验因子的人数，据此可确定实验因子表进行实验，一般实验计划包括如下内容。 1) 确定实验目的：要有一个明确的实验目的，以此才能达到需 要的目标。 2) 确定实验因子：要分析影响因变量变化的因子个数，进行全因子的DOE实验。 3) 确定实验因子水平：不同的实验因子水平会影响实验结果。 4) 选定DOE实验表格：根据因子数和因子水平确定DOE实验表格。 5) 安排实验时间：根据DOE进行次数确定实验时间。考虑过程的连续性，尽量安排在同
其优点在于能从很多试验条件中选出代表性强的少数次条件，并能通过对少数次试验 条件的分析，找出较好的生产条件即最优或较优的试验方案。
• 正交试验设计法最早由日本质量管理专家田口玄一提出际标准型（田口型）正交试 验法。
•
针对田口型正交试验设计法计算复查的问题（方差分析），中国数学家张里千教
授发明的中国型正交试验设计法，由于应用计算简便的极差分析法，非常适合工业企
7. 作出实验因子的影响及关系图 8. 进行方差分析，用以决定实验因子是否重要，用P值进行衡量（P〈0.05) 9. 对方差分析结果进行评价,以确定因子对实验的影响程度 10. 选择重要因子(通常不超过4个)而进行全因子DOE实验,以确定实验的最终结果
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全因子和分部DOE 1. 确定问题 2. 建立实验目标 3. 选拔因变量和自变量关系Y=f(x1,x2…..xn) 4. 选择因子水平 5. 选择实验表格,全因子DOE每一个因子或水平都要进行实验,分部DOE相对于全因子
23
因素有可能按数量表示，如温度、时间、压力等称为定 量描述的因素。但也有不能用数量表示而只能定性描述的， 如材料的品种、产品的型号、工艺流程的类别等，称为定 性描述的因素。在试验过程中有些因素所处的状态是可以 控制或调节的，如加热温度、溶化温度、切削速度等，这 样的因素称为可控因素。反之，别外一些因素所处的状态 是不能控制或调节的，如未装空调的生产环境的温度、湿 度等，称为不可控因素或干扰因素。在正交试验设计应用 过程中，如无特殊规定，因素一般是指可控因素。在试验 过程中只考察一个因素对试验结果（考核指标）影响的试 验，称为单因素试验。若同时考察两个以上因素，则称为 多因素试验。单因素试验设计一般可应用优选法进行，而 多因素试验设计必须应用正交试验设计法解决。
DOE(试验设计)培训课件
正交设计
利用正交表安排多因素多水平的 试验，寻找最优组合。
均匀设计
在一定范围内均匀选取试验点， 进行多因素多水平的试验，寻找 最优组合。
03
试验设计的应用
试验设计在产品研发中的应用
80%
确定产品性能指标
通过试验设计，确定产品的性能 指标，确保产品能够满足用户需 求。
100%
优化产品设计
试验设计可以帮助优化产品设计 ，提高产品的性能、可靠性和安 全性。
DOE的重要性
• 试验设计在生产或制造过程中具有非常重要的意义。通过试验设计，可以有效地确定影响产品或过程的关键因素，提高产品质量和生效率 。此外，试验设计还可以帮助企业优化资源配置，降低生产成本，提高市场竞争力。
DOE的发展历程
试验设计作为一种科学方法，最初起源于20世纪20年代的农业科 学研究。随着工业革命的推进，试验设计逐渐被应用于工业制造 领域。在20世纪60年代，美国通用电气公司成功应用试验设计方 法优化了其生产过程，取得了显著的经济效益。此后，试验设计 逐渐受到全球各行各业的关注和应用。
DOE（试验设计）培训课件
汇报人:
2023-12-05
目
CONTENCT
录
• DOE简介 • DOE基本原理 • 试验设计的应用 • DOE案例分析 • DOE实践建议 • 相关工具介绍
01
DOE简介
什么是DOE
• DOE（Design of Experiments）是试验设计的英文缩写，它是一种系统性的方法，用于确定和优化在生产或制造过程中影 响关键输出的因素。试验设计通过合理地选择试验因子和水平，以及科学地安排试验顺序，来揭示影响关键输出的因素， 并为优化关键输出提供依据。
DOE (试验设计)培训ppt课件
3、衡量6 Sigma的度量指标 A：质量合格率（QUALITY YIELD） B：百万分之一 PPM C：每百万中的缺陷 DPM D：每百万机会中的缺陷 DPMO
4、6 Sigma的团队：绿带（Green Belts）、黑带（Black Belts） 、大黑 带（Master Black Belts ）、倡导者 （CHAMPIONS）、执行官 （EXECUTIVE LEADER），团体从 小到大各司其职。
一：前期
1、成立小组:张三、李四、王五、赵六
附会议纪要).
2：分析（鱼骨图分析）
小组人员：张三、李四、王五、赵六。
工序：油压。
时间：2005、9、19。
制作：张三。
3：总结
经过小组的分析，认为影响产品尺 寸偏长的主要原因为：“油压硫化 时间”，“油压机台压力”设置偏 高。分析小组决定进行DOE试验确 定最佳的机台参数。
A：30年代，SHEWHART（休哈特）引入统 计过程图（COTROL CHART）
B：50年代，DEMING（戴明）对“新”管理 哲学的贡献
C：70年代，TAGUCHI（田口玄一）引入质 量工程
D：90年代，世界市场的出现和6 Sigma--ROBERT GALVIN请MIKEL HARRY创建摩托 罗拉的6 Sigma的研究院，后在亚利桑那洲创 建6 Sigma学院
是否依为 试验因素
如是试验因素
如非试验因素
策
可靠性 设计
略
中心复 和设计
试验水 如何固定其为常 平设置 量,在何种水平上.
备注:◎有重大影响,容易改变; ○有中等影响,相对容易改变;
△影响很小,很难改变.
“实践是检验真理的唯一标准”这句名言， 也许可以很好诠释“实验设计”。实验设计是 在大量的事实基础之上，以事实说话。记住一 种品管永恒不变的管理方式“以事实为基础的 管理方式”。
DOE试验设计ppt课件
随机化
所谓随机化，是指试验材料的分配 和试验进行的次序，都需要随机确定。
统计方法要求观察值(或误差)是独 立分布的随机变量。随机化通常能使这 一假定有效。把试验进行适当的随机化也有助于 “““均匀”””或“““平均”””可能出现的外来因素的效应。
10
第四章 试验设计的基本原理
区组化
区组化是用来提高试验精确度的一种方 法。一个区组就是试验材料的一个部分，相比 于试验材料全体它们本身的性质应该更为类 似。区组化牵涉到在每个区组内部对感兴趣 的试验条件进行比较。
研究变动着的两个或多个因素效应的有效方法。许多试验 要求考察两个或多个变动因素的效应。例如，若干因素 ：对产品质量的效应；对某种机器的效应；对某种材料的 性能的效应；对某一过程燃烧消耗的效应等等。将所研究的 因素按全部因素的所有水平的一切组合逐次进行试验，称 为析因试验，或称完全析因试验，简称析因法。
在工农业生产和科学研究中，经常需要做试验，以求达到预 期的目的。例如在工农业生产中希望通过试验达到高质、优产 、低消耗，特别是新产品试验，未知的东西很多，要通过试 验来摸索工艺条件或配方。如何做试验，其中大有学问。
7
第四章 试验设计的基本原理
试验设计三个基本原理
重复性
随机化
区组化
8
第四章 试验设计的基本原理
• 从20世纪30年代费希尔（R.A.Fisher）在农业生产中使用试
验设计方法以来，试验设计方法已经得到广泛的发展。20世 纪纪6600年代，，日本统计学家田口玄一将试验设计中应用最广的 正交设计表格化，在方法解说方面深入浅出，为试验设计的 更广泛使用作出了众所周知的贡献。
• 本次交流的重点也就是如何用正交表进行试验设计。
14
DOE详细讲解ppt课件
第36页
实现最优化
第37页
实现最优化
第38页
结果验证
第39页
实现最优化
第40页
部分因子实验
第41页
部分因子实验
第42页
第43页
第44页
第45页
第10页
利用Minitab中设计DOE
实验案例
改进热处理工艺提高钢板断裂强度问题。合金钢板经 热处理后将提高其抗断裂性能，但工艺参数的选择是个 复杂问题。影响断裂强度有4个因子，确认哪些因子影响 确实是显著地，进而确定出最佳的工艺条件，这几个因 子及实验水平如下：
A：加热温度，低水平：820，高水平：860（摄氏度） B: 加热时间，低水平：2，高水平：3（分钟） C：转换时间，低水平：1.4，高水平：1.6（分钟） D：保温时间，低水平：50，高水平：60（分钟）
第4页
6) 分析实验结果：将实验结果进行方差分析，确定实验因 子的重要性及各因子对实验结果的影响程度。
7) 重复性实验：将重要因子或影响实验的主要因素进行评 估，重新进行DOE实验，以确定其实验的真实性。
8) 作出结论：对实验结果进行分析后作出结论。
第5页
名词介绍
• 1、试验因素 试验因素指当试验条件变化，试验考核指标也发生变化
考核指标可以是一个，也可以是多个。前者称为单 指标试验设计，后者称为多指标试验设计。在多指标试 验设计中，一般根据指标的重要程度予以加权，确定为 一个综合性考核指标，以便进行计算。
第8页
4、完全因素位级组合
完全因素位级组合指参与试验的全部因素与全部位 级相互之间的全部组合次数，即全部的试验次数。
C1
实验设计（DOE）
• Design of Experiment • 为什么要进行试验设计？
实现最优化
第37页
实现最优化
第38页
结果验证
第39页
实现最优化
第40页
部分因子实验
第41页
部分因子实验
第42页
第43页
第44页
第45页
第10页
利用Minitab中设计DOE
实验案例
改进热处理工艺提高钢板断裂强度问题。合金钢板经 热处理后将提高其抗断裂性能，但工艺参数的选择是个 复杂问题。影响断裂强度有4个因子，确认哪些因子影响 确实是显著地，进而确定出最佳的工艺条件，这几个因 子及实验水平如下：
A：加热温度，低水平：820，高水平：860（摄氏度） B: 加热时间，低水平：2，高水平：3（分钟） C：转换时间，低水平：1.4，高水平：1.6（分钟） D：保温时间，低水平：50，高水平：60（分钟）
第4页
6) 分析实验结果：将实验结果进行方差分析，确定实验因 子的重要性及各因子对实验结果的影响程度。
7) 重复性实验：将重要因子或影响实验的主要因素进行评 估，重新进行DOE实验，以确定其实验的真实性。
8) 作出结论：对实验结果进行分析后作出结论。
第5页
名词介绍
• 1、试验因素 试验因素指当试验条件变化，试验考核指标也发生变化
考核指标可以是一个，也可以是多个。前者称为单 指标试验设计，后者称为多指标试验设计。在多指标试 验设计中，一般根据指标的重要程度予以加权，确定为 一个综合性考核指标，以便进行计算。
第8页
4、完全因素位级组合
完全因素位级组合指参与试验的全部因素与全部位 级相互之间的全部组合次数，即全部的试验次数。
C1
实验设计（DOE）
• Design of Experiment • 为什么要进行试验设计？
DOE全套资料PPT课件
2019/9/13
31
2019/9/13
32
Minitab运行窗口的输出如下：
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分析评估回归的显著性： （1）看ANOVA表： 如果对应“主效应”和“2因子交互效作用”中至少一项的P 值＜0.05，则 可以判定本模型总的来说是有效的，如果两项的P值＞0.05，则可判定本模 型总的来说是无效，此时说明整个试验没有有意义的结果。造成该情况的 原因可能有以几点： 试验误差大。由于ANOVA检验的基础是将有关各项的离差平方和与随机 误差的平方和相比较，形成F统计量。如果随机误差平方和太大，则将使F 变小，以而得到“不显著”的结论。此时，应仔细分析误差产出的各项原 因，能否设法降低误差。 • 由测量系统造成的，应改进测量系统。 • 试验设计中漏掉了重要因子，漏掉重要因子会使“试验误差”增大。在 初期选定因子时，应该“宁多毋漏”，因子多选了，将来删除很容易，但 漏掉了想找回来难度就较大。 有可能模型本身有问题。例如模型有失拟或数据本身有较强的弯曲。
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2.2水平：因子的不同取值，称为因子的“水平”
2.3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
2.4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
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2、DOE的基本术语
2.1 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。 可控因子对Y的影响愈大，则潜在的改善机会愈大。
DOE(试验设计)培训课件
试验设计的特点包括：系统性、有目的性、有组织性、有计 划性、有经济性、有交流性等。
试验设计的发展历程
试验设计方法的发展历程包括：传统试验设计、近代试验 设计、现代试验设计等阶段。
试验设计方法的应用和发展，经历了从简单到复杂、从单 一到多元化的发展过程，逐渐形成了较为完善的理论体系 和应用实践。
试验设计的应用范围
根据专业知识和经验进行选择
选择试验设计方法需要具备一定的专业知识和经验，应根据实际情况和专业知识进行选择。
提高试验设计效率的建议
要点一
预先制定详细的试验 计划
在试验开始前，应制定详细的试验计 划，包括试验的目的、方案、材料、 时间、人员等，以便提高试验效率。
要点二
采用自动化和智能化 设备
积极采用自动化和智能化设备，减少 人工操作和误差，提高试验效率和质 量。
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试验设计基本原则与步骤
试验设计的基本原则
科学性
以科学理论为指导，客观地、全面 地、系统地进行试验设计。
对比性
通过对比试验，突出试验组与对照 组的差异，便于数据的分析和解释 。
可重复性
在相同条件下，可以多次重复试验 ，以方便在 其他类似场景中应用。
优点
能够有效地控制嵌套因素的影响， 提高试验的精度和可靠性。
缺点
嵌套设计的难度较大，需要专业知 识和经验。
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试验设计案例分析
案例一：水泥强度试验设计
目的
确定不同水泥品种、粒度、水 灰比等对水泥强度的影响，寻
找最优配比。
试验设计
采用正交试验设计方法，选取9个 因素，每个因素选取3个水平，共 进行3^9次试验。
问题与解答
学员提问
鼓励学员主动提出问题，针对学员提出的问题进行解答，并对重点问题进行 强调和补充说明。
DOE实验设计基础ppt课件
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第四节：有交互作用的正交试验设计
什么是交互作用：
在多因素试验中，各因素不仅各自独立地在起作用，而且各因 素还经常联合起来起作用。也就是说，不仅各个因素的水平改 变时对试验指标有影响，而且各因素的联合搭配对试验指标也 有影响。这后一种影响就叫做因素的交互作用。因素A和因素 B的交互作用记为A X B.
例5：(拟水平法) 今有一试验，试验指标只有一个，它的数值越小越好，这个试 验有4个因素，其中因素C是2水平的，其余3个因素都是3水平 的，试安排试验。
解：我们从第1、第2两个水平中选一个水平让它重复一次作为
第3水平，这就叫虚拟水平。一般应根据实际经验，选取一个
较好的水平。
ppt精选版
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第三节：混合水平的正交试验设计
因素的水平改变时对试验指标的影响最大，那个因素就是我们要考虑的主要因素.
通过分析可以得出：各因素对试验指标(铁水温度)的影响按大小次序应当是C (底 焦高度) A (焦比) B (风压)；最好的方案应当是C2A3B2。与此结果比较接近的是第
9 号试验。
为了最终确定上面找出的试验方案是不是最好的，可以按这个方案再试验一次，
并同第9号试验相比，取效果最佳pp的t精方选版案。
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第二节：正交试验、正交表及其用法
例2：(多指标的分析方法---- 综合平衡法)
为提高某产品质量，要对生产该产品的原料进行配方试验。要 检验3项指标：抗压强度、落下强度 和裂纹度，前2个指标越大 越好，第3个指标越小越好。根据以往的经验，配方中有3个重 要因素：水分、粒度和碱度。它们各有3个水平。试进行试验分 析，找出最好的配方方案。
有交互作用的正交试验设计单个单个因子因子的影的影响响与其与其交互作用交互作用的影的影响响比較3030mm5050kgkg磷磷2525mm5050kgkg2020kgkg磷磷3030kgkg交互作用交互作用总总效果效果2020kgkg磷的效果磷的效果30kgkg钾钾的效果的效果交互作用表以正交表l用正交表安排有交互作用的试验时我们把两个因素的交互作用当成一个新的因素来看让它占有一列叫交互作用列
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第二章 试验设计的内容
产品质量高低主要是设计决定，一个好的试验设计包含 几个方面的内容。
.1 试验指标：明确衡量试验指标，也称为响应变量或输出变量。
.2 影响因子：寻找影响试验指标的可能因素（factor) ，也称为影响 因子和输入变量。因素变化的各种状态称为水平，要求报据专业 知识初步确定因素水平的范围。
第三章 试验设计的作用
试验设计的作用
↑ 产量
↑
↑
↓
质量 产品寿命 成本
↓
试验周期
第三章 试验设计的作用
试验设计在工业生产和工程设计中能发挥重要作用，主要有：
1. 提高产量； 2. 减少质量的波动，提高产品质量水准；大 3. 大缩短新产品试验周期； 4. 降低成本； 5. 试验设计延长产品寿命。
在工农业生产和科学研究中，经常需要做试验，以求达到预 期的目的。例如在工农业生产中希望通过试验达到高质、优产 、低消耗，特别是新产品试验，未知的东西很多，要通过试 验来摸索工艺条件或配方。如何做试验，其中大有学问。
第四章 试验设计的基本原理
随机化
所谓随机化，是指试验材料的分配 和试验进行的次序，都需要随机确定。
统计方法要求观察值(或误差)是独 立分布的随机变量。随机化通常能使这 一假定有效。把试验进行适当的随机化也有助于 “““均匀”””或“““平均”””可能出现的外来因素的效应。
第四章 试验设计的基本原理
• 正交试验设计法用途 ：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)。
下面，将重点介绍正交试验设计的内容。
.3 选择试验设计方法：根据实际问题，选择适用的试验设计方法。 试验设计的方法有很多，每种方法都有不同的适用条件，选择了 适用的方法就可以事半而功倍，选择的方法不正确或者根本没有进 行有效的试验设计就会事倍而功半。
.4 科学地分析试验结果：：包括对数据的直观分析、方差分析、回归 分析等多种统计分析方法，这些工作可借助Minititab软件完成。
第三节 正交试验的方差分析法
第四节 正交表的灵活运用
第五章 试验设计的方法
常见的试验设计方法，分为二类，正交试验设计法和析因法
• 析因法定义：析因法又称析因试验设计、析因试验等。它是
研究变动着的两个或多个因素效应的有效方法。许多试验 要求考察两个或多个变动因素的效应。例如，若干因素 ：对产品质量的效应；对某种机器的效应；对某种材料的 性能的效应；对某一过程燃烧消耗的效应等等。将所研究的 因素按全部因素的所有水平的一切组合逐次进行试验，称 为析因试验，或称完全析因试验，简称析因法。
DOE试验设计
—培训内容交流
交流之前，请 大家考虑如 下问题？
• 为什么要进行试验设计？试验设计有哪些好 处？
• 如何进行试验设计？有哪些方法？
• 焊接参数：焊接速度、激光源功率、 SOUKA轮压力、SEEM压力等哪个因素 对焊接产品质量影响最大？
• 这些参数应如何确定目标值，目标值为多 少为最佳水平？
• 析因法用途：用于新产品开发、产品或过程的改进、以及安
装服务，通过较少次数的试验，找到优质、高产、低耗的 因素组合，达到改进的目的。
第五章 试验设计的方法
常见的试验设计方法，分为二类，正交试验设计法和析因法
• 正交试验设计法定义 ：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 。
第四章 试验设计的基本原理
试验设计三个基本原理
重复性
随机化
区组化
第四章 试验设计的基本原理
所谓重复性，意思是试验重复地进行。重复性有 两条重要的性质。 第一，允许•试验者得到试验误差的一个估计量
重复。这性个误差的估计量成为确定数据的观察差是否
是统计上的试验差的基本度量单位。 第二，如果•样本均值用作为试验中一个因素的效 应的估计量，则重复允许试验者求得这一效应 的更为精确 的估计量。
• 从20世纪30年代费希尔（R.A.Fisher）在农业生产中使用试
验设计方法以来，试验设计方法已经得到广泛的发展。20世 纪纪6600年代，，日本统计学家田口玄一将试验设计中应用最广的 正交设计表格化，在方法解说方面深入浅出，为试验设计的 更广泛使用作出了众所周知的贡献。
• 本次交流的重点也就是如何用正交表进行试验设计。
第一节 无交互作用的正交试验设计及直观分析法
一、试验为什么要设计？
在工农业生产中，要提高产品的产量和质量，做到优质高产低消耗，就 要进行试验。通过试验摸索生产过程中的客观规律，以便制订合理的生产 方案。
• 试验按照因素多少，分为单因素试验和多因素试验两类。 • 单因素试验：只考虑一个因素对生产的影响，优选法是解决单因素
区组化
区组化是用来提高试验精确度的一种方 法。一个区组就是试验材料的一个部分，相比 于试验材料全体它们本身的性质应该更为类 似。区组化牵涉到在每个区组内部对感兴趣 的试验条件进行比较。
目录
第五章 试验设计的方法
第一节
Байду номын сангаас
无交互作用的正交试验设计 及直观分析法
第二节
有交互作用的正交试验设计 及直观分析法
第一章 试验设计的概念 第二章 试验设计的内容 目录 第三章 试验设计的作用
第四章 试验设计的基本原理 第五章 试验设计的方法
第一章 试验设计的概念
• 试验设计(design Of experi ment，DOE) ，也称为实验设计
• 试验设计是以概率论和数理统计为理论基础，经济地、科学
地安排试验的一项技术。试验设计自20世纪20年代问世至今 ，其发展大致经历了三个阶段：即早期的单因素和多因素方 差分析，传统的正交试验法和近代的调优设计法。
试验的有效方法。
• 多因素试验：同时考虑几个因素对生产的影响。各因素又有不同的
水平(((即不同的状态)))交织在一起影响生产的指标。这时，，，我们要了 解的是： ???? 因素（又称因子）水平的哪一种搭配最好？ ???? 哪一个因素对生产、质量指标等要考察的目标值影响最大？？