全因子实验和部分因子实验设计说明书

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小组对试验设计策划如下
试验数据表如下
试验 1 2 3 4 5 6
A
B
C
样品1 样品2 样品3
-
-
-
19.18 19.02 19.09
+
-
-
19.15
19.4
19.62
-
+
-
1.941 18.82 19.14
+
+
-
19.89 18.94
19.4
-
-
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18.73 18.63 18.79
相关背景:现在市场上此款滑轨的潜动力超规格,经小组调查分析,决定施实DOE进 行改善
输出特性指标
关键特性 测量什么/如何测量
规格
是否用于DOE
滑动力
用测力计测
22~172N
否
配合间隙
内外滑轨尺寸差异
-0.01~0.03mm
否
内轨的外部尺寸
19.07± 0.1mm
否
滑轨尺寸
外轨的内部尺寸
19.07± 0.15mm
ABC=A× B× C =(-1) × (-1) × (-1) =-1
另外所有的交互作用列不是用于进行试验测试,因为其是 虚拟的,但其可以用于对试验结果的分析.
单因子四水平试验设计例
单因素试验设计是所有试验中最简单的,但对单因素设 计的训练掌握,也是复杂设计的基础,因为基本流程和原理 是一样的.本节将对单因子试验设计做一介绍.
试验
A
B
C
1
-1
-1
-1
2
+1
-1
-1
3
-1
+1
-1
4
+1
+1
-1
5
-1
-1
+1
6
+1
-1
+1
7
-1
+1
+1
8
+1
+1
+1
无交互作用设计及交互作用设计
23有交互作用试验组合 如考虑因子间的交互作用, 23试验设计如下表
试验 A
B
C
AB
AC BC ABC
1
-1
-1
-1
+1
+1
+1
-1
2
+1 -1 -1
高
全因子试验表如下
试验
A
B
C
1
-
-
-
2
+
-
-
3
-
+
-
4
+
+
-
5
-
-
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6
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-
+
7
-
+
+
8
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上表包含了3因素2水平的所有可能组合
小组对试验设计策划如下
试验规划表如下
试验 1 2 3 4 5 6 7 8
A
B
C 样品1 样品2 样品3
-
-
- 19.18 19.02 19.09
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在以上两种试验环境下,很难做到如此大的试验量,即使做 到从时间和成本角度考虑也是极不经济的,此时需要以较少 的试验次数,结果又能接近全因子试验的设计.如传统工艺 的多次单因子试验,比较科学的下次试验以及新出现在均匀 试验等,下面讨论全因子试验.
全因子试验的试验用表
本节以单因素2水平,2因素3水平为例说明全因子试验用表 的格式. 单因素2水平全因子试验用表. 试验因素和水平表.
试验水平
试验水平对结果的影响 1.一般在进行全因子试验设计时,常常选择每个因素2到3个 水平.对于2水平而言,只需考虑其对结果的线性影响,如下 图所示.
y
1
2
2水平
直线
从上图可看,两个水平间是一条直线.
试验水平
2.对于3水平而言,因其结结果Y的影响显示出非线性的特征, 如下图,这意味着须考虑非线性影响.
11900 12890 12100 10900
13930 10210
8300
9500
12400 10290
8965
9640
三因素两水平试验设百度文库例
三因素两水平试验设计是实际中比较常见的设 计案例,熟练掌握它对实战具有极强的指导作用.本 节将以一个三因素二水平试验设计案例来详细讨论 本类设计.
滑轨滚珠成型过程改善案例 某公司专业生产精密滑轨,在全球气动元件市 场占有30%的份额,并享有良好的声望.但半年前公 司应市场需求开发的一种滑轨的滑动力不够稳定, 有部分产品超过规格.公司根据市场反馈,紧急组织 人员进行分析改进.改善小组经过调查分析,决定通 过试验设计进行改善.
目前水 目标水
平
平
△
否
◎
是
如非试验因素
如何固定其为常量，在 何种水平上
滚珠10的角度 ◎
◎
是
滚珠压力
◎
◎
是
Y装配速度
○
◎
否
注: ◎代表有重大影响,容易改变
○有中等影响,相对容易改变
△代表影响很少,很难改变
使用现在装配速度
噪声因素表
噪声因素
对输 出的 影响
试验 时改 变难 易度
要否 做为 实验 因素
小组对试验设计策划如下
建立试验目标
本试验的目标是将外滑轨的内部尺寸保证在目标 以内并使偏差最小.(内外轨的尺寸配合决定滑动力 的大小)
作出试验设计计划如下表.
DOE 试验计划表
项目负责人: 刘林
部门: 工程部
项目 滚珠成型过程改善
日期: 2001年10月10日
DOE目标:将外滑轨的内部尺寸保证在目标以内并使偏差最小
小组的试验设计策划如下
噪声因素表
试要
如是试验因素
如非试验因素
对验否
策略
输时做
噪声因素
出 的
改 变
为 实
试验 时水
影 响
难 易
验 因
稳健 设计
中和
平设 置
度素
如何固定其为常量，在
何种水平上
环境温度 ◎ ◎ 否
固定为20+/-10oC
环境湿度 ◎ ○ 是
固定为45%~65%
振动
◎○否
保持自然状态
注: ◎代表有重大影响,容易改变
○有中等影响,相对容易改变
△代表影响很少,很难改变
小组的试验设计策划如下
根据以上信息,确定试验表如下:
试验 1 2 3 4
因素 1 2 3 4
小组决定对每次试验抽取4样品进行研究,试验结果如下表:
试验 1 2 3 4
因素 1 2 3 4
输出Y
Y1
Y2
Y3
Y4
10200
9850 11300 12530
确定影响因素XS
从可控因素表各噪声因素表可知,确定为试验因素的 胡三个,分别是: 1.滚珠固定座的位置. 2.滚珠10的角度. 3.滚珠压力.
本试验设计围绕滚珠成型机器,试验3个因素的水 平的测量指标如下表
测量指标:外滑轨的内部尺寸.
小组对试验设计策划如下
因素 滚珠固定座的位置
滚珠10的角度
水平1 位置1
至于选择哪种表示形式,读者可根据个人喜好自由选择,
但须保证同一试验设计中水平代码的统一.示意如下:
正确表示法
错误表示法
试验
A
B
试验
A
B
1
-1
-1
1
-1
1
2
+1
-1
2
+1
1
3
-1
+1
3
-1
2
4
+1
+1
4
+1
2
对于3因子以上的设计,因子水平通用代码一般为 “1”, “2”, “3”等.
无交互作用设计及交互作用设计
因素 温度
水平
低
高
100oC
200oC
输出(时间)
全因子试验的试验用表
试验表如下:
试验
1 2 3 4 5 6
因素 温度 100oC 100oC 100oC 200oC 200oC 200oC
输出(时间)
15" 17" 14" 5" 8" 6"
全因子试验的试验用表
上表中试验栏表示试验次数,针对单因素温度的两个不同 水平,共进行6次试验,每个水平进行3次重复试验.
小组的试验设计策划如下
1.建立试验目标 本试验的目标是确定不同供应商提拱的压缩机对冰箱的
寿命的影响. 2.确定测定指标(输出变量) 本试验的测量指标为冰箱的MTBF. 3.确定影响因素XS
本试验已确定只考察不同供应商的压缩机对测量指标的 影响,即影响因素只有一个.为压缩机”供应商”. 4.确定可能影响到指标的噪声因素. 本试验中环境振动.温湿度为影响输出的噪声因素. 5.列出DOE试验计划表.
如是试验因素 策略
稳健设计
如非试验因素 中和 如何固定其为常量，
在何种水平上
压缩机供应
商
◎
◎
是
保持现有状态,因为 SPC显示滚珠磨损对
输出影响不大
注: ◎代表有重大影响,容易改变 ○有中等影响,相对容易改变 △代表影响很少,很难改变
确定测量指标(输出变量)
从试验计划表可知,本例的测量指标为外滑轨的内部 尺寸.
是
是否通过对单一输出关键特性的测量可以代表 以上所有关键特性呢,是的,因为SPC图显示内轨 的外部尺寸已十分稳定.通过降低外轨内部尺寸 的偏差可以同时发送滑动力和内外轨的配合间 隙.
可控因素
对输 出的 影响
材料硬度
○
滚珠固定座的 位置
○
试验 时改 变难 易度
可控因素表
要否做 为实验
因素
如是试验因素
-1
-1
+1
+1
3
-1 +1 -1
-1
+1
-1
+1
4
+1 +1 -1
+1
-1
-1
-1
5
-1 -1 +1 +1
-1
-1
+1
6
+1 -1 +1
-1
+1
-1
-1
7
-1 +1 +1
-1
-1
+1
-1
8
+1 +1 +1 +1
+1
+1
+1
无交互作用设计及交互作用设计
上表中交互作用列中的数据是由相关因子相乘得到, 如试验1中:
全因子试验的特点及适用 场合
特点
1.全因子试验是所有因子的水平的完全组合. 2.全因子试验所需的试验次数为em即以水平数为底,以因素 数为幂的指数. 3.因为全因子试验是完全组合,其结论是最真实可靠的.
适用场合
全因子试验适用于因素数和水平数均不多的场合,以获得较 精确的分析结论.
全因子试验的特点及适用场合
全因子试验设计概述
什么是全因子试验设计 全因子试验方法是将每一个因素的不同水平组合
做同样数目的试验,例如将每一个因素的不同水平组合均做 一次试验. 在一项试验中有K个因素,每个因素有e个水平,则全因子试 验最少需要ek次,如某试验的因素为3个,每个因素的水平数 也是3个,则此试验若进行全因子试验须32=27次.
全因子试验不适用于因素数和水平数均较多的场合,如: 1.因素数较多
假设某个试验设计须对10个因素进行评价,每个因素有2 个水平,如进行全因子试验,须
210=1024 次试验. 2.水平数较多
假设某个试验设计须对3个因素进行评价,每个因素有8个 水平,如进行全因子试验,须
83=192 次试验.
全因子试验的特点及适用场合
全因子试验设计允许对各因子的影响进行全方位评估,包括 因子间的交互作用影响评估. 因子间的交互作用
以23设计为例说明因子间的交互作用,设因子为A 、B 、 C
因子影响表如下:
主要影响 A B C
2因素交互影响 AB AC BC
3因素交互影响 ABC
无交互作用设计及交互作用设计
23无交互作用试验组合 23无交互作用试验组合如下表
+
-
+
19.17 18.76 18.94
7
-
+
+
18.4
18.73 19.04
8
+
+
+
18.54 19.46 18.97
从上表可知,每次试验组合测试了3个样品.
y
1
2
3水平
发生弯曲
3
试验水平的选择策略
1.在初始试验时,因为存在大量的待筛选因子,一般选择将 每个因子设置两个水平.
2.在进行初期试验重申选出重要因素后,后续可选择每因素 3个及以上水平,因为多水平提供更多的信息.
2水平试验中水平的通用代码
从前面讨论可知,全因子试验设计中,2水平K因子试验
有:
2因素3水平全因子试验用表 试验因素表与水平表
试验
水平
Y
因素 1
2
3
A 100 200 300
B5
10
15
全因子试验的试验用表
全因子试验设计表如下:
试验
1 2 3 4 5 6 7 8 9
因素
A
B
1
1
2
1
3
1
1
2
2
2
3
2
1
3
2
3
3
3
输出Y
上表可看出:
1.两因素的所有水平均被包含在试验表中.
2.每个因素的各个水平均被试验3次.
某公司是生产电冰箱的专业公司,其产品以良好的性价 比和质量水平而取得欧美市场的认可,但近来其产品的服 务请求却大幅攀升.某6西格玛小组受命对此问题进行调查 和改善,经大量分析判断,小组最终将问题圈定在冰箱压缩 机上.本公司目前使用四家供应商的压缩机,项目小组怀疑 其装有某个供应商的压缩机的冰箱MTBF两次故障时间间隔 比较有其它供应商的压缩机的冰箱的寿命短,他们决定对 此进行试验设计以验证其判断.
大于10000h
是否用于DOE Y
小组的试验设计策划如下
可控因素
可控因素表
试要
如是试验因素
如非试验因素
对验否
输时做
出改为
的 变 实 目前水平 目标水平 影难验
响易因
度素
如何固定其为常量，
在何种水平上
压缩机供应商 ◎ ◎ Y
注: ◎代表有重大影响,容易改变 ○有中等影响,相对容易改变 △代表影响很少,很难改变
90o
水平2 位置2 105o
滚珠压力
低
高
综合以上信息,试验小组决定对各因素的所有
水平的组合进行试验测试,即进行3因素2水平
的全因子DOE,对因子及水平的符号规范如下:
“-”各因子的低水平
“+”各因子的高水平
因素
-
+
A.滚珠固定座的位置 B.滚珠10的角度
位置1 90o
位置2 105o
C.滚珠压力
低
n=2k
次试验组合.对于2k设计的因子水平,通过代码有多种表示方
式.
1. 用 “+”, “-”号表示,如下:
低水平=“-”
高水平= “+”
2. 用 :+1”, “-1”表示,如下:
低水平=“-1” 高水平= “+1”
1. 用 “1”, “2”表示,如下:
低水平=1
高水平=2
2水平试验中水平的通用代码
小组的试验设计策划如下
DOE 试验计划表
项目负责人: 张军 项目 冰箱服务请求问题改善
部门: 工程部 日期: 2005.3.15
DOE目标:确定不同供应商的压缩机对冰箱寿命的影响
相关背景:现在公司冰箱的市场服务求升为10起/天,且有增高之势
输出特性指标
关键特性
如何测量
规格
MTBF
常温下运转至出现故 障