六西格玛教材40-26Unit-5改善52DOE计划
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状况都可成为因子
实验计划
水平
压力: HHHH LLLL HHHH LLLL HHHH LLLL 温度: HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL
130
120
Yield
因子
110
水平
100 In d e x
5
10
15
20
25
实验顺序
水平: 因子的 “水平”是指实验中被调查的因子的不同取值。
Lo
8
Lo
Lo
配置组合: 是指实验中不同因子的不同水平的一个组合。 一个全体实验中处理组合的个数通常是等于各因子 水平数的乘积。
实验计划
反复和再现
Repetition和 replication
压力 : 温度:
HHHH LLLL HHHH LLLL HHHH LLLL HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL
实验计划 DOE (Design of Experiment):实验设计
实验设计是通过对品质特性带来影响的多个因子的选定, 并为了 观察他们之间的关系,实施实验，能经济性寻找出产品的最佳条件
实验设计是实验的计划方法，对要想解决的问题怎样进行实验、 怎样收集数据、用怎样的统计手法、用最少的实验次数，计划得 到最大的情报.
实验计划
Process
-对输入变数为一个以上输出的设备,方法,人或原资材的组合
工程/系统的例题
输入变数
工程/系统
输出变数
噪音变数
销售价
营业部门
销售额
其他公司销售额
焊接温度
PCB制造线
产出率 PCB异物,部品形态
电流量
电焊线
强度
人,电焊机
实验计划
DOE (Design of Experiment):实验设计
性及控制实验) 等进行必要的调整
实验计划
关联术语
输出变量-Y 也称作反应变数(Response) 是实验设计的输出结果，也是 实验设计优化、改善的目标 如半导体Process的产出率
输入变量(因子)-X’s 也称作因子(Factor) 潜在解决方案或研究中的变量 因子，可按水平不同分类 如半导体Process中输出变量为 产出率时,其因子为: 压力、温度
实验设计就是对实验方案进行优化设计、以降低实验误差和生产 费用，减少实验工作量并对实验结果进行科学分析的一种科学方法 - 找出对输出变数(Y)引起显著影响的输入变数(X)有哪些?
在数值上有多大的影响? - 不显著的输入变数影响的和占总体有多大? - 测量误差是多少? - 有显著影响的输入变数在什么条件下才能得到最佳的输出?
如果某一个或几个起作用将如何认识？ 如果某一个或几个不起作用有将如何处理？
对于定量的因子，所选择每个的数值成为一个水平，即如果某实验在两个 不同的温度下运行，那么就说该因子“温度” 就有两个“水平”
对于定性的因子，类似如干净程度的情况下也有两个“水平”：干净与不 干净
实验计划
处理组合
Run
温度
压力
配置组合
1
Hi
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Hi
2
Hi
Hi
3
Lo
Hi
4
Lo
Hi
5
Hi
Lo
6
Hi
Lo
7
Lo
X1 X2 X3
X4 X5 …… 输出 变数Y
输出 变数Y
输入变数X
实验计划
关联术语
一个工程师想检验温度和压力对一个化学收益的影响
RUN
温度
1
100
2
100
3
200
4
200
5
100
6
100
7
200
8
200
压力 1 3 1 3 1 3 1 3
因子 水平 处理组合 反复
再现
实验计划 因子
可控的 Input
实验计划
DOE的目的
- 把握Vital Few X’s的影响程度 (验证和推测的问题) - 把握选定的重要X间的交互作用 - 利用X制定Y的预测模型 - 决定使Y最佳化的X条件 (最佳条件的决定问题) -探测不显著要因的影响程度和测量误差各是多少 (误差项推测的问题)
实验计划
DOE的用途
✓ 描述工程的特征 判断哪个X对Y的影响最大（包括可控和不可控的X） 明确关键性的工程和噪音变量 明确过程中需要仔细控制的变量 为控制输入而作的控制图提供方向
EVOP ( Evolutionary Operation)
实验计划
反复实验法—对每个相关因子分别进行实验,从中选择一个有效的方案
问题: 当前的耗油量是20mpg. 想要达到 30 mpg. 我们可以先后尝试:
改用汽油的品牌 改变辛烷值 慢点开 调整发动机 清洗并打蜡 购买新轮胎
改变轮胎冲气压
- 重复和再现主要是为实验系统中的自然散布提供估计 - 在同一实验中你可以两个都使用 - 在实验中两个都直接与样品数相关
实验计划
实验的类型
➢ 反复实验法（ Trial and Error ） ➢ 单因子法（ One-Factor-at-a-Time ） (OFAT) ➢ 部分阶乘法（ Fractional Factorials ） ➢ 全阶乘法（ Full Factorials ） ➢ 反应表面法（ Response Surface Methods ） ➢ 其他方法
✓ 优化工程 决定关键性输入应该设置在什么地方 决定“真实的”规格限
✓ 产品设计 在早期设计阶段帮助理解X 为“强健的”设计提供方向
实验计划 DOE的特征
➢ 其结果解释要相对容易； ➢ 要用最少的费用得出尽可能明确的实验结果 ➢ 在输入变数(可能控制因子)的设定中要慎重的检验和确认 ➢ 相对复杂的统计分析来说，更重要的是要有适当的实验设计 ➢ 各种实验设计可根据特定状况(特定问题,生产样本,样本利用
130
重复2次
120
Yield
第1 次再现
110
100 In d e x
5
10
15
20
25
Test Sequence
第2次再现
实验计划 反复和再现
•重复(Repetition ): 在一个实验配置组合条件下测试数个样品（揭示短期有效性） •再现(replication): 在一个时间序列上重做整个实验（揭示长期有效性）
X1 X2 . . . Xp
Input
(原材料,部品等)
Process
N1 N2 . . . Nq
不可控的 Input
Output
(品质特性值等)
Y1, Y2, etc.
因子: 因子（Factor）是指在所研究的实验中对反应（Response）有影响的可控 或不可控的变量。
因子可以是定量的，如以度为单位的温度和以秒为单位的时间； 因子也可以是定性的，如不同的设备、不同的作业者、清洁或不清洁的
实验计划
水平
压力: HHHH LLLL HHHH LLLL HHHH LLLL 温度: HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL
130
120
Yield
因子
110
水平
100 In d e x
5
10
15
20
25
实验顺序
水平: 因子的 “水平”是指实验中被调查的因子的不同取值。
Lo
8
Lo
Lo
配置组合: 是指实验中不同因子的不同水平的一个组合。 一个全体实验中处理组合的个数通常是等于各因子 水平数的乘积。
实验计划
反复和再现
Repetition和 replication
压力 : 温度:
HHHH LLLL HHHH LLLL HHHH LLLL HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL HHLL
实验计划 DOE (Design of Experiment):实验设计
实验设计是通过对品质特性带来影响的多个因子的选定, 并为了 观察他们之间的关系,实施实验，能经济性寻找出产品的最佳条件
实验设计是实验的计划方法，对要想解决的问题怎样进行实验、 怎样收集数据、用怎样的统计手法、用最少的实验次数，计划得 到最大的情报.
实验计划
Process
-对输入变数为一个以上输出的设备,方法,人或原资材的组合
工程/系统的例题
输入变数
工程/系统
输出变数
噪音变数
销售价
营业部门
销售额
其他公司销售额
焊接温度
PCB制造线
产出率 PCB异物,部品形态
电流量
电焊线
强度
人,电焊机
实验计划
DOE (Design of Experiment):实验设计
性及控制实验) 等进行必要的调整
实验计划
关联术语
输出变量-Y 也称作反应变数(Response) 是实验设计的输出结果，也是 实验设计优化、改善的目标 如半导体Process的产出率
输入变量(因子)-X’s 也称作因子(Factor) 潜在解决方案或研究中的变量 因子，可按水平不同分类 如半导体Process中输出变量为 产出率时,其因子为: 压力、温度
实验设计就是对实验方案进行优化设计、以降低实验误差和生产 费用，减少实验工作量并对实验结果进行科学分析的一种科学方法 - 找出对输出变数(Y)引起显著影响的输入变数(X)有哪些?
在数值上有多大的影响? - 不显著的输入变数影响的和占总体有多大? - 测量误差是多少? - 有显著影响的输入变数在什么条件下才能得到最佳的输出?
如果某一个或几个起作用将如何认识？ 如果某一个或几个不起作用有将如何处理？
对于定量的因子，所选择每个的数值成为一个水平，即如果某实验在两个 不同的温度下运行，那么就说该因子“温度” 就有两个“水平”
对于定性的因子，类似如干净程度的情况下也有两个“水平”：干净与不 干净
实验计划
处理组合
Run
温度
压力
配置组合
1
Hi
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Hi
2
Hi
Hi
3
Lo
Hi
4
Lo
Hi
5
Hi
Lo
6
Hi
Lo
7
Lo
X1 X2 X3
X4 X5 …… 输出 变数Y
输出 变数Y
输入变数X
实验计划
关联术语
一个工程师想检验温度和压力对一个化学收益的影响
RUN
温度
1
100
2
100
3
200
4
200
5
100
6
100
7
200
8
200
压力 1 3 1 3 1 3 1 3
因子 水平 处理组合 反复
再现
实验计划 因子
可控的 Input
实验计划
DOE的目的
- 把握Vital Few X’s的影响程度 (验证和推测的问题) - 把握选定的重要X间的交互作用 - 利用X制定Y的预测模型 - 决定使Y最佳化的X条件 (最佳条件的决定问题) -探测不显著要因的影响程度和测量误差各是多少 (误差项推测的问题)
实验计划
DOE的用途
✓ 描述工程的特征 判断哪个X对Y的影响最大（包括可控和不可控的X） 明确关键性的工程和噪音变量 明确过程中需要仔细控制的变量 为控制输入而作的控制图提供方向
EVOP ( Evolutionary Operation)
实验计划
反复实验法—对每个相关因子分别进行实验,从中选择一个有效的方案
问题: 当前的耗油量是20mpg. 想要达到 30 mpg. 我们可以先后尝试:
改用汽油的品牌 改变辛烷值 慢点开 调整发动机 清洗并打蜡 购买新轮胎
改变轮胎冲气压
- 重复和再现主要是为实验系统中的自然散布提供估计 - 在同一实验中你可以两个都使用 - 在实验中两个都直接与样品数相关
实验计划
实验的类型
➢ 反复实验法（ Trial and Error ） ➢ 单因子法（ One-Factor-at-a-Time ） (OFAT) ➢ 部分阶乘法（ Fractional Factorials ） ➢ 全阶乘法（ Full Factorials ） ➢ 反应表面法（ Response Surface Methods ） ➢ 其他方法
✓ 优化工程 决定关键性输入应该设置在什么地方 决定“真实的”规格限
✓ 产品设计 在早期设计阶段帮助理解X 为“强健的”设计提供方向
实验计划 DOE的特征
➢ 其结果解释要相对容易； ➢ 要用最少的费用得出尽可能明确的实验结果 ➢ 在输入变数(可能控制因子)的设定中要慎重的检验和确认 ➢ 相对复杂的统计分析来说，更重要的是要有适当的实验设计 ➢ 各种实验设计可根据特定状况(特定问题,生产样本,样本利用
130
重复2次
120
Yield
第1 次再现
110
100 In d e x
5
10
15
20
25
Test Sequence
第2次再现
实验计划 反复和再现
•重复(Repetition ): 在一个实验配置组合条件下测试数个样品（揭示短期有效性） •再现(replication): 在一个时间序列上重做整个实验（揭示长期有效性）
X1 X2 . . . Xp
Input
(原材料,部品等)
Process
N1 N2 . . . Nq
不可控的 Input
Output
(品质特性值等)
Y1, Y2, etc.
因子: 因子（Factor）是指在所研究的实验中对反应（Response）有影响的可控 或不可控的变量。
因子可以是定量的，如以度为单位的温度和以秒为单位的时间； 因子也可以是定性的，如不同的设备、不同的作业者、清洁或不清洁的