实验设计DOE

实验设计----DOE （DESIDN OF EXPERIMENTS）

一、概念介绍

任何事物都可看作是一个过程。由于输入的变化、各种干扰因素的阻碍以及各波动源之间可能存在的交互作用，使得过程的输出变化不定。在大多数情况下，这种输出的不稳定会给我们带来许多困扰，甚至损失。究竟是哪些因素显著地阻碍到输出的波动？在什么条件下输出能够操纵在理想的范围内？（例如棘爪的设计、簧片的角度设计等）实验设计能够关心我们解开其中之谜。

实验设计是大众厂要求供应商在设计、制造、质量操纵等方面必需采纳的研究手法之一，大众到我司设计开发评审时，就有一个评审内容确实是DOE实验设计，对汽车行业开发能力的评价，该手法的应用对企业形象及今后进展机会均造成专门大阻碍，因此也是我们今天要补上这课的目的。 实验设计也是6西格玛治理常用的手法之一。

DOE实验设计是以概率论与数理统计为理论基础，经济地、科学地制定实验方案以便对实验数据进行有效的统计分析的数学理论和方法。

试验设计(Design of Experiment, DOE), 按照QS-9000:1997的《术语》第25条是“一种用于操纵过程输入以便更好地理解对过程输出阻碍的试验技术”。它以概率论与数理统计为理论基础、合理安排试验的

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一种方法论,它研究如何高效而经济地猎取数据信息、科学地分析处理、得出正确的结论, 应用广泛,尤其是制造业可选用于产品设计、工艺设计和技术开发时期,以提高产品设计质量,降低成本,缩短研制开发周期。

其差不多思想是英国统计学家R. A. Fisher在进行农田实验时提出的。他在实验中发觉，环境条件难于严格操纵，随机误差不可忽视，故提出对实验方案必须作合理的安排，使实验数据有合适的数学模型，以减少随机误差的阻碍，从而提高实验结论的精度和可靠度，这确实是实验设计的差不多思想。

验设计过程能够分成实验方案的设计和实验结果的数据分析两部分。实验方案的设计实包括确定实验指标、选取因素、确定因素水平、建立实验指标的数学模型和设计实验方案。实验设计的方法类型专门多，但为了提高实验的准确性和可靠性，都必须遵循三个差不多原则：随机化原则、重复原则和局部操纵原则。实验结果的数据分析是应用线性代数、概率论和数理统计等数学工具对实验数据进行分析处理，包括拟合模型、对模型的检验、实验统计量的计算以及对实验通过的解释等。 在实际应用中，实验设计能够解决如下问题：

?

科学合理地安排实验，从而减少实验次数、缩短实验周期，提高

了经济效益。

? 从众多的阻碍因素中找出阻碍输出的要紧因素。? 分析阻碍因素之间交互作用阻碍的大小。

? 分析实验误差的阻碍大小，提高实验精度。

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? 找出较优的参数组合，并通过对实验结果的分析、比较，找出达到

最优化方案进一步实验的方向。

? 对最佳方案的输出值进行预测。

实验设计在质量操纵的整个过程中扮演了特不重要的角色，它是我们产品质量提高，工艺流程改善的重要保证。实验设计已广泛运用了从航天业到一般生产制造业的产品质量改善、工艺流程优化甚至已运用到医学界。籍此课程，您将通过对产品质量，工艺参数的量化分析，查找关键因素，操纵与其相关的因素。依照实际需求，学习判不与选择不同的实验设计种类，设计你的实验步骤，发觉如何操纵各种阻碍因素，以最少的投入，换取最大的收益，从而使产品质量得以提升，工艺流程最优化。 在三十、四十年代，英、美、苏等国对实验设计法进行了进一步研究，并将其逐步推广到工业生产领域中，在冶金、建筑、纺织、机械、医药等行业都有所应用。二战期间，英美等国在工业试验中采纳实验设计法取得了显著效果，战后，日本将其作为治理技术之一从英美引进，对其的经济复苏起了促进作用。今天，实验设计已成为日本企业界人士、工程技术人员、研究人员和治理人员必备的一种通用技术。五十年代，田口玄一博士借鉴实验设计法提出了信噪比实验设计，并逐步进展为以质量损失函数、三次设计为差不多思想的田口方法。八十年代，田口方法进入美国，得到了普遍关注。现在，实验设计技术的应用领域差不多突破了传统的工业过程改进和产品设计范畴，广泛地渗透到商业布局、商品陈列、广告设计及产品包装的应用之中。

我国在六十年代就曾对实验设计进行了研究和推广，八十年代又引入了田口方法，取得了一定成效。但实验设计作为一种质量改进的有力武器，还尚未发挥它的全部威力。 二、实验设计(DOE)方法

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