實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3-試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類別及實(shí)施步驟課件

試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類別及實(shí)施步驟試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類別和用途試驗(yàn)設(shè)計(jì)的有多種類別，分別適用于不同場(chǎng)合，針對(duì)不同的用途選用正確的試驗(yàn)設(shè)計(jì)類別是十分重要的，它直接決定了試驗(yàn)的效率、效果以至成敗。試驗(yàn)類別的選擇依據(jù)在選擇試驗(yàn)時(shí)，須至少考慮以下因素1、研究目標(biāo)：即通過(guò)試驗(yàn)希望達(dá)到什么目的，解決什么問(wèn)題。2、因素和水平數(shù)：我們的調(diào)查/分析范圍。3、每次試驗(yàn)的成本。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類別及實(shí)施步驟試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類別和用途1試驗(yàn)類別根據(jù)不同的目標(biāo)和因素?cái)?shù)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)可分為下表所示6個(gè)種類。試驗(yàn)類型目標(biāo)典型可控因素?cái)?shù)試驗(yàn)類別1、全因子試驗(yàn)（所有因素和水平的組合）1、尋找最有利于輸出的因子水平2、建立可評(píng)估所有交互影響的數(shù)學(xué)模型4因子以內(nèi)2、部分因子試驗(yàn)（所有組合的一個(gè)子集）1、尋找最有利于輸出的因子水平2、建立可評(píng)估部分交互影響的數(shù)學(xué)模型5因子以上3、篩選試驗(yàn)1、從大量因素中發(fā)現(xiàn)少數(shù)關(guān)鍵因素（不評(píng)估因素間的交互作用）7因子以上試驗(yàn)類別根據(jù)不同的目標(biāo)和因素?cái)?shù)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)可分為下表所示6個(gè)24、中心復(fù)合設(shè)計(jì)1、優(yōu)化2、建立非線性影響存在時(shí)的數(shù)學(xué)模型（常用響應(yīng)表面方法）3因子以上5、可靠設(shè)計(jì)1、優(yōu)化2、在存在噪聲因子變化的場(chǎng)合發(fā)現(xiàn)輸出最小變異時(shí)對(duì)應(yīng)的因子水平5因子以上6、塔古奇動(dòng)態(tài)可靠設(shè)計(jì)1、優(yōu)化7因子以上2、優(yōu)化產(chǎn)品或制造過(guò)程的函數(shù)3、使輸出對(duì)噪音因子敏感性最小，對(duì)輸入因子敏感最大4、中心復(fù)合設(shè)計(jì)1、優(yōu)化2、建立非線性影響存在時(shí)的數(shù)學(xué)模型（3田口可靠設(shè)計(jì)法與傳統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的比較，如下表：

從上表可看出，傳統(tǒng)方法和田口方法從不同的角度著手，解決了同一問(wèn)題，在實(shí)際使用時(shí)，以上兩種方法均可選用。傳統(tǒng)方法特點(diǎn)田口可靠設(shè)計(jì)特點(diǎn)1、如果存在許多輸入因素，運(yùn)行篩選DOE來(lái)確定關(guān)鍵的少數(shù)因素1、確定產(chǎn)品或制造過(guò)程的理想數(shù)學(xué)模型2、用因素試驗(yàn)、中心復(fù)合試驗(yàn)或BOX—Behken試驗(yàn)設(shè)計(jì)完全研究關(guān)鍵的少數(shù)因素2、在一組動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中同時(shí)研究大量的控制因子，以發(fā)現(xiàn)使理想模型中偏差最小的因子和水平組合田口可靠設(shè)計(jì)法與傳統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的比較，如下表：傳統(tǒng)4試驗(yàn)方案（類別）的選擇流程試驗(yàn)方案的選擇流程如下圖：確定試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)選定自變量（因素）進(jìn)行篩選DOE需要進(jìn)行試驗(yàn)嗎？結(jié)束試驗(yàn)精度要求高嗎？進(jìn)行因子DOE全因子/分部因子觀察實(shí)際影響目標(biāo)達(dá)成？開始進(jìn)行優(yōu)化DOEY因素?cái)?shù)＞7NYNYNNYYN試驗(yàn)方案（類別）的選擇流程試驗(yàn)方案的選擇流程如下圖：確5需要說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)水平較多，達(dá)4個(gè)以上時(shí)，有一種叫“均勻試驗(yàn)”的方法更適合使用。它的最大優(yōu)點(diǎn)是能以較少的試驗(yàn)次數(shù)完成很多因素和多水平的試驗(yàn)，且精度不差。此方法是由我國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家王元教授和方開泰教授于20世紀(jì)90年代所創(chuàng)，是一種新興的科學(xué)方法。需要說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)水平較多，達(dá)4個(gè)以上時(shí)，有一種叫“均6試驗(yàn)設(shè)計(jì)流程試驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟1、通過(guò)確認(rèn)歷史數(shù)據(jù)或收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)確定目前的過(guò)程能力。2、確立試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。3、確立衡量試驗(yàn)輸出結(jié)果的變量。4、確立影響輸出結(jié)果的各類可控因子和噪聲因子。5、確定每個(gè)因子的水平數(shù)和各水平的實(shí)際取值。6、選擇試驗(yàn)用表，使其能適應(yīng)所選擇的因子和水平數(shù)并確定試驗(yàn)次數(shù)。7、驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)。8、試驗(yàn)資源準(zhǔn)備，包括人員、材料、設(shè)備、資金等，建立測(cè)試計(jì)劃。試驗(yàn)設(shè)計(jì)流程試驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟79、進(jìn)行試驗(yàn)，確信每個(gè)試驗(yàn)單元均被對(duì)應(yīng)于其試驗(yàn)條件做好標(biāo)識(shí)。10、測(cè)量試驗(yàn)單元。11、分析數(shù)據(jù)，標(biāo)識(shí)主要影響因素。12、確認(rèn)取得最好輸出結(jié)果的因素水平的組合。13、在此優(yōu)化組合的因素和水平值上進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)以確認(rèn)效果。14、通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序固定優(yōu)化的試驗(yàn)條件（因子和水平），并進(jìn)行應(yīng)有的控制。15、重新評(píng)估過(guò)程能力。9、進(jìn)行試驗(yàn)，確信每個(gè)試驗(yàn)單元均被對(duì)應(yīng)于其試驗(yàn)條件8試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃有特別的表格，通過(guò)填寫它可進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)的策劃，步驟如下：1、建立試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)（1）即確定想通過(guò)試驗(yàn)來(lái)改善什么。（2）列出所有的關(guān)鍵特性。2、確定用哪項(xiàng)或哪幾項(xiàng)輸出關(guān)鍵特性（CTS）來(lái)作為測(cè)量指標(biāo)。（1）如存在單一的指標(biāo)可衡量所有關(guān)鍵特性，則以此為指標(biāo)。（2）如單一指標(biāo)無(wú)法衡量所有關(guān)鍵輸出特性，則可選用多個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量試驗(yàn)結(jié)果，但一般認(rèn)為單個(gè)指標(biāo)較好。試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃有特別的表格，通過(guò)填寫它可93、確定可能影響到Y(jié)的可控因素一般在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，影響輸出Y的因素非常多，在選擇可控因素時(shí)須據(jù)歷史數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)先做篩選，以降低成本和提高效率，對(duì)無(wú)法確認(rèn)其影響的因素，可做為試驗(yàn)因素，通過(guò)篩選試驗(yàn)可確定其對(duì)輸出Y的影響程度。4、確定可能影響到輸出Y的噪聲因素。5、DOE試驗(yàn)計(jì)劃表例，某公司專門從事PCBA（印刷線路板）元件焊接組裝的公司，其波峰爐焊點(diǎn)不良率高達(dá)35000ppm，客戶怨聲載道。急須進(jìn)行改善，某6西格瑪小組經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期定義、測(cè)量、分析階段，已弄清問(wèn)題基本原因，現(xiàn)擬通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行原因最終確認(rèn)和焊點(diǎn)合格率的改善，其擬定的試驗(yàn)計(jì)劃表如下：3、確定可能影響到Y(jié)的可控因素10DOE試驗(yàn)計(jì)劃表黑帶___________部門/過(guò)程_______項(xiàng)目_________________日期_______DOE目標(biāo)：________________________________________相關(guān)背景：現(xiàn)在公司波峰爐焊接不良率平均為35000ppm輸出特性張三工程部波峰爐焊接品質(zhì)改善降低公司所有產(chǎn)品的波峰爐焊接焊點(diǎn)不良率關(guān)鍵特性如何測(cè)量規(guī)格是否用于DOE焊點(diǎn)不良率目視檢查每個(gè)焊點(diǎn)有無(wú)冷焊、假焊、橋焊、半焊等缺點(diǎn)小于1000PPMY返修引起的二次不良單位時(shí)間返修率小于10塊/小時(shí)（500點(diǎn)/PCBA）N是否通過(guò)對(duì)單一輸出的衡量可滿足所有關(guān)鍵特性？是的，因?yàn)闇y(cè)量焊點(diǎn)不良率同時(shí)決定了返修率，返修率降低，則返修引起的二次不良自然降低。DOE試驗(yàn)計(jì)劃表黑帶___________部門/過(guò)程____11可控因子焊接溫度松香比例預(yù)熱溫度碎波高度對(duì)輸出的影響度試驗(yàn)時(shí)改變難易度要否做為實(shí)驗(yàn)因素目前水平目標(biāo)水平如是試驗(yàn)因子如非試驗(yàn)因子如何固定其為常量，在何種水平上Y245℃Y0.810g/cm3Y采用現(xiàn)在的參數(shù)N符號(hào)含義：有重大影響，容易改變有中等影響，相對(duì)容易改變120℃70影響很小，很難改變波峰爐焊接可控因子表可控因子焊接溫度松香比例預(yù)熱溫度碎波高度對(duì)輸出的影響度試驗(yàn)時(shí)12噪聲因子PCB來(lái)料焊盤設(shè)計(jì)對(duì)輸出的影響度試驗(yàn)時(shí)改變難易度要否做為實(shí)驗(yàn)因素策略試驗(yàn)水平設(shè)置如是試驗(yàn)因子如非試驗(yàn)因子如何固定其為常量，在何種水平上？Y符號(hào)含義：有重大影響，容易改變有中等影響，相對(duì)容易改變影響很小，很難改變波峰爐焊接過(guò)程噪聲因素穩(wěn)健性設(shè)計(jì)中和V機(jī)種TO8VS機(jī)種E7噪聲因子PCB來(lái)料焊盤設(shè)計(jì)對(duì)輸出的影響度試驗(yàn)時(shí)改變難易度要否13通過(guò)試驗(yàn)計(jì)劃，我們可了解豐富的試驗(yàn)信息1、目標(biāo)：因素、水平等一目了然。2、已區(qū)分出可控因素與噪聲因素。3、因子對(duì)結(jié)果的影響有基本判斷。4、已確定哪些做為試驗(yàn)因素加以考慮哪些不予納入試驗(yàn)因素。通過(guò)以上試驗(yàn)計(jì)劃表所提供的信息，可以方便地選擇試驗(yàn)用表，著手試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)計(jì)劃，我們可了解豐富的試驗(yàn)信息14試驗(yàn)設(shè)計(jì)的成功因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜龐大的系統(tǒng)工程，在實(shí)際使用中，要確保成功，須要注意一些關(guān)鍵的因素，這些因素對(duì)試驗(yàn)的成功來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，分述如下：試驗(yàn)設(shè)計(jì)的成功因子1、對(duì)試驗(yàn)結(jié)果（輸出）的準(zhǔn)確衡量：在選擇試驗(yàn)衡量指標(biāo)時(shí)，須采用與試驗(yàn)過(guò)程直接相關(guān)的輸出作為指標(biāo)。在必須測(cè)量缺陷的場(chǎng)合，盡量將缺陷轉(zhuǎn)化為計(jì)量值。這在第二章第四節(jié)已有闡述。2、可靠的設(shè)計(jì)方案再大量的數(shù)據(jù)分析都無(wú)法補(bǔ)償一個(gè)差勁的設(shè)計(jì)方案所帶來(lái)的影響，故必須在選擇試驗(yàn)方案、輸出因子（衡量指標(biāo)）、試驗(yàn)因素和水平時(shí)認(rèn)真推敲。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的成功因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜龐大的系統(tǒng)工程，153、詳盡的計(jì)劃為達(dá)到試驗(yàn)進(jìn)度與計(jì)劃相吻合，所有參與試驗(yàn)的資源必須提前準(zhǔn)備。4、合格的測(cè)量系統(tǒng)為確定數(shù)據(jù)的有效性，在試驗(yàn)前須驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)的有效性。5、試驗(yàn)單元的追溯試驗(yàn)時(shí)須根據(jù)試條件對(duì)每個(gè)試驗(yàn)單元作好標(biāo)識(shí)，以防信息丟失。3、詳盡的計(jì)劃16影響DOE試驗(yàn)成功的幾大因素1、問(wèn)題定義不清楚未明確問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，導(dǎo)致方向性失誤。2、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)不清楚主要表現(xiàn)在所選的衡量指標(biāo)與真正須改善的目標(biāo)間存在差異。3、腦力激蕩法方向不對(duì)表現(xiàn)通過(guò)腦力激蕩產(chǎn)生的因素中涮掉了主要影響因素。4、沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到試驗(yàn)的價(jià)值認(rèn)為試驗(yàn)不會(huì)給公司帶來(lái)實(shí)質(zhì)性改善。5、認(rèn)為DOE花費(fèi)太高。6、認(rèn)為DOE方法的策略缺乏了解。7、對(duì)DOE方法的策略缺乏了解。8、對(duì)DOE的工具缺乏了解影響DOE試驗(yàn)成功的幾大因素1、問(wèn)題定義不清楚179、在早期階段未建立信息在實(shí)施DOE的早期，覺(jué)得實(shí)施太復(fù)雜而中途放棄。10、缺乏高層支持高層支持是任何系統(tǒng)、方法實(shí)施的關(guān)鍵。11、期望立即得到回報(bào)因?yàn)樾奶?，在改善未取得結(jié)果前就放棄。12、缺乏適當(dāng)?shù)妮o導(dǎo)與培訓(xùn)因?yàn)槲唇?jīng)過(guò)正規(guī)培訓(xùn)，沒(méi)有人掌握正確的實(shí)施策略而致試驗(yàn)失敗。9、在早期階段未建立信息在實(shí)施DOE的早期，18在進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)須考慮的因素1、了解試驗(yàn)過(guò)程的穩(wěn)定狀況。只有過(guò)程處于穩(wěn)定狀況，得到的數(shù)據(jù)才是可靠和有價(jià)值的。2、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致完全相反的結(jié)論，故須十分留意，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。3、潛在因素的影響未被選為試驗(yàn)因素的變量對(duì)結(jié)果的影響有多大，是在試驗(yàn)計(jì)劃和分析階段必須考慮的因素，如發(fā)現(xiàn)潛在因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響很顯著，則須將其納入試驗(yàn)因子的行列。在進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)須考慮的因素1、了解試驗(yàn)過(guò)程的穩(wěn)定狀況。194、測(cè)量精度。6西格瑪系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)的決策方法，故數(shù)據(jù)的可靠性直接影響決策的正確性，試驗(yàn)設(shè)計(jì)也不例外。設(shè)計(jì)前對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行充分分析是十分重要的。5、抽樣/測(cè)試成本。在實(shí)際的試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，無(wú)論哪個(gè)階段均存在成本問(wèn)題，在抽樣和測(cè)試階段，須在考慮樣本容量時(shí)充分考慮成本，以保持試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性。6、人力成本。試驗(yàn)時(shí)須考慮到涉及的人員，應(yīng)將涉及人員數(shù)量限制在允許的最小范圍內(nèi)。4、測(cè)量精度。207、試驗(yàn)對(duì)生產(chǎn)的影響。試驗(yàn)必定需要時(shí)間，這可能對(duì)正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響，這要求6西格瑪項(xiàng)目組在與制造等相關(guān)部門的協(xié)調(diào)方面做到充分、及時(shí)，在試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)試驗(yàn)品作好嚴(yán)密隔離與標(biāo)識(shí)，將對(duì)生產(chǎn)的影響減至最小。8、將試驗(yàn)結(jié)果周圖表來(lái)表示。這樣做的好處是明白易懂，容易使所有人看到試驗(yàn)引起的直觀變化，激起大家的熱情與支持。9、從樣本收集到樣本測(cè)量的時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，樣本在試驗(yàn)后須立即進(jìn)行測(cè)量，防止時(shí)間間隔太久，從而產(chǎn)生潛在的未知因素對(duì)樣本特性產(chǎn)生好的或壞的影響，從而使試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏離真值。7、試驗(yàn)對(duì)生產(chǎn)的影響。2110、測(cè)量方法的統(tǒng)一性。應(yīng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法，確保不同人、不同時(shí)間都用一方法、同一標(biāo)準(zhǔn)去測(cè)量，從而保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。11、試驗(yàn)誤差的影響。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果中的不可解釋（即誤差）成分，此成分的比例須予以充分考慮，如其過(guò)大，說(shuō)明試驗(yàn)中還有重要的未知因素未包含至因素中，這時(shí)須考慮重新設(shè)置試驗(yàn)因子，重新試驗(yàn)，直至試驗(yàn)誤差降至合理水平。10、測(cè)量方法的統(tǒng)一性。22DOE試驗(yàn)方案選定在實(shí)際的改善活動(dòng)中，影響改善指標(biāo)的因素往往非常多，這些因素中有的對(duì)結(jié)果的影響一目了然改善方法也很簡(jiǎn)單，顯然沒(méi)有必要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)。有些因素的影響無(wú)法判斷或影響已知但改善措施未知，則需將其列為試驗(yàn)因素以進(jìn)一步驗(yàn)證其對(duì)結(jié)果的影響，在試驗(yàn)前須首先確定各因素的水平。對(duì)于影響已知但改善措施未知的因素，其中一個(gè)水平設(shè)置為現(xiàn)狀水平，另外的水平可能須要找出其影響改善指標(biāo)的原因，通過(guò)集中大家智慧對(duì)此原因進(jìn)行中和---即找出對(duì)策來(lái)，最后將對(duì)策作為此因素的一個(gè)水平列入試驗(yàn)表，以驗(yàn)證其有效性。DOE試驗(yàn)方案選定在實(shí)際的改善活動(dòng)中，影響改善指標(biāo)的23對(duì)輸入變量（因素）進(jìn)行分類通過(guò)對(duì)輸入變量（因素）進(jìn)行分類，我們可以判斷那引起因素必須用試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，那些因素?zé)o須，下表是對(duì)輸入變量的分類表。主要輸入變量其最佳水平已知嗎？此因素現(xiàn)在受控嗎？如未受控，能否控制它如可控，如何控制受控因素還是噪聲因素ABC…未知如未知其最佳水平，需要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析。（作為因素）受控?zé)o法控制的因素為噪聲因素受控因素通過(guò)上表，可對(duì)改善過(guò)程中分析階段發(fā)現(xiàn)的影響改善指標(biāo)（CTQS）的確信的所有因素進(jìn)行判斷，以確定是否必要進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，如需要，要考慮哪些因素。對(duì)輸入變量（因素）進(jìn)行分類通過(guò)對(duì)輸入變量（因素）24試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類別及實(shí)施步驟試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類別和用途試驗(yàn)設(shè)計(jì)的有多種類別，分別適用于不同場(chǎng)合，針對(duì)不同的用途選用正確的試驗(yàn)設(shè)計(jì)類別是十分重要的，它直接決定了試驗(yàn)的效率、效果以至成敗。試驗(yàn)類別的選擇依據(jù)在選擇試驗(yàn)時(shí)，須至少考慮以下因素1、研究目標(biāo)：即通過(guò)試驗(yàn)希望達(dá)到什么目的，解決什么問(wèn)題。2、因素和水平數(shù)：我們的調(diào)查/分析范圍。3、每次試驗(yàn)的成本。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類別及實(shí)施步驟試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類別和用途25試驗(yàn)類別根據(jù)不同的目標(biāo)和因素?cái)?shù)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)可分為下表所示6個(gè)種類。試驗(yàn)類型目標(biāo)典型可控因素?cái)?shù)試驗(yàn)類別1、全因子試驗(yàn)（所有因素和水平的組合）1、尋找最有利于輸出的因子水平2、建立可評(píng)估所有交互影響的數(shù)學(xué)模型4因子以內(nèi)2、部分因子試驗(yàn)（所有組合的一個(gè)子集）1、尋找最有利于輸出的因子水平2、建立可評(píng)估部分交互影響的數(shù)學(xué)模型5因子以上3、篩選試驗(yàn)1、從大量因素中發(fā)現(xiàn)少數(shù)關(guān)鍵因素（不評(píng)估因素間的交互作用）7因子以上試驗(yàn)類別根據(jù)不同的目標(biāo)和因素?cái)?shù)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)可分為下表所示6個(gè)264、中心復(fù)合設(shè)計(jì)1、優(yōu)化2、建立非線性影響存在時(shí)的數(shù)學(xué)模型（常用響應(yīng)表面方法）3因子以上5、可靠設(shè)計(jì)1、優(yōu)化2、在存在噪聲因子變化的場(chǎng)合發(fā)現(xiàn)輸出最小變異時(shí)對(duì)應(yīng)的因子水平5因子以上6、塔古奇動(dòng)態(tài)可靠設(shè)計(jì)1、優(yōu)化7因子以上2、優(yōu)化產(chǎn)品或制造過(guò)程的函數(shù)3、使輸出對(duì)噪音因子敏感性最小，對(duì)輸入因子敏感最大4、中心復(fù)合設(shè)計(jì)1、優(yōu)化2、建立非線性影響存在時(shí)的數(shù)學(xué)模型（27田口可靠設(shè)計(jì)法與傳統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的比較，如下表：

從上表可看出，傳統(tǒng)方法和田口方法從不同的角度著手，解決了同一問(wèn)題，在實(shí)際使用時(shí)，以上兩種方法均可選用。傳統(tǒng)方法特點(diǎn)田口可靠設(shè)計(jì)特點(diǎn)1、如果存在許多輸入因素，運(yùn)行篩選DOE來(lái)確定關(guān)鍵的少數(shù)因素1、確定產(chǎn)品或制造過(guò)程的理想數(shù)學(xué)模型2、用因素試驗(yàn)、中心復(fù)合試驗(yàn)或BOX—Behken試驗(yàn)設(shè)計(jì)完全研究關(guān)鍵的少數(shù)因素2、在一組動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中同時(shí)研究大量的控制因子，以發(fā)現(xiàn)使理想模型中偏差最小的因子和水平組合田口可靠設(shè)計(jì)法與傳統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的比較，如下表：傳統(tǒng)28試驗(yàn)方案（類別）的選擇流程試驗(yàn)方案的選擇流程如下圖：確定試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)選定自變量（因素）進(jìn)行篩選DOE需要進(jìn)行試驗(yàn)嗎？結(jié)束試驗(yàn)精度要求高嗎？進(jìn)行因子DOE全因子/分部因子觀察實(shí)際影響目標(biāo)達(dá)成？開始進(jìn)行優(yōu)化DOEY因素?cái)?shù)＞7NYNYNNYYN試驗(yàn)方案（類別）的選擇流程試驗(yàn)方案的選擇流程如下圖：確29需要說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)水平較多，達(dá)4個(gè)以上時(shí)，有一種叫“均勻試驗(yàn)”的方法更適合使用。它的最大優(yōu)點(diǎn)是能以較少的試驗(yàn)次數(shù)完成很多因素和多水平的試驗(yàn)，且精度不差。此方法是由我國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家王元教授和方開泰教授于20世紀(jì)90年代所創(chuàng)，是一種新興的科學(xué)方法。需要說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)水平較多，達(dá)4個(gè)以上時(shí)，有一種叫“均30試驗(yàn)設(shè)計(jì)流程試驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟1、通過(guò)確認(rèn)歷史數(shù)據(jù)或收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)確定目前的過(guò)程能力。2、確立試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。3、確立衡量試驗(yàn)輸出結(jié)果的變量。4、確立影響輸出結(jié)果的各類可控因子和噪聲因子。5、確定每個(gè)因子的水平數(shù)和各水平的實(shí)際取值。6、選擇試驗(yàn)用表，使其能適應(yīng)所選擇的因子和水平數(shù)并確定試驗(yàn)次數(shù)。7、驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)。8、試驗(yàn)資源準(zhǔn)備，包括人員、材料、設(shè)備、資金等，建立測(cè)試計(jì)劃。試驗(yàn)設(shè)計(jì)流程試驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟319、進(jìn)行試驗(yàn)，確信每個(gè)試驗(yàn)單元均被對(duì)應(yīng)于其試驗(yàn)條件做好標(biāo)識(shí)。10、測(cè)量試驗(yàn)單元。11、分析數(shù)據(jù)，標(biāo)識(shí)主要影響因素。12、確認(rèn)取得最好輸出結(jié)果的因素水平的組合。13、在此優(yōu)化組合的因素和水平值上進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)以確認(rèn)效果。14、通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序固定優(yōu)化的試驗(yàn)條件（因子和水平），并進(jìn)行應(yīng)有的控制。15、重新評(píng)估過(guò)程能力。9、進(jìn)行試驗(yàn)，確信每個(gè)試驗(yàn)單元均被對(duì)應(yīng)于其試驗(yàn)條件32試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃有特別的表格，通過(guò)填寫它可進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)的策劃，步驟如下：1、建立試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)（1）即確定想通過(guò)試驗(yàn)來(lái)改善什么。（2）列出所有的關(guān)鍵特性。2、確定用哪項(xiàng)或哪幾項(xiàng)輸出關(guān)鍵特性（CTS）來(lái)作為測(cè)量指標(biāo)。（1）如存在單一的指標(biāo)可衡量所有關(guān)鍵特性，則以此為指標(biāo)。（2）如單一指標(biāo)無(wú)法衡量所有關(guān)鍵輸出特性，則可選用多個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量試驗(yàn)結(jié)果，但一般認(rèn)為單個(gè)指標(biāo)較好。試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)劃有特別的表格，通過(guò)填寫它可333、確定可能影響到Y(jié)的可控因素一般在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，影響輸出Y的因素非常多，在選擇可控因素時(shí)須據(jù)歷史數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)先做篩選，以降低成本和提高效率，對(duì)無(wú)法確認(rèn)其影響的因素，可做為試驗(yàn)因素，通過(guò)篩選試驗(yàn)可確定其對(duì)輸出Y的影響程度。4、確定可能影響到輸出Y的噪聲因素。5、DOE試驗(yàn)計(jì)劃表例，某公司專門從事PCBA（印刷線路板）元件焊接組裝的公司，其波峰爐焊點(diǎn)不良率高達(dá)35000ppm，客戶怨聲載道。急須進(jìn)行改善，某6西格瑪小組經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期定義、測(cè)量、分析階段，已弄清問(wèn)題基本原因，現(xiàn)擬通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行原因最終確認(rèn)和焊點(diǎn)合格率的改善，其擬定的試驗(yàn)計(jì)劃表如下：3、確定可能影響到Y(jié)的可控因素34DOE試驗(yàn)計(jì)劃表黑帶___________部門/過(guò)程_______項(xiàng)目_________________日期_______DOE目標(biāo)：________________________________________相關(guān)背景：現(xiàn)在公司波峰爐焊接不良率平均為35000ppm輸出特性張三工程部波峰爐焊接品質(zhì)改善降低公司所有產(chǎn)品的波峰爐焊接焊點(diǎn)不良率關(guān)鍵特性如何測(cè)量規(guī)格是否用于DOE焊點(diǎn)不良率目視檢查每個(gè)焊點(diǎn)有無(wú)冷焊、假焊、橋焊、半焊等缺點(diǎn)小于1000PPMY返修引起的二次不良單位時(shí)間返修率小于10塊/小時(shí)（500點(diǎn)/PCBA）N是否通過(guò)對(duì)單一輸出的衡量可滿足所有關(guān)鍵特性？是的，因?yàn)闇y(cè)量焊點(diǎn)不良率同時(shí)決定了返修率，返修率降低，則返修引起的二次不良自然降低。DOE試驗(yàn)計(jì)劃表黑帶___________部門/過(guò)程____35可控因子焊接溫度松香比例預(yù)熱溫度碎波高度對(duì)輸出的影響度試驗(yàn)時(shí)改變難易度要否做為實(shí)驗(yàn)因素目前水平目標(biāo)水平如是試驗(yàn)因子如非試驗(yàn)因子如何固定其為常量，在何種水平上Y245℃Y0.810g/cm3Y采用現(xiàn)在的參數(shù)N符號(hào)含義：有重大影響，容易改變有中等影響，相對(duì)容易改變120℃70影響很小，很難改變波峰爐焊接可控因子表可控因子焊接溫度松香比例預(yù)熱溫度碎波高度對(duì)輸出的影響度試驗(yàn)時(shí)36噪聲因子PCB來(lái)料焊盤設(shè)計(jì)對(duì)輸出的影響度試驗(yàn)時(shí)改變難易度要否做為實(shí)驗(yàn)因素策略試驗(yàn)水平設(shè)置如是試驗(yàn)因子如非試驗(yàn)因子如何固定其為常量，在何種水平上？Y符號(hào)含義：有重大影響，容易改變有中等影響，相對(duì)容易改變影響很小，很難改變波峰爐焊接過(guò)程噪聲因素穩(wěn)健性設(shè)計(jì)中和V機(jī)種TO8VS機(jī)種E7噪聲因子PCB來(lái)料焊盤設(shè)計(jì)對(duì)輸出的影響度試驗(yàn)時(shí)改變難易度要否37通過(guò)試驗(yàn)計(jì)劃，我們可了解豐富的試驗(yàn)信息1、目標(biāo)：因素、水平等一目了然。2、已區(qū)分出可控因素與噪聲因素。3、因子對(duì)結(jié)果的影響有基本判斷。4、已確定哪些做為試驗(yàn)因素加以考慮哪些不予納入試驗(yàn)因素。通過(guò)以上試驗(yàn)計(jì)劃表所提供的信息，可以方便地選擇試驗(yàn)用表，著手試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)計(jì)劃，我們可了解豐富的試驗(yàn)信息38試驗(yàn)設(shè)計(jì)的成功因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜龐大的系統(tǒng)工程，在實(shí)際使用中，要確保成功，須要注意一些關(guān)鍵的因素，這些因素對(duì)試驗(yàn)的成功來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，分述如下：試驗(yàn)設(shè)計(jì)的成功因子1、對(duì)試驗(yàn)結(jié)果（輸出）的準(zhǔn)確衡量：在選擇試驗(yàn)衡量指標(biāo)時(shí)，須采用與試驗(yàn)過(guò)程直接相關(guān)的輸出作為指標(biāo)。在必須測(cè)量缺陷的場(chǎng)合，盡量將缺陷轉(zhuǎn)化為計(jì)量值。這在第二章第四節(jié)已有闡述。2、可靠的設(shè)計(jì)方案再大量的數(shù)據(jù)分析都無(wú)法補(bǔ)償一個(gè)差勁的設(shè)計(jì)方案所帶來(lái)的影響，故必須在選擇試驗(yàn)方案、輸出因子（衡量指標(biāo)）、試驗(yàn)因素和水平時(shí)認(rèn)真推敲。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的成功因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜龐大的系統(tǒng)工程，393、詳盡的計(jì)劃為達(dá)到試驗(yàn)進(jìn)度與計(jì)劃相吻合，所有參與試驗(yàn)的資源必須提前準(zhǔn)備。4、合格的測(cè)量系統(tǒng)為確定數(shù)據(jù)的有效性，在試驗(yàn)前須驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)的有效性。5、試驗(yàn)單元的追溯試驗(yàn)時(shí)須根據(jù)試條件對(duì)每個(gè)試驗(yàn)單元作好標(biāo)識(shí)，以防信息丟失。3、詳盡的計(jì)劃40影響DOE試驗(yàn)成功的幾大因素1、問(wèn)題定義不清楚未明確問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，導(dǎo)致方向性失誤。2、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)不清楚主要表現(xiàn)在所選的衡量指標(biāo)與真正須改善的目標(biāo)間存在差異。3、腦力激蕩法方向不對(duì)表現(xiàn)通過(guò)腦力激蕩產(chǎn)生的因素中涮掉了主要影響因素。4、沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到試驗(yàn)的價(jià)值認(rèn)為試驗(yàn)不會(huì)給公司帶來(lái)實(shí)質(zhì)性改善。5、認(rèn)為DOE花費(fèi)太高。6、認(rèn)為DOE方法的策略缺乏了解。7、對(duì)DOE方法的策略缺乏了解。8、對(duì)DOE的工具缺乏了解影響DOE試驗(yàn)成功的幾大因素1、問(wèn)題定義不清楚419、在早期階段未建立信息在實(shí)施DOE的早期，覺(jué)得實(shí)施太復(fù)雜而中途放棄。10、缺乏高層支持高層支持是任何系統(tǒng)、方法實(shí)施的關(guān)鍵。11、期望立即得到回報(bào)因?yàn)樾奶?，在改善未取得結(jié)果前就放棄。12、缺乏適當(dāng)?shù)妮o導(dǎo)與培訓(xùn)因?yàn)槲唇?jīng)過(guò)正規(guī)培訓(xùn)，沒(méi)有人掌握正確的實(shí)施策略而致試驗(yàn)失敗。9、在早期階段未建立信息在實(shí)施DOE的早期，42在進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)須考慮的因素1、了解試驗(yàn)過(guò)程的穩(wěn)定狀況。只有過(guò)程處于穩(wěn)定狀況，得到的數(shù)據(jù)才是可靠和有價(jià)值的。2、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致完全相反的結(jié)論，故須十分留意，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。3、潛在因素的影響未被選為試驗(yàn)因素的變量對(duì)結(jié)果的影響有多大，是在試驗(yàn)計(jì)劃和分析階段必須考慮的因素，如發(fā)現(xiàn)潛在因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響很顯著，則須將其納入試驗(yàn)因子的行列。在進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)須考慮的因素1、了解試驗(yàn)過(guò)程的穩(wěn)定狀況。434、測(cè)量精度。6西格瑪系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)的決策方法，故數(shù)據(jù)的可靠性直接影響決策的正確性，試驗(yàn)設(shè)計(jì)也不例外。設(shè)計(jì)前對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行充分分析是十分重要的。5、抽樣/測(cè)試成本。在實(shí)際的試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，無(wú)論哪個(gè)階段均存在成