2021 DOE 學(xué)習(xí)-第一次學(xué)習(xí)

2021DOE學(xué)習(xí)John目錄當(dāng)因子數(shù)為1個(gè)時(shí)DOE有可能遇到的問題當(dāng)因子數(shù)為2個(gè)到3個(gè)時(shí)軟件(Minitab)在DOE中起到的作用當(dāng)因子數(shù)為4個(gè)到6個(gè)時(shí)軟件(Minitab)在DOE中起到的作用當(dāng)因子數(shù)為7個(gè)或更多時(shí)軟件(Minitab)在DOE中起到的作用常見DOE的種類和簡介及應(yīng)用匯總當(dāng)因子數(shù)為1個(gè)時(shí)

“DOE”有可能

遇到的問題基本名詞術(shù)語低水平高水平加熱溫度（攝氏度）820860加熱時(shí)間（小時(shí)）23加熱溫度（攝氏度）加熱時(shí)間（小時(shí)）壓強(qiáng)（Kg/cm2）8202348860256082033868603636加熱溫度（攝氏度）加熱時(shí)間（小時(shí)）8202860282038603這是一個(gè)2因子2水平的DOE例子能明白因子，水平，結(jié)果(響應(yīng))

這3個(gè)名詞術(shù)語的意思即可，別的名詞術(shù)語暫不要求掌握試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果分析(略)試驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟無論幾個(gè)因子的DOE,基本都是要分為5個(gè)大的步驟,因?yàn)槲覀冎皇菍W(xué)習(xí)，沒有實(shí)踐，所以:因子/水平選擇，試驗(yàn)實(shí)施，優(yōu)化驗(yàn)證

這3部分就可以忽略了,主要關(guān)注2個(gè)步驟:試驗(yàn)設(shè)計(jì)和(試驗(yàn))結(jié)果分析因子/水平選擇試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)實(shí)施(試驗(yàn))結(jié)果分析1234優(yōu)化驗(yàn)證5單因子DOE嚴(yán)格意義上講，只有一個(gè)因子,談不上什么試驗(yàn)設(shè)計(jì),但有時(shí)候在對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析上，會(huì)出現(xiàn)一些小的問題，我們先看下面這個(gè)簡單的例子加熱時(shí)間(因子)5秒10秒15秒結(jié)果(溫度)320336485加熱物體,因子為加熱時(shí)間，有3個(gè)參數(shù)值(因子水平),分別為5秒、10秒、15秒，取3個(gè)一模一樣的樣品,分別在3個(gè)水平下加熱后測(cè)試加熱后樣品的溫度，結(jié)果如下，試分析因子對(duì)結(jié)果的影響這個(gè)是最簡單的一種情況，結(jié)果為單值，我們不用什么分析，看一眼就知道：15秒的結(jié)果顯著大于5秒和10秒，5秒和10秒之間非常接近但是有的時(shí)候,結(jié)果不是單值,而是多個(gè)值,這就有可能會(huì)碰到一些問題,我們來看后面的例子單因子DOE這2組結(jié)果數(shù)據(jù)之間非常接近,我們可以非常容易做出2個(gè)因子水平?jīng)]有差別的結(jié)論樣品序號(hào)5秒7秒18658672920922385285448798815860862686186378498518872874985385510864866相反，如果2組結(jié)果數(shù)據(jù)之間差距非常大，我們同樣可以輕松做出有較大差別的判斷,如右邊的數(shù)據(jù)樣品序號(hào)5秒20秒186514012920131938521359487912835860132668611313784913658872132298531290108641289同樣是加熱物體的例子，但是每個(gè)因子水平取了10個(gè)樣品，就有了10Xn個(gè)數(shù)據(jù),n為因子水平數(shù)，以下這2個(gè)例子還是好判斷的單因子DOE但是有的時(shí)候，試驗(yàn)結(jié)果的多組數(shù)據(jù)之間的差距比較模糊,這時(shí)的分析就要小心了,我們看下面的例子:同樣是加熱物體的例子,因子還為加熱時(shí)間，還是3個(gè)參數(shù)值(因子水平),分別為5秒、10秒、15秒，各取10個(gè)一模一樣的樣品,分別在3個(gè)水平下加熱后測(cè)試樣品的溫度，結(jié)果如下，請(qǐng)分析因子之間的差異這個(gè)分析相對(duì)就難些，我們舉的是個(gè)3水平的例子，當(dāng)然還可能是2水平,4個(gè)水平甚至5個(gè)水平，這個(gè)時(shí)候如果結(jié)果和結(jié)果之間的區(qū)別有但是又不大，就沒那么容易判斷,就要借助一些統(tǒng)計(jì)工具來分析，常用的是假設(shè)檢驗(yàn)(2個(gè)水平之間比)和方差分析(3個(gè)水平或更多水平之間比)樣品序號(hào)5秒10秒15秒18659348862920879932385290688848798559275860884909686187588578499109298872881896985386092010864859908單因子DOE樣品序號(hào)5秒10秒15秒18659348862920879932385290688848798559275860884909686187588578499109298872881896985386092010864859908比較3個(gè)水平之間的多個(gè)數(shù)值，要用到方差分析這個(gè)工具方法,以下是結(jié)果,我們來實(shí)際演示一下只有5秒和15秒之間存在顯著的差異，5秒和10秒，10秒和15秒之間不存在顯著差異這個(gè)3個(gè)水平的結(jié)果不都是相等的單因子DOE比較2個(gè)水平之間的數(shù)值，要用到假設(shè)檢驗(yàn)這個(gè)工具方法無法推翻5秒和10秒之間相等的假設(shè)(間接說明2者從統(tǒng)計(jì)上講沒有顯著差異)樣品序號(hào)5秒10秒186593429208793852906487985558608846861875784991088728819853860108648592種方法(假設(shè)檢驗(yàn)&方差分析)得出的結(jié)論是一致的,也證實(shí)了我們前面用方差分析做出的判斷是正確的單因子DOE單因子DOE多結(jié)果分析的總結(jié)在實(shí)際的應(yīng)用中，也許遇到類似需要比較多組數(shù)據(jù)的概率并不是很大,更多的時(shí)候我們能輕松的得出結(jié)論,但是面對(duì)2個(gè)或多個(gè)數(shù)值之間的比較，我們一定保持小心謹(jǐn)慎的態(tài)度,因?yàn)閿?shù)據(jù)之間的比較是很容易犯錯(cuò)的,如果可以,盡可能用一定的方法來幫助判斷★另外在使用假設(shè)檢驗(yàn)或者方差分析之前還要滿足幾個(gè)條件，比如數(shù)據(jù)是正態(tài)分布，數(shù)據(jù)之間的方差相等，數(shù)據(jù)之間相互獨(dú)立，比較復(fù)雜，以后有機(jī)會(huì)再一起學(xué)習(xí)這2個(gè)知識(shí)點(diǎn)，今天到此為止總體來講，單因子談不上什么試驗(yàn)設(shè)計(jì)，只是當(dāng)結(jié)果出現(xiàn)多值之間比較的時(shí)候要小心不犯錯(cuò)就可以了當(dāng)因子數(shù)為2個(gè)到3個(gè)時(shí)

軟件(Minitab)在DOE中

起到的作用2個(gè)或3個(gè)因子DOE_設(shè)計(jì)如果只有2個(gè)或3個(gè)因子，每個(gè)因子2水平，我們不用軟件,用Excel可以自行排列(自行設(shè)計(jì)),排列好的結(jié)果如下:低高加熱溫度820860加熱時(shí)間23序列號(hào)加熱溫度加熱時(shí)間18202286023820348603其實(shí)當(dāng)因子個(gè)數(shù)非常少的時(shí)候，比如2個(gè)或3個(gè)因子，整個(gè)設(shè)計(jì)過程其實(shí)很簡單，初中水平就可以完成,根本不用借助軟件就可以完成低高加熱溫度820860加熱時(shí)間23風(fēng)機(jī)速度5060標(biāo)準(zhǔn)序運(yùn)行序中心點(diǎn)區(qū)組加熱溫度加熱時(shí)間風(fēng)機(jī)速度11118202502211860250331182035044118603505511820260661186026077118203608811860360下面是借助Minitab軟件做的,和自己排列的一模一樣。序列號(hào)加熱溫度加熱時(shí)間風(fēng)機(jī)速度182025028602503820350486035058202606860260782036088603602因子DOE效應(yīng)分析_Excel試驗(yàn)的結(jié)果出來后，用Excel(甚至筆算)都可以對(duì)DOE進(jìn)行分析,下面演示各個(gè)因子的效應(yīng)分析加熱溫度強(qiáng)度820351860542加熱時(shí)間強(qiáng)度2442.53450.5效應(yīng)加熱溫度

（從低到高）191加熱時(shí)間

（從低到高）8序列號(hào)加熱溫度加熱時(shí)間強(qiáng)度18202349286025363820335348603548分析的思路很重要,一定要理解掌握，這是后面一切復(fù)雜DOE的基礎(chǔ)用Excel演示的分析方法我稱之為“專一法”本意是排除干擾,每次只看一個(gè)因子，逐步進(jìn)行.2因子DOE效應(yīng)分析_Minitab用Minitab也可以進(jìn)行一樣的分析，分析的思路是一樣的，結(jié)果也一樣標(biāo)準(zhǔn)序運(yùn)行序中心點(diǎn)區(qū)組加熱溫度加熱時(shí)間強(qiáng)度31118203353421186035482311860253614118202349用Minitab分析效應(yīng)有一個(gè)好處，是他會(huì)出現(xiàn)一條紅線,對(duì)高過紅線的因子，軟件會(huì)判斷為該因子對(duì)結(jié)果的影響是顯著的，否則軟件的判斷是：該因子對(duì)結(jié)果的影響是不顯著的或者幾乎沒有影響的這是軟件的第一個(gè)作用,幫我們識(shí)別顯著因子2因子或3因子DOE2因子的DOE效應(yīng)分析我們看過了，其實(shí)3因子的效應(yīng)分析也是一樣的套路,就不再重復(fù)了，總之牢記分析的思路，因?yàn)樗械腄OE對(duì)效應(yīng)的分析思路都是一樣的，會(huì)了2因子的也等于會(huì)了所有因子的但是軟件還有一個(gè)非常重要的作用,那就是幫我們分析因子之間的交互作用,我們進(jìn)入下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)：因子之間的交互作用2因子或3因子DOE_交互作用我們先看一個(gè)2因子DOE序列號(hào)溫度壓力收成111200212230321220422250

壓力低壓力高效應(yīng)在溫度為1時(shí)20023030在溫度為2時(shí)22025030在溫度1和溫度2兩種不同的條件下,壓力從低變到高所導(dǎo)致結(jié)果的變化一樣0通過分析,我們可以看出,無論溫度高低，壓力的效應(yīng)都是30，也就說明2個(gè)因子之間互不影響，或叫做無交互作用交互作用是DOE一個(gè)非常重要的理念，一定要理解2因子或3因子DOE_交互作用我們?cè)倏催@個(gè)2因子DOE序列號(hào)溫度壓力收成111200212230321220422270

壓力低壓力高效應(yīng)在溫度為1時(shí)20023030在溫度為2時(shí)22027050在溫度1和溫度2兩種不同的條件下,壓力從低變到高所導(dǎo)致結(jié)果的變化不一樣10通過分析,我們可以看出,不同溫度下，壓力的效應(yīng)不同，也就說明2個(gè)因子之間相互影響，或叫做有交互作用雖然DOE的交互作用，可以通過Excel來分析,但是當(dāng)因子多是就非常麻煩,如果用軟件來分析，就非常直觀，我們來看2因子或3因子DOE_交互作用左邊的2因子DOE(無交互作用)右邊的2因子DOE(有交互作用)通過軟件分析交互作用就相對(duì)容易直觀，平行就是無交互作用，不平行就是有交互作用序列號(hào)溫度壓力收成111200212230321220422250序列號(hào)溫度壓力收成1112002122303212204222702因子或3因子DOE_交互作用下面我們研究一下軟件分析交互作用的原理和思路序列號(hào)溫度壓力收成111200212230321220422270序列號(hào)ABAB收成1-1-112002-11-123031-1-12204111270效應(yīng)分析

AB的效應(yīng)就是A和B的交互作用B(-1)B(1)效應(yīng)21025040A(-1)A(1)效應(yīng)21524530AB(-1)AB(1)效應(yīng)22523510目前通常的做法是只研究2因子之間的交互作用就足夠了，這個(gè)思路是分式因子的理論基礎(chǔ)，要牢記并掌握2因子或3因子DOE_總結(jié)通過上面的講解，我們總結(jié)一下當(dāng)因子數(shù)為2個(gè)或3個(gè)時(shí)，軟件在DOE能起到的主要作用在設(shè)計(jì)階段，因?yàn)橐蜃觽€(gè)數(shù)少，靠Excel甚至筆算完全可以完成設(shè)計(jì)排列,軟件的作用是相對(duì)較少的，當(dāng)然軟件能方便我們?cè)O(shè)計(jì)在分析階段，不依靠軟件,我們也能分析出主效應(yīng)和交互效用，但是軟件除了能利用紅線來幫我們區(qū)分顯著因子和非顯著因子外,還可以更直觀的輸出交互作用，這就大大的幫助了我們對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果的分析所以說，在因子個(gè)數(shù)非常少(2個(gè)或3個(gè))的情況下