DOE培訓(xùn)系列Mintab-DOE操作說明(中心復(fù)合設(shè)計(jì)1)課件

1、MiniTab DOE操作說明中心複合設(shè)計(jì)1第1頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)說明概述：中心復(fù)合設(shè)計(jì)是在2水平全因子和分部試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，它是2水平全因子和分部試驗(yàn)設(shè)計(jì)的拓展。通過對(duì)2水平試驗(yàn)增加一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)（相當(dāng)于增加了一個(gè)水平），從而可以對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)（輸出變量）和因素間的非線性關(guān)系進(jìn)行評(píng)估。它常用于在需要對(duì)因素的非線性影響進(jìn)行測試的試驗(yàn)。特點(diǎn)：可以進(jìn)行因素?cái)?shù)在26個(gè)范圍內(nèi)的試驗(yàn)。試驗(yàn)次數(shù)一般為1490次：2因素12次，3因素20次，4因素30次，5因素54次，6因素90次。可以評(píng)估因素的非線性影響。適用于所有試驗(yàn)因素均為計(jì)量值數(shù)末尾的試驗(yàn)。在使用時(shí)，一般按三個(gè)步驟進(jìn)行試

2、驗(yàn)。1）先進(jìn)行2水平全因子或分部試驗(yàn)設(shè)計(jì)。2）再加上中心點(diǎn)進(jìn)行非線性測試。3）如果發(fā)現(xiàn)非線性影響為顯著影響，則加上軸向點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充試驗(yàn)以得到非線性預(yù)測方程。6、中心復(fù)合試驗(yàn)也可一次進(jìn)行完畢，（在確信有非線性影響的情況下）。2第2頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)康模罕驹囼?yàn)的目標(biāo)為確定塑膠件注塑工序的射出壓力、保持壓力和射出時(shí)間與零件關(guān)鍵尺寸之間的關(guān)系，并對(duì)三種因素的水平設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化。確定測量指標(biāo)：小組確定以該零件的關(guān)鍵尺寸“252+2mm”作為測量指標(biāo)。確定影響因素XS本例影響因素為1、射出壓力2、保持壓力確定試驗(yàn)因素水平表Factor水平-水平+A.射出壓力(psi)12001400B.保持壓力

3、(psi)700800C射出時(shí)間(s)1.21.63第3頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)1. 在MINITAB工作表選擇：StatDOEResponse SurfaceCreate Response Surface Design,如下表：2:在出現(xiàn)的對(duì)話框，根據(jù)試驗(yàn)要求選擇所需的信息， Central composite (2 to 6 factors) 為中心復(fù)合設(shè)計(jì)的方法，允許因素?cái)?shù)在2-6個(gè)之間。 Box-Behnken (3 to 7 factors) 為另一種可分析因素非線性影響的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，允許因素在37之間 因子數(shù)選擇34第4頁，共25頁。3:點(diǎn)擊 確認(rèn)中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素?cái)?shù)所對(duì)應(yīng)

4、的運(yùn)行次數(shù)中心複合設(shè)計(jì)5第5頁，共25頁。4:點(diǎn)擊 選擇中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素?cái)?shù)和對(duì)應(yīng)的運(yùn)行次數(shù)中心複合設(shè)計(jì)6第6頁，共25頁。5:點(diǎn)擊 選擇中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素?cái)?shù)和對(duì)應(yīng)的運(yùn)行次數(shù)中心複合設(shè)計(jì)7第7頁，共25頁。6:點(diǎn)擊 ，設(shè)置相關(guān)選項(xiàng)：7. 點(diǎn)擊 ,設(shè)置選項(xiàng)中心複合設(shè)計(jì)8第8頁，共25頁。8:創(chuàng)建的3因素中心復(fù)合全因子試驗(yàn)信息輸出如下：中心複合設(shè)計(jì)Item-18 全因子試驗(yàn)表Item-914 軸向點(diǎn)試驗(yàn)表Item-1520 中心點(diǎn)試驗(yàn)表a:第1-8次試驗(yàn)為3因素全因子試驗(yàn)部分，此部分試驗(yàn)表的結(jié)構(gòu)與3因素全因子試驗(yàn)完全相同。b:第9-14次試驗(yàn)為軸向點(diǎn)部分的試驗(yàn)表，每個(gè)因素的軸向點(diǎn)為 （-1

5、.682,+1.682)，3因素組合共六組c:第15-20次試驗(yàn)為中心點(diǎn)試驗(yàn)部分，共六次試驗(yàn)，中心點(diǎn)為(0,0)。9第9頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)9:試驗(yàn)步驟確定：因無法確定因素及其交互作用對(duì)輸出的影響是否有非線性影響，故先進(jìn)行Test-1-全因子試驗(yàn)和中心點(diǎn)試驗(yàn)然後在進(jìn)行軸向點(diǎn)試驗(yàn)，以確認(rèn)因子與輸出之間的模型關(guān)係：10:全因子試驗(yàn)和中心點(diǎn)試驗(yàn)：確定定各點(diǎn)代碼與實(shí)際水平設(shè)置的對(duì)應(yīng)關(guān)系：試驗(yàn)點(diǎn)因素代碼實(shí)際設(shè)置代碼實(shí)際設(shè)置A-11200 +11400立方點(diǎn)B-1700 +1800C-11.2 +11.6A01300 中心點(diǎn)B0750 C01.4 A-1.682 1132 +1.6821268軸向點(diǎn)

6、B-1.682 666 +1.682834C-1.682 1.1 +1.6821.710第10頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)11:數(shù)據(jù)輸入：12:在MINITAB下拉式菜單選：StatFactorialResponse SurfaceAnalysis Response Surface Design 如下圖11第11頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)11: Response欄中輸入Y：12:點(diǎn)擊12第12頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)13: 全因子和中心點(diǎn)因子分析結(jié)果如下：射出壓力，保持壓力及射出時(shí)間的P值均小於0.05,故其均為顯著因子A*A項(xiàng)，其P值亦小於0.05,故其也為顯著因子線性項(xiàng)和二次項(xiàng)的P值亦小於

7、0.05,故其也為顯著因子分析上表可知：因素A、B、C及A因素的平方項(xiàng)為輸出變量的顯著影響因素，說明本例存在顯著非線性影響，需繼續(xù)進(jìn)行軸向點(diǎn)試驗(yàn)以測試各因素與輸出間的真正關(guān)系。ABC13第13頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)14: 進(jìn)行軸向點(diǎn)試驗(yàn)，先輸入數(shù)據(jù)：15:在MINITAB下拉式菜單選：StatFactorialResponse SurfaceAnalysis Response Surface Design 如下圖14第14頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)16: Response欄中輸入Y：17:點(diǎn)擊 和15第15頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)18: 添加軸向點(diǎn)分析結(jié)果如下：射出壓力，保持壓力及射出時(shí)

8、間的P值均小於0.05,故其均為顯著因子A*A項(xiàng)，其P值亦小於0.05,故其也為顯著因子線性項(xiàng)和二次項(xiàng)的P值亦小於0.05,故其也為顯著因子ABC16第16頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)19: 建立回歸方程：回歸方程式： Y= 252.5+1.08A+0.72B-0.69C-0.54A*A -A: 射出壓力-B: 保持壓力-C: 射出時(shí)間 前四項(xiàng)為顯著因子，故回歸方程中列入，其餘項(xiàng)無需加入17第17頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)19: 擬合輸出：18第18頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)20: 表面圖設(shè)置：第一步：在MINITAB下拉式菜單選：StatFactorialResponse SurfaceCon

9、tour/Surface Plots 如下圖選擇Surface plot及點(diǎn)擊19第19頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)20: 表面圖分析：第一步：在MINITAB下拉式菜單選：StatFactorialResponse SurfaceContour/Surface Plots 如下圖從（A、C、Y）圖中可以看出，因素A、C對(duì)Y的是非線性的，因?yàn)楸砻鎴D發(fā)生彎曲。從（B、C、Y）圖中可以看出，因素B、C對(duì)Y的是接近線性的，因?yàn)楸砻鎴D接近一個(gè)平面。從圖中可以看出，因素A、B對(duì)Y的是非線性的，因?yàn)楸砻鎴D發(fā)生彎曲。PS:（A、B、Y）圖和（A、C、Y）圖發(fā)生彎曲的原因?yàn)橐蛩谹存在二次項(xiàng)，在（B、C、Y）圖中，A因素被固定為0，表面圖反映的只是因素B與C的影響，是線性的，表現(xiàn)在表面圖上為表面圖形近似為平面。20第20頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)21: 參數(shù)優(yōu)化：在MINITAB下拉式菜單選：StatDOEResponse SurfaceResponse Optimizer,如下圖Select中輸入Y21第21頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)21: 參數(shù)優(yōu)化：點(diǎn)擊 ,進(jìn)行選項(xiàng)設(shè)置22第22頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)21: 參數(shù)優(yōu)化：分析結(jié)果各因素最優(yōu)組合目標(biāo)達(dá)成率23第23頁，共25頁。中心複合設(shè)計(jì)22: 試驗(yàn)結(jié)論：1.因素射出壓力、保持壓力、