DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)課件

DOE基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)什么是實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法（DesignofExperiments）？

●為了在現(xiàn)有的預(yù)算（費(fèi)用、時(shí)間…..）中得出最多的資料而計(jì)劃實(shí)驗(yàn)方法和分析方法DOE（DesignofExperiments）的目的●VitalFewX的確認(rèn)和影響程度的掌握●掌握選中的重要的X之間的交互作用●樹(shù)立使用X的Y的預(yù)測(cè)模型●決定使Y最適合的X的條件DOE基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法概要DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)DOE用語(yǔ)整理

●因子（Factors）

--是指影響輸出變量（Y）的輸入變量（X），即具有溫度/壓力/作業(yè)方法等技術(shù)水準(zhǔn)意義的母數(shù)因子（FixFactor）。如計(jì)量因子：溫度/壓力等；計(jì)數(shù)因子：原料種類等●水準(zhǔn)（LEVEL）

--因子的“水準(zhǔn)”是為了實(shí)驗(yàn)而指定的因子賦予的值。如不同溫度，不同壓力等●處理（Treatment）

--所謂的處理是指各因子單一水準(zhǔn)的組合。如：100度溫度下，壓力1氣壓●處理組合（TreatmentCombination）

--是指因子各水準(zhǔn)的組合。如2x2x2的情況下，實(shí)驗(yàn)的處理組合是8●重復(fù)（Repeat）●主要效果（MainEffect）

--是指各輸入變量由不同水準(zhǔn)間變化時(shí)因水準(zhǔn)間差異而引起的輸出變量變化的平均值●交互作用（Interaction）

--依據(jù)2因子以上的特定因子水準(zhǔn)的組合而引起的效果DOE基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法概要DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)DOE基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法概要實(shí)驗(yàn)的類型

●

試行與事故試驗(yàn)（TrialandError）

●

一次一個(gè)的要因（One-Factor-at-aTime：OFAT）

●

部份要因?qū)嶒?yàn)（FractionlFactorialDesigns）

●

完全要因?qū)嶒?yàn)（FullFactorialDesigns）●

反應(yīng)表面實(shí)驗(yàn)（ResponseSurfaceMethodology）

●

EVOP調(diào)優(yōu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)（EvolutionaryOperation）DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)DOE基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法概要實(shí)驗(yàn)計(jì)劃順序

問(wèn)題的定義輸出變量及輸入變量的選定輸入變量水準(zhǔn)的選擇DOE的選擇實(shí)驗(yàn)實(shí)施及收集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)論和提案Analyze階段Improve階段必要

時(shí)重復(fù)實(shí)驗(yàn)DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法概要DOE的選擇DOE基礎(chǔ)知識(shí)

低現(xiàn)行過(guò)程的狀態(tài)高DOE種類審查實(shí)驗(yàn)（ScreeningDOE）局部實(shí)施法（FractionalFactorialDesign）完全要因?qū)嶒?yàn)（FullfactorialDssign）反應(yīng)表面實(shí)驗(yàn)（ResponseSurfaceMethodology）因子（X）數(shù)6以上4-101-52-3目的重要因子的識(shí)別局部交互作用因子之間關(guān)系因子間最適條件的設(shè)定追定為了改善的大概方向（線形效果）主效果和局部交互作用所有的主效果和交互作用輸出變量的預(yù)測(cè)模型（曲率效果）說(shuō)明：考慮實(shí)驗(yàn)的目的和預(yù)算等來(lái)選擇DOEDOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)定義

Kn要因配置法不按因子數(shù)為N個(gè)，因子的水準(zhǔn)數(shù)為K的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃法重復(fù)實(shí)驗(yàn)，也應(yīng)該可以實(shí)施Kn個(gè)的實(shí)驗(yàn)次數(shù)

2k要因?qū)嶒?yàn)是由具有2水準(zhǔn)的K個(gè)因子構(gòu)成適合特性化/最適合化的階段

通過(guò)相對(duì)少的實(shí)驗(yàn)獲取因子的全部資料并掌握因子的特性和符合最適合化分析相對(duì)簡(jiǎn)單DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)的特性

實(shí)驗(yàn)因子的所有組合可以對(duì)主效果和交互作用效果全部評(píng)價(jià)在定義的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域內(nèi)所有可能點(diǎn)上可以推斷輸出（反應(yīng)）值實(shí)驗(yàn)的誤差（偏差）可在反復(fù)中獲取DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)的基本組合

完全要因?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟

1)分析問(wèn)題,明確試驗(yàn)的目的;2)確定因子水準(zhǔn)表;3)選擇完全要因?qū)嶒?yàn)表并進(jìn)行表頭設(shè)計(jì);4)制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃表;5)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果;6)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得出因子的的主次關(guān)系和較優(yōu)水準(zhǔn)組合DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)例題通過(guò)測(cè)定和分析后，知道影響半導(dǎo)體制造合格率的主要因子是溫度，濃度和壓力實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握合格率與反映溫度，濃度和壓力的關(guān)系，選定使合格率最大化的最合適工程條件因子的各水準(zhǔn)

A反應(yīng)溫度（℃）：160℃（-1）

&180℃（+1）

B濃度（%）：20%（-1）

&40%（+1）

C壓力（Psi）：5PSI（-1）&10PSI（+1）DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)例題實(shí)驗(yàn)順序反應(yīng)溫度（A）濃度（B）壓力（C）A*BA*CB*CA*B*C合格率（%）1-1-1-1111-16021-1-1-1-111723-11-1-11-1154411-11-1-1-1685-1-111-1-115261-11-11-1-1837-111-1-11-1458111111180區(qū)分ABCA*BA*CB*CA*B*C總和-211267254254237257256總和+303247260260277257258差92-20664002平均效果23-5151.51000.5DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作步驟階段1實(shí)際問(wèn)題記述階段2記述關(guān)心的要因和水準(zhǔn),使用MINITAB來(lái)制訂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表,盡可能把所有的反應(yīng)值在一列中記錄,所有的輸入變量(要因)的水準(zhǔn)記入記錄已知道的值的列中。

Stat/DOE/CreateFactorialDesign階段3決定適當(dāng)?shù)臉?biāo)本的大小

隨意化數(shù)據(jù)表的實(shí)驗(yàn)順序后執(zhí)行實(shí)驗(yàn)階段4通過(guò)圖表分析，分析主效果和交互作用效果

stat/DOE/FactorialPlots/MainEffectsPlot(foragraphicalinterpretation)stat/DOE/FactorialPlots/InteractionPlot(for2-wayinteractions)stat/DOE/FactorialPlots/CubePlot階段5制訂完全模型（FullmodeI）的ANOVA表

stat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)DesignGraphs/EffectsPlots(normalorpareto)DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作步驟

階段6去除以下內(nèi)容后，求縮小模型（Reducedmodel）

p-值不有意的結(jié)果，或者階段4的“效果圖表”中顯現(xiàn)為低效果階段7分析誤差圖（Residulplots）,確認(rèn)模型的適合性

stat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)DesignStorage/Residuals&Fitsstat/Regression/ResidualPlotsorstat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)DesignGraphs/ResidualPlots

階段8敘述數(shù)學(xué)模型的結(jié)論階段9用進(jìn)行過(guò)程用語(yǔ)解釋數(shù)學(xué)模型

導(dǎo)出結(jié)論，指示提案。（使用最合適化）階段10再現(xiàn)最適合條件。制定下一階段的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃或適用已變化了的條件DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例階段1實(shí)際問(wèn)題記述

通過(guò)測(cè)定和分析后，知道影響半導(dǎo)體制造合格率的主要因子是溫度，濃度和壓力，現(xiàn)希望掌握合格率與反映溫度，濃度和壓力的關(guān)系，選定使合格率最大化的最合適工程條件階段2要因及水準(zhǔn)的決定

A反應(yīng)溫度（℃）：160℃（-1）

&180℃（+1）

B濃度（%）：20%（-1）

&40%（+1）

C壓力（Psi）：5PSI（-1）

&10PSI（+1）階段3決定適當(dāng)?shù)臉?biāo)本的大小

隨意化數(shù)據(jù)表的實(shí)驗(yàn)順序后執(zhí)行實(shí)驗(yàn)DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜單

DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜單

DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜單

DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜單

DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜單

DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段3Stat/DOE/CreateFactorialDesign菜單

DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段4通過(guò)圖表分析，分析主效果和交互作用效果

stat/DOE/FactorialPlots。。。DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段4通過(guò)圖表分析，分析主效果和交互作用效果

stat/DOE/FactorialPlots。。。DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段4通過(guò)圖表分析，分析主效果和交互作用效果

stat/DOE/FactorialPlots。。。DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段5制訂完全模型（FullmodeI）的ANOVA表DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例stat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)DesignGraphs/EffectsPlots(normalorpareto)DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段5制訂完全模型（FullmodeI）的ANOVA表DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段6去除以下內(nèi)容后，求縮小模型（Reducedmodel）

p-值不有意的結(jié)果，或者階段4的“效果圖表”中顯現(xiàn)為低效果

由上圖分析，可對(duì)A*B*C，B*C兩交互作用排除再進(jìn)行分析DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)階段6去除以下內(nèi)容后，求縮小模型（Reducedmodel）

p-值不有意的結(jié)果，或者階段4的“效果圖表”中顯現(xiàn)為低效果

由上圖分析，可對(duì)A*B*C，B*C兩交互作用排除再進(jìn)行分析DOE基礎(chǔ)知識(shí)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例階段6去除以下內(nèi)容后，求縮小模型（Reducedmodel）

p-值不有意的結(jié)果，或者階段4的“效果圖表”中顯現(xiàn)為低效果

由上圖分析，可對(duì)A*B兩交互作用排除再進(jìn)行分析DOE基礎(chǔ)知識(shí)DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例階段7分析誤差圖（Residulplots）,確認(rèn)模型的適合性

stat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)DesignStorage/Residuals&Fitsstat/Regression/ResidualPlotsorstat/DOE/AnalyzeFactorial(orCustom)DesignGraphs/ResidualPlotsDOE基礎(chǔ)知識(shí)DOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例階段8敘述數(shù)學(xué)模型的結(jié)論,預(yù)測(cè)模型DOE基礎(chǔ)知識(shí)合格率=64.25+11.5反應(yīng)溫度-2.5濃度+0.75壓力+5.0反應(yīng)溫度*壓力即:合格率=64.25+11.5T-2.5S+0.75P+5.0T*PDOE基礎(chǔ)知識(shí)(minitab軟件操作實(shí)例講解DOE)完全要因?qū)嶒?yàn)使用Minitab操作事例階