实验设计培训教材课件

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,*,Design Of Experiments,Design Of Experiments,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,*,Design Of Experiments,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,*,Design Of Experiments,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三

2、级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,*,Design Of Experiments,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,*,Design Of Experiments,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,*,Design Of Experiments,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,*,Design Of Experiments,单击此处

3、编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,*,Design Of Experiments,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,*,Design Of Experiments,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,*,Design Of Experiments,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,

4、*,Design Of Experiments,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-9-5,感谢你的欣赏,*,试验设计（DOE）,主讲：,xx,1,感谢你的欣赏,2019-9-5,试验设计（DOE）主讲：xx1感谢你的欣赏2019-9-5,什么是,试验设计？,试验设计的发展历程是怎样的？,为什么要进行试验设计？,什么时候进行实验设计？,如何进行试验设计？,单因素试验设计,正交试验设计,多指标的正交试验设计,课程大纲,2,感谢你的欣赏,2019-9-5,什么是试验设计？课程大纲2感谢你的欣赏2019-9-5,一种安排实验和分析实验数据的数

5、理统计方法；试验设计主要对试验进行合理安排，以较小的试验规模（试验次数）、较短的试验周期和较低的试验成本，获得理想的试验结果和正确的结论。,什么是试验设计？,3,感谢你的欣赏,2019-9-5,一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法；试验设计主要对试验,20,世纪,20,年代由英国学者费舍尔（,R.A.Fisher,）率先提出；,最初在农田试验方面取得重要成果；欧美各国将此法用于生物学、医学等领域的科学研究；,二战后试验设计法在工业中得到推广和应用；,日本学者田口玄一首先将试验设计成功得应用于新产品的开发。对于一些复杂的电子、机械产品，利用试验设计法合理的选择元器件或零部件的参数，可以大大改

6、善产品功能目标值的稳定性，即所谓稳健性设计；,20,世纪,70,年代初期，我国著名数学家华罗庚带头在我国推广试验设计法。,试验设计的发展历程是怎样的？,4,感谢你的欣赏,2019-9-5,20世纪20年代由英国学者费舍尔（R.A.Fisher）率先,实验设计的目的是用最少的试验次数实现下述期望：,提高产量；,改进质量；,降低成本；,缩短研究开发的时间；,建立指标与因素的关系；,选择工艺参数或配方；,.,Why,？,为什么要进行试验设计？,5,感谢你的欣赏,2019-9-5,实验设计的目的是用最少的试验次数实现下述期望：Why？为什么,要为产品选择最合理的配方时（原料及其含量）；,要对生产过程选

7、择最合理的工艺参数时；,要寻找最佳的生产条件时；,要研制开发新产品时；,要提高老产品的产量和质量时；,When,？,什么时候进行试验设计？,6,感谢你的欣赏,2019-9-5,要为产品选择最合理的配方时（原料及其含量）；When？什么时,如何进行实验设计？,试验设计的几个概念,单因素试验设计,正交试验设计,多指标的正交试验设计,How,？,7,感谢你的欣赏,2019-9-5,如何进行实验设计？试验设计的几个概念How？7感谢你的欣赏2,试验设计的几个概念,指标：,实验中的应变量，是反映试验结果好坏的标准，是试验结果比较的依据。试验的指标有定量和定性之分，也有单指标、多指标之分。,因素：,试验中

8、的自变量，是影响试验指标的有关因子与条件。影响实验指标的因素有单因素和多因素的情况。,水平：,每个因素所取的用量或所处的状态，简称为因素的水平。从专业知识、实践经验、生产技术等方面考虑，对试验指标有重要影响的因素都有其试验范围，一般从中选取一个或多个水平做试验。,8,感谢你的欣赏,2019-9-5,试验设计的几个概念指标：实验中的应变量，是反映试验结果好坏的,单因素试验设计,对分法,均分法,0.618,法,分数法,9,感谢你的欣赏,2019-9-5,单因素试验设计对分法9感谢你的欣赏2019-9-5,对分法,适用于目标函数单调时（连续或间断），求最优因素水平点的情况，也叫平分法。,作法：每次选

9、取因素所在试验范围,a,，,b,的中点处,C,做试验。其计算公式是；,C=,（,a+b,）,/2,每做一次试验后，根据试验结果确定下次试验的方向，直到找出满意的试验点为止。,对分法的两个前提是：,要有一个现成的标准来衡量试验的结果；,能预知该因素对指标的影响程度，即能从一个试验结果直接分析该因素取值偏大还是偏小。,10,感谢你的欣赏,2019-9-5,对分法适用于目标函数单调时（连续或间断），求最优因素水平点的,对分法举例,例,1,：某毛纺厂为解决染色不均匀的问题，优选起染温度，采用对分法。原工艺中起染温度为,40,，升温后的最高温度达,100,。（试验范围确定在,40100,）,11,感谢你

10、的欣赏,2019-9-5,对分法举例例1：某毛纺厂为解决染色不均匀的问题，优选起染温度,均分法,在试验范围,a,，,b,内，根据精度要求和实际情况，均匀的排开试验点，在每个试验点上进行试验，并相互比较求最优点的方法。,作法是：试验范围,L=b-a,，试验点间隔为,N,，则试验点,n,为：,n=L/N+1,特点：,对试验进行普查，常常应用于对目标函数的性质没有掌握或很少掌握的情况,其试验的精度取决于试验点数目的多少,12,感谢你的欣赏,2019-9-5,均分法在试验范围a，b内，根据精度要求和实际情况，均匀的,均分法举例,例,2,：对采用新钢材的某零件进行磨削加工，砂轮转速范围为,420720,

11、转,/,分，拟经过试验找出能使光洁度最佳的砂轮转速值。,根据规定的转速范围和以往的实践经验，取试验间隔,N=30,转,/,分。,13,感谢你的欣赏,2019-9-5,均分法举例例2：对采用新钢材的某零件进行磨削加工，砂轮转速范,0.618,法,又叫黄金分割法，该法是在试验范围,a,，,b,内首先安排两个试验点，在根据两个试验结果留下好点，去掉不好点所在的一段范围，再在余下的范围内寻找好点，去掉不好的点，如此继续下去，直到找到最优点为止。,0.618,法的作法是：第一点安排在,a,，,b,的,0.618,处，第二点安排在,0.382,处，即,0.618,的对称点。这两点的位置可用公式求出：,X1

12、=a+0.618,（,b-a,）,X2=a+b-X1,要求试验结果是单峰函数。,14,感谢你的欣赏,2019-9-5,0.618法又叫黄金分割法，该法是在试验范围a，b内首先,0.618,法举例,例,3,：铝铸件最佳浇铸温度的优选试验。某厂铝铸件壳体废品率高达,55%,，经分析认为铝水温度对此影响很大，现用,0.618,法优选。优选范围在,690740,之间。,15,感谢你的欣赏,2019-9-5,0.618法举例例3：铝铸件最佳浇铸温度的优选试验。某厂铝铸,分数法,基本原理与,0.618,法相同，适用于目标函数为单峰的情况，不同之处为要求事先给出试验总次数，或由确定的试验范围的精确度计算出试

13、验总次数。,分数法中的分子是费波那奇（,Fibonacci,）数列，它满足下面递推关系：,F,n,=F,n-1,+F,n-2,n2,，,F,1,=F,0,=1,试验点,G,n,为,1/2,，,2/3,，,3/5,，,5/8,。,作法是：首先确定试验次数,n,，第一个试验点用,Gn,代替,0.618,，其余计算公式与,0.618,法完全一样。,16,感谢你的欣赏,2019-9-5,分数法基本原理与0.618法相同，适用于目标函数为单峰的情况,分式法举例,例,4,：在机械加工中对机床优选转速时，有些机床的转速分成若干档，如,C6140,共分,12,档，见下表：,使用分数法寻找最佳转速的作法如下：第

14、一步找序列（,Gn,）中分母相应的,Gn,，本例中为,G5=8/13,，因此,8/13,就是第一个试验点，即先在第,8,档转速,240,转,/,分上作试验。整个试验次数为,5,。第二个试验点可利用,0.618,法公式计算出：,第,2,点,=1+12-8=5,，即在第,5,档转速做试验,然后比较这两转速的好坏，若第,8,档好，再使用对称原理，第三次实验点,=5+12-8=9,，即下一步在第,9,档做试验，如此下去，最多做,5,次试验就能找到最好的转速。,17,感谢你的欣赏,2019-9-5,分式法举例例4：在机械加工中对机床优选转速时，有些机床的转速,正交实验设计,正交表的特点：,正交表中每个列

15、号各数字出现的次数一样多；,每两个列号横向组成的数字对搭配齐全，而且每对出现的次数一样多,正交表的格式：例,L,4,（,2,3,），其中,L,为正交表代号,L,的下标,4,是正交表的行数，代表试验的次数,括号中的数字,2,代表因素水平数,2,的上标表示正交表的列数，代表因素的个数,18,感谢你的欣赏,2019-9-5,正交实验设计正交表的特点：18感谢你的欣赏2019-9-5,正交实验设计,常见的正交表：,L,4,（,2,3,），,L,9,（,3,4,），,L,8,（,2,7,），,L,18,（,2,15,），,L,27,（,3,13,），,L,8,（,4,1,2,4,）等。（参见附录）,注意

16、：,一张正交表，少了一行，就不再为正交表；,但少了一列，仍为正交表；,两个列号对调位置，仍为正交表；,两个行号对调位置，仍为正交表；,正交试验设计中常用拉丁字母,A,、,B,、,C,表示因素，用阿拉伯数字,1,、,2,、,3,表示水平，如,A1,表示,A,因素,1,水平。,19,感谢你的欣赏,2019-9-5,正交实验设计常见的正交表：L4（23），L9（34），L8（,正交试验设计,正交试验设计：用正交表编制多因素试验方案的方法，称为正交试验设计。正交表的列号中的数字可作为因素的的水平序号，每个因素事先选定若干个水平参与试验。,选用正交表的原则：,列号数不少于因素个数，保证每个因素都有一个列号安排；,水平个数相对应，因素的水平个数与列号中的水平个数对应。,20,感谢你的欣赏,2019-9-5,正交试验设计正交试验设计：用正交表编制多因素试验方案的方法，,正交试验的步骤,明确试验目的，确定指标；,挑因素、选水平、制定因素水平表；,选定正交表及表头设计；,排列试验条件；,按试验方案进行试验；,试验结果分析。,21,感谢你的欣赏,2019-9-5,正交试验的步骤明确试验目的，确定指标；21