達人篇：6.3）試驗設計DOE,Design of Experiments

本章目的：瞭解DOE，結構工程師爲何學習DOE。

 

1.前言：結構工程師爲何要學DOE

做者做爲一名結構工程師，爲何要學習DOE。

很簡單，在第四版FMEA手冊中，DOE是重要的探測控制手段。如圖，

探測控制：是在產品發佈以前，經過分析的或物理的方法，識別（探測）失效緣由、失效機制或失效模式的存在。

那麼，最好的方法就是試驗，試驗再試驗。

而DOE，除了各類已經存在的老試驗，咱們自熱也須要一些新的試驗方法。

而DOE，就是獲得這些新的試驗方法的手段。這比拍腦殼想出來的試驗方法有用多了。

2.DOE定義

DOE（Design of Experiment）試驗設計，一種安排實驗和分析實驗數據的數理統計方法；

試驗設計主要對試驗進行合理安排，以較小的試驗規模(試驗次數)、較短的試驗週期和較低的試驗成本，得到理想的試驗結果以及得出科學的結論。

試驗設計源於1920年代研究育種的科學家Dr.Fisher的研究, Dr. Fisher是你們一致公認的此方法策略的創始者, 但後續努力集其大成, 而使DOE在工業界得以普及且發揚光大者, 則非Dr. Taguchi (田口玄一博士) 莫屬。

3.DOE的方法

常見的試驗設計方法可分爲兩類,一類是正交試驗設計法,另外一類是析因法。

3.1 設計法

正交試驗設計法是研究與處理多因素試驗的一種科學方法。

它利用一種規格化的表格——正交表,挑選試驗條件,安排試驗計劃並進行試驗,並經過較少次數的試驗,找出較好的生產條件,即最優或較優的試驗方案。
正交試驗設計主要用於調查複雜系統(產品、過程)的某些特性或多個因素對系統(產品、過程)某些特性的影響,識別系統中更有影響的因素、影響的大小以及因素間可能存在的相互關係,以促進產品的設計開發和過程的優化、控制或改進現有的產品(或系統)。

3.2 析因法

析因法又稱析因試驗設計、析因試驗等。它是研究變更着的兩個或多個因素效應的有效方法。

許多試驗要求考察兩個或多個變更因素的效應。例如,若干因素:對產品質量的效應;對某種機器的效應;對某種材料的性能的效應;對某一過程燃燒消耗的效應等等。將所研究的因素按所有因素的全部水平(位級)的一切組合逐次進行試驗,稱爲析因試驗,或稱徹底析因試驗,簡稱析因法。該方法用於新產品開發、產品或過程的改進以及安裝服務,經過較少次數的試驗,找到優質、高產、低耗的因素組合,達到改進的目的。