达人篇：4.3）试验设计DOE,Design of Experiments

本章目的：了解DOE，结构工程师为什么学习DOE。

 

1.前言：结构工程师为什么要学DOE

作者作为一名结构工程师，为什么要学习DOE。

很简单，在第四版FMEA手册中，DOE是重要的探测控制手段。如图，

探测控制：是在产品发布之前，通过分析的或物理的方法，识别（探测）失效原因、失效机制或失效模式的存在。

那么，最好的方法就是试验，试验再试验。

而DOE，除了各种已经存在的老试验，我们自然也需要一些新的试验方法。

而DOE，就是得到这些新的试验方法的手段。这比拍脑袋想出来的试验方法有用多了。

2.DOE定义

DOE（Design of Experiment）试验设计，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以及得出科学的结论。

试验设计源于1920年代研究育种的科学家Dr.Fisher的研究, Dr. Fisher是大家一致公认的此方法策略的创始者, 但后续努力集其大成, 而使DOE在工业界得以普及且发扬光大者, 则非Dr. Taguchi (田口玄一博士) 莫属。

3.DOE的方法

常见的试验设计方法可分为两类,一类是正交试验设计法,另一类是析因法。

3.1 设计法

正交试验设计法是研究与处理多因素试验的一种科学方法。

它利用一种规格化的表格——正交表,挑选试验条件,安排试验计划并进行试验,并通过较少次数的试验,找出较好的生产条件,即最优或较优的试验方案。
正交试验设计主要用于调查复杂系统(产品、过程)的某些特性或多个因素对系统(产品、过程)某些特性的影响,识别系统中更有影响的因素、影响的大小以及因素间可能存在的相互关系,以促进产品的设计开发和过程的优化、控制或改进现有的产品(或系统)。

3.2 析因法

析因法又称析因试验设计、析因试验等。它是研究变动着的两个或多个因素效应的有效方法。

许多试验要求考察两个或多个变动因素的效应。例如,若干因素:对产品质量的效应;对某种机器的效应;对某种材料的性能的效应;对某一过程燃烧消耗的效应等等。将所研究的因素按全部因素的所有水平(位级)的一切组合逐次进行试验,称为析因试验,或称完全析因试验,简称析因法。该方法用于新产品开发、产品或过程的改进以及安装服务,通过较少次数的试验,找到优质、高产、低耗的因素组合,达到改进的目的。