试验参考指导书DOE.doc

试验设计（DOE）试验指导书周娟 编中国计量学院 质量和安全学院二九年十月学生试验守则1 学生必需在要求时间内参与试验，不得迟到、早退。2 学生进入试验室后，不准随地吐痰、抽烟和乱抛杂物，保持室内清洁和平静。3 试验前应认真阅读试验指导书，复习相关理论并接收老师提问检验，一切准备工作就绪后，须经指导老师同意后方可动用仪器设备进行试验。4 试验中，认真实施操作规程，注意人身和设备安全。学生要以科学态度进行试验，细心观察试验现象、认真统计多种试验数据，不得马虎从事，不得剽窃她人试验数据。5 如仪器发生故障，应立即汇报老师进行处理，不得自行拆修。不得动用和触摸和此次试验无关仪器和设备。6 凡损坏仪器设备、器皿、工具者，应主动说明原因，书写损坏情况汇报，依据具体情节进行处理。7 试验完成后，将计量器具和被测工件整理好，认真填写试验汇报（包含数据统计、分析和处理，和绘制必需图形）。前 言本试验指导书是试验设计（DOE）课程配套试验教材。试验设计（DOE）是工程技术和统计学相结合学科，关键包含两部分内容，第一是对试验进行科学有效设计，第二是对试验数据进行正确统计分析，属于设计质量范围。试验设计（DOE）在质量设计和质量改善过程中饰演了很关键角色，它是我们产品质量提升，工艺步骤改善关键确保。试验设计技术已广泛被利用于从航天业到通常生产制造业产品质量改善、工艺步骤优化。本课程目标是期望学生能较为透彻地了解多种方法设计思想及其实践过程，并能熟练利用。试验设计（DOE）试验是试验设计（DOE）课程教学必需试验步骤。其目标是加深学生对本课程所包含关键基础原理、基础方法了解，而且锻炼学生动手实践能力，使学生在后面学习和工作中能够综合利用所学知识处理实际问题。本课程要求学生提前阅读试验指导书，在老师指导下自己动手，亲自实践，边做边想，认真统计，并写出试验汇报。本试验指导书因为时间仓促，水平所限，难免有疏漏廖误之处，热切期望试验指导老师和学生能提出宝贵意见，谢谢。目 录试验一 单原因方差分析和正交试验设计excel实现1试验二 单因子方差分析和田口设计MINITAB实现1试验1： 单原因方差分析和正交试验设计excel实现一、试验目标1）掌握利用excel进行单原因方差分析；2）掌握利用excel进行正交试验设计和分析；3）了解运行结果含义。二、试验类型综合型三、试验内容l 问题1：现有甲、乙、丙三个工厂生产同一个零件，为了了解不一样工厂零件强度有没有显著差异，现分别从每一个工厂随机抽取四个零件测定其强度，数据如表所表示，试问三个工厂零件强度是否相同？（假定每一个总体全部服从正态分布且各总体方差相等）工厂零件强度甲10310198110乙113107108116丙82928486操作步骤：1、 将数据输入excel中；2、 选择工具栏加载宏；3、 选择工具分析库；4、 工具中会增加“数据分析”选项（注意：安装excel时需安装该功效），选择该选项单原因方差分析；5、 选定指定区域，注意分组方法；6、 分析输出结果。l 问题2：一批由同一个原料织成布，用不一样印染工艺处理，然后进行缩水率试验。假设采取3种不一样工艺，测得每种工艺处理布样缩水率百分数如表所表示。若布缩水率服从正态分布，不一样工艺处理布缩水率方差相等。试考察不一样工艺对布缩水率有没有显著影响？缩水率试验结果原因A111.012.87.68.34.75.59.310.3A22.84.51.50.2A34.36.11.43.6操作：参考问题1步骤，用excel分析该问题。（自己输入数据，单因子方差分析，想一下和第一题有什么不一样？）l 问题3：为了解3种不一样配比饲料对仔猪生长影响差异，对3种不一样品种猪各选3头进行试验，分别测得其3个月间体重增加量如表所表示。假定其体重增加量服从正态分布，且多种配合方差相等。试分析不一样饲料和不一样品种对猪生长有没有显著影响？ 体重增加量（品种）123（饲料）123515352565758454947操作：参考问题1步骤，用excel分析该问题。（自己输入数据，双因子方差分析）l 问题4：每种结构8发炮弹分别用4门火炮发射，每门火炮发射两发。试分析不一样火炮和不一样结构对射程有没有显著影响。操作步骤：1、 找到桌面上数据文件数据1. xls;参考问题1步骤，用excel分析该问题。（自己输入数据，双因子方差分析，注意和上一题区分）l 问题5：某化工厂生产一个化工产品，采收率低而且不稳定，通常在6080之间波动。现在期望经过试验设计，找出好生产方案，提升采收率。其关键原因及水平选择以下表所表示：水平原因ABC反应温度加碱量催化剂种类1A1=80B1=35C1=甲种2A2=85B2=48C2=乙种3A3=90B3=55C3=丙种操作步骤：1、 找到桌面上文件：数据2.xls;2、 在单元格“B11”输入公式“=SUMIF(B$2:B$10,$A2,$E$2:$E$10)/3计算出A原因1水平试验平均值函数：SUMIF(range,criteria,sum_range)Range 为用于条件判定单元格区域。Criteria 为确定哪些单元格将被相加求和条件，其形式能够为数字、表示式或文本。比如，条件能够表示为 32、32、32 或 apples。Sum_range 是需要求和实际单元格。注意：B$2和B2、$B$2区分。说明: 只有在区域中对应单元格符合条件情况下，sum_range 中单元格才求和。 假如忽略了 sum_range，则对区域中单元格求和。 Microsoft Excel 还提供了其它部分函数，它们可依据条件来分析数据。比如COUNTIF 函数。假如要让公式依据某一条件返回两个数值中某一值（比如，依据指定销售额返回销售红利），则可使用 IF 函数。3、 横向脱拉公式，自动计算出B、C原因1水平试验平均值；4、 设置对应数据，计算A、B、C在2水平和3水平试验平均值；5、 在单元格“B14”内输入公式“3*DEVSQ(B11:B13)”,计算出SSA=728,然后将公式复制到对应区域，可计算SSB、SSC。在单元格“E14”内输入公式“DEVSQ(E2:E10)”,计算出SST=1238。6、 在单元格“F14”内输入公式“E14-SUM(B14:D14)”,计算出SSE=86。函数：返回数据点和各自样本平均值偏差平方和。语法DEVSQ(number1,number2,.)Number1, number2, . 为 1 到 30 个需要计算偏差平方和参数，也能够不使用这种用逗号分隔参数形式，而用单个数组或对数组引用。7、在区域“B15:E15”输入各项目标自由度。在单元格“F15”内输入公式“E15-SUM(B15:D15)”,计算出误差项自由度。8、在单元格“B16”内输入公式“B14/B15”,计算出MSA=364,然后将公式复制到区域“C16:F16”。9、在单元格B18内输入公式“FDIST(B17,B15,$F15)”,计算出A原因P值。函数：返回 F 概率分布。使用此函数能够确定两个数据系列是否存在改变程度上不一样。语法FDIST(x,degrees_freedom1,degrees_freedom2)X 参数值。Degrees_freedom1 分子自由度。Degrees_freedom2 分母自由度。10、试验结果：11、对上述试验结果进行分析。l 问题6：农药收率是农药生产中一项关键经济指标，为提升某种农药收率，需要进行正交试验。确定试验中所考虑原因和水平，并确定可能存在并要考察交互作用。经分析，影响农药收率原因有四个：反应温度、反应时间、两种原料配比和真空度。依据经验，反应温度和反应时间交互作用对收率有较大影响，所以在本试验中还需考察交互作用。 水平反应温度A反应时间B两种原料配比C真空度D160 2.5 h1.1/150 kPa280 3.5 h1.2/160 kPa 试验号因 素YABABCD列 号123456712345678111122221122112211222211121212121212212112211221122121128695919491968388试找出显著原因和最好试验条件操作步骤：1、 找到桌面上数据文件数据3.xls;2、 参考问题5步骤，用excel分析该问题。试验2：单因子方差分析和田口设计MINITAB实现一、试验目标1）掌握利用minitab进行单因子方差分析；2）掌握利用minitab进行田口设计；3）掌握利用minitab进行田口设计分析；3）了解运行结果含义。二、试验类型综合型三、试验内容l 问题1：有四种牌号防锈剂，对每种防锈剂防锈能力各测量10次，试分析其防锈能力有没有显著差异操作步骤：1.进入MINITAB系统，输入试验数据；1. 选择统计方差分析单因子方差分析（未成堆数据），打开未成堆数据进行单因子方差分析，并在必需时进行多重比较。2. 将数据转化成堆叠数据，对数据进行单因子方差分析。l 问题2：假设你是一位工程师，而且你正在评定影响装货用塑料袋密合强度原因。你已经找到四个可控制原因（材料、温度、压力和厚度），和两个会影响密合强度噪声条件（噪声1和噪声2），而你期望密合强度能够达成要求规格。假如密合强度不够，袋子可能会破掉而污损货物，造成退货结果；不过假如密合强度太强，又可能造成用户开取袋子会有困难。所以将密合强度规格定为18操作步骤：1. 进入minitab系统；2. 选择统计DOE田口创建田口设计，打开田口设计主对话框；3. 假如需要浏览一下可用田口方法总表，点击按钮，开启全部田口方法内容，以下图所表示：查看完后，再按下回到主对话框4. 在设计类型部分，选择合适设计类型，本例中选择2水平；5. 由因子数下拉框中选定因子个数，本例中选择4，以下图所表示；6. 选择设计选项钮，选择L8，以下图所表示；7. 单击，返回主对话框，单击因子，打开田口设计-因子对话框，将鼠标点在因子列表名称字段位置，而且输入第一个原因名称材料。然后，用键盘向下键将鼠标光标移动下一行位置，依序完成全部因子名称设定（温度、压力和厚度）。8. 将鼠标点在原因列表水平值位置，而且输入第一个因子水平值内容（liquid/tungsten），以下图所表示，设定其它因子水平：9. 在C5、C6中输入以下图所表示数据：10. 打开菜单统计DOE田口分析田口设计；11. 找出最好试验条件。l 问题3：喷塑制成机柜架工艺条件设计问题。喷塑过程中喷入量是喷塑机柜架关键要求，响应变量是喷入量，其目标值是350克，喷入量过大或过小全部将影响柜架成型。我们已经知道影响喷入量因子有4个：喷射压力、喷射时间、喷射高度及喷射角度，期望能各取3个水平。A：喷射压力，12，15，18（帕）B：喷射时间：4，4.5，5（秒）C：喷嘴高度：1，1.5，2（毫米）D：喷射角，20，22，24（度）试验内容：1.完成田口设计表2.试验数据见：数据文件：DOE_喷入量（田口）.MTW，完成数据分析。3.找出最好试验条件。