實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)因素及水平第一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日因素水平粘接力ABC粘接時(shí)間粘接溫度UV膠牌號(hào)123A1=10sB1=200℃A2=8sA3=5sB2=250℃B3=270℃555360xTu90上表中，下面是一個(gè)6西格瑪項(xiàng)目組的試驗(yàn)設(shè)計(jì)例，在激光頭材料粘接試驗(yàn)中，材料間的粘接力F即為指標(biāo)，也稱CTQ。指標(biāo)第二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日因素：在實(shí)驗(yàn)中，影響試驗(yàn)考核指該指標(biāo)的量稱為因素，因素是我們前面說(shuō)過的作用因素即自變量（Xs），如本例試驗(yàn)中的粘接時(shí)間，粘接溫度、UV膠牌號(hào)，還有未列入上表的如環(huán)境溫度，環(huán)境潔凈度、振動(dòng)、作業(yè)員等。水平：水平是試驗(yàn)中各因素的不同取值，如本例中，因素A、B、C均有3個(gè)水平，以因素A（粘接時(shí)間）為例，其取值分別為：A1=10S，A2=8S，A3=5S。在實(shí)際絕大多數(shù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素水平均取2或3水平。通用符號(hào)：在試驗(yàn)表中，一般用“+”，“-”號(hào)或“1”，“2”，“3”…來(lái)表示因素的不同水平。當(dāng)因素只有高低兩個(gè)水平時(shí)，用“+”號(hào)代表高，“-”號(hào)代表水平（數(shù)值較低“，當(dāng)因素有3個(gè)以上水平時(shí)，有“1”、“2”、“3”來(lái)依次表示從低到高的水平，值得一提的是，在同一試驗(yàn)表中，只能出現(xiàn)同類符號(hào)，比如“+”，“-”或“1”，“2”，“3”，而不可混用，通過符號(hào)的用法表示如下：第三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日因子A：模具溫度B：金屬類別水平500℃600℃My/on.Acet+-“+”或“+1”表示因子的較低水平“-”或“-1”表示因子的較高水平因子A:UV膠牌號(hào)B:粘接溫度水平555360xTu90200℃250℃270℃31“1”表示最低水平“2”代表中間水平“3”代表高水平2第四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日上例的試驗(yàn)設(shè)計(jì)可用框圖表示如下：輸入（因素）過程激光頭LD與SLB粘接膠水牌號(hào)粘接溫度粘接時(shí)間555360xTu90200℃250℃270℃5S8S10S粘接強(qiáng)度輸出指標(biāo)試驗(yàn)輸出試驗(yàn)因子試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：取得達(dá)到規(guī)格要求且穩(wěn)定的LD與SLB的粘接力第五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日試驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要元素總結(jié)如下表：NODOE要素例子輸出變量（指標(biāo)）粘接強(qiáng)度試驗(yàn)因素A：粘接時(shí)間B：粘接溫度C：UV膠牌號(hào)水平因子水平A：粘接時(shí)間5S8S10S交互作用：因子間相互影響的程度，有些試驗(yàn)中需要評(píng)估RunSABCDY1-1-1-1-12-1-1+1+13-1+1-1+1

：·如：粘接溫度×?xí)r間：粘接時(shí)間的最佳值依賴于粘接溫度的設(shè)置。12354試驗(yàn)次數(shù)（RunS)第六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日選擇因素水平的指引

試驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的在于捕捉各試驗(yàn)因素對(duì)輸出變量的最大影響，因此在選擇試驗(yàn)因素的水平時(shí)，水平范圍要足夠?qū)挘駝t就可出縮小甚至抵削變量影響，同時(shí)也看不出因素間交互作用對(duì)輸出的影響。當(dāng)然因素水平設(shè)置也不可過寬，否則同樣可能縮小此因素的影響，或?qū)⑵渌蛩氐挠绊懷谏w掉。過寬還可能超出允許操作范圍，造成意外損失。下圖顯示了因素水平選擇不當(dāng)?shù)膬煞N情形。第七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)際的因素影響試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的因素影響低（-）高（+）因素水平設(shè)置過寬°··試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的因素影響實(shí)際的因素影響低（-）高（+）因素水平設(shè)置過窄第八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日噪聲因素與可控因素

在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，試驗(yàn)因素（輸入變量）有兩種，一種是在試驗(yàn)時(shí)我們可以人為進(jìn)行控制的，和可控因素；一種是人為無(wú)法控制的，稱噪聲（隨機(jī)）因素，本節(jié)對(duì)可控因素和噪聲因素做以討論。可控因素：可控因素是在試驗(yàn)過程中我們可以設(shè)置和保持其在一個(gè)希望的水平上的因子，它應(yīng)具有以下特征：1、改善團(tuán)隊(duì)可以確信（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和以往數(shù)據(jù)）其對(duì)指標(biāo)Y有重要影響。2、在試驗(yàn)過程中可以比較容易地進(jìn)行人為改變。需要指出的是：可控因子對(duì)Y的影響愈大，則潛在的改善機(jī)會(huì)愈大。例如：我們?cè)诩す忸^粘接試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)8S粘接時(shí)間比5S和10S更有利于粘接強(qiáng)度，則可將粘接時(shí)間調(diào)整在8S。第九頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日噪聲因素：噪聲因素是試驗(yàn)過程中可使試驗(yàn)結(jié)果發(fā)生偏差，且我們無(wú)法對(duì)其進(jìn)行控制的因子，或要控制它需付出交易的代價(jià)，它具有以下特征：1、使試驗(yàn)結(jié)果偏離目標(biāo)。2、無(wú)法或很難人為控制。當(dāng)試驗(yàn)中存在噪聲因素時(shí)，有兩種方法可以進(jìn)行改善。1、首先確認(rèn)此因素對(duì)指標(biāo)Y的影響程度，如影響大，則須對(duì)其進(jìn)行中和（即直接控制或降低其對(duì)Y的影響）。2、通過重復(fù)精確試驗(yàn)來(lái)確定可控因素的最佳水平，當(dāng)可控因素的水平足夠好時(shí)，即可得到可靠的設(shè)計(jì)（對(duì)噪聲因素不敏感）。第十頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日區(qū)分噪聲因素和可控因素例例：某公司目前產(chǎn)品的平均制樣周期需要9天，一個(gè)6西格瑪項(xiàng)目組受命進(jìn)行改善，目標(biāo)為將制樣周期從9天縮短到3天。這里的制樣周期指從公司確認(rèn)收到客戶傳真至確認(rèn)收到無(wú)錯(cuò)誤的供應(yīng)商采購(gòu)訂單回傳為止。本例中項(xiàng)目組經(jīng)過確認(rèn)分析，在改善階段確定的因素為：1、采購(gòu)訂單接收方式。2、輸入數(shù)據(jù)的人。3、傳真簽收方法。4、接收客戶訂單的時(shí)間。經(jīng)過小組分析，得出以下矩陣中的信息。第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日可控因素因素訂單接收方式輸入數(shù)據(jù)人簽收方式接收訂單時(shí)間對(duì)指標(biāo)的影響試驗(yàn)時(shí)改變難易度要否包含在試驗(yàn)中目前水平目標(biāo)水平如是試驗(yàn)因子如非試驗(yàn)因子如何固定其為常量，在何種水平？Y人工自動(dòng)Y文員和接收人都參與輸入固定為一人輸入N用現(xiàn)存方法Y設(shè)置為(AM8:00-11:00VSPM1:00-4:00)符號(hào)含義：有重大影響，容易改變

中等影響，改變相對(duì)比較容易影響很小，難于改變第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

從此矩陣中我們可知，噪聲因素為接收訂單的時(shí)間，因?yàn)榭蛻舭l(fā)訂單時(shí)時(shí)間是隨機(jī)的。其它3個(gè)因素均為可控因素。第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

試驗(yàn)設(shè)計(jì)表試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本工具，現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)計(jì)表是許多專家運(yùn)用組合數(shù)學(xué)經(jīng)試驗(yàn)分析所創(chuàng)制的一套標(biāo)準(zhǔn)化的表格。正交試驗(yàn)表正交試驗(yàn)表為試驗(yàn)設(shè)計(jì)表的一類，具有較強(qiáng)的代表性，現(xiàn)說(shuō)明如下：

正交試驗(yàn)表的符號(hào)表示為：

Ln(ji)

其中：L----正交試驗(yàn)表的代號(hào)

n----正交表的試驗(yàn)次數(shù)

j----正交試驗(yàn)的水平數(shù)

i----正交試驗(yàn)的因素?cái)?shù)

N=ji---全因子試驗(yàn)次數(shù)（即全部的因素和水平的組合）第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日正交試驗(yàn)表的結(jié)構(gòu)要進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，必須了解試驗(yàn)表的結(jié)構(gòu)，下面以L8（27）為例介紹試驗(yàn)表的結(jié)構(gòu)L8（27）正交表第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

該表為7因素，2水平，運(yùn)行8次的正交試驗(yàn)表，具有以下特點(diǎn)：1、有8個(gè)行，表示8種試驗(yàn)運(yùn)行的不同因素水平組合。2、有7個(gè)列，表示最多可允許有7個(gè)因素。3、表中心的“1”、“2”表示各因素的兩種水平。4、每個(gè)因素的每個(gè)水平各出現(xiàn)4次，出現(xiàn)機(jī)會(huì)完全均等。5、表中任意兩列間的組合數(shù)字各出現(xiàn)2次，其搭配是均衡的。第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日正交試驗(yàn)表的性質(zhì)

正交試驗(yàn)表具有以下兩個(gè)性質(zhì)：1、整齊可比性：在同一張正交表上，每個(gè)因素的每個(gè)水平出現(xiàn)的次數(shù)是完全相同的。由于試驗(yàn)中各因素的各水平參與試驗(yàn)的頻率相同的，這保證了各水平在試驗(yàn)時(shí)最大程度排除了其它因素水平的干擾，有利于找到最好的試驗(yàn)條件。2、均衡分散性：在同一正交試驗(yàn)表中，任意兩列的水平配對(duì)是完全相同的，這使試驗(yàn)具有很強(qiáng)的代表性。很容易找出較好的試驗(yàn)條件，下圖表示了3因素2水平的均衡分散性。第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日3因素，2水平的問題若要進(jìn)行全面試驗(yàn)，須23=8次，利用正交表則只需4次，即L4（23），正交表如下：122112212211111222221121第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

與上圖相比較來(lái)說(shuō)明此問題：該例的3個(gè)因素如一個(gè)正方體的三向座標(biāo)，每一因素的2個(gè)水平就是每個(gè)方向上線段的兩端，該立方體共8個(gè)角，代表全部8次試驗(yàn)如下表：23設(shè)計(jì)第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

正交試驗(yàn)只選其中的4個(gè)角代替全面試驗(yàn)的8個(gè)角，如下圖黑點(diǎn)所示。觀察可知：正方體的6個(gè)面上每個(gè)面都被選中2個(gè)角，12條邊上每條邊都有1個(gè)點(diǎn)，雖只選了8個(gè)角中的4個(gè)，但對(duì)AB、AC、BC任意2個(gè)因素而言均為全面試驗(yàn)。因此此4點(diǎn)有很強(qiáng)的代表性。假定所要找的最優(yōu)搭配不在正交試驗(yàn)的4個(gè)點(diǎn)中，如111，如會(huì)通過與該點(diǎn)相鄰的較優(yōu)搭配表現(xiàn)出來(lái)，而此三點(diǎn)都是試驗(yàn)中的點(diǎn)，（112，221，121），通過這3個(gè)點(diǎn)可很容易就找到最優(yōu)點(diǎn)。122112212211111222221121Zχy第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

正交試驗(yàn)表所以具有很高的效率，（通過部分試驗(yàn)代替全部試驗(yàn)），主要因?yàn)槠渚哂械恼R可比性和均衡分散性。第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日輸出變量

輸出變量是試驗(yàn)設(shè)計(jì)的輸出結(jié)果，也是試驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化/改善目標(biāo)。因素對(duì)輸出變量的各種影響，以下例說(shuō)明：例：某公司是專門生產(chǎn)塑膠模具產(chǎn)品的，為保證某種部品的關(guān)鍵尺寸達(dá)到目標(biāo)值并偏差最小，成立了6西格瑪小組進(jìn)行改善。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，小組找出了影響輸出變量----關(guān)鍵尺寸的主要因素如下：因素輸出周期時(shí)間模腔溫度部品尺寸保壓時(shí)間原材料類型第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

以上那個(gè)因素影響尺寸的均值？那個(gè)因素影響尺寸的分布呢？作圖說(shuō)明如下：

1、輸出變量的分布離散程度變化長(zhǎng)周期時(shí)間短周期時(shí)間部品尺寸第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日2、輸出變量的均值變化3、分布和均值都變化長(zhǎng)保壓時(shí)間短保壓時(shí)間部品尺寸高溫低溫部品尺寸第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日4、分布和均值都未變從上圖可看出，不同的因素對(duì)輸出變量的作用結(jié)果和影響程度不同，對(duì)本例而言：1、周期時(shí)間長(zhǎng)短（不同水平）影響部品尺寸的分布，對(duì)均值無(wú)影響。2、保差時(shí)間對(duì)部品尺寸的均值影響較大，對(duì)尺寸分布無(wú)影響。3、模腔壓力對(duì)部品尺寸的均值和分布均有較明顯影響。4、原材料型號(hào)對(duì)輸出變量“部品尺寸”無(wú)明顯影響。原材料型號(hào)部品尺寸第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日輸出變量的類別

根據(jù)我們的研究/試驗(yàn)對(duì)象不同，輸出變量可分為以下3種類別：1、目標(biāo)值是最優(yōu)值，又稱望目值以小的變異取得目標(biāo)值目標(biāo)·部品尺寸·電源電壓·焊接溫度使目標(biāo)逼近“0”2、最小值是最優(yōu)值，又稱望小值·周期時(shí)間·不良率·成本0第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日使目標(biāo)持續(xù)提高3、最大值是最優(yōu)值，又稱望大值·產(chǎn)量·利潤(rùn)·強(qiáng)度第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日選擇合適的輸出變量

為從DOE試驗(yàn)獲得最有用的信息來(lái)進(jìn)行過程改善，選擇輸出變量時(shí)一般應(yīng)考慮：運(yùn)用計(jì)算型數(shù)據(jù)或測(cè)量與過程功能目標(biāo)相關(guān)的量運(yùn)用計(jì)量型數(shù)據(jù)：計(jì)數(shù)值數(shù)據(jù)對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)而言是一種較低效率的數(shù)據(jù)，因?yàn)?、在評(píng)估因素的影響時(shí)它提供的信息不夠詳細(xì)2、常常得出無(wú)法再現(xiàn)的結(jié)論3、需要的數(shù)據(jù)量很大第二十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

計(jì)量值數(shù)據(jù)克服以上問題，例如為了觀察因素的影響，我們每次試驗(yàn)會(huì)得到不同的數(shù)據(jù)，這時(shí)計(jì)數(shù)值數(shù)據(jù)（基于缺陷的測(cè)量結(jié)果）可能產(chǎn)生零缺陷，這時(shí)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)無(wú)法進(jìn)行分析，而計(jì)量值可克服這一點(diǎn)，如下圖。計(jì)數(shù)值數(shù)據(jù)計(jì)量值數(shù)據(jù)