1、Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.用试验设计 (DOE)获取突破性改进收益 (一)JMP中国区Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.内容摘要 JMP操作入门 试验设计的基本概念 试验设计的各种类型与归类 试验设计中的常见术语 完全因子设计的构建与分析 试验设计的案例应用 交流与问答Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.如何鉴定流程能力的优劣？LSLUSLTargetCopyri
2、ght 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.传统控制阶段（ QC，quality control）统计质量控制阶段（ SQC，statistical quality control）全面质量管理阶段（ TQM，totalquality management)六西格玛质量管理阶段（ Six Sigma Management）1900 1930 1950 1990质量管理的发展Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.JMP的历史 名字源于 Johns Mackintosh P
3、rogram，John是SAS 公司创始人之一 专门为和六西格玛而设计, 最早为六西格玛创始公司摩托罗拉公司所采用 将卓越的图形功能和顶尖的SAS统计算法，使统计方法易学易用，使得统计在工业环境的大规模推广成为可能Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.全球最优秀的行业领袖信赖JMPCopyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.JMP 让质量改进更轻松 易学易用 全面而强大的分析能力 卓越的可视化及项目推广能力Copyright 2008, SAS Instit
4、ute Inc. All rights reserved.统计分析能力基本统计描述性统计单样本、双样本t检验配对t检验相关和协方差单样本方差、等方差检验正态分布的拟合与检验其他主要分布的拟合与检验回归分析线性回归多项式回归多元回归逐步和最佳子集回归Logistic 回归偏最小二乘法非线性回归响应面回归正交回归置信区间和预测区间方差分析一般方差分析Welch 方差分析协方差分析广义线性模型多元方差分析非平衡方差分析嵌套方差分析平均值分析环图多重比较列联表卡方分析对应分析Cochran Mantel Haenszel 检验模型拟合分段拟合样条拟合随机效应模型混合模型统一尺度估计对数方差反向预测Bo
5、x Cox 转换参数功效定制检验时间序列分析自相关、偏自相关、交叉相关ARIMA 分析季节性 ARIMA 分析平滑模型Winter 法谱密度分析预测多元分析主成分分析因子分析密度椭圆聚类分析判别分析项目分析对应分析联合分析仿真随机数据生成器随机噪声多元随机变量随机抽样与建模密切整合非参数分析Wilcoxon 检验中位数检验Van Der Waerden 检验Kruskal-Wallis 检验统计量Spearman Rho统计量Kendall Tau统计量Hoeffding D样本数量和功效单样本、双样本和多样本的均值单样本的方差单样本、双样本的比例泊松分布注： 蓝色 为其他统计软件所不具备的功
6、能Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.统计分析能力统计过程控制运行图变量控制图属性控制图特殊原因检验操作特性曲线时间加权控制图多变量控制图Levey Jennings控制图实时控制图过程能力分析测量系统分析变异源分析量具的重复性和再现性量具的偏倚和线性嵌套型量具分析交叉嵌套混合的量具分析属性一致性分析Kappa判别比率可区分类别数试验设计完全因子设计筛选设计响应面设计混料设计田口设计扩充设计空间填充设计非线性设计定制设计生存 /可靠性分析分布拟合WeiBayes 分析竞争原因估计参数生存模型非线性参数生存模型比例危险模型
7、加速失效模型可修复系统的再现分析数据挖掘 ：决策树，神经网络注： 蓝色 为其他统计软件所不具备的功能Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.JMP中的可视化方式动画演示数据与图形的交互专业图形拒绝枯燥，生动演绎统计学原理真正实现动态链接，瞬间揭示事实真相项目管理融项目管理和数据分析为一体，提高工作效率JMP提供最专业的统计分析图形：种类、效果、可读性Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.JMP中的图形种类饼图、折线图、条形图；直方图、箱型图；散点图、3D
8、 散点图、散点图矩阵；运行图、时间序列图分位数图、茎叶图、CDF 图；Pareto 图、鱼骨图；贝叶斯图；立方图；等高线图、曲面图、三元图；刻画器、定制刻画器；平行图、方格图、树图；拼花图；OC 曲线；泡泡图；Seeing is believing! Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.JMP 使用界面根据用户要求层层递进Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.JMP数据表控制面板数据网格列 = 变量行 = 记录表 = 数据库展开列菜单展开行菜单隐藏
9、/撤消隐藏控制面板Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.菜单架构数据处理分析数据协助管理可视化数据Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.什么是试验设计？ 试验设计，即 DOE （ Design Of Experiment ）； 试验是指运用必要手段，研究事物规律的活动； 设计是指主动、预先地制定方案和计划； 研究和处理多因子与响应变量关系的一种科学方法。它通过合理地挑选试验条件，安排试验，并通过对试验数据的分析，找出总体最优的改进方案。Copyrigh
10、t 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.试验设计 vs. 传统方法 直觉 Intuition 老板或专家的“ 圣经” Bible from boss or expert 过程监控 Process monitoring 试错法 Trial and error 单因子变化法 One factor at a time 数据挖掘 Data miningCopyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved. “天才靠的是百分之一的灵感和百分之九十九的汗水。”爱迪生 “我非常同情地观察到他的工作状
11、况，但凡有一点点理论和计算能帮助他的话，就将节省他百分之九十的精力。”尼古拉 特勒撒试错法Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.单因子变化法Baseline combination of conditionsChange one factorIf better, keep the change and try next factorIf results not improved, revert and try next factorCopyright 2008, SAS Institute Inc. All rights
12、reserved.试验设计有什么用？ 减少试验次数，缩短研发时间，降低成本 科学地量化变量的作用，确定影响流程变异/质量性能的关键因素以及关键因素之间的相互联系 优化关键技术参数的设置 通过精确的数学模型预测产品或过程的性能 在团队中统一思想，消除分歧，协助决策Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.狭义试验设计筛选描述优化部分因子设计完全因子设计响应面设计Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.狭义试验设计的图示Half Fraction 23Full
13、Factorial 23Full FactorialCentral CompositeStage 1 Stage 3Stage 2Linear Interactions QuadraticCopyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.完全因子设计响应面设计普通软件第一层次（传统 DOE）部分因子设计JMP能实现所有试验设计方案田口设计混料设计第二层次（传统 DOE）扩充设计定制设计非线性设计第三层次（高级 DOE）空间填充设计容差设计广义试验设计Copyright 2008, SAS Institute Inc. All righ
14、ts reserved.试验设计的核心技术试验方案试验方案 分析数据分析数据Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.试验设计的基本思路确定实际问题了解现实状况选择因变量Y选择自变量X 选择因子水平制定试验方案实施试验并收集数据分析数据结论与后续管理Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.试验设计中的常见术语 【响应】Response 【因素 】Factor 【水平】Level 【编码】Coding 【处理】Treatment 【运行】Run 【主效应】Ma
15、in Effect 【交互作用】Interaction 【随机误差】Random ErrorCopyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.“Coded” levels “编码后的” 水平经常用来简化水平的标志，在进行实验筹备和分析时非常有用当X 为连续变量时，+1代表 “高水平”-1代表 “低水平”编码代码值实际值 - 中心值半极差Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.主效应-1+1YMain Effect of FactorAverage of all ob
16、servations at High (+) levelAverage of all observations at Low (-) level=Main EffectCopyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.交互作用YNo InteractionFactor BFactor A+111 +1InteractionFactor BFactor A+111 +1YInteractionEffect of A at B(+)Effect of A at B(-) =2Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.完全因子设计定义定义 :完全因子设计 nk是指共有 k 个因子, 每个因子有 n 个水平，总共运行 nk次试验，一般常用的是 2k的完全因子设计。优点优点 : 可以实现对多因子在多水平上的分析。 运行次数较少，计算分析相对较容易。 适合于早期试验，更是相对复杂试验的基础。Copyright 2008, SAS Institute Inc. All rights reserved.2k因子的正交表22232425
