创建部分因子设计

规划较少的因子组合,同时明确显示哪些效应仍相互混杂。

指南 · 试验设计(DOE) · 阅读约需 5 分钟

应用命令、工作表标识符和示例数据值保留原文。截图、图表和下载文件均为英文。

示例: 标签黏附力

团队计划研究压力、压板温度、保压时间及压后保持时间。正半分数设计将八种组合各进行两次,并加做三次中心点试验。剥离力将以每 25 mm 宽度对应的力(N)表示。

下载因子目录(CSV,英文列名)

此示例与 Help 中使用的示例相同。CSV 列出需在 Inputs 中手动输入的因子定义;导入该文件不会配置设计。在 Help 中使用 Open example in a practice copy,可预先填入示例设置。

1. 创建工作区

在侧边栏中打开 Design of Experiments,创建一项分析。为其命名,选择 New blank worksheet,然后选择 Create analysis。因子目录仅供参考;此任务无需导入测量数据。

2. 选择设计

在 Inputs 中,将 Task 设为 Create design,将 Design family 设为 Fractional factorial。

3. 输入因子

在 Factors 下,使用 Add factor 或删除行,使因子数为 4。保持下表顺序,并将每个因子的 Type 设为 Numeric。

按下表输入 Factor name、Unit、Low 和 High。

因子因子名称单位低水平高水平
Apress_pressure_mpaMPa0.20.4
Bplaten_temperature_c°C3555
Cpress_dwell_ss13
Dpost_press_hold_ss515

4. 设置试验计划

在 Complete replicates 中输入 2,在 Center points per design 中输入 3。将 Blocks 设为 Unblocked。在 Generators, separated by commas 中输入 D=ABC。选中 Randomize within blocks,并在 Random seed 中输入 42。

预览应显示 Expected 19 runs in 1 block(s) 和 Resolution 4。

Design of Experiments: 输入信息,包含示例的列分配和设置
英文 Fractional factorial Inputs 界面,展示此试验计划的因子边界、重复、中心点、区组和随机种子。 查看原尺寸图片 (在新标签页中打开)

5. 生成设计

选择 Generate design。新工作表将打开,其中包含随机化的试验计划和空白的 Response 1 列。打开 Results,查看设计摘要和完整试验计划表。将此生成的研究与已有记录的分析示例分开保存。

6. 解读结果

  1. 核对试验计划

    设计摘要显示一个区组中共 19 次试验:取半数组合的八种不同设置各进行两次,另有三次中心点试验。此计划采用四个因子的 16 种低/高水平组合中的一半。尚未测量剥离力。

  2. 解读首次试验

    执行顺序 1 对应第 1 次重复中标准顺序为 7 的试验。其设置为压力 0.4 MPa、压板温度 55 °C、保压时间 1 秒、压后保持时间 5 秒。应按执行顺序进行,不要通过排序因子列改变顺序。

  3. 理解取舍

    因子字母对应设置表:A 为压力,B 为温度,C 为保压时间,D 为压后保持时间。低水平编码为 −1,高水平编码为 +1。生成元 D=ABC 表示将前三个编码相乘,以确定第四个因子的编码。对于执行顺序为 1 的试验,(+1)×(+1)×(−1)=−1,因此压后保持时间取低水平,为 5 秒。此取半设计的分辨度为 IV;压力 × 温度与保压时间 × 压后保持时间共用同一估计,主效应也与三因子交互作用混杂。

  4. 确定如何使用设计

    重复有助于估计试验间变差,但无法消除这些混杂关系。实施研究前,应检查完整的混杂结构。如果必须分离某对混杂效应,应规划额外设置,不能将重复视为解决办法。

  5. 实施并记录研究

    确认每项设置均可实施,再按随机化的执行顺序操作。独立重复制备过程。将新测得的剥离力输入 Response 1,与实际试验对应;切勿按行位置转移其他试验的测量值。

更多详情:阅读各结果部分

完整结果表采用六位有效数字,与 Help 中一致。

设计摘要

类型用于标识设计。试验总数为 19;基础试验次数是生成器的基础计数,为 8。重复次数和区组数记录所选结构。实际随机种子为 42;复现计划时,应同时保留生成器版本。α 用于中心复合设计的轴向距离。分辨度描述部分因子设计中的混杂关系;破折号表示该统计量不适用。

设计摘要 · 9 行
统计量数值
类型Fractional factorial
试验次数19
基础试验次数8
重复次数2
区组数1
α—
分辨度4
实际随机种子42
生成器版本doe-v2.1
  • 不可用设置显示为 —;仍应以已保存的设计数据行为准。

因子设置

每行给出因子名称、建模类型、单位及输入的低、高边界。此处所有因子均为数值型。水平列中的破折号表示未另行输入明确的水平列表。中点是中心点试验的因子设置,并非实测响应。

因子设置 · 4 行
因子类型单位低水平高水平水平
press_pressure_mpa数值MPa0.20.4—
platen_temperature_c数值°C3555—
press_dwell_s数值s13—
post_press_hold_s数值s515—

试验计划表

全部生成的试验按执行顺序显示。行 ID 标识一次试验;标准顺序标识其在设计中的位置;执行顺序给出计划次序。区组用于组织试验,重复编号标识重复的设计。点类型按适用情况区分因子点、星点(轴点)、边点或中心点。其余列给出实际因子设置,单位见各列说明。生成工作表的 Response 1 初始为空;此计划不包含响应值。

试验计划表 · 19 行
行 ID标准顺序执行顺序区组点类型重复编号press_pressure_mpaplaten_temperature_cpress_dwell_spost_press_hold_s
doe-7711factorial10.45515
doe-121221factorial20.25535
doe-9931factorial20.23515
doe-141441factorial20.43535
doe-3351factorial10.255115
doe-131361factorial20.435115
doe-191971center10.345210
doe-161681factorial20.455315
doe-8891factorial10.455315
doe-1111101factorial20.255115
doe-1717111center10.345210
doe-1818121center10.345210
doe-1515131factorial20.45515
doe-11141factorial10.23515
doe-66151factorial10.43535
doe-44161factorial10.25535
doe-1010171factorial20.235315
doe-22181factorial10.235315
doe-55191factorial10.435115

混杂结构

项列标明一个效应,混杂项列列出此部分设计无法与其区分的效应。对于 I=ABCD,AB 与 CD 混杂,AC 与 BD 混杂,AD 与 BC 混杂。字母对应 Inputs 中输入的因子顺序。主效应与三因子交互作用混杂。重复相同的取半组合,无法分离这些混杂效应。

混杂结构 · 10 行
项混杂项(别名)
press_pressure_mpaplaten_temperature_c × press_dwell_s × post_press_hold_s
platen_temperature_cpress_pressure_mpa × press_dwell_s × post_press_hold_s
press_dwell_spress_pressure_mpa × platen_temperature_c × post_press_hold_s
post_press_hold_spress_pressure_mpa × platen_temperature_c × press_dwell_s
press_pressure_mpa × platen_temperature_cpress_dwell_s × post_press_hold_s
press_pressure_mpa × press_dwell_splaten_temperature_c × post_press_hold_s
press_pressure_mpa × post_press_hold_splaten_temperature_c × press_dwell_s
platen_temperature_c × press_dwell_spress_pressure_mpa × post_press_hold_s
platen_temperature_c × post_press_hold_spress_pressure_mpa × press_dwell_s
press_dwell_s × post_press_hold_spress_pressure_mpa × platen_temperature_c
  • 定义关系:I=ABCD
  • A = press_pressure_mpa; B = platen_temperature_c; C = press_dwell_s; D = post_press_hold_s

7. 创建报告

保留英文原始报告中的 Design summary、Factor settings、完整的 Run sheet 及 Alias structure。记录实际随机种子、生成器版本、单位和计划执行顺序。此报告记录的是设计;实施研究后,应另行添加实测响应及其分析。

在已完成的运行中选择 Add to report 。打开 Choose individual items and advanced options 以选择表格和图表,然后选择 Add to draft。隐藏的项目仍会保留在已保存的分析中。

为报告命名,并添加研究目的和您的解读。选择 Save,查看 Preview,然后使用 Export → Download HTML。以下示例包含全部已选内容,包括超出单屏显示范围的结果。

此报告在应用中生成,为英文原版。 此 Help 示例在应用内生成的完整输出,包括适用的表格、图表和运行说明。 报告中的数值采用应用显示的数值精度。导出的图表为静态图表。在窄屏上,请横向滚动查看较宽的图表和表格。
查看示例报告: 创建部分因子设计:标签黏附力

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