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1、响应曲面设计Response Surface Design第1页/共71页响应曲面设计响应曲面设计 回归设计的基本概念回归设计的基本概念 一次回归正交设计一次回归正交设计 快速登高法快速登高法 二次回归的设计介绍二次回归的设计介绍 响应曲面设计的响应曲面设计的MinitabMinitab操作操作 响应曲面设计的优化设置响应曲面设计的优化设置MinitabMinitab操作操作第2页/共71页第3页/共71页第4页/共71页第5页/共71页第6页/共71页一一 试验的设计试验的设计Z1jZ0jZ2jj第7页/共71页第8页/共71页第9页/共71页第10页/共71页二二 数据的分析数据的分析第1
2、1页/共71页第12页/共71页第13页/共71页第14页/共71页第15页/共71页第16页/共71页第17页/共71页第18页/共71页二二 零水平的检验零水平的检验第19页/共71页第20页/共71页第21页/共71页第22页/共71页第23页/共71页第24页/共71页第25页/共71页第26页/共71页第27页/共71页第28页/共71页第29页/共71页第30页/共71页当弯曲项显著怎么办？当弯曲项显著怎么办？-指标与因子间存在非线性影响。指标与因子间存在非线性影响。-需要更多的试验点以估计响应关系。需要更多的试验点以估计响应关系。第31页/共71页什么叫响应表面方法？响应表面方法
3、指的是一种能够模拟曲线关系的试验设计和试验分析。对于响应表面分析，所有的X均必须是连续变化的变量。16 18 20 22 24 26 425262789Soak Time(min.)Concentration(%)涂层轮廓图x2x1y=涂层厚度(mm)401520Plating(mm)Soak Time(min.)405060Soak Time(min.)4025606.58.5Concentration(%)7.59.5Concentration(%)x2x1y接线图浓度(%)浸润时间(min.)电镀时间(mm)浸润时间(min.)浓度(%)第32页/共71页什么情况下使用响应表面方法?当你
4、已经具备了大量的流程知识并且希望优化某个流程时就可以使用响应表面方法：过程知识的当前状态高设计类型常见的因素数目的：确定 估计分辨率筛选 4 最重要的因素（关键几个）改进的大致方向（线性效应）III部分析因3 15 部分交互作用所有主效应和部分交互作用IV+析因1 7 所有因素之间的关系所有主效应和所有交互作用全分辨响应表面 DOE 响应曲面 创建响应曲面第46页/共71页Step1 Step1 选择设计类型选择设计类型“中心复合中心复合”或或Box-BehnkenBox-Behnken设计，其中设计，其中“中中心复合心复合”可以通过星号臂长度可以通过星号臂长度AlphaAlpha的定义和中心
5、点数的选择实现回的定义和中心点数的选择实现回归正交设计、回归旋转设计等。归正交设计、回归旋转设计等。Step2 Step2 在在“因子数因子数”选项中指定模型包含的因子数选项中指定模型包含的因子数第47页/共71页Step3 Step3 选择选择“设计设计”复选框复选框 在对应选项中选择全因子（全实在对应选项中选择全因子（全实施）、一半（施）、一半（1/21/2实施）、四分之一（实施）、四分之一（1/41/4实施）试验方案。实施）试验方案。第48页/共71页Step4 Step4 选择选择“设计设计”复选框复选框 在在“区组区组”对应选项中选择分组对应选项中选择分组试验的组数，以满足试验条件变
6、化的情况。试验的组数，以满足试验条件变化的情况。第49页/共71页Step5 Step5 选择选择“设计设计”复选框复选框 在在“中心点数中心点数”中可以定义中心中可以定义中心点的个数（如果选择分组试验，则分别指定包含在组和正交实验中的点的个数（如果选择分组试验，则分别指定包含在组和正交实验中的中心点数）。中心点数）。第50页/共71页Step6 Step6 选择选择“设计设计”复选框复选框 在在AlphaAlpha值中可以定义值中可以定义，即星，即星号臂长度，选择表面中心时，号臂长度，选择表面中心时，=1=1。第51页/共71页Step7 Step7 选择选择“设计设计”复选框复选框 在在“
7、仿形数仿形数”中可以定义重复的试验中可以定义重复的试验次数，选择次数，选择“仿形上的区组仿形上的区组”则使重复试验包含在分组实验中则使重复试验包含在分组实验中第52页/共71页Step8 Step8 选择选择“因子因子”复选框复选框 在在“水平定义水平定义”中选择定义的高中选择定义的高低水平是指立方点（正交点）还是轴点（星号点）。低水平是指立方点（正交点）还是轴点（星号点）。Step9 Step9 在在“名称、低、高名称、低、高”中可以分别输入因子名称、低水平值、中可以分别输入因子名称、低水平值、高水平值。高水平值。第53页/共71页示例示例 在研究杉木苗木的氮、磷、钾反应模式及最佳施肥组合时
8、，在研究杉木苗木的氮、磷、钾反应模式及最佳施肥组合时，探讨氮、磷、钾对苗木生物量的影响。探讨氮、磷、钾对苗木生物量的影响。项目NP2O2K2OZ2j11.9117.0410.29Z1j000Z0j5.9558.525.15j3.3654.862.99第54页/共71页项目NP2O2K2O+11.9117.0410.29+19.3213.388.1405.9558.525.15-12.593.662.16-000因子编码表因子编码表第55页/共71页Minitab Minitab 结果结果第56页/共71页思考思考 假设由于条件的限制，这批试验需在两个试验基地完成，该怎么假设由于条件的限制，这批
9、试验需在两个试验基地完成，该怎么处理呢？处理呢？第57页/共71页统计 DOE 响应曲面 分析响应曲面设计第58页/共71页Step10 Step10 在在“响应响应”中输入响应指标结果，本例输入中输入响应指标结果，本例输入Y Y。Step11 Step11 选择选择“分析数据，使用分析数据，使用”是否为编码模式，本例选择已编是否为编码模式，本例选择已编码单位码单位第59页/共71页Step12 Step12 在在“项项”中选择分析的模式。中选择分析的模式。Step13 Step13 在在“所选项所选项”选择分析模型包含的因子和组合。选择分析模型包含的因子和组合。第60页/共71页Step14
10、 Step14 选择分析残差模型选择分析残差模型第61页/共71页 可以重复分析，逐步剔除不显著因子或组合，以增加模型精度。可以重复分析，逐步剔除不显著因子或组合，以增加模型精度。第62页/共71页第63页/共71页第64页/共71页统计 DOE 响应曲面 等值线/曲面图 第65页/共71页Step15 Step15 在在“因子因子”中选择在中选择在“同一图表的单独组块中同一图表的单独组块中”第66页/共71页统计 DOE 响应曲面 响应优化器第67页/共71页Step16 在在“可用可用”中选择优化的指标。中选择优化的指标。第68页/共71页Step16 选择选择“设置设置”复选框复选框 在在Goal中选择望大、望目、望小特性，中选择望大、望目、望小特性，并在并在Lower输入下规格限，在输入下规格限，在Target中输入目标值，在中输入目标值，在Upper中输入上中输入上规格限。规格限。第69页/共71页第70页/共71页感谢您的观看！第71页/共71页