Minitab DOE操作说明(全因子实验范例)

Minitab DOE操作說明:

範例:

全因子實驗設計法

3因子2水準實驗設計:

因子—A.時間 ,B.溫度 ,C.催化劑種類

Step 1:決定實驗設計

開啟Minitab R14版

1.選擇Stat > DOE > Factorial > Create Factorial Design

2.點擊Display Available Designs

因所要討論的因子有三個 , 由表中可以作二種選擇:

➢選擇Ⅲ作4次實驗

一個三因子2水準的設計共有23 (或8)種可能的組合 , 一個包含所有可能組合的設計 , 即稱之為全因子設計(Full Factorial Design) ,好處是可避免交絡(Confounding)的情況 ,也就是所有因子的效應無法與其它的效應明確分辨出來 ; 然而 ,使用較少的組合設計稱

之為部份因子設計(Fractional Factorial Design)

此範例決定是全因子設計 , 因在化學工廠內 , 要控制這些因子(時間/壓力/催化劑種類) 並不耗費時間及成本 , 且實驗可在非尖峰時間進行 , 避免打斷生產線的進度 , 如果這

實驗所需成本很高或困難執行 , 你可能需做不同決定。

3.點擊OK , 回到主對話框中

4.選擇2-level factorial (default generators), 在因子數選擇3

5.點擊Designs ,選取Full factorial

6.在Number of replicates選項中選2 ,按OK

Step 2:因子命名與因子水準的設定

因子水準的設定可以是文字或數值

➢若因子為連續性→使用數值水準設定 ,可為量測的任意值(ex.反應時間) ➢若因子為類別變數→使用文字水準設定 ,為有限的可能值(ex.催化劑種類) 就一個2水準的因子設計 , 因子水準設定為兩個值 , 建議數值儘可能分開: Factor Low Setting High Setting

Temperature 20° C 40° C

Pressure

1

atmosphere

4

atmospheres

Catalyst A B

1.點擊Factors按鈕

2.輸入因子名稱及水準 , 完成後按OK回到Create Factorial Design主對話框

Step 3:隨機化與儲存設計的內容

1.按Options選項鈕

2.在Base for random data generator的欄位 , 輸入9 ,可控制隨機化的結果 ,讓每次都可得到一致的模型

3.確定有選取Store design in worksheet的選項後 ,並按OK

4.回到Create Factorial Design主對話框按OK ,就會產生設計的內容並儲存在工作表單中

Step 4:瀏覽設計的內容（直交表形成）

實驗原有順序

隨機後實驗順序

➢若要切換工作表單以RanOrder/StdOrder以及Coded/Uncoded的呈現 ,

可由功能表Stat→DOE→Display Design來選擇

依隨機後實驗順序執行

依實驗原有順序執行

因子水準以代號顯示

因子水準以真實Data顯示➢另外若要修改因子名稱或設定 , 有兩種方式：

(1)可由功能表Stat→DOE→Modify Design來選擇

(2)直接修改資料視窗中相對的因子列

Step 5:資料收集與輸入

1.在資料視窗中C8的變數名稱位置輸入Yield

2.可將此實驗工作表列印出來並收集數據結果輸入Yield資料列中

Step 6:篩選實驗

目的是利用效應圖來選取對於提高產能較大效應的因子

➢配置一個模型(Fit a model)

1.在功能表點選Stat→DOE→Factorial→Analyze Factorial Design

2.在Responses欄位輸入Yield

3.點取Graphs選項鈕

4.繪製Normal(常態機率圖)及Pareto(柏拉圖) ,協助找到顯著因子

5.按OK鍵 ,回到Analyze Factorial Design主對話框 ,再按主對話框OK鍵 ,即會將分析

結果及繪圖在視窗中

➢效應圖(Effect Plots)

Normal(常態機率圖)Pareto(柏拉圖)

在圖中偏離直線較遠的點(紅色)為顯著因子 , 即為依圖中影響效應程度大小排列並數值

➢確認重要的效應

因使用為全因子設計 ,故包含3個單一之主效應、3個二次的(two-way)交互作用及1個三次的(three-way)交互作用

以表列中可由P值來找出哪些因子為顯著的效應

P值>0.05 →非顯著

P值<0.05 →顯著

Step 7:配置一個較簡單的模型

接下來 ,要由全因子模型所找到的重要因子再重新設定一個較簡單的模型 ,也就是去除不顯著之因子 ,評估適合度、圖示解析及殘差分析

1.點選功能表選單Start→DOE→Factorial→Analyze Factorial Design

2.選取Terms選項鈕

3.設定內容

將原本在Selected Terms欄位中的不顯著因子移到Available Terms欄位中

5.點取Graphs選項鈕 ,取消勾選Normal與Pareto圖

6.勾選Four in one相關分析圖 ,按OK鍵回主對話框

7.按Analyze Factorial Design的主對話框OK鍵

分析的結果會列在程序視窗中 ,

➢主效應是否選取適當??

➢設定的模型是否恰當??