實驗設計法簡介

射出成型是一種非常復雜的過程，結合了模具設計、塑件設計、流變材料及加工條件。首先，熔膠流過由豎膠道、主／次流道及澆口所組成的熔膠傳送系統（也稱為流道系統）至個別模穴中。流道系統的設計非常重要，因為會直接影響成型塑件的質量與生產成本。在設計有澆口位置與流道系統的模穴，流道系統就必須要求保持平衡，讓每個模穴都能在相同的時間與壓力下被充填。當熔膠注入模穴時，必須有適當的加工條件控制塑件以確保質量良好。但由于從原料到產品的操作條件的復雜程度，傳統的試誤法不能有效率地預測與控制加工過程。因此，選擇適合的操作條件是高效率射出成型的關鍵課題。

Moldex3D專家分析模塊功能導覽

Moldex3D專家分析模塊采用實驗設計法 (DOE) 協助設計者針對流道尺寸、澆口位置及加工條件來決定適合的射出成型條件，以優化成型系統設計。專家分析模塊可分別適用于Shell、Solid及eDesign模型。對于Shell模型，專家分析模塊提供澆口位置與流道尺寸的設計優化、自動加工條件設計的制程優化及實驗設計法 (DOE)。對于 eDesign 模型，專家分析模塊支持澆口位置的設計優化、成型溫度與時間的制程優化、流率多段設定、保壓壓力多段設定及實驗設計法 (DOE)。對于 Solid 模型，專家分析模塊提供成型溫度與時間等制程的優化、流率多段設定、保壓壓力多段設定及實驗設計法 (DOE)。

1. 實驗設計法(DOE)分析 (Studio) (Design of Experiment Analysis in Studio)

Moldex3D DOE分析是為了幫助使用者來預測設計因子與成型因子中最佳的組合，并提供過程與結果的統計。田口法是優化(Optimization)時主要使用的方法以減少需要嘗試(跑分析)的組合。

要開始DOE分析，首先需啟用專家分析(Expert)模塊, 并準備一基礎組別來當作優化的目標。以基礎組別來完成模擬并取得關鍵成型性質，開啟DOE精靈來產生DOE組別。DOE精靈可以通過點擊組別選單(在樹上對基礎組別用右肩)的DOE Wizard，或者在主頁簽的新組別下拉選單也可以。

?建立DOE組別 (Create DOE Runs)

在DOE精靈中，先指定DOE分析的名稱，基礎組別與分析序列，在通過設定與總結兩頁簽來完成DOE分析設置，在設定頁簽指定田中直交表及優化因子，在總結頁簽來預覽并建立所有的DOE組別。

注：分析序列中可選擇的項目為基礎組別中可以選并且DOE有支持的。

1. DOE 方法 (DOE Method)

使用田口法來定義出不同控制因子組合的矩陣可以用限定的分析組數來取得優化的組別。而相對的，全因子實驗則提供了更彈性的方式來定義優化的分析矩陣。也因此使用不同方法時，設定的六成會稍有不同。

-田口法：在水平(Levels)選擇一個來決定控制因子變化的步數, 也可視作優化分析的分辨率。然后決定控制因子的個數，最高的控制因子數取決與前面水平的選擇。水平與控制因子數都決定完以后，可以在下面接著選取可用的田中直交表(Taguchi Array)，依據田口法的目的建議選擇需分析組別數最少的即可。

-全因子實驗：與田口法不同，全因子可以隨意地增加控制因子并為各個因子設定不同的水平。所有的因子組合都會透過計算來納入分析驗證，所以也會需要比較大的計算資源與時間。

?控制因子 (Control Factors)

從下表所列出的因子中選擇來求取最佳組合，一般來說為了優化的目的會選擇對成品質量影響最大(高質量響應)的來做控制因子。每個被選取的控制因子會先對每個水平有默認值，可以更改來決定優化的區間跟級距。

?品質因子 (Quality Factors)

選擇質量因子來定義成品的質量，所以當然也要和前面選取的控制因子匹配起來。參考下表為質量因子選擇目標來決定此因子要怎么來量化。如果要使用望目作為目標，雙擊字段再鍵入目標數值。

在對象字段，在全局之外選擇特定的探針節點來針對特定位置取得優化結果，或者在使用距離、平坦度等作為質量因子時選擇目標的量測項目。故要使用量測值作為質量因子時，必須要使用工具或結果頁簽的功能在設定前線設置好量測對象。針對位移變形相關的質量因子，可以點擊右方的設定圖示可以選擇不同的對齊或UCS(用戶坐標系統)設定。

如果要選擇多于一個質量因子，則需要指定個因子的權重然后就會算出其在總體控制因子中的百分比(%) 會在右側計算，但是建議只選擇一個質量因子就好也比較常用。

2. DOE總結 (DOE Summary)

點擊下一步可切換到總結頁簽來預覽依據設定頁簽的設定田口直交表所列出需要被計算的控制因子組合(點擊上一步可回到設定頁簽)。此頁部分項目(質量因子及預測)在這時候是空白的，但在DOE分析完成后會提供內容。點擊角上的設定圖標來開啟進階選項窗口：

先執行冷卻于充填分析前 (run cooling for mold temperature)：若有勾選，則所有組別的分析序列都會由冷卻分析開始(CFPC vs. FPC)。

考慮流道效應 (consider runner effect)：若有勾選，在考慮質量因子時會把流道的結果也考慮進去。

當一個組別出現錯誤時終止所有分析(Abort analysis when one run fails)：此選項需要將計算管理員的工作數量降成1才能使用。啟用后，如果批次計算中發現其中一個工作出現錯誤就會取消全部的工作，否則就會跳過。

?進行DOE分析 (Run DOE Analysis)

確認好DOE分析的設定后，點擊完成讓Moldex3D來建立所有的DOE組別再外加一優化組別。在優化組別中，AutoDesign – DOE已經啟用為分析序列了所以可直接點擊開始分析(或呼叫計算管理員)來將所有的DOE組別提交給求解器作計算。所有的計算結束后，原先結果樹的DOE信息項目后面會再多增加幾個結果項。再提交計算前也可以點擊DOE信息來開啟DOE精靈檢查設定(但無法更改)。

設定AutoDesign – DOE分析順序

DOE信息 (DOE Info)

完成DOE分析后，點擊DOE信息開啟DOE精靈并切換到總結頁。先前沒有數值的項目都已經填上了求解器計算出來的質量因子。在預測字段，可以填入不同的控制因子值，Moldex3D會利用內插法來預測相對應的質量因子。

右鍵點擊DOE信息并點選導出到CSV來輸出DOE設定及結果的數據。指定好CSV的名稱及位置在點及確定來生成CSV(有選項可以在生成完后直接開啟CSV)。

3. DOE結果 (DOE Result)

?品質響應 (Quality Response)

顯示控制因子各水平在不同組別質量因子的平均值，其變化代表了控制因子在不同水平間對質量因子的影響程度。如果其變化太不明顯則代表在考慮的區間中，此控制因子的優化相對不重要。

?S/N比響應 (S/N Ratio Response)

S/N比為田口法中的訊號噪聲 (Signal to Noise Ratio) 比，其整合了質量響應與標準偏差的影響。此外，訊號噪聲比經過正規化，使得不論質量特征(characteristic)為何，訊號噪聲比值愈高都代表質量愈好。

?響應面繪圖 (Response Surface Graph)

響應面繪圖為兩控制因子所擬合出質量因子的3D變化圖，可以顯示各控制因子的影響程度、趨勢以及優化的區域。兩個以上控制因子存在時，右鍵點擊結果項并點選圖表選項來更改X與Y軸。

?平行坐標圖 (Parallel Coordinate Plot)

在平行坐標圖中，每一條曲線代表著一個DOE分析組別與其對應的控制因子與質量因子。線的顏色則是當前啟用的軸(其標題加粗)，而雙擊任意軸的標題可以將之啟用。此圖可以同時清除的來顯示每一個控制因子對質量結果的影響其關系。