DOE實驗設計的案例
響應曲面法和DOE試驗設計
響應曲面法
響應曲面法與設計.pdf
響應曲面回歸分析法_一種新的回歸分析法在材料研究中的應用.pdf
響應曲面試驗設計法的教學嘗試.pdf
DOE試驗設計（上海交大的PPT）
DOE實驗設計方法介紹.zip
DOE實驗設計.zip
Moldex3D模流分析之應用Moldex3D實驗設計法分析 降低隱形眼鏡殼模翹曲變形
圖五 原始設計：存在充填不平衡問題
圖六 設計變更：將前弧處澆口加大
圖七 設計變更后的充填情形
經由CAE模擬原始設計和實驗法設計翹曲變形量，得到的結果可看出，加總實驗設計法之最佳參數與模具設計改善后效果，可將翹曲改善率提升17.28%。
結果
Moldex3D DOE 實驗分析法協助臺科大團隊快速取得最佳成型參數組別，提供設計變更正確的方向成功降低變形量，避免投入過多的試誤成本，快速達成產品設計與成型制程優化目標。
展開 Doe實驗設計正交實驗設計法簡介
正交設計是安排多因素試驗、尋求最優水平組合的一種高效率試驗設計方法。
正交設計是利用正交表來安排多因素試驗、分析試驗結果的一種設計方法。它從多因素試驗的全部水平組合中挑選部分有代表性的水平組合進行試驗，通過對這部分試驗結果的分析了解全面試驗的情況，找出最優水平組合。
例如，研究氮、磷、鉀肥施用量對某小麥品種產量的影響：
A因素是氮肥施用量，設A1、A2、A33個水平；
B因素是磷肥施用量，設B1、B2、B33個水平；
C因素是鉀肥施用量，設C1、C2、C33個水平。
這是一個3因素每個因素3水平的試驗，各因素的水平之間全部可能的組合有27種。
如果進行全面試驗，可以分析各因素的效應，交互作用，也可選出最優水平組合。
但全面試驗包含的水平組合數較多，工作量大，由于受試驗場地、經費等限制而難于實施。
如果試驗的主要目的是尋求最優水平組合，則可利用正交設計來安排試驗。
正交設計的基本特點是：用部分試驗來代替全面試驗，通過對部分試驗結果的分析，了解全面試驗的情況。
正交試驗是用部分試驗來代替全面試驗，它不可能像全面試驗那樣對各因素效應、交互作用一一分析；當交互作用存在時，有可能出現交互作用的混雜。
如對于上述3因素每個因素3水平試驗，若不考慮交互作用，可利用正交表L9(34)安排，試驗方案僅包含9個水平組合，就能反映試驗方案包含27個水平組合的全面試驗的情況，找出最佳的生產條件。
表133試驗的全面試驗方案
3因素每個因素3水平試驗點的均衡分布圖
正交設計就是從全面試驗點（水平組合）中挑選出有代表性的部分試驗點（水平組合）來進行試驗。圖1中標有‘’9個試驗點，就是利用正交表L9(34)從27個試驗點中挑選出來的9個試驗點。
展開 Moldex3D模流分析之結合模流分析和實驗設計(DOE) 快速找到產品最優解
實驗設計(Design of Experiment, DOE)
射出成型產品的最終質量，與產品設計、模具設計、材料性質、以及成型條件等多重因素有關；每一個因素的改變，都可能會對質量造成影響。若運用傳統的試誤法一一找出各項變因的影響，相當耗費成本且效率低落；要有效且快速的找到關鍵因素、以解決成型問題及優化產品質量，就需要仰賴有系統的實驗設計(Design of Experiment, DOE)方法。藉由研究各因素如何影響質量，以及其之間的關系，來決定最佳的設計。
以生活中的問題為例：咖啡的美味度可能受烘焙程度(淺度、深度) 、脫水程度(低、高) 、浸泡時間(短、長)、浸泡溫度(低、高)等影響，如果一次改變一個變因去試驗，需要耗費大量時間成本；若改變二個以上的變因，則無法準確剖析該次試驗是受哪個變因影響較劇烈。以射出成型問題為例，已知塑料流速、熔化溫度、型腔塑料壓力、塑料冷卻速度等因素都會影響翹曲結果。在這么多因素影響下，若沒有豐富的經驗指路，而以試誤法去解決問題，想必不是個好辦法，這也是DOE為何重要的原因。
DOE除了可在實務上應用外，也能搭配CAE軟件使用。優化軟件提供不同的實驗設計方法，并從CAE模流分析結果得出最佳解，兩者可互相溝通甚至進行迭代。Moldex3D Studio可在單一平臺同時完成模流和優化分析(圖一)，使DOE試模過程科學化。以下將說明如何在實驗設計中決定最佳設計，以及軟件能在實務上提供哪些協助。
圖一 Moldex3D Studio在單一平臺就可同時完成模流和優化分析
如何決定最佳設計
DOE中最重要的就是控制因子(Control Factor)和質量因子(Quality Factor) ，質量因子通常為要解決或改善的問題，而控制因子則為實驗的變量。
展開 
基于Isight和Abaqus的實驗設計方法
1.導讀
實驗設計（Design of Experiment,DOE）是一種安排實驗和分析實驗數據的數理統計方法，已經廣泛應用于產品設計中。通過對產品質量、工藝參數的量化分析，DOE可搜尋關鍵因素，控制與產品設計相關的因素，然后對實驗進行合理安排，以最少的實驗次數獲得理想的實驗結果。常用的DOE方法有正交實驗、拉丁超立方、全因子分析法、Box-Behnken、田口法等。正交實驗具有“均勻分散，齊整可比”的特點，正交實驗能夠保證各種主要因素的各種可能，但是實驗次數較多。拉丁超立方能夠保證樣本均勻分布在樣本空間，且以更少的實驗次數實現目的。在產品設計時，若能根據需求方便使用各種DOE方法，將能事半功倍。Isight能夠快速實現多種DOE方法，已經集成了主流的DOE方法，產品設計時，設計人員能根據設計需求靈活調用各種方法。
圖1 拉丁超立方原理圖
2.問題描述
針對一端受載，另一端固定的懸臂梁，實驗設計其彈性模量、泊松比和集中力三個因素，使得懸臂梁的最大位移最小。
圖2 流程搭建示意圖
3.實驗設計
本案例將結合Isight和Abaqus完成多因素實驗設計。Isight主要是完成實驗設計流程，而Abaqus是完成懸臂梁建模并進行有限元分析。在Isight中，拖拽Abaqus和實驗設計DOE模塊完成實驗設計流程化創建。
Abaqus模塊：導入懸臂梁Job-beam.inp和Job-beam.odb文件,選擇實驗設計參數。
DOE模塊：選擇拉丁超立方實驗設計，各設計變量上下10%的浮動，共20組數據點。
展開 基于HyperStudy行人與車輛碰撞腿部傷害分析
設計變量及其水平見表1所示。
2.2 響應定義
本次實驗分析的目的就是為了降低行人小腿傷害值，系統的輸出（響應）是行人小腿傷害值即脛骨加速度(X-ACC)、膝部彎曲角(BENDING)、膝部剪切位移(SHEARING)。HYPERSTUDY中定義的響應表達式見表2所示。
3 DOE分析
3.1 DOE模型建立
DOE控制方法采用完全因子實驗法，它通過對所有變量的所有水平進行組合來設計實驗[4]。
本例中設計變量采用3個水平等級，在實驗安排后，共產生27組計算文件，圖3為變量的3D散點圖示，其中Z軸代表變量H值，X、Y軸分別代表RO和T值。
3.2 DOE結果分析
計算后行人小腿傷害值結果蛇形圖如圖4所示。
3.2.1線性相關性
根據HyperStudy計算結果，設計變量及響應的線性相關性如圖5所示。由圖中可知，設計變量發動機底部支撐件厚度(T)與脛骨加速度值(X-ACC)相關性較高，達到0.92，說明T的變化會顯著影響到X-ACC的變化；設計變量發動機底部支撐件厚度(T)、小腿離地高度(H)與膝部彎曲角(BENDING)呈負相關關系，說明T與H的增加會導致BENDING值的降低；設計變量發動機底部支撐件厚度(T)與膝部剪切位移呈一定負相關關系。從結果來看設計變量吸能泡沫密度(RO)對小腿傷害的影響不大。
3.2.2 主效應及相互作用
參數的主效應指一個參數的水平改變時所引起的響應平均值的變化的大小。主效應的絕對值越大則表明這個參數對響應的影響就越大。
展開 Moldex3D模流分析之Studio Report Wizard
通過利用程序設計的力量，程序自動化實現了任務的自動執行，從而釋放人力資源以從事更復雜和戰略性的活動。
程序自動化的好處：
1. 提高效率
2. 減少人工錯誤
3. 節省時間和成本
4. 可擴展性和可客制化
Moldex3D Studio Report Wizard 可以自動生成模擬結果的報告，可以自定義模板和結果項目。專家模塊 DOE 功能可以幫助獲得理想的成型條件，，而不是以傳統的試錯方法優化注塑成型過程。Moldex3D API 提供了無限的自動化和客制功能的可能性，以提高您的日常工作效率！
特色
? 報表生成程序：自動產生客制化報告
? 專家模塊（DOE）：通過實驗設計模擬找到關鍵因素并優化制程條件
? Moldex3D API ：創建程序或腳本來操作以滿足任何自定義的需求
功能
報表生成程序
? 可設定結果列表、報告模板、圖像和視頻格式/分辨率
? 可同時比較 4 組模擬結果
? 一鍵生成報告
? 可匯出PPT或Excel格式報告
專家模塊（DOE）
? 專家模塊使用DOE實驗設計法，幫助用戶評估適當的產品/模具設計與最佳成型條件。
? DOE wizard是一個人性化的接口，用于設置DOE方法，控制/質量因子，自動創建DOE矩陣并顯示摘要及優化設計
? 支援田口法和全因子法
? 易于閱讀的因子結果解釋工具：平行坐標圖、信噪比和響應曲面圖
? 導出 CSV 報告包括結果、ANOVA統計數據和貢獻信息
Moldex3D API
? 創建模擬專案
? 獲取/設置計算參數
? 檢查計算狀態
? 查詢結果供內部系統使用
? 生成報告：PPT、查看檔案、視頻
? 使用 API 客制需要的功能
展開 Moldex3D模流分析之自動化和客制功能
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展開 別讓DOE的加工變“開盲盒”！用 Data-Defined Transimission(CF-TRAN01) 驗證 DOE 設計，真的太香了
因為相位圖設計完成和最終光場重建正確之間，并不能直接畫等號。中間還隔著很多坑，比如：
一、為什么DOE設計一定要先驗證？
如果你正在做DOE設計，或者你手上已經有相位圖了，但還不知道該怎么驗證，這篇基本可以直接拿去照著做。
這次我們不講特別復雜的大系統，就拿一個非常典型、也非常有代表性的案例來講：驗證一個 3×3 分束DOE 的整形效果。
所以今天這篇，我想分享一個特別實用、也特別適合工程場景的方法：怎么用 VirtualLab Fusion 里的 Data-Defined Transimission(CF-TRAN01)，把一張設計好的相位圖，真正變成可驗證的DOE模型，并且在加工之前，先把結果看明白。
說白了，DOE設計里最怕的，從來都不是沒有相位圖，而是你手里明明已經有了相位圖，卻不知道它到底靠不靠譜。
它到底能不能把光整形成我想要的樣子？ 它在目標面上到底會不會形成設計中的光斑？ 它是“理論上可行”，還是“實際上翻車”？ 如果直接拿去加工，最后會不會花了錢、等了周期，結果出來一看：不對勁？
算法跑完了，相位圖也出來了，文件夾里安安靜靜躺著一張“看起來很像那么回事”的全息相位圖。這個時候，最讓人上頭的問題就來了——這張圖，真的能打嗎？
做DOE設計的人，大概率都經歷過這樣一個瞬間：
整個流程其實不復雜，總共可以分成五步，如圖2所示。真正做一遍之后你會發現，它比很多人想象中要直觀得多。
四、這個案例具體怎么做？
這一點非常關鍵。
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展開 實驗室設計規劃-環境可靠性實驗室設計要點
熟悉實驗室施工及驗收標準
※.設計規劃項目內容18+
常規意義上的設計內容一般含有：平面設計、墻面設計、頂面設計、地面設計、門窗設計、過道設計、大廳設計、辦公室設計、儀器設備布局、全套3d效果設計、各類功能系統設計、裝修清單及預算等（如圖所示）
按設計規劃內容大類來分有：
1.實驗室裝修圖紙
1.1實驗室平面功能規劃圖（非常重要）
1.2實驗室墻體尺寸定位圖
1.3實驗室墻面材質說明圖
1.4實驗室地面材質鋪裝圖
1.5實驗室頂面材質鋪裝圖
1.6實驗室設備定位圖
1.7實驗室燈具照明定位圖
2、實驗室電器系統圖
2.1實驗室干線豎向系統圖
2.2實驗室電氣系統圖
2.3實驗室動力配電圖
2.4實驗室照明配電圖
2.5實驗室插座配電圖
2.6實驗室空調配電圖
2.7實驗室弱電布線圖
3、實驗室給排水系統圖
3.1實驗室給排水系統圖
3.2實驗室給水管道平面圖
3.3實驗室冷卻水管道平面圖
3.4實驗室廢水管道平面圖
4、實驗室暖通系統圖紙
4.1實驗室設備表
4.2實驗室多聯空調機組系統流程圖
4.3實驗室多聯空調機組系統平面圖
4.4實驗室多聯空調機組冷凝水管平面圖
4.5實驗室風口平面布置圖
4.6實驗室通風平面布置圖
5、實驗室效果圖
5.1實驗室設備區效果圖1張
5.2實驗室過道區效果圖1張
5.3實驗室會議區效果圖1張
※.設計規劃參考標準（部分）
GB 2894 安全標志及其使用導則
GB 3095 環境空氣質量標準
GB 3836.14 爆炸性環境 第14部分:場所分類 爆炸性氣體環境
GB 4962 氫氣使用安全技術規程
展開 
SYNOPSSY光學設計軟件--- 在現代鏡頭設計中使用 DOE
概述
（更多精彩技術案例，請關注“武漢墨光”微信公眾號）
? MDS填DSEARCH菜單 ? ADA添加DOE、ASY打印DOE表面數據
? MMA設置透射率映射到孔徑的菜單、DMASK分布 ? MMA設置空間頻率圖的菜單。
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選擇Dbook工作目錄
填DSEARCH菜單MDS按圖中填好數據并存入待命名的宏中，例子已經存入C23M1中，并修改了點擊 按鈕打開C23M1點擊 按鈕
優化并模擬退火運行DSEARCH_OPT.MAC點擊 按鈕，模擬退火(50, 2, 50)
用ADA添加DOE在DSEARCH_OPT的PANT文件前添加命令ADA 5 QUIET點擊 按鈕ADA的意思是Automatic DOE Assignment，自動衍射光學元件分配
A添加第二個DOE
在PANT文件中添加，VY 9 G 16、VY 9 G 26、VY 9 G 27、VY 9 G 28、VY 9 G 29
再次運行DSEARCH_OPT。
怎么知道哪些 G 變量有變化，在Help文件中輸入USS，選擇Type，16您會看到這些系數將從 2 到 8 階改變基本曲率和OPD 項。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程十九：DOE 在現代鏡頭設計中的應用
課程十九：DOE在現代鏡頭設計中的應用
在本課中，我們將重新設計一個5片鏡片的鏡頭，然后在某處添加衍射光學元件（DOE），查看是否可以改善其性能。
通過 MDS 對話框中的定義選項將創建一個 MACro，它將運行 DSEARCH 命令，并填充所有數據。
該設計將輸入 F / 3.5，半視場角為25度，孔徑為12毫米。我們選擇使用 SPECIAL AANT 代碼來控制后焦，這樣可以使后焦長度大于 22 毫米。我們還要求主光線角度不能過大。
當我們單擊 OK 按鈕時，程序會加載我們的 MACRO。我們在頂部添加了 CORE 16指令，以加快我們的8核超線程 PC 的速度，并指定一個長延遲（因此它不會要求中止其他內核，這可能需要更長時間）和一個數量為 6 的網格（因為非球面和 DOE 會導致高階孔徑像差）。
我們要設計 DOE 曲面，需要選擇五個視場進行校正。
我們還為每種情況的曲率半徑指定了四個不同的起始值，依次進行研究。請記住，即使對初始條件進行少量更改也可能將 DSEARCH 發送到鏡頭設計樹的不同分支，這將使搜索的案例數量增加四倍。
我們運行這個 MACro 并且看到從 DSEARCH 返回的最好鏡頭，點擊按鈕，模擬退火(50, 2, 50),并不能滿足我們的要求。
我們可以通過增加更多的鏡片數來獲得更好的結果--但是我們希望，通過將其中一個鏡頭，更改為 DOE 來改進我們的鏡頭。該程序為我們創建了一個優化 MACro，使得繼續優化和模擬退火非常容易。讓我們來試試 DOE。在頂部添加另一條 MACro。（“ADA”表示自動 DOE 分配。）
展開 鋼包架結構輕量化設計
4）基于DOE（實驗設計）的V1V2V3尺寸優化
采用DOE優化實驗設計方法，以鋼包結構的V1、V2和V3厚度作為設計變量，進行優化設計組合，設計出計算方案如下：
方案
V1
V2
V3
1
30
60
60
2
30
60
30
3
60
60
60
4
60
60
30
5
30
30
60
6
30
30
30
7
60
30
30
8
60
30
60
5）基于DOE（實驗設計）的H1H2H3H4尺寸優化
采用DOE優化實驗設計方法，以鋼包結構的H1、H2、H4和V4厚度作為設計變量，進行優化設計組合，設計出計算方案如下：
方案
H1
H1
H3
H4
1
80
40
80
展開 回到DOE設計的未來（1）
非傍軸衍射分束器的設計與嚴格分析
例如，我們想介紹一種非傍軸分束器的設計，該分束器通過應用嚴格的技術進一步優化。該案例深入研究了我們的衍射光學元件和微結構組件。
在這一領域，VirtualLab Fusion的快速、準確和靈活的模擬和設計算法發揮了它們的優勢：不同的求解器的優勢，如薄元件近似（TEA）、嚴格耦合波分析（RCWA）和自由空間傳播的傅立葉技術相結合，使光學工程師不僅可以設計元件，還可以分析它們在復雜系統中的行為。
在我們關于衍射光學元件（DOES）系列的第一部分中，我們想把注意力轉向衍射光束分束器，與光束整形器和勻光片等其他DOE不同，衍射光束分束器希望產生統一的離散模式。由于這些部件的工作原理是基于這些圖案表面對入射光的衍射，因此DOE光束整形器和光束分束器的設計可以比其折射對應物更薄、更輕，但所需的小結構尺寸使它們更難模擬，而且資源密集。
第一部分：衍射分束器的設計與嚴格優化
展開 