成本高，当因子数超过5个 时，由于经济性/时间等限 制，而变得不可行。
➢ 由于试验次数减少，不 能保证对因子交互作用 有清楚的识别和观察。
➢ 由于试验次数减少，产 生了主因子及其因子间 交互作用间的混杂（有 时叫混淆），互为别名。
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1.4. 部分因子设计— 混杂
《DOE课程1 DOE必备基础知识理解》 第17个术语回顾：
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1.3. 部分因子设计和全因子设计关系
全因子设计试验次数
因
2水平试验
3水平试验
子
次数
次数
数
1
2次
3次
2
4次
9次
3
8次
27次
4
16次
81次
5
32次
243次
6
64次
729次
7
128次
2187次
8
256次
……
9
512次
……
10
1024次
……
4水平试验 次数
4次 16次 64次 256次 1024次 …… …… …… …… ……
部分因子设计
- 2k - 2水平裂区
全因子设计
- 2k - 多水平
混料设计
- 单纯质点 - 单纯格点 - 极端顶点
田口设计
响应曲面设计
- 中心复合 - Box-Hehnken
适用因子数
主要目的
6个以上 选别重要因子
4~10 选别重要因子
1~5 因子与Y的关系
2~10 2~20 2~10
2~13
2~3
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1.4. 部分因子设计— 混杂 分辨度
选择设计类型的一般准则：
➢ 分辨率≥Ⅳ —— 部分设计 ➢ 分辨率＜Ⅳ —— 全因子设计
½设计必然有混杂，但必须满足 一定的分辨能力！
3因子时， 仅能使用 全因子设 计
《因子个数-试验次数-分辨率 关系表》
因子数
试验
次数
黄区—
选用
红区 — 禁用， 或只作筛选设计
DOE课程 4
部分因子设计
（2K全因子设计的部分试验 包括2水裂区设计 ）
课程安排
1.DOE基础知识 2. 部分因子设计案例研究 （2k全因子部分试验） 3. 2水平裂区设计
2
DOE基础知识
3
1.1 DOE基础知识回顾
1.2. 应用领域、目的、特点
DOE种类
筛选设计
- Plackett-Burman - “定义筛选”法
1.3. 部分因子设计和全因子设计关系
异同点
优点
缺点
全因子设 计
部分因子 设计
是在某一水平下的全因子 试验。
对每一个因子及不同阶数
的因子交互作用都能清晰 的识别和观察（包括了三 阶及以上的交互作用，已 经没有多少物理意义）。
➢ 在Mintab中，部分因 ➢ 试验次数少，省钱/省
子设计仅用在2k 设计
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全因子设计适用的因字数：1~ 5 (2k设计), 当因子数超过5个， 6,7,8，…， 按最经济的设计方式 2k设计考虑，试验数量往往也是难 以接受的，怎么办？
使用全因子试验总游程数量的 一部分来实施试验。如：27=128次， 使用128的1/2（64次），或1/4 （32次），通过研究，是可行的。
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1.4. 部分因子设计— 混杂
《DOE课程1 DOE必备基础知识理解》 第17个术语回顾：
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1.4. 部分因子设计— 混杂
《DOE课程1 DOE必备基础知识理解》 第17个术语回顾：
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1.4. 部分因子设计— 混杂 分辨度
分辨度：系一组试验能区分复杂因果关 系能力的指标。
红色：仅用作筛选设计，PB； 黄色：筛选，或析因分析可选，但分辨度低于绿色； 绿色：可析因分析，优先使用。
时。
(最经济方式）中；
➢ 可以适用更多因子
➢ 部分因子设计是2k全因
4~10. （3个因子以下
子设计的一部分试验，
直接使用全因子设计；
是1/2,1/4，1/8（1/n） 当因子数达到8个时，
等；
全因子设计在经济性上
➢ 该部分试验的选取要保
变得非常不可行）。
持试验的正交/可比/均
匀。
➢ 导入了分辨度。
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1.4. 部分因子设计— 混杂 分辨度
R Ⅲ级
Ⅳ级
分辨度的含义
各主效应间没有混杂，但某些主效应可能与某些二阶交互 效应相混杂 各主效应间没有混杂，各主效应与二阶交互效应间也没有 混杂，但主效应可能与某些三阶交互效应相混杂，某些二 阶交互效应可能与其它二阶交互效应相混杂
Ⅴ级
某些主效应可能与某些四阶交互效应相混杂，但不会与三 阶或更低阶交互效应相混杂；某些二阶交互效应可能与三 阶交互效应相混杂，但各二阶交互效应之间没有混杂
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1.5. 部分因子设计
什么是部分因子设计？
部分因子实验设计是使用了全因子实验设计中的一部试验运行的一次实验。但该部分试 验必须保持正交/均衡/可比。 将k个因子的二平试验记作2K 试验，K是因子数。 当k=4时，全因试验次数m= 24 =16次，部分因子试验 8次（III） 当k=5时，全因试验次数m= 25 =32次，部分因子试验16次（V），8次(III) 当k=6时，全因试验次数m= 26 =64次，部分因子试验 32次（VI），16次（IV）， 8次 (III) ……
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1.4. 部分因子设计— 混杂
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1.4. 部分因子设计— 混杂
《DOE课程1 DOE必备基础知识理解》 第17个术语回顾：
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1.4. 部分因子设计— 混杂
《DOE课程1 DOE必备基础知识理解》 第17个术语回顾：
试验次数减少 一半；方法是 对3阶ABC使 用一个水平； 三阶以上的交 互作用物理意 义不大。
组分与Y的关系
寻找因子的 最佳条件组合 设定因子的 最佳条件
5
作用
区分主效应
效果
主效应和
低
部分交互作用
所有主效应和 交互作用
现在工序 知识状态
(线性效果）
高 组分/工艺条件 的优化
设计或工序 参数优化
反应变量的 预测模型 (曲线效果）
1.3. 部分因子设计和全因子设计关系
由于资源限制，如：成本/时间等，需要减少试验次数，对以下问题是否可行要做 出选择：
1. 选用更少的因子水平，即2水平 (2K) ，而不是3水平或更多水平？ 2. 在保证可信度的情况下，能否减少试验次数，仅做部分实验呢？即便是2k设计, 如：对6因子2水平，26=64，是否可以做32次实验，甚至16次试验？ 以上考虑均可行，但有其缺点：2K仅仅体现了线性趋势，而不像3水平或更多水平 可以体现曲线趋势，在Mintab中导入中心点做弥补；减少试验次数降低了实验结果可信 度（减少了对高阶交互作用的观察），但在一定范围内是可以接受的，Mintab给出了分 辨度，使用部分因子实验时，同样需要遵循正交/均衡/可比的原则。