全面质量管理8--试验设计.ppt

1、1,试 验 设 计,武汉理工大学 机电工程学院 工业工程系,产品质量 与 试验,产品 : 经过人们自觉劳动而得到的东西. 试验 (日本学者则说作实验): 一个可以而且需要重复进行的活动， 其目的 谋求验证某个理论特征， 提高改进某项指标. “产品”、“试验”都是广义的. 产品的质量是设计质量与生产质量的总和,一个试验是科学的,如果它 能够重复实现, 能够传授, 行之有效.,试 验 设 计,为了更快、更省、更合理地达到目的,试验需要设计.所有关于这个题目的方法 理论和应用, 汇成试验设计,最优化方法分类,间接最优化法 直接最优化法（试验最优化法）,单因素问题,对分方法 0.618方法 等等,两种

2、单因素试验问题的目标函数,单调函数,x,Y=f(x),两种单因素试验问题的目标函数,单峰函数,x,Y=f(x),单因素试验设计法,均分法 平分法 0.618法 分数法 分批试验法,单因素试验设计法,均分法 应用于对目标函数的性质没有掌握或很少掌握的情况,单因素试验设计法,平分法 问题：猜一个数，在1000以内，每猜一次告诉被测者实际数字与所猜数字比较后的大小，问最多用多少次可以猜出此数值大小？,单因素试验设计法,平分法适用场合 输电线路的故障 排水管道问题 化学添加剂的优选,单因素试验设计法,0.618法适用场合 在实验范围a,b内目标函数值为单峰,多因素问题 试验设计,正交就是 均衡、正常搭

3、配,正交试验设计仅是其中的一种.,历 史,1926 美国农业科研工作开始运用. 第 2次世界大战中, 英国军火局 战后, 英国公布了这项技术. 美国戴明教授引进日本. 日本 田口玄一在 50 年代, 带头研究, 简化, 并大力推广. 70 年代末, 日本做出明显成绩的项目1 500 000个以上.,在 中 国,70 年代, 我国对日本的方法进一步加以改进, 简化，并进行了推广. 实践证明, 正交试验设计是 最受科技人员欢迎的几种方法之一. 用它安排各种科学试验, 确实 简便易学, 效果显著,例 1： 如何提高硬度指标,提高钢质工件硬度的 基本生产过程 为： 淬火 把840的工件投入某液态介质,

4、 提高其硬度 回火 冷却后再把工件加温到430 并保持1小时, 再冷却, 释放内应力. 问如何改变工艺参数, 以提高硬度指标？,试 验 任 务 书,项目：研究某种钢质工件的热处理工艺. 任务：提高钢材硬度. 指标: 硬度指标, 记作 y. 因素: A 淬火温度 (), B 回火温度 (), C 回火时间 (分钟). 水平: 每个因素可以选三个水平 (位级),例 1 的因素水平表,离 散 数 学,L4(23),L9(34),它们都具有出现的机会均等和搭配均衡的特点. 这种表叫做正交表Ln(tq).,表头设计与填表,试 验 报 告 总 表 1,做 实 验,试 验 报 告 总 表 2,完成试验，选出

5、其中最优的,试 验 报 告 总 表 3,第6号实验 A2B1C2 是 这9个试验中 最好的,利用正交表的均匀搭配性作分析1,试 验 报 告 总 表 4,试 验 报 告 总 表 5,利用123 作分析2,试 验 报 告 总 表 6,作 分 析 3,试 验 报 告 总 表 7,利用正交表的均匀搭配性 作分析4,几 何 表 示,还有什么用？,一, 因素的个数,5个、6个,甚至做过127 个因素 所设想的那末多的因素是否必要? 抓主要矛盾? 抓主要因素？,还有什么用？,二, 因素水平数. 26个是适宜的 诸因素的水平数是不必相同的. 一是虚拟水平法. 二是寻找水平不等的正交表. 例如,正交表L8(42

6、4),例 2 一个化工试验项目,工程师确定了该项目是四因素二水平问题, 如下表:,指标：收得率. 检查：交互作用AB,例 2 的因素水平表,找一个正交表,例2 的试验总报告,AB的极差为19,表明交互性是显著的.,多指标试验的分析方法,例 3 有一个5吨冷风化铁炉.探索较好的生产条件, 以提高铸件的质量. 因素A : 把熔化带直径与炉缸直径的合成, B：两排风口, C：风压, D：批焦铁比 指标: 1.铁水温度在1 400C 以上, 2. 熔化速度:每小时5吨左右, 3.尽量减少焦炭的消耗, 即提高焦铁比. 每个因素各取三个水平. 如下表,例3 的试验总报告,例 3 的试验指标报告,有关人员都

7、同意,用综合评分函数把问题归结为单指标: u = f (T, V, z) 铁水温度 (T) 以 1 400为基准, 每高 1 度 加1分, 每低 1 度 减1分. 熔化速度 (V) 以 5 吨为基准, 每偏离它 0.1 吨 扣 1 分. 总焦铁比 (1: z) 以 z = 12为标准, 每高 0.1 加 1 分, 每低 0.1 , 减 1 分. u = (T - 1 400) - |V 5|10+(z 12)10. 于是 u1= (1408 1400) - |5.3 5| 10 + (11.7 12) 10 = 2.,例 3 的试验指标表报告,它的结果是,(1) 第 9 号试验 A2B3C2D1 为挺优解. (2) 四个因素的由主而次的顺序是 ABDC. (3) 分析得到的结果是A2B3C2D2 .,综 合 平 衡 法,铁水温度指标的分析报告,单指标的分析结果,综合平衡的原则,按照因素的主次，影响的大小来综合考虑. 例如，对A，取 A3, 因为对铁水温度和总焦铁比都较好, 对熔化速度虽不如A2, 但也比较接近 A3. 对B, 情况与A 的相类似, 也取水平3, 即 B3. 因素C在三个指标中不占主要地位, 取 C2略微好一些. 对D 来说, 在总焦铁比中影响最大的该是 D2. 所以综合平衡下来的结果是