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1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)DesignofExperimentsJan.2014?AUNDE2009實(shí)例:制造彈簧有一個(gè)工序是淬火,而淬火過程中由于一些因素的影響會(huì)使一些彈簧中出現(xiàn)裂紋,現(xiàn)在怎樣解決裂紋問題?解決思路:通過一系列實(shí)驗(yàn)找出影響因素(如溫度、含碳量等)的最佳組合,這個(gè)最佳組合能使彈簧的裂紋概率降到最低如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和分析方法就是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟:實(shí)驗(yàn)規(guī)劃明確實(shí)驗(yàn)的目的,規(guī)劃實(shí)驗(yàn)方法、步驟等獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果模擬出過程的近似數(shù)學(xué)模型并根據(jù)得到的數(shù)學(xué)模型找出最佳實(shí)驗(yàn)條件(參數(shù)組合)驗(yàn)證結(jié)果驗(yàn)證理論最佳條件的實(shí)
2、際效果,如結(jié)果不理想,分析原因并重新規(guī)劃實(shí)驗(yàn)概念:實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)響應(yīng)(response):輸出變量因子(factor):輸入變量可控因子:可以人為改變和控制的輸入變量不可控因子:不可以人為改變和控制的輸入變量輸入可控因子(輸入變量)輸出不可控因子(雜音變量)(響應(yīng))過程概念:響應(yīng)(response):輸出變量因子(factor):輸入變量可控因子:可以人為改變和控制的輸入變量不可控因子:不可以人為改變和控制的輸入變量輸入可控因子(輸入變量)輸出不可控因子(雜音變量)(響應(yīng))過程概念:因子的效應(yīng):實(shí)例:制造彈簧有一個(gè)工序是淬火,而淬火過程中由于一些因素的影響會(huì)
3、使一些彈簧中出現(xiàn)裂紋,現(xiàn)在怎樣解決裂紋問題?經(jīng)過研究,在淬火過程中對裂紋有影響的主要因素有:淬火油溫度(T)、彈簧含碳量(C)、彈簧查閱工程手冊或根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)這三個(gè)參數(shù)的最佳推薦值是:T=35C=0.6%O=829.5,但在實(shí)際生產(chǎn)過程中這真的是最佳參數(shù)嗎?溫度(O)輸入原材料設(shè)備操作方法輸出(響應(yīng))淬火過程油溫度含碳量彈簧溫度可控因子環(huán)境溫度雜質(zhì)…不可控因子裂紋的比例實(shí)例:制造彈簧有一個(gè)工序是淬火,而淬火過程中由于一些因素的影響會(huì)使一些彈簧中出現(xiàn)裂紋,現(xiàn)在怎樣解決裂紋問題?研究問題時(shí),根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)每個(gè)因子選擇兩個(gè)水平,分別高于和低于推薦的最佳參數(shù)
4、。概念:水平:指因子的不同取值淬火油溫度彈簧溫度含碳量水平121oC788oC0.5%水平249oC871oC0.7%實(shí)例:制造彈簧有一個(gè)工序是淬火,而淬火過程中由于一些因素的影響會(huì)使一些彈簧中出現(xiàn)裂紋,現(xiàn)在怎樣解決裂紋問題?固定參數(shù)法:只變化一個(gè)參數(shù),其他參數(shù)固定,研究其中的規(guī)律淬火油溫度彈簧溫度含碳量實(shí)驗(yàn)121oC788oC0.5%實(shí)驗(yàn)221oC788oC0.7%實(shí)例:固定參數(shù)法:只變化一個(gè)參數(shù),其他參數(shù)固定,研究其中的規(guī)律按照實(shí)驗(yàn)結(jié)果,最佳參數(shù)組合是不是(498710.5)淬火油溫度彈簧溫度含碳量結(jié)果實(shí)驗(yàn)121oC788oC0.5%67.9%實(shí)驗(yàn)
5、221oC788oC0.7%68.3%實(shí)驗(yàn)349oC788oC0.5%73.5%實(shí)驗(yàn)449oC871oC0.5%78.5%實(shí)驗(yàn)521oC871oC0.7%71.4%實(shí)驗(yàn)649oC871oC0.7%69%概念:效應(yīng):各個(gè)因子對響應(yīng)的影響程度大小,既因子水平變化引起的響應(yīng)變化交互作用:如果一個(gè)因子的效應(yīng)除了自身還和其他因子有關(guān),那么這兩個(gè)因子就具有交互效應(yīng)在做分析研究時(shí),把交互作用也應(yīng)該作為一個(gè)因子看待y=ax12+bx2+cx1x2響應(yīng)因素1的主效應(yīng)因素2的主效應(yīng)因素1因素2交互作用交互作用的主效應(yīng)概念:(主)效應(yīng):各個(gè)因子對響應(yīng)的影響程度大小交互作用:
6、如果一個(gè)因子的效應(yīng)除了自身還和其他因子有關(guān),那么這兩個(gè)因子就具有交互效應(yīng)在做分析研究時(shí),把交互作用也應(yīng)該作為一個(gè)因子看待y=ax12+bx2+cx1x2響應(yīng)因素1的主效應(yīng)因素2的主效應(yīng)因素1因素2交互作用交互作用的主效應(yīng)DOE的分類全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)(FullFactorialDesign)把所有因子可能的組合都考慮并進(jìn)行研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法部分因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)(FractionFactorialDesign)響應(yīng)曲面方法(ResponseSurfaceMethodology)田口試驗(yàn)設(shè)計(jì)(RobustParameterDesign)混料設(shè)計(jì)(MixtureDe
7、sign)調(diào)優(yōu)運(yùn)算(EvolutionaryOperation)概念:交互作用:如果A的效應(yīng)依賴于因子B所處的水平,則稱A和B之間有交互作用。交互作用也有自己的主效應(yīng)實(shí)例:因子超過5個(gè)時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)會(huì)非常復(fù)雜,所以解決一般問題時(shí)需要先通過因子篩選實(shí)驗(yàn)將不重要的因子刪除,只保留重要的因子。因子的主效應(yīng):各個(gè)因子對響應(yīng)的影響程度問題舉例:A:在某個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中開始生產(chǎn)很穩(wěn)定,但在換班時(shí)突然產(chǎn)生了大量不良品B:由于倉庫作業(yè)員沒有經(jīng)過培訓(xùn),混淆了產(chǎn)品編號,造成將錯(cuò)誤的產(chǎn)品發(fā)給客戶C:同一產(chǎn)品我們公司的加工精度落后于競爭對手,對手能做到誤差0.1mm以內(nèi),我們只能
8、做到0.3mm左右問題舉例:A:在某個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中開始生產(chǎn)很穩(wěn)定,但在換班時(shí)突然產(chǎn)生了大量不