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1、試驗設計修訂本1.簡介2.試驗設計-正交試驗 -方差分析 -穩健性設計 3.應用与展望目錄第一部分:簡介前言試驗設計的概述發展歷史生產/制造過程可控制因素不可控制因素資產前言統計技術在生產/制造過程中的應用是對過程中輸入的變量(人,机,料,法,環)進行有目的地优化,使輸出的結果更加理想.試驗設計是其中較為有效的一种工程工具.通過實驗進行优化設計通過實驗,控制其不良的影響程度試驗設計方法(DOE:DesignofExperiment)是數理統計技術的一种應用;試驗設計是研究如何合理而有效地組織試驗,并運用更為科學的分析工
2、具對試驗結果的數据進行處理以取得最佳方案的一种工程方法.試驗設計(DOE)概述發展歷史20年代,由英國人費歇(R.A.Fisher)首先提出并在農業生產的實踐中獲得丰碩成果.30至40年代,英,美將其逐步推廣應用于工業生產中.1949年此方法引入日本,并由田口玄一(Taguchi)等學者加以改進,修定了正交試驗設計法.在工業企業中推廣10多年,獲得极大的經濟效益.1957年,田口玄一提出信噪比設計与產品的三階段設計(又稱田口試驗法),被譽為日本的國寶.“試驗設計”是工程及管理人員的必修課.圖示：實驗設計的演變過程早期的
3、試驗設計法傳統的正交實驗設計法穩健性設計現代的多元實驗設計法因子設計法正交實驗正交實驗，方差分析殘差分析，多元回歸分析，分式析因實驗，曲面響應和調优運算其主要內容有:-合理地安排試驗,獲得數据;-基于一定置信水平的綜合分析;-快捷而有效地得到优選方案.优點:以較少的試驗次數,較短的試驗時間,較低的費用,得到滿意的試驗結果;試驗設計就是試驗的最优化設計.內容与优點在ISO9000標准中專用的統計技術總共包括:試驗設計方差分析/回歸分析安全性評估/風險分析顯著性檢驗品質控制圖/累積和技術科學抽樣适用范圍試驗設計在工業企業中
4、的應用包括:新產品的設計新工藝的開發設備參數的优化工序控制与改善特點是:确定系統的主要影響因素,并加以控制和改善;改善系統對環境的适應性(Flexible);提高生產效率和產品品質;与同步工程(Concurrentengineering)相匹配,可以縮短新產品和新工序的開發時間及提高准确性;正交試驗的引入,使試驗成本大大被降低.使用試驗設計時,你需要:對試驗對象的現狀和未來發展有一定的了解,并具有相當的工作經驗;清楚試驗的目的和目標指標,能比較准确地确定試驗參數和它們的水平;在必要時,設計一個試驗的系列,因為大多數情況
5、下,你無法憑一次試驗得到最終結論,后一個試驗是以前一個試驗為基礎的;使試驗和分析盡可能地簡單;清楚基于數理統計的顯著性与實際觀測的顯著性之間存在的差別.第二部分:試驗設計正交試驗方差分析穩健性設計總結想一下,你如何安排這個試驗工序溫度壓力時間材料操作者磨耗電壓波動測量?高品質高出貨率低成本如何更經濟而有效地組織一個試驗?哪些試驗因素的影響是顯著的,哪些是非顯著的?每個試驗因素取什么樣的設定水平最好?各個因素按什么樣的設定水平搭配可以使目標指標達到最佳狀態?正交試驗法极差分析法方差分析法信噪比1.正交試驗法(Orthog
6、onalexperiment)特點:簡化試驗步驟,以較經濟的試驗成本取得較理想的試驗結果;比如,4因子,3水平的試驗,如果用普通的試驗方法去做,需要做81(3^4)次試驗,而正交試驗只需9次;在試驗中,各因素的每個水平的搭配都是均衡的,對試驗結果的影響的概率也是相同的;試驗結果一定是量化的,對于非量化的試驗指標,我們應建立相應的基准使之量化.正交試驗的主要工具是正交表(Orthogonaltable).7因素,2水平,需做8次試驗的正交試驗表右圖是一個比較典型的正交表.“L”表示此為正交表,“8”表示試驗次數,“2”表
7、示兩水平,“7”表示試驗最多可以有7個因素(包括單個因素及其交互作用).為什么說正交試驗節約成本,提高效率.正交試驗所需要的試驗次數.普通試驗所需要的試驗次數正交試驗的類型:單指標的正交試驗多指標的正交試驗水平數相同的正交試驗混水平的正交試驗有交互作用的正交試驗帶重复試驗的正交試驗單個因子的影響与其交互作用的影響的比較30m50Kg磷25m50Kg鉀20kg磷30kg鉀40m交互作用=總效果-(20kg磷的效果+30kg鉀的效果)試驗設計的步驟:1>确定試驗的目標和指標;2>合理地安排試驗,包括:-選擇試驗因素和水平;
8、-選擇合适的正交表,并設計表頭;-确定試驗方案,包括試驗流程,工具,重复次數,等等,做成試驗計划表.開始試驗.3>統計分析試驗結果,确定最优方案;4>進一步的驗証分析.WhyHowtodoAnalysisVerifyRe-flowsolderingmachineFPC焊接机的优化試驗實驗背景:FPC焊接是MFG的一個重要的生產工序
