DOE應(yīng)用于射出成型

1、 doe應(yīng)用于射出成型應(yīng)用于射出成型 以概率論概率論,數(shù)理統(tǒng)計(jì)數(shù)理統(tǒng)計(jì)和線性代數(shù)線性代數(shù)為基礎(chǔ),通過(guò)科學(xué)安排實(shí)驗(yàn),正確的分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,盡快獲取優(yōu)化方案的一種數(shù)學(xué)方法. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法design of experimentdoedoe是一種工具工具是伸長(zhǎng)的手工具是伸長(zhǎng)的手 三峽工程 南水北調(diào) 31代表接近2800萬(wàn)歷史簡(jiǎn)介歷史簡(jiǎn)介 doe是英國(guó)生物學(xué)家費(fèi)歇爾(r.a.fisher)在上世紀(jì)20年代為使農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)合理化提出的一種安排實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法. 澆水施肥水水 少少水水 多多肥肥 少少肥肥 多多100130120150doe的發(fā)展 最初,歐美各國(guó)主要將doe應(yīng)用于生物學(xué)、

2、醫(yī)學(xué)生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)研究 第二次世界大戰(zhàn)后,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用. 20世紀(jì)50年代以來(lái).實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論不斷發(fā)展完善. 日本學(xué)者田口玄一首先將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)用到了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上,使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐上升到一個(gè)新的高度.doe是6sigma的實(shí)驗(yàn)方法專案范圍及問(wèn)題描述專案指標(biāo)目標(biāo)訂定專案團(tuán)隊(duì)define定義measure量測(cè)analyze分析control控制improve改善明確專案定義確認(rèn)輸入及輸出指標(biāo)分析量測(cè)系統(tǒng)確認(rèn)制程能力確認(rèn)變異來(lái)源:圖形分析確認(rèn)變異來(lái)源:統(tǒng)計(jì)性分析失效模式分析規(guī)劃實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)篩選關(guān)鍵輸入?yún)?shù)(doe)定義y=f(x)提出改善方案控制x和監(jiān)控y最佳化輸出參數(shù)確立長(zhǎng)期

3、品質(zhì)管理doe的作用的作用 doe是至關(guān)重要的改善技朮,它最獨(dú)特之處在于它僅通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)就給出了你一個(gè)計(jì)劃和控制變量的機(jī)會(huì),而不必象”經(jīng)驗(yàn)觀測(cè)”方式那樣需要去收集和觀察現(xiàn)實(shí)世界的事物.案例: 愛(ài)迪生試驗(yàn)的故事 試誤法的局限性試誤法的局限性耗時(shí)耗料調(diào)出的產(chǎn)品是不是最優(yōu)沒(méi)有量化知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)很難得到傳承和發(fā)展 傳統(tǒng)射出成型工藝調(diào)試方法試誤法是技朮人員以嘗試錯(cuò)誤的方式對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整它的局限性如下:實(shí)驗(yàn)定義 實(shí)驗(yàn)是一個(gè)或一系列有目的地改變流程或系統(tǒng)的輸入變數(shù)x,以觀察識(shí)別輸出應(yīng)變數(shù)y隨之改變的試驗(yàn). y=f(x)流程或系統(tǒng)的一般模型 可控制的x變數(shù)輸入非可控因子(不連續(xù))流程非可控因子(連續(xù))關(guān)鍵流程輸出

4、指標(biāo)y可控因子和非可控因子 響應(yīng)變量(response)如:上圖y是我們關(guān)心的輸出變量(單個(gè)y). 可控因子:我們將影響響應(yīng)變量的那些變量稱為試驗(yàn)中的因子,如上圖中的x,是在試驗(yàn)中可以控制的因子,它是輸入變量,（成型五要素）是影響過(guò)程最終結(jié)果的. 非可控因子(也稱噪音因子,noise factor):我們把它當(dāng)作誤差來(lái)處理(空氣中的溫度操作人員之間的變異人類視覺(jué)檢驗(yàn)的誤差). 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?確定 1 那些輸入變數(shù)對(duì)輸出結(jié)果影響最大的因子 2 什么樣的輸入變數(shù)能產(chǎn)生理想的輸出結(jié)果 3 怎樣設(shè)定一組輸入變數(shù)以減少輸出結(jié)果的變化范圍 4 怎樣設(shè)定可控輸入變數(shù)使得不可控的輸入變數(shù)對(duì)輸 出結(jié)果的影響

5、減小到最小 找出定義流程的公式(y=f(x)使得流程最佳化.水 準(zhǔn) 水準(zhǔn):在研究因子時(shí),選取兩個(gè)或多個(gè)不同的值,稱為因子的水準(zhǔn)(level)或設(shè)置(setting).高低水準(zhǔn)選擇原則1.選擇時(shí)要包括當(dāng)前參數(shù)在內(nèi)選擇時(shí)要包括當(dāng)前參數(shù)在內(nèi)2.當(dāng)前參數(shù)是較高時(shí)作水準(zhǔn)上限當(dāng)前參數(shù)是較高時(shí)作水準(zhǔn)上限3.當(dāng)前參數(shù)較低時(shí)作下限當(dāng)前參數(shù)較低時(shí)作下限y yx x、s s因子名稱因子名稱低水準(zhǔn)低水準(zhǔn)高水準(zhǔn)高水準(zhǔn)當(dāng)前參數(shù)當(dāng)前參數(shù)應(yīng)力痕應(yīng)力痕頂針印頂針印x1x1切換位置切換位置5.45.46 65.75.7x2x2保壓保壓1 1時(shí)間時(shí)間0.30.30.50.50.30.3x3x3保壓保壓1 1壓力壓力20020080

6、0800300300x4x4保壓保壓2 2時(shí)間時(shí)間0.50.52 22 2處 理各因子選定各自的水準(zhǔn)后各因子選定各自的水準(zhǔn)后,其組合稱為處理其組合稱為處理(treatment)或一次或一次”試驗(yàn)試驗(yàn)”(trial或或experimental run).stdorderstdorderrunorderrunordercenterptcenterptblocksblocks保壓保壓1 1壓力壓力保壓保壓2 2壓力壓力保壓保壓1 1時(shí)間時(shí)間11111511532211251153331115130344112513037511151303.6960120122.53.36711251153.6581

7、1151153.68911251303.6試驗(yàn)單元或試驗(yàn)環(huán)境 試驗(yàn)單元:指對(duì)象材料或制品等載體,處理(即試驗(yàn))應(yīng)用上的最小單元.(如一組成型條件產(chǎn)生的產(chǎn)品) 試驗(yàn)環(huán)境:已知或未知的方式影響試驗(yàn)結(jié)果的周圍環(huán)境.(如溫度濕度)模型與誤差 模型 y=f(x1,x2,xk)+(誤差) 誤差(error) 試驗(yàn)誤差(experimental error)包含非可控因子所造成 失擬誤差(lack of fit)是我們采用的函數(shù)模型f與真實(shí)函數(shù)之間的差異.影響誤差的因素 解析度(number of distinct categories) 準(zhǔn)確度(accuracy) 精密度(precision)解析度 解析

8、度是量測(cè)系統(tǒng)本身能夠分辨出的不同讀數(shù)的數(shù)量 解析度不夠的量具只能用來(lái)顯示達(dá)到或未達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn) 經(jīng)驗(yàn)方法:量具的解析度應(yīng)是制程標(biāo)準(zhǔn)差的十分之一準(zhǔn)確度-偏離度(bias) 偏離度是測(cè)量平均數(shù)與零件的實(shí)際真實(shí)平均數(shù)平均數(shù)之間的差別,偏離度也常稱為準(zhǔn)確度. 因?yàn)闇?zhǔn)確度在文字上有幾個(gè)不同的含意,偏離度是較佳的朮語(yǔ).偏離度真實(shí)值觀察值 準(zhǔn)確度-線性度(linearity) 線性度是量具在預(yù)期測(cè)量范圍內(nèi)量測(cè)偏離值之間的差別. 偏離真實(shí)值觀察值范圍較低的零件（較精密的零件）較大的偏離真實(shí)值觀察值 范圍較高的零件 （不很精密的零件）準(zhǔn)確度-穩(wěn)定性(stability) 穩(wěn)定性是指對(duì)同一個(gè)零件在長(zhǎng)時(shí)間不斷測(cè)量所測(cè)量

9、到的變異. 常用控制圖來(lái)跟蹤其穩(wěn)定性,并定期校驗(yàn)來(lái)修正（量具）.重新校準(zhǔn)準(zhǔn)確度-控制圖實(shí)例1.20.90.60.30.0 sampleucl=1.254r=0.593lcl=0135791113151719sample range17.4017.2517.1016.9516.80 sampleucl=17.4523 lcl=16.7681135791113151719sample mean1102.17x準(zhǔn)確度-相關(guān)性(correlation)相關(guān)性是兩個(gè)變數(shù)的線性相關(guān)程度.例如:兩個(gè)不同的測(cè)量方法或兩個(gè)不同的場(chǎng)所系統(tǒng)1系統(tǒng)2system1linearity difference線性差異sys

10、tem2system2系統(tǒng)1系統(tǒng)2system1correlation相關(guān)性系統(tǒng)1系統(tǒng)2system1with bias有偏差system2系統(tǒng)1系統(tǒng)2system1no correlation無(wú)相關(guān)性system2準(zhǔn)確度就是偏離度線性度穩(wěn)定性和相關(guān)性準(zhǔn)確度就是偏離度線性度穩(wěn)定性和相關(guān)性.精密度-再現(xiàn)性(repeatability) 再現(xiàn)性:一個(gè)操作員使用一個(gè)量具對(duì)一個(gè)零件的某一特性進(jìn)行多次測(cè)量所獲得的測(cè)量值之間的變異 再現(xiàn)性通常是由設(shè)備所引起的誤差再現(xiàn)性精密度-再生性(reproducibility) 再生性:是不同的操作員以相同量具對(duì)同一個(gè)零件的某一特性進(jìn)行多次測(cè)量所得測(cè)量平均數(shù)之間的變異

11、. 再生性是員工之間的變異,或者是系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的變異.oper.a員工 aoper.boper.c員工 b員工 c定量型(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格)gage r&r模型 測(cè)量系統(tǒng): (總和) (制程) (測(cè)量系統(tǒng)) 偏離度(bias): 觀察值=實(shí)際真實(shí)值+測(cè)量偏移通過(guò)“校準(zhǔn)計(jì)劃”來(lái)評(píng)估(準(zhǔn)確度) 測(cè)量系統(tǒng):變異性(variability): 觀察的變異=產(chǎn)品的變異+測(cè)量的變異透過(guò)“連續(xù)變數(shù)r&r研究”來(lái)評(píng)估(精密度) 實(shí)際真實(shí)值測(cè)量值測(cè)量偏移真實(shí)值測(cè)量值2_22systemtmeasuremenprocesstotalsystemtmeasuremenprocesstotal_ 可能的變異

12、來(lái)源observed process variation觀察所得的變異 long term 長(zhǎng)期actual process variation實(shí)際的制程變異 measurement variation測(cè)量的變異 short term 短期within parts零件本身instrument 量測(cè)儀器operator 操作員operator/part 操作員/零件交互作用bias 偏離linearity 線性stability 穩(wěn)定性correlation 相觀性repeatability 再現(xiàn)性再生性再現(xiàn)性準(zhǔn)確度試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則 重復(fù)試驗(yàn)(replication) 隨機(jī)化(randomiz

13、ation) 劃分區(qū)組(blocking)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類型按照不同的目標(biāo)和因子數(shù)可以設(shè)計(jì)分為以下四種按照不同的目標(biāo)和因子數(shù)可以設(shè)計(jì)分為以下四種實(shí)驗(yàn)類型目標(biāo) 全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（所有因子的所有水準(zhǔn)的所有組合若試驗(yàn)中有n個(gè)因子每個(gè)因子有m個(gè)水準(zhǔn)則總共需要mn次試驗(yàn) ） 1尋找有利于輸出的因子水準(zhǔn)2建立可評(píng)估所有交互影響的數(shù)學(xué)模型部分因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（所有因子的所有水準(zhǔn)的所有組合的子集）1尋找有利于輸出的因子水準(zhǔn)2建立可評(píng)估部分交互影響的數(shù)學(xué)模型響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1優(yōu)化2建立非線性影響存在的數(shù)學(xué)模型田口參數(shù)設(shè)計(jì)選擇可控因子的水準(zhǔn)組合來(lái)減少一個(gè)系統(tǒng)（或產(chǎn)品過(guò)程）對(duì)噪聲變化的敏感性從而減少此系統(tǒng)性能波動(dòng)2k因子與中心點(diǎn)2k 的含義的含義2是兩水準(zhǔn)