第七章-正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法

1、第七章 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法與價(jià)值工程簡介第一節(jié) 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法第二節(jié) 價(jià)值工程簡介返回目錄返回目錄第一節(jié) 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法一、概述二、正交表三、常用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析一、概述正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法（正交試驗(yàn)法）是利用正交表來合理安排試驗(yàn)的一種方法。安排任何一項(xiàng)試驗(yàn)，首先要明確試驗(yàn)的目的是什么？用什么指標(biāo)來衡量考核的結(jié)果？對試驗(yàn)指標(biāo)可能有影響的因素是什么？為了搞清楚影響因素，應(yīng)當(dāng)把因素選擇在哪些水平上？。一、概述指標(biāo)指標(biāo) 就是試驗(yàn)要考核的效果。在正交試驗(yàn)中，主要設(shè)計(jì)可測量的定量指標(biāo)，常用X、Y、Z來表示。因素因素 是指對試驗(yàn)指標(biāo)可能產(chǎn)生影響的原因。因素是在試驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)加以考察的重點(diǎn)內(nèi)容，一般用A、B、C、 來表

2、示。在正交試驗(yàn)中，只選取可控因素參加試驗(yàn)。水平水平 是指因素在試驗(yàn)中所處的狀態(tài)或條件。對于定量因素，每一個(gè)選定值即為一個(gè)水平。水平又叫位級，一般用1、2、3、 來表示。在試驗(yàn)中需要考察某因素的幾種狀態(tài)時(shí)，則稱該因素為幾水平（位級）的因素。二、正交表正交表正交表 在設(shè)計(jì)安排正交試驗(yàn)時(shí)制作好的標(biāo)準(zhǔn)化的表格。行（試驗(yàn)）號列號1231111221231224221L4（23）正交表正交表L4 （23）正交表代號正交表行數(shù)正交表字碼總數(shù)（可安排的水平數(shù)）正交表列數(shù)（可安排的因素?cái)?shù)）二、正交表正交表的性質(zhì)：1. 均衡分散性。由于每一列中各種字碼出現(xiàn)相同的次數(shù)，這就保證了試驗(yàn)條件均衡地分散在配合完全的水平組

3、合中，因而代表性強(qiáng)，容易出現(xiàn)好條件。（效率高）2. 整齊可比性。由于任意兩列中全部有序的數(shù)字對出現(xiàn)相同的次數(shù)，這就保證了在各個(gè)水平的效果之中，最大限度地排除了其他因素的干擾，因而能最有效地進(jìn)行比較，作出展望。（效果好）三、常用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析常用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析的步驟如下：1.明確試驗(yàn)?zāi)康模?.確定考察的指標(biāo)；3.挑因素，選水平（位級）；4.設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案；5.實(shí)施試驗(yàn)方案；6.試驗(yàn)結(jié)果分析（一般用目測法、極差分析法、畫趨勢圖等）；7.反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)以逼近最優(yōu)方案；8.驗(yàn)證試驗(yàn)并通過生產(chǎn)驗(yàn)證確認(rèn)較優(yōu)方案。三、常用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析示例1、明確試驗(yàn)?zāi)康?、明確試驗(yàn)?zāi)康?,4二硝基苯肼是 化工廠生產(chǎn)

4、的一種試劑產(chǎn)品。過去的工藝過程長、工作量大，且產(chǎn)品經(jīng)常不合格。今采用2,4二硝基氯代苯（以下簡稱氯代苯）與水合肼在乙醇作溶劑下合成的新工藝，小試已初步成功，但產(chǎn)率只有45，希望通過正交試驗(yàn)，找出好的生產(chǎn)條件，達(dá)到優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)的目的。2、確定考察指標(biāo)、確定考察指標(biāo)要考察的指標(biāo)：產(chǎn)率 （ ）；外觀 （ 顏色 ）。3、挑因素、選水平（位級），制定因素水平（位級）表、挑因素、選水平（位級），制定因素水平（位級）表經(jīng)分析決定考察乙醇用量、水合肼用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、水合肼品種、攪拌速度六種等因素，每種因素各選出兩個(gè)水平（位級）。因素位級考察原因12乙醇用量 A（ml）2000能否省下乙醇，砍掉中途加乙醇

5、這道工序水合肼用量 B理論量的2倍理論量的1.2倍水合肼用量應(yīng)超出理論量多少？溫度 C（ ）回流60回流溫度便于操作，但對反應(yīng)是否有利？時(shí)間 D（h）42不同操作方法對產(chǎn)率和質(zhì)量的影響。水合肼純度 E精品（50） 粗品（20）能否用粗品取代精品，以降低成本，保障原材料供應(yīng)攪拌速度 F中速快速不同操作方法對產(chǎn)率和質(zhì)量的影響。因素位級表因素位級表4、設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案1.因素順序上列2.位級對號入座試驗(yàn)號因素乙醇用量水合肼用量溫度時(shí)間水合肼純度攪拌速度A1200mlA20 mlBI2倍B21.2倍C1回流C260 D14hD22hE1精品E2粗品F1中速F2快速11112212212211

6、312222242212125111112621212271221118221121L8（26）5、實(shí)施試驗(yàn)方案、實(shí)施試驗(yàn)方案試驗(yàn)號因素試驗(yàn)結(jié)果乙醇用量水合肼用量溫度時(shí)間水合肼純度攪拌速度產(chǎn)率()顏色A1200mlA20 mlBI2倍B21.2倍C1回流C260 D14hD22hE1精品E2粗品F1中速F2快速111122156合格221221165紫色312222254合格422121243合格511111263合格621212260合格712211142紫色822112142合格L8（26）6 6、試驗(yàn)結(jié)果分析、試驗(yàn)結(jié)果分析 1)直接看，可靠又方便。產(chǎn)率：顏色：2)算一算，有效又簡單。I

7、A1， B1， C1，；II A2， B2， C2，；比位級：若 I II，則該列因素的位級1比位級2好； 若I II，則該列因素的位級2比位級1好。 確定因素的位級或取舍比極差R：若 R大，表示該列因素對產(chǎn)率的影響敏感，是重要因素； 若R小，表示該列因素對產(chǎn)率的影響不敏感，是不重要因素。 確定因素排序：主 次（R：大 小）R AIAII ， BIBII ， CICII ，；6 6、試驗(yàn)結(jié)果分析、試驗(yàn)結(jié)果分析3) “直接看”和“算一算”的關(guān)系。如果生產(chǎn)上急需，通常應(yīng)優(yōu)先補(bǔ)充試驗(yàn)“算一算”的好條件。經(jīng)過驗(yàn)證，如果效果真有所提高，就可將它交付生產(chǎn)上使用。倘若驗(yàn)證后的效果比不上“直接看”的好條件，就

8、說明該試驗(yàn)的現(xiàn)象比較復(fù)雜。還有一種情況是，試驗(yàn)時(shí)間較長，等不到驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果。對于這兩種情況，生產(chǎn)上可先用“直接看”的好條件，也可結(jié)合具體情況作些修改；與此同時(shí)，另行安排試驗(yàn)，尋找更好的條件。6 6、試驗(yàn)結(jié)果分析、試驗(yàn)結(jié)果分析 L8（26）試驗(yàn)號因素試驗(yàn)結(jié)果乙醇用量水合肼用量溫度時(shí)間水合肼純度攪拌速度產(chǎn)率()顏色A1200mlA20 mlBI2倍B21.2倍C1回流C260 D14hD22hE1精品E2粗品F1中速F2快速111122156合格221221165紫色312222254合格422121243合格511111263合格621212260合格712211142紫色822112142合

9、格I215244201207213205425II210181224218212220III425R5632311115L8（26）7 7、反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)，逼近最優(yōu)方案、反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)，逼近最優(yōu)方案1)挑因素，選位級，制定因素位級表因素位級表因素位級表 因素 位級粗品水合肼用量反應(yīng)時(shí)間加料速度11.7倍2h快22.3倍4h慢考察原因是最重要的因素，在好用量周圍再取兩個(gè)用量繼續(xù)試驗(yàn)。由于一線人員對2h很感興趣，為慎重起見，再比較一次。追查出現(xiàn)紫色原因的驗(yàn)證試驗(yàn)后，猜想加料速度可能是影響顏色的重要原因，重點(diǎn)考察。7 7、反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)，逼近最優(yōu)方案、反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)，逼近最優(yōu)方案2)利用正交表確定試驗(yàn)方案，

10、實(shí)施試驗(yàn)方案試驗(yàn)計(jì)劃試驗(yàn)結(jié)果因素試驗(yàn)號 列號水合肼用量 A反應(yīng)時(shí)間 B加料速度 C產(chǎn)率（）顏色12311（1.7倍）1（2h）1（快）62不合格22（2.3倍）12（慢）86合格312（4h）270合格422170不合格I二次產(chǎn)率位級1132148132288（總和）II二次產(chǎn)率位級2156140156III288RI、II 中，大數(shù)小數(shù)24824L4（23）7 7、反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)，逼近最優(yōu)方案、反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)，逼近最優(yōu)方案3)試驗(yàn)結(jié)果分析：“直接看“：顏色：加料速度是影響顏色的重要因素 產(chǎn)率：第2號的產(chǎn)率（86）最高 試驗(yàn)條件：水合肼用量為理論值的2.3倍，反應(yīng)時(shí)間為2h，慢速加料。“算一算“：

11、因素（主 次） 水合肼用量 加料速度 時(shí)間好位級 2.3倍 慢 2h“算一算”的好條件與“直接看”的好條件一致。7 7、反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)，逼近最優(yōu)方案、反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)，逼近最優(yōu)方案1)不應(yīng)隨便選取非正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)。2)當(dāng)選用日本正交表做試驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)按日本型正交試驗(yàn)的程序、方法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析；當(dāng)選用中國型正交表做試驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)按中國型正交試驗(yàn)的程序、方法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析。二者不能混用。3)試驗(yàn)前要確定考察指標(biāo)，對多項(xiàng)考察指標(biāo)要分清主次，最好設(shè)法（如綜合評分）使之變成單項(xiàng)考察指標(biāo)。4)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量多考察因素、水平（位級）。5)在試驗(yàn)實(shí)施的過程中，因素水平（位級）要嚴(yán)格控制在規(guī)定的水平

12、（位級）變化精度內(nèi)。6)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)不是一次簡單利用正交表就可以順利取得成功，而應(yīng)多次反復(fù)利用才能取得較佳效果。7)試驗(yàn)結(jié)果的測試技術(shù)和手段的精度要有保證，計(jì)算應(yīng)正確無誤，避免發(fā)生分析失誤。運(yùn)用正交試驗(yàn)法的注意事項(xiàng)：第二節(jié) 價(jià)值工程簡介一、基本概念二、價(jià)值工程的特點(diǎn)三、價(jià)值工程的作用四、提高價(jià)值的途徑五、價(jià)值工程的應(yīng)用范圍一、基本概念1.價(jià)值價(jià)值產(chǎn)品的價(jià)值就是功能和實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能所耗費(fèi)的費(fèi)用（成本）的比值。它可用下列公式表示：價(jià)值（V）功能（F）成本（C）價(jià)值工程的目的就是提高產(chǎn)品或服務(wù)的價(jià)值。價(jià)值工程不是單純追求降低成本，也不是片面追求提高功能，而是要求提高二者之間的比值，研究產(chǎn)品功能和成本的

13、最佳匹配。一、基本概念2.產(chǎn)品功能產(chǎn)品功能價(jià)值工程的核心是對產(chǎn)品進(jìn)行功能分析。產(chǎn)品的功能是指產(chǎn)品所起的作用，所具有的使用價(jià)值，或者說是產(chǎn)品的效用。產(chǎn)品功能的種類：1）按功能的重要性可分為基本功能和輔助功能；2）按功能的性質(zhì)可分為使用功能和美學(xué)功能；3）按功能與用戶的關(guān)系可分為必要功能和過剩功能。一、基本概念3.成本成本價(jià)值工程中使用的成本概念是指產(chǎn)品的壽命周期成本。它是產(chǎn)品從研制、生產(chǎn)到使用的整個(gè)壽命期間，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能所必須的一切支出。產(chǎn)品壽命周期研制生產(chǎn)使用生產(chǎn)成本C1C2壽命周期成本C C1 C2用戶要求的功能對用戶要求的滿足一、基本概念產(chǎn)品的壽命周期成本（以下簡稱總成本）包括兩個(gè)部分

14、：總成本生產(chǎn)成本使用成本總成本的高低與產(chǎn)品功能水平具有內(nèi)在的聯(lián)系。一般來說，隨著產(chǎn)品功能水平的提高，生產(chǎn)成本也將增加，而使用成本將減少，總成本呈馬鞍型曲線變化。開展價(jià)值工程的目的就是通過分析成本和功能之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)適宜的產(chǎn)品功能，而使總成本最低?？偝杀綜生產(chǎn)成本C1使用成本C2功能水平F成本C二、價(jià)值工程的特點(diǎn)1.價(jià)值工程以提高產(chǎn)品的實(shí)用價(jià)值為目的；2.價(jià)值工程以功能分析為核心；3.價(jià)值工程以開發(fā)集體智力資源為基礎(chǔ)；4.價(jià)值工程以科學(xué)分析為工具。三、價(jià)值工程的作用1.價(jià)值工程可以消除產(chǎn)品中零件的過剩質(zhì)量和不必要的成本；2.價(jià)值工程活動(dòng)可以延長產(chǎn)品的市場壽命周期；3.價(jià)值工程活動(dòng)是降低產(chǎn)品成本的有效途徑；4.價(jià)值工程以科學(xué)分析為工具；5.價(jià)值工程活動(dòng)可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)工作的不足。四、提高價(jià)值的途徑根據(jù)價(jià)值的定義，提高價(jià)值的途徑為降低成本和改善功能兩個(gè)方面基本原理V F / C序號基本形式序號演變形式1成本不變功能提高2功能不變成本下降3功能提高成本下降4功能大提高成本略下降5功能略下降成本大下降F C V F C V F C V F C V F C V 12345678F C V