minitab部分因子設(shè)計(jì)響應(yīng)面設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)

1、北京信息科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)治理學(xué)院?工程優(yōu)化技術(shù)?課程結(jié)課報(bào)告成績:班級：工商1002學(xué)號： 2022011713姓名:魏坡日期：_2022年6月7日一1 / 23局部因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)1 .實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)背景局部因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)與全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)的不同之處在于大大減 少了試驗(yàn)的次數(shù),具體表現(xiàn)在試驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)立階段的不一致,下面 主要就局部因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)立進(jìn)行講述.2 .因子選擇用自動刨床刨制工作臺平面的工藝條件試驗(yàn).在用刨床刨制工作 臺平面試驗(yàn)中,考察影響其工作臺平面光潔度的因子,并求出使 光潔度到達(dá)最高的工藝條件.3 .實(shí)驗(yàn)方案共考察6個(gè)因子：A因子：進(jìn)刀速度,低水平L2,高水平1.4 單位：mm/刀B因子：切屑角

2、度,低水平10,高水平12單位：度C因子：吃刀深度,低水平0.6,高水平0.8 單位：nunD因子：刀后背角,低水平70,高水平76單位：度E因子：刀前槽深度,低水平1.4,高水平L 6單位：mmF因子：潤滑油進(jìn)給量,低水平6,高水平8 單位：毫升/ 分鐘要求：連中央點(diǎn)在內(nèi),不超過20次試驗(yàn),考察各因子主效應(yīng)和2 / 23至至至至2 2 2 215個(gè)因子15個(gè)因子47個(gè)肉子15個(gè)肉子骷助 I曷示可用設(shè)計(jì)M.設(shè)計(jì)£.選項(xiàng)9 結(jié)果也.2階交互效應(yīng)AB、AC、CF、DE是否顯著.由于試驗(yàn)次數(shù)的限制, 我們在因子點(diǎn)上只能做試驗(yàn)16次,另4次取中央點(diǎn),這就是 山 的試驗(yàn),通過查局部因子試驗(yàn)分辨

3、度表可知,可達(dá)分辨度為IV的 設(shè)計(jì).具體操作為：選擇統(tǒng)計(jì)=DOE=因子=創(chuàng)立因子 設(shè)計(jì),單擊翻開創(chuàng)立因子設(shè)計(jì)對話框.在“設(shè)計(jì)類型中選擇 默認(rèn)2水平因子默認(rèn)生成元,在“因子數(shù)中選定6.單擊“顯示可用設(shè)計(jì)就可以看到以下圖的界面,可以確認(rèn):用16次試驗(yàn)?zāi)軌虻竭_(dá)分辨度為IV的設(shè)計(jì).創(chuàng)立因子設(shè)計(jì)顯示可用設(shè)計(jì)可用分辨度III Pl acke tt-Burm an收計(jì)可用因子設(shè)計(jì)及分辨度因子 2-7 8-1112-15 16-1928.*36:留 J J J J 行嚼:24 運(yùn)12122022因子.48 20-23.48 24-27.,48 28-31.,48 32-3524 28 32, 36, ., 4

4、828z 32 367 4Q 4, 4ft32, 36 40, 44, 4836, 40,44, 48因子 36794-44-47運(yùn)行40,44, 4844,4848幫助確定Q |單擊“設(shè)計(jì)選項(xiàng),選定1/4局部實(shí)施,在每個(gè)區(qū)組的中央 點(diǎn)數(shù)中設(shè)定為4,其他的不進(jìn)行設(shè)定,單擊確定.3 / 23單擊“因子選項(xiàng),設(shè)定各個(gè)因子的名稱,并設(shè)定高、低水平值.點(diǎn)擊確定.再點(diǎn)擊確定后,就可以得到試驗(yàn)方案表,如下:工作表1 -4cF標(biāo)準(zhǔn)序C2 運(yùn)行序一C3 中央點(diǎn).C4 區(qū)組C5 進(jìn)刀速度"C6CT切屑角度吃刀深度C8 刀后背角C9 刀前槽深度CIO 河治演送給量113|11111.2100.8761.

5、66252111.2100.8701.683173011. 3110.7731.514154111.2120.8761.48|535111.2120.6701.68|6146111.4100.8761.467107111.4100.6761.68|878111.2120.8701.46|989111.4120.8701.6610210111.4100.6701.(5a112011011. 3110.7731.512412111.4120.6701.4st1 Q01Q111 01 nn61 A與全因子設(shè)計(jì)不同的是,我們不能肯定這個(gè)試驗(yàn)方案表一定 能滿足要求,由于局部因子試驗(yàn)中一定會出現(xiàn)混雜,這些

6、混雜如4 / 23果破壞了試驗(yàn)要求,那么必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì),從運(yùn)行窗中可以看到 以下結(jié)果: 設(shè)計(jì)生成元：E = ABC, F = BCD別名結(jié)構(gòu)+ ABCE + ADEF + BCDF+ BCEDEF+ ABCDF+ ACECDF+ ABDEF+ ABEBDF+ ACDEF+ AEFBCF+ ABCDE+ ABCADF+ BCDEF+ ADEBCD+ ABCEFAB +CEACDF + BDEFAC +BEABDF + CDEFAD +EFABCF + BCDEAE +BCDF + ABCDEFAF +DEABCD + BCEFBD +CFABEF + ACDEBF + CDABDE + ACE

7、FABD + ACF+ BEF + CDEABE + ACD+ BDE + CEF從此表得知,計(jì)算機(jī)自己選擇的生成元是：E二ABC,F=BCD.后 面的別名結(jié)構(gòu)中列出了交互作用項(xiàng)的混雜情況,即每列中互為別5 / 23 名的因子有哪些；從上表可以看出,主效應(yīng)與三階及四階交互作 用混雜,二階交互作用與四階交互作用混雜,三階交互作用與四 階交互作用混雜；關(guān)鍵是要檢查一下題目所要求的2階交互作用 情況,將3階以上的交互作用忽略不計(jì),混雜的情況有：AB=CE, AC=BE, AD=EF, AF=DE, AE=BC=DF, BD=CF, BF=CDO 本例中所 要求的4個(gè)2階交互作用是AB,AC,CF,D

8、E,顯然可以看到,這四個(gè)2 階交互作用均沒有混雜.因此可以看到此試驗(yàn)方案是可行的.響應(yīng)面設(shè)計(jì)的分析1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)背景提升燒堿純度問題.在燒堿生產(chǎn)過程中,經(jīng)過因子的篩選, 最后得知反響爐內(nèi)壓力及溫度是兩個(gè)關(guān)鍵因子.在改良階段進(jìn)行 全因子試驗(yàn),因子A壓力的低水平和高水平分別取為50帕和60帕, 因子B反響溫度的低水平和高水平分別取為260及320攝氏度,在 中央點(diǎn)處也作了 3次試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果在數(shù)據(jù)文件：D0E_燒堿純度. 2.實(shí)驗(yàn)因子的選擇對于這批數(shù)據(jù)按全因子試驗(yàn)進(jìn)行分析,具體操作為：選擇統(tǒng) 計(jì)二D0E=因子=分析因子設(shè)計(jì),翻開分析因子設(shè)計(jì)對話 框.首先將全部備選項(xiàng)列入模型,刪除在模型中包括中央點(diǎn),

9、在 “圖形中的殘差與變量下將壓力和溫度選入進(jìn)去.得到的結(jié)果 如下：純度的效應(yīng)和系數(shù)的估計(jì)已編碼單位6 / 23常量壓力溫度壓力*溫度效應(yīng)-2. 665-0. 7650. 035S = 1.09803系數(shù)96. 961-1.332-0. 3820.018PRESS系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤0.41500. 54900. 54900. 5490134. 203233. 63-2.43-0. 700. 030. 0000. 0940. 5360. 977R-Sq = 68. 01% R-Sq 預(yù)測=0. 00% R-Sq 調(diào)整=36.01%對于純度方差分析已編碼單位來源自由度Seq SSAdj SSAdj MS主效

10、應(yīng)7. 68747. 687453. 843723. 190. 1812因子交互作用0. 00120. 001230.001230. 000. 977殘差誤差3.61703.617011.20567彎曲3.51783.517813.5178170. 920.014純誤差0. 09920. 099200. 04960合計(jì)從上述表中可以看至八主效應(yīng)和2因子交互作用對應(yīng)的概率P11.3057值均大于0.1,說明模型的總效應(yīng)不顯著,而且彎曲對應(yīng)的概率P 值為0.014,拒絕原假設(shè),認(rèn)為存在明顯的彎曲趨勢；R-Sq和R-Sq7 / 23預(yù)測的值都比擬小,說明了模型的總效果不顯著.從殘差與各變量的圖也驗(yàn)證

11、了存在嚴(yán)重的彎曲現(xiàn)象.這些都表 明,對響應(yīng)變量單純地?cái)M合一階線性方程已經(jīng)不夠了,需要再補(bǔ) 充些“星號點(diǎn),構(gòu)成一個(gè)完整的響應(yīng)曲面設(shè)計(jì),擬合一個(gè)含二 階項(xiàng)的方程就可能問題了.補(bǔ)充的4個(gè)星號點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見數(shù)據(jù) 表：DOE_燒堿純度響應(yīng)2.下面對全部11個(gè)點(diǎn)構(gòu)成的中央復(fù)合序貫設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,擬合 一個(gè)完整的響應(yīng)曲面模型.分析如下：第一步：擬合選定模型.選擇統(tǒng)計(jì)DOE響應(yīng)曲面分析響應(yīng)曲面設(shè)計(jì),翻開 分析響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)對話框.點(diǎn)擊窗口 “項(xiàng)以后,可以看到模型 中將全部備選項(xiàng)都列入了模型,包括A壓力、B 溫度以及它 們的平方項(xiàng)AA、BB和交互作用項(xiàng)AB；翻開“圖形窗口,選定“正 規(guī)、,四合一,以及殘差與變量,并

12、將壓力和溫度都選入殘差 與變量中；翻開“儲存窗口,選定“擬合值、“殘差以及 “設(shè)計(jì)矩陣.單擊確定.8 / 2311向應(yīng)QR)： F純度,分析,應(yīng)曲面設(shè)計(jì)幫助分析潛據(jù)使用：g 口編同單位©r未編怛單位也項(xiàng)3 強(qiáng)惻)圖形©).| 結(jié)果).|!杼1®工二】確定) I 取消分析哈皮曲面設(shè)計(jì)因龍ac2c3c4csc6CT國中的殘金e正規(guī)te) 標(biāo)性化CS)L冊第的3)汝差圖r單他示圖onR百萬圖Q!) r正態(tài)困儀)L殘井與擬合侑0U r效美與岫序也)"四合一比)期消9 / 23得到的結(jié)果如下:純度的估計(jì)回歸系數(shù)系數(shù)系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤常量97. 78040. 1050293

13、1.0660. 000壓力-1.89110.09114-20. 7500. 000溫度-0. 60530. 09092-6. 6570. 001壓力*壓力-2. 58220.15339-16. 8350. 000溫度*溫度-0. 46150.15314-3.0140. 030壓力*溫度0. 03510.182530. 1920. 855S = 0. 181900 PRESS = 0. 693667R-Sq = 99. 35% R-Sq 預(yù)測=97. 27% R-Sq 調(diào)整=98. 70%對于純度的方差分析來源自由度Seq SSAdj SSAdj MS回歸25.231025. 23105. 04

14、620152.510. 000線性15. 712715.71277. 85635237. 440. 000平方9.51719.51714. 75853143.820. 000交互作用0. 00120. 00120. 001230. 040. 85510 / 23殘差誤差50.16540. 16540.03309失擬30.06620.06620.02208 0.450. 747純誤差20.09920.09920.04960合計(jì)1025.3964結(jié)果解釋：1看方差分析表中的總效果.在本例中,回歸項(xiàng)的P值為0. 000,說明應(yīng)該拒絕原假設(shè),認(rèn)為本模型總的來說是有效的.看方差分析表中的失擬現(xiàn)象,本例中

15、,失擬項(xiàng)對應(yīng)的P值為0. 747,明顯大于顯著性水平0.05,接受原假設(shè),認(rèn)為本模型中不存在失擬現(xiàn)象.2看擬合的總效果.本例中,R-Sq與R-Sq 調(diào)整比擬接 近,認(rèn)為模型的擬合效果比擬好；R-Sq 預(yù)測比擬接近于R-Sq 值且這個(gè)值比擬大,說明將來用這個(gè)模型進(jìn)行預(yù)測的效果比擬可 信.3各效應(yīng)的顯著性.從表中可以看到,壓力、溫度以及它們的平方項(xiàng)對應(yīng)的概率值都小于顯著性水平,說明這些效應(yīng)都是 顯著的；而壓力和溫度的交互效應(yīng)項(xiàng)對應(yīng)的概率值為0.855,顯然 大于顯著性水平,認(rèn)為該效應(yīng)項(xiàng)是不顯著的.第二步：進(jìn)行殘差診斷 利用自動輸出的殘差圖來進(jìn)行殘差診斷.11 / 23-1 2-r 3,.,.,21

16、0250：60270280 C9O 30i度310383 SO從上述殘差圖中可以看出,殘差的狀況是正常的.第三步：判斷模型是否需要改良.根據(jù)第一步的分析,我們得知壓力和溫度的交互作用項(xiàng)是不顯著的,應(yīng)該予以剔除,因此需要重新擬合新的模型,使得新的 模型中不包含交互作用項(xiàng).得到的結(jié)果為:12 / 23純度的估計(jì)回歸系數(shù)系數(shù)系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤常量97. 78040.096221016. 1770. 000壓力-1.89110. 08350-22. 6470. 000溫度-0. 60530.08331-7. 2650. 000壓力*壓力-2. 58220. 14054-18.3730. 000溫度*溫度-0.

17、 46150. 14031-3. 2890.017S = 0. 166665 PRESS = 0. 546550R-Sq = 99. 34% R-Sq 預(yù)測=97. 85%R-Sq 調(diào)整=98.91%對于純度的方差分析來源自由度Seq SSAdj SSAdj MS回歸25. 229825. 22986. 30744227. 070. 000線性15.712715. 71277. 85635282. 830. 000平方9.51719.51714. 75853171.310. 000殘差誤差0. 16670.16670. 02778失擬0. 06750. 06750.016870. 340. 8

18、36純誤差0. 09920. 09920. 0496013 / 23合計(jì)10 25.3964純度的估計(jì)回歸系數(shù),使用未編碼單位的數(shù)據(jù)項(xiàng)系數(shù)常量-59.9731壓力5.36834溫度0. 134611壓力*壓力-0.0512244溫度*溫度-2.56700E-04結(jié)果解釋：1先看方差分析表中的總效果.回歸項(xiàng)對應(yīng)的P值為 0. 000,拒絕原假設(shè),說明回歸模型總的來說是有效的；看方差 分析表中的失擬現(xiàn)象,可以看到失擬對應(yīng)的P值為0.836,大于 0. 05,接受原假設(shè),即可以判定,本模型刪去了 一項(xiàng),但沒有造 成失擬現(xiàn)象.2看刪減后的模型是否比原來的有所改良.全模型變化刪減模型R-Sq99. 35

19、%減小99. 34%R-Sq 調(diào)整98. 70%增大98.91%S0. 181900減小0.166665R-Sq 預(yù)測97. 27%增大97. 85%PRESS0. 693677減小0.546550由于模型項(xiàng)缺少了一項(xiàng),R-Sq通常會有所降低,但關(guān)鍵要看14 / 23 調(diào)整的R-Sq 調(diào)整是否有所提升,s值是否有所降低,預(yù)測殘 差平方和PRESS是否有所降低,R-Sq 預(yù)測是否有所提升.從 表中來看,均符合上述要求,說明刪除了不顯著的交互作用后, 回歸的效果更好了.此外,我們還可以得到最后確定的回歸方程：從標(biāo)準(zhǔn)化殘差以及刪后殘差的結(jié)果分析表中,可以看到這些值都小于2,因此認(rèn)為新的模型的殘差沒有

20、發(fā)現(xiàn)任何不正常的情 況.第四步：對選定的模型進(jìn)行分析解釋.通過前面得到的回歸方程,運(yùn)用數(shù)學(xué)方法我們可以得到使得 純度最大的A和B分別取什么值,但是不能保證該最大值就一定落 在試驗(yàn)范圍之內(nèi).在求解前,先看一下等值線圖和曲面圖,具體 實(shí)現(xiàn):統(tǒng)計(jì)DOE響應(yīng)曲面等值線圖/曲面圖.從圖中 可以看到,在原試驗(yàn)范圍內(nèi)確實(shí)有個(gè)最大值.鯉度與溫度,壓力的值紇圖50.052. 555. 057.560.0壓力15 / 23純度與溫度,壓力的曲面圖運(yùn)用人工解方程的方法,可以得到當(dāng)壓力=52. 4、溫度=262. 216 / 23度到達(dá)最大值為98. 3249,與我們手算的結(jié)果是一樣的.為了獲得置信區(qū)間,從“統(tǒng)計(jì)DO

21、E響應(yīng)曲面分析響 應(yīng)曲面設(shè)計(jì)入口,選定“響應(yīng)為純度,在“預(yù)測中,在自變量設(shè)置處,填寫"52.4,262.2"那么可以得到如下結(jié)果： 使用純度模型的新設(shè)計(jì)點(diǎn)數(shù)的預(yù)測響應(yīng)點(diǎn)擬合值擬合值標(biāo)準(zhǔn)誤95%置信區(qū)間95%預(yù)測區(qū)間198.32500.0859139(98. 1148, 98.5353)(97. 8662, 98. 7839)從結(jié)果中可以看到,預(yù)測結(jié)果的值與我們最優(yōu)化的值是一樣的, 說明預(yù)測結(jié)果是可信的.前一個(gè)置信區(qū)間說明的是回歸方程上的 點(diǎn)的置信區(qū)間,此值可以作為改良的結(jié)果的預(yù)報(bào)寫在總結(jié)報(bào)告 中；后一個(gè)置信區(qū)間說明的是以上述回歸方程上的預(yù)測值的置信 區(qū)間為根底,加上觀測值固

22、有的波動所給出的置信區(qū)間,這就是 將來做一次驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)將要落入的范圍,可供做驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)使用17 / 23水射流鉆頭噴嘴電火花線切割加工工藝正交優(yōu)化試驗(yàn)1 .實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)背景針對水射流鉆頭噴嘴制造過程中存在的問題,試驗(yàn)采用正交優(yōu) 化試驗(yàn)方法,通過極差分析和方差分析,研究了電火花線切割脈 沖電流、脈沖寬度和脈沖間隔等工藝參數(shù)對射流鉆頭噴嘴孔口表 面粗糙度的影響,確定了因素的最正確水平組合和因素的主次順序 及線切割的最正確工藝參數(shù).試驗(yàn)結(jié)果說明,當(dāng)采用脈沖電流 L6A、脈沖寬度8us和脈沖間隔40us的參數(shù)組合時(shí),噴嘴孔18 / 23口外表質(zhì)量較高,其外表粗糙度小于2.4um.研究結(jié)果可為選 擇水射流噴嘯電火花線切割加工工藝制定提供試驗(yàn)依據(jù).2 .因子選擇表1因素水平表水平因素A：脈沖電流IN/AB：脈沖寬度Tl/usC：脈沖間隔T2/us10.681621.6163232.824403 .實(shí)驗(yàn)步驟 3. 1選擇統(tǒng)計(jì) DOE 因子 創(chuàng)立田口設(shè)計(jì):統(tǒng)計(jì) 圖形 漏害器 工具 窗口CM 爭助的 協(xié)助時(shí)因子B嗔應(yīng)曲面因rW0|也后后為閡峭壬|以段國慰田口根本統(tǒng)計(jì)量®向日方差分析匈瞿鵬郎映, 需 顯示設(shè)計(jì)©.k T口O.歸匕Tg創(chuàng)立田口設(shè)計(jì)©自定義田口