田口方法穩(wěn)健設(shè)計的詳細(xì)教程案例

1、邵家駿：教授（研究員），享受國務(wù)院政府特殊津貼的著名質(zhì)量與可靠性專家。1966年畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)，1990-2004年曾在成都飛機(jī)設(shè)計研究所長期擔(dān)任質(zhì)量與可靠性副總師；他目前擔(dān)任四方機(jī)車(jch)車輛股份有限公司可靠性高級顧問，是美國維恩州立大學(xué)的客座教授、上海同濟(jì)大學(xué)的兼職教授和博士生導(dǎo)師。他目前擔(dān)任中國質(zhì)量協(xié)會理事兼學(xué)術(shù)教育工作委員會委員，全國六西格瑪推進(jìn)委員會專家委員、中國質(zhì)協(xié)注冊六西格瑪黑帶培訓(xùn)導(dǎo)師，中國航空學(xué)會可靠性專委會委員。是中國經(jīng)歷過可靠性工程的所有工作和完整過程的少數(shù)專家之一。他曾為華為技術(shù)、聯(lián)想集團(tuán)、四方機(jī)車(jch)、約克（無錫）、WIK電器（中國）、寧波和榮電器、大慶

2、力神泵業(yè)、上海航空電子研究所、中國科學(xué)院化學(xué)物理研究所、中國工程物理研究院、許繼電器、長虹電器等60多個企業(yè)提供可靠性工程的技術(shù)咨詢和服務(wù)。并且已出版質(zhì)量功能展開、健壯設(shè)計手冊、六西格瑪管理等專著五部，論文約50篇，其中在國外雜志和國際會議上發(fā)表論文16篇。共一百八十二頁田口三次(sn c)設(shè)計邵家駿 教授(jioshu)共一百八十二頁靜態(tài)(jngti)特性參數(shù)設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量是指產(chǎn)品的一組固有特性滿足要求的程度。這組固有特性稱之為質(zhì)量特性，它包括(boku)性能、可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、維修性和環(huán)境適應(yīng)性等。采用哪些質(zhì)量特性來反映產(chǎn)品的質(zhì)量狀況，這是專業(yè)技術(shù)問題。而選取什么性質(zhì)的質(zhì)量特性的分類。

3、質(zhì)量特性可分為計量和計數(shù)2大類。計量特性又分為望目特性、望小特性和望大特性3種類型。計數(shù)特性又可分為計件特性、計點特性和計數(shù)分類值特性3種類型。質(zhì)量特性還可分為動態(tài)特性和靜態(tài)特性2類。質(zhì)量特性還可根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量形成的各個階段（位置）的前后分為下位特性和上位特性。共一百八十二頁計量(jling)特性當(dāng)質(zhì)量特性可以選取給定范圍內(nèi)任何一個可能的數(shù)值(shz)時，稱為計量特性。用各種計量儀器測量的數(shù)據(jù)，如長度、重量、時間、壽命、強(qiáng)度、化學(xué)成分含量等都是計量特性。共一百八十二頁計數(shù)(j sh)特性當(dāng)質(zhì)量(zhling)特性只能一個一個地計數(shù)時，稱為計數(shù)特性。計數(shù)特性又可分為計件特性、計點特性和計數(shù)分類值特

4、性。計件特性是指對單位產(chǎn)品進(jìn)行按件檢查時所產(chǎn)生的屬性數(shù)據(jù)。如判定產(chǎn)品為合格品或不合格品，它只取0或1兩個數(shù)值。計點特性是指單位產(chǎn)品上的質(zhì)量缺陷的個數(shù)，它取值0，1，2等。如棉布上的疵點數(shù)、鑄件上的砂眼數(shù)等均為計點特性。計數(shù)分類值特性是指對單位產(chǎn)品按其質(zhì)量好壞先劃分為若干個等級，并對每個等級規(guī)定合適的數(shù)值。例如：將產(chǎn)品質(zhì)量分為好、中、差3個等級，并規(guī)定好為1、中為2、差為3。共一百八十二頁望目特性(txng)計量特性可以進(jìn)一步分為望目特性、望小特性和望大特性。存在目標(biāo)值m，希望質(zhì)量特性y圍繞目標(biāo)值m波動，且波動越小越好，則y稱為望目特性。例如按圖紙規(guī)定(gudng)10mm+0.05mm加工某種

5、零件，則零件的實際尺寸y就是望目特性，其目標(biāo)值m=10mm.共一百八十二頁望小特性(txng)不取負(fù)值，希望質(zhì)量特性y越小越好，且波動越小越好，則y稱為望小特性。例如零部件磨擦表面的磨損量，測量誤差，化學(xué)(huxu)制品的雜質(zhì)含量，軸套類機(jī)械零件的不圓度、不同軸度等均為望小特性。共一百八十二頁望大特性(txng)不取負(fù)值(f zh)，希望質(zhì)量特性y越大越好，且波動越小越好，則y稱為望大特性。例如機(jī)械零部件的強(qiáng)度，彈簧的壽命，塑料制品的可塑性等均為望大特性。共一百八十二頁上位(shn wi)特性和下位特性產(chǎn)品質(zhì)量形成的全部過程包括下列階段：市場調(diào)研；設(shè)計和研制；采購；工藝準(zhǔn)備；生產(chǎn)制造；檢驗和試

6、驗；包裝和儲存(chcn)；銷售和發(fā)運(yùn)；安裝和運(yùn)行；技術(shù)服務(wù)和維護(hù)。共一百八十二頁上位(shn wi)特性和下位特性在每一階段都存在質(zhì)量特性。一般來說，位于前面階段的是原因特性，稱為下位特性；而位于后面階段是結(jié)果特性，稱為上位特性。例如：在銷售(xioshu)和發(fā)運(yùn)階段，產(chǎn)品的質(zhì)量特性是上位特性，而制造商提供的產(chǎn)品質(zhì)量特性是下位特性；用戶的產(chǎn)品質(zhì)量特性是上位特性，而制造商提供的產(chǎn)品質(zhì)量特性是下位特性；前道工序產(chǎn)品質(zhì)量特性為下位特性，后道工序產(chǎn)品質(zhì)量特性為上位特性；子系統(tǒng)的質(zhì)量特性為下位特性，總系統(tǒng)的質(zhì)量特性為上位特性。共一百八十二頁功能(gngnng)波動產(chǎn)品的質(zhì)量特性y不僅與目標(biāo)值m之間可能

7、會存在差異，而且由于來自使用環(huán)境、時間因素以及生產(chǎn)時各種條件等多方面的影響而產(chǎn)生(chnshng)波動，我們稱此為功能波動。為了減少產(chǎn)品的功能波動，進(jìn)而減少波動造成的損失，必須分析產(chǎn)生(chnshng)功能波動的原因，以便采取正確有效的對策。影響產(chǎn)品功能波動的原因大致可以分為以下3種。共一百八十二頁外干擾(gnro)在使用產(chǎn)品時，環(huán)境條件并非固定不變。由于使用條件及環(huán)境條件（如溫度、濕度、位置、輸入(shr)電壓、磁場、操作者等）的波動或變化，而引起產(chǎn)品功能的波動，稱為外干擾，也稱為外噪聲。例如手表運(yùn)行快慢隨溫度的變化而波動，彩色電視機(jī)的清晰度與輸入電壓的大小有密切關(guān)系。共一百八十二頁內(nèi)干擾(

8、gnro)產(chǎn)品的儲存或使用過程中，隨著時間的推移，發(fā)生材料變革變質(zhì)等老化現(xiàn)象，而引起產(chǎn)品的功能波動稱為內(nèi)干擾，也稱為內(nèi)噪聲。例如長時間進(jìn)行儲存的產(chǎn)品，當(dāng)開始使用時，構(gòu)成該產(chǎn)品的材料、零部件隨著時間的推移將產(chǎn)生質(zhì)的變化從而(cng r)引起產(chǎn)品的功能波動。如某種電阻的阻值在儲存10年后，比初始值增大約10%。又如當(dāng)產(chǎn)品長時間使用后，它的一些零部件的尺寸已發(fā)生磨損，從而(cng r)引起產(chǎn)品的功能波動。共一百八十二頁產(chǎn)品(chnpn)間波動在相同生產(chǎn)(shngchn)條件下，生產(chǎn)(shngchn)制造出來的一批產(chǎn)品，由于機(jī)器、材料、加工方法、操作者、計測方法和環(huán)境（簡稱5M1E）等生產(chǎn)(shngc

9、hn)條件的微小變化，而引起的產(chǎn)品制造誤差稱為產(chǎn)品間波動。例如按同一圖紙在相同生產(chǎn)條件下加工一批機(jī)械零部件，其尺寸一定存在波動。又如同一批號的電阻，其電阻值也存在波動。共一百八十二頁產(chǎn)品(chnpn)間波動在上述3種干擾(gnro)的綜合作用下，使產(chǎn)品在使用時其功能發(fā)生波動，即質(zhì)量特性值偏離目標(biāo)值m。這種波動無處不在，無時不在，是不可避免的。因而，產(chǎn)品的質(zhì)量特性y表現(xiàn)為隨機(jī)變量，它具有一定的概率分布。例如，對于計量特性，通常質(zhì)量特性y服從正態(tài)分布，但有時y服從正態(tài)分布，但有時y服從均勻分布或其他分布。共一百八十二頁產(chǎn)品(chnpn)間波動對于上述3種類型的干擾(gnro)，必須考慮采用一些技術(shù)

10、來減少它們的影響，也就是去尋找減少產(chǎn)品功能波動的對策。在這些措施中，最重要的是技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計和工藝優(yōu)化階段的參數(shù)設(shè)計，即在產(chǎn)品設(shè)計中模擬3種干擾(gnro)進(jìn)行試驗（或計算）和統(tǒng)計分析，以增強(qiáng)產(chǎn)品的抗干擾(gnro)能力，也就是進(jìn)行健壯設(shè)計。另一方面，制造階段的在線質(zhì)量控制對減少產(chǎn)品間波動也是有效的。共一百八十二頁因素(yn s)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少功能波動，需要分析影響產(chǎn)品功能波動的原因，為此要進(jìn)行有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計的試驗。在試驗中，我們稱影響質(zhì)量特性變化的原因為因素。從因素在試驗中的作用來看，可大致分為可控因素、標(biāo)示因素和誤差因素等。對于望目特性情形，通過對試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，可把可控因素

11、劃分為穩(wěn)定因素、調(diào)整因素和次要因素3類。因素在試驗中所處的狀態(tài)稱為因素的水平。如果某個因素在試驗中要考察3種狀態(tài)，就稱為三水平因素。例如(lr)溫度取3種狀態(tài)60、80、100，則溫度就是一個3水平因素。共一百八十二頁可控因素在試驗水平可以指定并加以挑選的因素，即水平可以人為加以控制的因素，稱為可控制因素。例如時間、溫度、濃度、材料種類、切削溫度、加工方法、電阻(dinz)、電壓、電流強(qiáng)度等均為可控因素。試驗中考察可控因素的目的，在于確定其最佳水平組合，也即最佳方案。在最佳方案下，產(chǎn)品的質(zhì)量特性值接近目標(biāo)值，且波動最小，即具有健壯性。在望目特性的參數(shù)設(shè)計中，要進(jìn)行信噪比分析與靈敏度分析，從而把

12、可控因素分為穩(wěn)定因素、調(diào)整因素與次要因素3類，見下表。共一百八十二頁可控因素分類(fn li)表共一百八十二頁可控因素（續(xù)）1、穩(wěn)定因素。在信噪比分析中顯著的可控因素， 稱為穩(wěn)定因素。2、調(diào)整因素。在信噪比分析中不顯著，但在靈敏 度分析中顯著的因素，稱為調(diào)整因素。我們可 通過對調(diào)整因素水平的“調(diào)整”，使可控因素最 佳條件下的質(zhì)量特性的期望值趨近目標(biāo)值。3、次要因素。在信噪比與靈敏度分析中都不顯著 的可控因素稱為次要因素。需要注意，次要因 素在減少成本、縮短產(chǎn)品研制周期等方面可能 具有相當(dāng)重要(zhngyo)的作用，不要因其“次要”而忽視它。共一百八十二頁標(biāo)示(bio sh)因素在試驗中水平可以

13、指定，但使用時不能加以挑選和控制的因素稱為標(biāo)示因素。標(biāo)示因素是一些與試驗環(huán)境、使用條件等有關(guān)的因素，例如：產(chǎn)品的使用條件，如轉(zhuǎn)速、電源電壓(diny)等；試驗環(huán)境，如溫度、溫度等；其他，如設(shè)備、操作人員的差別等。 考察標(biāo)示因素的目的不在于選取最佳水平，而探索標(biāo)示因素與可控因素之間有無交互作用，從而確定可控因素最佳條件的適用范圍。共一百八十二頁誤差(wch)因素前面所說的引起產(chǎn)品功能(gngnng)波動的產(chǎn)品間干擾、外干擾、內(nèi)干擾都是誤差因素。由于誤差因素的客觀存在，使得產(chǎn)品質(zhì)量特性具有波動?？紤]誤差因素的目的是為了模擬3種干擾，從而減少它們在產(chǎn)品生產(chǎn)和使用的影響，尋求抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定的產(chǎn)

14、品。由于誤差因素為數(shù)眾多，在試驗中不可能一一列舉。通常只需幾個性質(zhì)不同的主要誤差因素。因為不受主要誤差因素影響的、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品一般也不受其余誤差因素的影響。共一百八十二頁內(nèi)設(shè)計(shj)和外設(shè)計(shj)在參數(shù)設(shè)計中，可控因素與標(biāo)示因素安排在同一張正交表內(nèi)進(jìn)行試驗方案的設(shè)計。因此可控因素與標(biāo)示因素稱為內(nèi)側(cè)因素，相應(yīng)的正交表稱為內(nèi)表（內(nèi)側(cè)正交表），所對應(yīng)的設(shè)計稱為內(nèi)設(shè)計。在參數(shù)設(shè)計中，將誤差因素安排在另一張正交表內(nèi)，從而得到試驗數(shù)據(jù)，因此誤差因素稱為外側(cè)(wi c)因素，相應(yīng)的正交表稱為外表（外側(cè)(wi c)正交表），所對應(yīng)的設(shè)計稱為外設(shè)計。共一百八十二頁信噪比和靈敏度信噪比起源于通信領(lǐng)域，作

15、為評價通信設(shè)備、線路、信號質(zhì)量等優(yōu)劣的指標(biāo)，采用信號（Signal）的功率和噪聲（Noise）的功率之比即信噪比（SNR）作為指標(biāo)。田口博士在參數(shù)設(shè)計中引進(jìn)信噪比的概念，作為評價設(shè)計優(yōu)劣的一種測度，也作為產(chǎn)品質(zhì)量特性(txng)的穩(wěn)定性指標(biāo)，已成為參數(shù)設(shè)計的重要工具。信噪比在參數(shù)設(shè)計中扮演了重要的角色，它在不同場合具有不同的計算公式這里將分別介紹望目、望小、望大特性(txng)信噪比的估計公式。共一百八十二頁靈敏度該產(chǎn)品的質(zhì)量特性y為隨機(jī)變量，其期望值為，則2稱為y的靈敏度。這里介紹期望值的估計y，稱它為平均值；靈敏度2的估計記為2。平均(pngjn)值和靈敏度均是反映分布平均(pngjn)特

16、征的參數(shù)。設(shè)有n個質(zhì)量特性值y1,y2,y n，則 y = y i稱為質(zhì)量特性的平均值，y 是的無偏估計。n1i=1n共一百八十二頁靈敏度（續(xù)）靈敏度2的無偏(w pin)估計為n12= （S m V e）其中(qzhng)i=1nn1S m= n y2 = （ y i）2i=1nn - 11V e= （ y i y ）2共一百八十二頁靈敏度（續(xù)）模仿通信(tng xn)理論的做法，在實際計算時，通常將估計2取常用對數(shù)再乘以10，化為分貝（dB）值，并記做S，有在望目特性的參數(shù)設(shè)計中，不僅(bjn)要分析信噪比，還需要分析靈敏度。S = 10lg (S m V e）n1共一百八十二頁靈敏度（續(xù)

17、）例：設(shè)有2件產(chǎn)品，測得其重量(zhngling)為21.5g和38.4g，試計算平均值和靈敏度。解：y = (y1+y2)= (21.5+38.4)=29.95(g)2121S m = (y1+y2)2/2V e = (y1y2)2/22 = (S m V e) y1y221則 S=10lgy1y2=10lg(21.538.4）=29.2(dB)共一百八十二頁望目特性(txng)信噪比望目特性的信噪比是田口博士的一個重大發(fā)明，它與變革系數(shù)有著密切的關(guān)系。變異系數(shù)設(shè)望目特性y為隨機(jī)變量，它的期望值為，方差為2，它的目標(biāo)值為m。對于望目特性y來說，我們(w men)希望：=m2越小越好。共一百八

18、十二頁變異系數(shù)在概率論中，我們常用變異系數(shù)作為隨機(jī)變量的欠佳性指標(biāo)，即變異系數(shù)越小，說明隨機(jī)變量（質(zhì)量特性）可能值的密集程度越高。變異系數(shù)的優(yōu)點是既考慮了標(biāo)準(zhǔn)差的影響，又考慮了期望值的影響。在兵器(bngq)系統(tǒng)中 ，經(jīng)常采用變異系數(shù)（稱為密集度）作為衡量彈著點密集程度的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)。=共一百八十二頁變異系數(shù)（續(xù)）望目特性信噪比定義為可見(kjin)，望目特性信噪比等于靈敏度2與噪聲2之比，也就是變異系數(shù)平方的倒數(shù)。因此是隨機(jī)變量的一個優(yōu)良性指標(biāo)，其值越大越好。=22共一百八十二頁望目特性(txng)信噪比計算公式的分子(fnz)2由2= (S m V e)確定，分母2由n-11V e = (

19、y i y )2i=1n確定，因此有n1=22=(S m V e)n1V e需要注意：上式的估計不是的無偏估計共一百八十二頁望目特性(txng)信噪比計算公式（續(xù)）在實際計算(j sun)時，通常將估計取常用對數(shù)再乘以10，化為分貝值。在不致引起混淆的情況下，我們?nèi)杂洖?。有n-11V e = (y i y )2i=1n其中(dB)=10lg(S m V e)n1V en1y = y ii=1nS m = n y 2共一百八十二頁望目特性(txng)信噪比計算公式（續(xù)）例：試求信噪比值=10lg=10lg2y1y2(y1 y2)2221.538.4(21.5 38.4)2=7.6(dB)解共一百

20、八十二頁信噪比的優(yōu)點(yudin)（1）物理意義明確。表示信號功率與噪聲功率之 比。（2）值越大越好。與越小越好的指標(biāo)相比，越 大越好的指標(biāo)容易對比。（3）近似服從正態(tài)分布。采用對數(shù)變換，即用 分貝(fnbi)值計算，不僅是為了計算方便。其主 要目的是經(jīng)過對數(shù)變換后，在大多數(shù)情況下， 近似服從正態(tài)分布，因而可用方差分析方 法進(jìn)行統(tǒng)計分析。共一百八十二頁望小特性(txng)信噪比定義當(dāng)產(chǎn)品的質(zhì)量特性y為望小特性時：一方面希望其數(shù)值越小越好，因y不取負(fù)值，故等價于希望期望值越小越好；另一方面，希望y的波動(bdng)越小越好，故相當(dāng)于希望方差2越小越好。為了量綱一致，即希望靈敏度2和方差2均越小越

21、好，也就是2+2越小越好，其倒數(shù)越大越好。因此，望小特性y的信噪比定義為：共一百八十二頁望小特性(txng)信噪比注意(zh y)，隨機(jī)變量y的二階原點矩E (y2)為=12+2E(y2)=2+2因此=1E(y)2這說明望小特性y的信噪比等于二階原點矩E (y2)的倒數(shù)。共一百八十二頁均方值二階原點矩E(y)2的無偏估計(gj)稱為均方值VT，即n1VT = y ii=1n2VT1 =i=1n2 y i=n因此(ync)，的估計公式為共一百八十二頁望小特性(txng)信噪比計算公式取常用對數(shù)再乘以10，化為分貝(fnbi)值，則得到望小特性信噪比的估計公式為n1 = -10lg y ii=1n

22、2(dB)共一百八十二頁望小特性(txng)信噪比計算公式例：設(shè)測得某空氣(kngq)泵滑動表面的磨損量數(shù)據(jù)為（單位：mm） 0.09,0.13,0.05,0.04,0.08,0.08,0.07,0.05 試計算信噪比。解：81 = -10lg y ii=1n2= -10lg (0.092+0.132+0.052)81= -10lg(6.1610-3）=22.1(dB)共一百八十二頁望大特性(txng)信噪比設(shè)y為望大特性(txng)，是1/y為望小特性(txng)。因此望小特性(txng)信噪比的估計公式中y i變換成1/y i，可分別得到得望大特性信噪比的估計公式為n1 = -10lg y

23、 ii=1n2(dB) =i=1n2 y in共一百八十二頁望小特性(txng)信噪比計算公式例：設(shè)測得某種管子的粘接強(qiáng)度數(shù)據(jù)為（單位(dnwi)：Pa） 100，110，105，125 試計算信噪比。解：管子的粘接強(qiáng)度y為望大特性，由上式計算得：41 = -10lg y ii=142= -10lg41= -10lg8.433610-5）= 40.74(dB)10021110211052112521+共一百八十二頁靜態(tài)特性參數(shù)(cnsh)設(shè)計基本原理產(chǎn)品的質(zhì)量特性偏離目標(biāo)值和喪失功能主要是由于受到外干擾、內(nèi)干擾和產(chǎn)品間干擾的影響。即使功能完備(wnbi)的產(chǎn)品，如果它的功能波動很大，那么這種產(chǎn)

24、品仍然是質(zhì)量差的產(chǎn)品。產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)具有何種功能，這是產(chǎn)品規(guī)劃問題；而產(chǎn)品功能波動的減少（健壯性提高），這才是參數(shù)設(shè)計問題。共一百八十二頁基本原理參數(shù)設(shè)計的基本思想是：在充分考慮3種干擾的條件下，在使用價格便宜的零部件前提下，尋找功能穩(wěn)定的參數(shù)組合，設(shè)計出健壯性高的產(chǎn)品。因此，這種產(chǎn)品具有如下特點：健壯性-質(zhì)量特性波動小，抗干擾能力強(qiáng)；調(diào)整性-當(dāng)質(zhì)量特性均值偏離目標(biāo)值時，可以較方便地利用調(diào)整因素(yn s)進(jìn)行調(diào)整；經(jīng)濟(jì)性-產(chǎn)品成本低，價格便宜。共一百八十二頁方法(fngf)分類參數(shù)設(shè)計方法可從不同的角度加以分類，具有(jyu)以下幾種方法。共一百八十二頁計算型參數(shù)(cnsh)設(shè)計和實驗型參數(shù)(cn

25、sh)設(shè)計按質(zhì)量特性是否可以計算，可分為計算型參數(shù)設(shè)計和實驗型參數(shù)設(shè)計。(1)計算型參數(shù)設(shè)計。此時，不需要(xyo)為了確定最佳參數(shù)值而制作實物試驗，而是直接由理論公式求出質(zhì)量特性值，利用正交表進(jìn)行參數(shù)優(yōu)選，并對此進(jìn)行評價，以選擇最佳參數(shù)組合。(2)實驗型參數(shù)設(shè)計。此時不存在理論公式，需要制作樣品，通過實驗測得樣品質(zhì)量特性值后，再對其評價，求得最佳參數(shù)組合。共一百八十二頁內(nèi)外表直積法參數(shù)(cnsh)設(shè)計與綜合誤差因素法參數(shù)(cnsh)設(shè)計參數(shù)設(shè)計必須模擬3種干擾的影響，因此需要引進(jìn)誤差因素，這是參數(shù)設(shè)計法與一般試驗設(shè)計法的區(qū)別(qbi)之一。誤差因素是為考慮3種干擾（內(nèi)干擾、外干擾和產(chǎn)品間干擾

26、）而設(shè)置的因素。在參數(shù)設(shè)計中，考慮誤差因素的目的，是為了探求抗干擾性能強(qiáng)，質(zhì)量特性穩(wěn)定、可靠的最佳設(shè)計方案。共一百八十二頁內(nèi)外表直積法參數(shù)設(shè)計(shj)與綜合誤差因素法參數(shù)設(shè)計(shj)（續(xù)）參數(shù)設(shè)計法要用正交表作為工具。首先將參數(shù)（即可控因素A、B、C、D等）安排在一張正交表中，確定試驗方案（稱為內(nèi)設(shè)計）；然后確定各種干擾（內(nèi)干擾、外干擾和產(chǎn)品(chnpn)間干擾）的各種組合，并把它們作為誤差因素（A、B、C、D等）共一百八十二頁內(nèi)外表(wibio)直積法參數(shù)設(shè)計如果對誤差因素(yn s)采用正交表（稱為外表）進(jìn)行試驗方案的設(shè)計（稱為外設(shè)計），這樣就組成了內(nèi)表矩陣和外表矩陣的直積，故稱為內(nèi)外

27、表直積法參數(shù)設(shè)計，見下圖。共一百八十二頁內(nèi)外表(wibio)直積法因素、列號j試驗號i試驗號k因素、列號j1 2 3 n1 2 3 nA B C 123nA B C123qL n(t q)內(nèi)表L n(t q)內(nèi)表 i/dB S i /dB 1 2 n s1 s2 s n yi1 yi2 yi3yin y11 y12 y13y1n y21 y22 y23y2n yn1 yn2 yn3y n n共一百八十二頁綜合誤差(wch)因素法參數(shù)設(shè)計如果把所有誤差因素綜合成一個綜合誤差因素，并取3個水平，作為外設(shè)計，這種方法稱為(chn wi)綜合誤差因素法參數(shù)設(shè)計，見下圖。共一百八十二頁綜合誤差(wch)

28、因素法因素、列號j試驗號i1 2 3 A B C 123nL n(t q) i/dB S i /dB 1 2 n s1 s2 s n yi2 綜合誤差因素N (N1) (N2) (N3) (N1) (N2) (N3) yi1yi3y13y23y33 yn3y12y22y32 yn3y11y21y31 yn1共一百八十二頁基本(jbn)步驟靜態(tài)(jngti)特性參數(shù)設(shè)計的框圖見下圖。共一百八十二頁制定(zhdng)可控因素水平表利用(lyng)正交表進(jìn)行內(nèi)設(shè)計制定誤差因素水平表進(jìn)行外設(shè)計（1）綜合誤差因素法 （2）內(nèi)外表直積法求質(zhì)量特性（1）計算 （2）實驗計算信噪比和靈敏度內(nèi)表統(tǒng)計分析確定最佳

29、參數(shù)設(shè)計方案共一百八十二頁制定(zhdng)可控因素水平表選擇在技術(shù)上可以指定，且可以選擇和控制的質(zhì)量作為可控因素。可控因素的選取應(yīng)遵循下述原則：優(yōu)先選取那些對質(zhì)量特性值影響(yngxing)較大，或沒有把握好的因素，作為可控因素。可控因素的水平一般取3個水平，在試驗費(fèi)用較貴時，也可取2個水平。水平應(yīng)根據(jù)專業(yè)技術(shù)來確定，但盡可能采用等間隔或等比例。共一百八十二頁內(nèi)設(shè)計(shj)對可控因素所進(jìn)行的試驗(shyn)方案的設(shè)計稱為內(nèi)設(shè)計。根據(jù)可控因素個數(shù)和水平個數(shù)選用相應(yīng)的正交表（稱為內(nèi)表）進(jìn)行內(nèi)設(shè)計。共一百八十二頁制定(zhdng)誤差因素水平表誤差因素為數(shù)眾多，不可能一一列舉。通常只需考慮內(nèi)、外

30、干擾中各取1個或2個主要誤差因素的影響就足夠了，且不考慮誤差因素之間的交互作用。因為不受主要誤差因素影響的質(zhì)量特性穩(wěn)定的產(chǎn)品(chnpn)，通常也不受其余誤差因素的影響。共一百八十二頁外設(shè)計(shj)對誤差因素所進(jìn)行的試驗方案的設(shè)計稱為外設(shè)計。外設(shè)計有如下2種方法：(1)內(nèi)外表直積法。根據(jù)誤差因素個數(shù)和水平個數(shù)選用相應(yīng)的正交表進(jìn)行外設(shè)計。這種內(nèi)外設(shè)計都采用正交表的方法稱為內(nèi)外表直積法。內(nèi)外表直積法主要用于質(zhì)量(zhling)特性存在理論計算公式的場合，此時可利用計算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計（CAD）共一百八十二頁外設(shè)計(shj)（續(xù)）(2)綜合誤差因素法。把所有的誤差因素綜合成一個誤差因素，記做N，稱N

31、為綜合誤差因素。N的3水平如下。N1-負(fù)側(cè)最壞條件。使質(zhì)量特性取最小值的各 誤差因素水平的組合。N2-標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)條件。誤差因素第2水平的組合。N3-正側(cè)最壞條件。使質(zhì)量特性取最大的各誤 差因素水平的組合。內(nèi)設(shè)計用正交表，外設(shè)計用綜合誤差因素的方法稱為綜合誤差因素法。共一百八十二頁求質(zhì)量(zhling)特性當(dāng)質(zhì)量特性y可計算時，可由公式直接(zhji)求出具體值。當(dāng)質(zhì)量特性y不可計算時，需按設(shè)計方案制作樣品，通過試驗測得質(zhì)量特性y的試驗值。共一百八十二頁計算(j sun)信噪比和靈敏度以望目特性(txng)情形為例。信噪比計算公式為：(dB)=10lg(S m V e)n1V e靈敏度

32、計算公式為：n(dB)S=10lg(S m V e)1共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計分析以望目特性為例，通過對內(nèi)表的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀(zhgun)分析或統(tǒng)計分析，分別找出對信噪比和靈敏度影響顯著的因素。共一百八十二頁確定最佳(zu ji)參數(shù)設(shè)計方案對望目特性，采用2個階段設(shè)計法，得到最佳方案，即最佳參數(shù)設(shè)計方案。(1)尋找對信噪比影響顯著的因素（稱為穩(wěn)定因素），選取(xunq)其最佳水平，得到一個穩(wěn)定性最好的最佳水平組合。(2)尋找對靈敏度影響顯著，而對信噪比影響不顯著的因素（稱為調(diào)整因素），利用調(diào)整因素把最佳方案的質(zhì)量特性值調(diào)整到目標(biāo)值。 綜合分析信噪比和靈敏度，確定最佳參數(shù)設(shè)計方案。共一百八十

33、二頁望目特性參數(shù)(cnsh)設(shè)計下面通過一個例子，分別用以上2種方法進(jìn)行參數(shù)設(shè)計。例：電感電路的參數(shù)設(shè)計。為了設(shè)計一個電感電路，此電路由電阻R（單位：和電感L（單位：H）組成。當(dāng)輸入交流電壓(diny)為V（單位：V）和電源頻率為f（單位：Hz）時，輸出電流強(qiáng)度y（單位：A）可用下述公式計算，即共一百八十二頁望目特性(txng)參數(shù)設(shè)計（續(xù)）此為望目特性的參數(shù)設(shè)計，目標(biāo)值m=10A，且質(zhì)量特性可由公式求出，故也稱可計算型的參數(shù)設(shè)計。下面(xi mian)以此為例，分別介紹內(nèi)外表直積法和綜合誤差因素法。y =VR2+(2L)2共一百八十二頁內(nèi)外表(wibio)直積法制定(zhdng)可控因素水平

34、表可控因素是電阻R和電感L，它們的初始值由設(shè)計人員根據(jù)專業(yè)知識確定，見下表。可控因素水平表共一百八十二頁內(nèi)外表(wibio)直積法內(nèi)設(shè)計(shj)選用正交表L9（34）進(jìn)行內(nèi)設(shè)計。設(shè)計方案下表。共一百八十二頁制定(zhdng)誤差因素水平表誤差因素有4個，它們(t men)是電壓V、頻率f 、電阻R和電感L。電壓和頻率的波動范圍分別為V=（100+10）V、f = (55+5)Hz，故水平選取如下： V1=90v，V2=100V，V3=110V f 1=50Hz， f 2=55Hz，f 3=60Hz共一百八十二頁制定誤差因素(yn s)水平表（續(xù)）3級品電阻和電感的波動量為+10%，其3個水平

35、如下：第2水平=表可控因素水平表給出的中心值。第1水平=表可控因素水平表給出的中心值0.90。第3水平=表可控因素水平表給出的中心值1.1 。表內(nèi)設(shè)計表中9個方案的誤差(wch)因素水平見下表。共一百八十二頁誤差(wch)因素水平表共一百八十二頁誤差(wch)因素水平表（續(xù)）共一百八十二頁外設(shè)計(shj)選用L9（34）正交表進(jìn)行(jnxng)外設(shè)計，采用內(nèi)外表直積法，其直積方案見下圖。共一百八十二頁因素、列號j試驗號i試驗號k因素、列號j1 2 3 91 2 3 4R L129R L Vf1234L 9(3 4)內(nèi)表L 9 (3 4)外表 i/dB S i /dB 1 2 9 s1 s2 s

36、 9 yi1 yi2 yi3yi9 y11 y12 y13y19 y21 y22 y23y29 y91 y92 y93y 99內(nèi)外表(wibio)直積法試驗方案共一百八十二頁求質(zhì)量(zhling)特性由于(yuy)電流強(qiáng)度可以計算，故由y = 直接求出質(zhì)量特性y?，F(xiàn)以內(nèi)表第1號方案為例說明其計算過程。首先給出第1號方案的外設(shè)計方案表，見下表。R2+（2f L）2V共一百八十二頁第1號方案(fng n)的外表共一百八十二頁求質(zhì)量(zhling)特性（續(xù)）然后對外表各號方案求質(zhì)量(zhling)特性。例如，外表中的第2號方案，其電流強(qiáng)度y2為R2+（2f L）2Vy2=0.452+(2550.01

37、)2100=28.70其余8個方案的電流強(qiáng)度見第1號方案的外表的右側(cè)。仿照上述過程，分別求出內(nèi)表中其余8個方案的質(zhì)量特性，見下表。共一百八十二頁質(zhì)量(zhling)特性數(shù)據(jù)表共一百八十二頁計算(j sun)信噪比和靈敏度對內(nèi)表每號方案下得到9個質(zhì)量特性(txng)值yi1，yi2，yi9，可利用下列公式計算S i和i 。S mi = (yi1+yi2+ yi9)219V e i = ( y i j S mi)1829j=1 i =10lg19(S mi V e i)V e i(dB)S i =10lg (S mi V e i)19(dB)共一百八十二頁計算(j sun)信噪比和靈敏度(續(xù))以內(nèi)

38、表第1號方案為例，進(jìn)行(jnxng)計算S m1 = (31.44+28.70+ +28.58)2=7553.95(A2)19V e i = (31.442+28.702+28.582) 7553.95=17.21(A2)18 1 =10lg19(7553.95 17.21)17.21=16.87(dB)S 1 =10lg (7553.95 17.21)=29.2319(dB)共一百八十二頁計算(j sun)信噪比和靈敏度(續(xù))仿此可求出內(nèi)表第2號至第9號方案的靈敏度S i和信噪比i。具體結(jié)果見下表。內(nèi)表的統(tǒng)計分析下面對內(nèi)表進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果見下表。（表中e表示(biosh)誤差項）。共一百八

39、十二頁共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計分析信噪比的方差分析修正(xizhng)項CT。 CT=T2/n=164.392/9=3002.67(dB2)總波動平方和ST。ST= i CT=(16.872+19.222)-3002.67=11.65(dB2)9i=12f T=9-1=8共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計分析（續(xù)）電阻和電感引起(ynq)的波動平方和SR與SL。SR= (50.412+56.222+57.762)-3002.67=10.02(dB2)f R=3-1=231SL= (55.402+55.112+53.882)-3002.67=0.44(dB2)31f L=3-1=2共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計

40、分析（續(xù)）誤差(wch)波動平方和Se。Se= ST-(SR+SL)=11.65- (10.02+0.44)=1.19(dB2)f e=f T- (f R+f L)=8-(2+2)=4將上述結(jié)果填入方差分析表中，進(jìn)行方差分析。由于VLV e，故把SL并入(bn r)Se中，形成S e .信噪比方差分析表見下表。共一百八十二頁信噪比方差分析表共一百八十二頁靈敏度的方差分析修正(xizhng)項CT。 CT=T2/n=192.452/9=4115.22(dB2)總波動平方和ST。ST= S i CT=4226.84- 4115.22=11.62(dB2)9i=12f T=9-1=8共一百八十二頁靈

41、敏度的方差分析（續(xù)）電阻和電感(din n)引起的波動平方和SR與SL。SR= (72.282+64.582+55.592)-4115.22=46.52(dB2)f R=3-1=231SL= (73.502+63.302+55.652)-4115.22=53.47dB2)31f L=3-1=2共一百八十二頁靈敏度的方差分析（續(xù)）誤差(wch)波動平方和Se。Se= ST-(SR+SL)=11.65- (46.52+53.47)=11.63f e=f T- (f R+f L)=8-(2+2)=4將上述結(jié)果(ji gu)填入方差分析表中，進(jìn)行方差分析。見下表。共一百八十二頁靈敏度方差分析表共一百八

42、十二頁靈敏度的方差分析（續(xù)）由以下2個方差分析表，可得因素(yn s)分類表。見下表?？煽匾蛩胤诸?fn li)表共一百八十二頁靈敏度的方差分析（續(xù)）由上表可見：電阻R為穩(wěn)定因素，它對信噪比值具有(jyu)顯著影響；而電感L為調(diào)整因素，可以通過對因素L的調(diào)整，使最佳參數(shù)設(shè)計方案的期望值趨近目標(biāo)值。共一百八十二頁確定最佳(zu ji)參數(shù)設(shè)計方案下面進(jìn)行信噪比分析和靈敏度分析。信噪比分析。由信噪比方差分析表可以看出，電阻R為高度顯著因素，電感L為次要因素。并且從表內(nèi)表的統(tǒng)計分析可見，R的最優(yōu)水平（分析中T31最大相應(yīng)的水平）為R3，L的最優(yōu)水平為L1（因素L的水平可任意選擇），因此(ync)最優(yōu)

43、水平組合為R3L1，它使信噪比值最大，是穩(wěn)定性最好的設(shè)計方案。從表“內(nèi)表的統(tǒng)計分析”中還可以看出，內(nèi)表的第8號條件R3L2的信噪比=19.59dB，是9個方案中最大值。因此我們也可選R3L2為最優(yōu)水平組合。共一百八十二頁確定(qudng)最佳參數(shù)設(shè)計方案靈敏度分析。從表“靈敏度方差分析表”可以看出，電感L與電阻R都是顯著因素，但電感L的F值（或貢獻(xiàn)率）更大一些。由表“可控因素分類表”可知，電感L為調(diào)整因素。當(dāng)最優(yōu)水平組合的響應(yīng)沒有達(dá)到目標(biāo)值時，可通過調(diào)整因素L進(jìn)行調(diào)整。原方案R2L2與最優(yōu)水平組合R3L1的統(tǒng)計(tngj)特性的比較，結(jié)果見下表。由于R3L1下的電流強(qiáng)度的均值為9.93A與目標(biāo)

44、值10A相差不大，故不進(jìn)行均值校正。若調(diào)整均值，用調(diào)整因素電感L來進(jìn)行調(diào)整。共一百八十二頁2個方案(fng n)比較表共一百八十二頁綜合誤差(wch)因素法在綜合誤差因素方法中，關(guān)于制定可控因素水平表、內(nèi)設(shè)計和制定誤差因素水平表的方法和步驟(bzhu)同內(nèi)外表直積法。共一百八十二頁外設(shè)計(shj)我們把4個誤差因素合并成1個綜合誤差因素N，它的3個水平規(guī)定如下：N1-負(fù)側(cè)最壞水平，使質(zhì)量特性(txng)y取最小值的各誤差因素水平的組合，即N1=V1f3R3L3;N2-標(biāo)準(zhǔn)條件，各誤差因素第2水平的組合，即N2=V2f2R2L2;N3-正側(cè)最壞條件，使質(zhì)量特性y取最大值的各誤差因素水平的組合，即

45、N3=V3f1R1L1.共一百八十二頁外設(shè)計(shj)（續(xù)）綜合誤差因素法可大大減少試驗(shyn)次數(shù)。本例采用綜合誤差因素法后的試驗(shyn)次數(shù)為93=27次，相當(dāng)于內(nèi)外表直積法試驗(shyn)次數(shù)的1/3。為了進(jìn)一步減少試驗次數(shù)，還可以只考慮綜合誤差因素N取2個水平，例如取N1和N3。由誤差因素水平表，我們得到內(nèi)表中9個試驗條件具體的N1和N3，其結(jié)果見下表。共一百八十二頁內(nèi)表試驗(shyn)數(shù)據(jù)共一百八十二頁質(zhì)量(zhling)特性y的計算把綜合誤差因素N代入內(nèi)表中，并計算(j sun)質(zhì)量特性值y，其結(jié)果見上表。例如內(nèi)表中第1號條件，質(zhì)量特性y11、y13分別為y11=900.5

46、52+(2600.011)2=21.5(A)110y13=0.452+(2500.009)2=38.4(A)共一百八十二頁信噪比和靈敏度S的計算(j sun)對每號試驗下得到的2個質(zhì)量特性(txng)yi1和yi3，可利用下列公式算出i和S i。i和S i的具體計算結(jié)果見上表“內(nèi)表試驗數(shù)據(jù)”。以第1號方案為例，有S m1= (21.5+38.4)2=1794.01(A2)21S m1= (21.538.4)2=142.81(A2)21S m1=10l g (21.538.4) =29.2(dB)1= l g =7.6(dB)21.538.4142.81共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計分析下面(xi m

47、ian)對內(nèi)表進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果如下表。共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計分析共一百八十二頁對信噪比的方差分析見下表信噪比方差分析表共一百八十二頁對靈敏度的方差分析見下表靈敏度方差分析表由以上的2個方差分析表，可得到因素分類(fn li)表同內(nèi)外表直積法。共一百八十二頁確定最佳(zu ji)參數(shù)設(shè)計方案與內(nèi)外表直積法分析結(jié)果相同(xin tn)，R3L1為最佳參數(shù)設(shè)計方案。共一百八十二頁望小特性(txng)參數(shù)設(shè)計這里將以鈦合金磨削工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計為例，說明望小特性的參數(shù)設(shè)計方法。因內(nèi)外表直積法試驗次數(shù)太多，我們只介紹綜合誤差因素法。例：鈦合金磨削工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計。鈦合金以其強(qiáng)度高、重量輕、耐熱性好

48、和具有良好的抗腐蝕性等優(yōu)點，被人們譽(yù)為“未來的鋼鐵(gngti)”，目前已被廣泛應(yīng)用于航空、航天、造船和化工等工業(yè)部門。但是，鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)小、粘附性強(qiáng)、抗氧化能力低，致使磨削性能極差。即使采用特制的砂輪磨削鈦合金，其表面粗糙度也只能達(dá)到Ra0.6m。為了進(jìn)一步降低表面粗糙度，今用參數(shù)設(shè)計優(yōu)化鈦合金磨削工藝參數(shù)。共一百八十二頁望小特性(txng)參數(shù)設(shè)計（續(xù)）試驗?zāi)康模簝?yōu)化鈦合金磨削工藝參數(shù)，將表面(biomin)粗糙度降至0.2m以下。質(zhì)量特性：表面粗糙度y（即Ra），望小特性。試驗指標(biāo)：信噪比，越大越好。共一百八十二頁制定(zhdng)可控因素水平表據(jù)專業(yè)知識，選用對表面(biomin)

49、粗糙度影響較大的因素作為磨削工藝參數(shù)中的可控因素，即：A-工件轉(zhuǎn)速（r . min-1）；B-修整砂輪時的走刀量（mm . r-1）；C-工件縱向走刀量（mm . R-1）D-磨削深度（mm）。為了減少試驗次數(shù)，其他因素如冷卻液、磨床、磨削用量及修整用量中的其他一些參數(shù)均固定不變。共一百八十二頁制定(zhdng)可控因素水平表（續(xù)）選取(xunq)可控因素水平，見下表。表中因素的水平為隨機(jī)排列，因素間交互作用可以忽略。共一百八十二頁內(nèi)設(shè)計(shj)選取L9(34)作為內(nèi)表，進(jìn)行(jnxng)內(nèi)設(shè)計，其表頭設(shè)計見下表。表頭設(shè)計共一百八十二頁外設(shè)計-確定綜合(zngh)誤差因素及其水平本例質(zhì)量特性

50、表面粗糙度y 是不可計算的，只能通過試驗測出其值。為了減少試驗次數(shù)，外設(shè)計采用綜合(zngh)誤差因素法。對于望小特性，綜合誤差因素N取如下2種水平：N1-標(biāo)準(zhǔn)條件；N2-正側(cè)最壞條件。共一百八十二頁外設(shè)計(shj)-確定綜合誤差因素及其水平（續(xù)）本例，對下表中的每號方案，分別在綜合誤差因素N的2個水平N1、N2下各測得一個數(shù)據(jù) yi1,yi2(i=1,2,9)以此(y c)計算信噪比，并以信噪比為指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析。試驗數(shù)據(jù)填入下表中。共一百八十二頁內(nèi)表統(tǒng)計分析共一百八十二頁信噪比計算(j sun)望小特性(txng)信噪比的計算公式為i=-10lg y i j=-10lg ( yi1+yi2

51、 ) n1nj=122122以內(nèi)表第1號方案為例，望小特性信噪比為1=-10lg (0.1622+0.1842)=15.22(dB)21仿此，可計算其他各方案的i值，并填入上表中。共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計分析首先，由直觀分析法，內(nèi)表中第6號的6最大，相應(yīng)的工藝參數(shù)(cnsh)為A2B3C1D2。其次，以信噪比為指標(biāo)，進(jìn)行方差分析。1）ST與f T。ST= i CT=(15.222+11.872)-1655.95=20.48(dB2)9i=1f T = 9 1 = 8共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計分析（續(xù)）2）S j與f j。SA= S1= (T11+T21+T31) CT= f A = 3 1 =

52、2 (40.362+41.492+40.232)-1655.95=0.32(dB2)3131共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計分析（續(xù)）3）方差分析 將上述數(shù)據(jù)整理為方差分析表，見下表。 本試驗無空列，所以在SA、SB、SC、SD中選取數(shù)值較小的SA作為誤差波動平方和Se。方差分析表明，只有因素C對的影響(yngxing)是顯著的。共一百八十二頁信噪比方差分析表共一百八十二頁確定(qudng)最佳參數(shù)設(shè)計方案對顯著因素C，其最優(yōu)水平為C1。對其余因素倘若亦選取最優(yōu)水平，則由表“內(nèi)表統(tǒng)計分析”可見，最佳參數(shù)(cnsh)設(shè)計方案為A2B1C1D3，它與直觀分析所得方案A2B3C1D2是基本一致的。共一百八十

53、二頁最佳條件(tiojin)下信噪比工序平均的估計ABC1D= T +（C1-T）=C1 = 45.71=15.24(dB)31此結(jié)果(ji gu)與第6號方案下的十分接近。注：符號“-”表示平均結(jié)果。共一百八十二頁驗證(ynzhng)試驗按工藝參數(shù)A2B1C1D3做5次驗證試驗，測得其表面粗糙度為（單位：m） 0.138，0.139，0.159，0.145，0.166均達(dá)到(d do)預(yù)期目的，粗糙度都在0.2m以下，其平均值為0.149m,值為16.49dB。共一百八十二頁望大特性(txng)參數(shù)設(shè)計這里以脹裂劑生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化為例，說明望大特性的參數(shù)設(shè)計方法。例：脹裂劑生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)化

54、設(shè)計。脹裂劑是為適應(yīng)控制爆破技術(shù)要求而設(shè)計研制的一種新型破碎材料。它利用自身產(chǎn)生的膨脹力使被破碎體（巖石或水泥構(gòu)件等）按人為規(guī)定的要求開裂或破碎，以達(dá)到取石或清基的目的。它在使用中無振動、無噪聲、無飛石、無氣體產(chǎn)生，對環(huán)境無污染。它不含可燃、可爆成分，運(yùn)輸、保管(bogun)無特殊要求，因而頗受用戶歡迎。共一百八十二頁望大特性(txng)參數(shù)設(shè)計（續(xù)）根據(jù)脹裂劑的性能和使用(shyng)要求，其技術(shù)指標(biāo)規(guī)定見下表。脹裂劑技術(shù)指標(biāo)共一百八十二頁望大特性參數(shù)(cnsh)設(shè)計（續(xù)）對脹裂劑各項性能指標(biāo)進(jìn)行深入分析以后，認(rèn)為膨脹力是其中最主要的性能指標(biāo)。為此，試圖用參數(shù)(cnsh)設(shè)計方法優(yōu)化脹裂生產(chǎn)

55、工藝參數(shù)(cnsh)，使其膨脹力達(dá)到大于30MPa的技術(shù)要求。試驗?zāi)康模禾角竺浟褎┥a(chǎn)最佳工藝條件。質(zhì)量特性：膨脹力y，在其他技術(shù)指標(biāo)均合格 的條件下，膨脹力y為望大特性。試驗指標(biāo)：信噪比，越大越好。共一百八十二頁制定(zhdng)可控因素水平表據(jù)摸底試驗，找出了影響膨脹力y的4個可控因素為：A-原料甲加入量。B-原料乙加入量。C-原料丙加入量。D-原料丁加入量。初步確定了各種成分的配比(pi b)分別為 A%，Bb%，Cc%，Dd%共一百八十二頁制定(zhdng)可控因素水平表（續(xù)）其余為主料。以此方案為第2水平(shupng)，按+50%的變化范圍，制定可控因素水平表，見下表。可控因素水平

56、表交互作用可以忽略共一百八十二頁內(nèi)設(shè)計(shj)選用L9（34）作為(zuwi)內(nèi)表，進(jìn)行內(nèi)設(shè)計，其表頭設(shè)計見下表。表頭設(shè)計共一百八十二頁外設(shè)計-確定(qudng)綜合誤差因素及其水平本例，產(chǎn)品的質(zhì)量特性膨脹力是不可計算的，只能通過試驗進(jìn)行測量，為減少(jinsho)試驗次數(shù)，采用綜合誤差因素法進(jìn)行外設(shè)計。對望大特性，綜合誤差因素N水平按如下方法選?。篘1-標(biāo)準(zhǔn)條件；N2-負(fù)側(cè)最壞條件。本例，對內(nèi)表中的每號方案，分別在N1、N2條件下各測得一個膨脹力數(shù)據(jù)，結(jié)果見下表。共一百八十二頁內(nèi)表統(tǒng)計分析共一百八十二頁信噪比計算(j sun)望大特性(txng)信噪比的計算公式為n以內(nèi)表第1號方案為例，望

57、大特性信噪比為仿此，可計算其他各方案的i值，并填入上表中。i=-10lg =-10lg ( ) n1j=122122y i j1yi1yi21+11=-10lg ( )=29.81(dB)213221+3021為了簡化計算，令 i=i-28(dB)以i數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計分析首先，由直觀分析法可知，內(nèi)表中第2號方案的2最大，其相應(yīng)的條件為A1B2C2D2，此即直接看的最好方案。其次(qc)，進(jìn)行方差分析。1）ST與f T。ST= i CT=(1.812+2.362)-4.26=40.13(dB)9i=1f T = 9 1 = 82共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計分析（續(xù)）2）S

58、j與f j。SA= S1= (T11+T21+T31) CT= f A = 3 1 = 2 (2.222+2.192+1.782)-4.26=0.04(dB)3131222 仿此可算得 SB=0.03(dB)，f = 2 SC=1.24(dB)，f = 2 SD=38.81(dB)，f = 2共一百八十二頁內(nèi)表的統(tǒng)計分析（續(xù)）3）方差分析 將上述結(jié)果(ji gu)整理為方差分析表，見下表。信噪比方差分析表共一百八十二頁確定(qudng)最佳參數(shù)設(shè)計方案方差分析表明，因素C、D高度(god)顯著，因素A、B不顯著，由表“內(nèi)表統(tǒng)計分析”可以看出最佳參數(shù)設(shè)計方案為A1B1C2D2，這與直接看的最好方

59、案A1B2C2D2基本是一致的。共一百八十二頁最佳條件下信噪比工序(gngx)平均的估計ABC2D2= 28+T +（C2-T）+（D2-T）=28+C2 +D2 T=28+3.64/3+7.06/3 6.19/9=30.88(dB)共一百八十二頁驗證(ynzhng)試驗在最佳方案A1B1C2D2下進(jìn)行5次驗證試驗，測得膨脹力為（單位：MPa） 34，35，30，32，33膨脹力y均大于30MPa，其均值(jn zh)為32.8MPa，信噪比為30.28dB達(dá)到了預(yù)期目的。共一百八十二頁計數(shù)分類值的參數(shù)(cnsh)設(shè)計計數(shù)分類值所謂計數(shù)分類值，就是將輸出特性定性地分為若干等級(dngj)，并以

60、計數(shù)值加以描述。下列幾種情況，均適用于計數(shù)分類值的情況。共一百八十二頁分級(fn j)數(shù)據(jù)例如，將外觀質(zhì)量分為上、中、下；將缺陷的大小分為小、中、大、特大等等。設(shè)好的記為0，其他的適當(dāng)?shù)亟o定(i dn)數(shù)值，然后作為望小特性來處理。共一百八十二頁難以(nny)準(zhǔn)確計量時例如，“泄漏”程度很難準(zhǔn)確地測得計量數(shù)據(jù)，通?？蓜澐譃橄铝?xili)幾個等級： 不漏； 微漏； 稍漏； 頗漏； 嚴(yán)重漏。然后憑經(jīng)驗或直覺對上述幾個等級加以計數(shù)。例如，設(shè)：不漏為0；微漏為0.1；稍漏為0.5；頗漏為1.0；嚴(yán)重漏為3.0等?；蛘咭部煞謩e計為：0、1、2、3、4等。于是也可作為望小特性來處理。共一百八十二頁截尾(