試驗設(shè)計-上海交通大學(xué)課件

試驗設(shè)計試驗設(shè)計苗瑞試驗設(shè)計試驗設(shè)計苗瑞11、田口方法在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中的作用2、試驗設(shè)計的概念及其作用3、單因素試驗設(shè)計常用的幾種方法4、田口的產(chǎn)品設(shè)計的三個階段5、正交試驗法的概念和基本方法；主要內(nèi)容1、田口方法在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中的作用主要內(nèi)容2產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計制造銷售使用維護(hù)回收QFDDFXFMEADOE田口方法SPC防錯裝置用戶驅(qū)動原則全過程原則預(yù)防原則反饋思想和閉環(huán)控制原則產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計制造銷售使3產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點4田口方法的獨特點田口方法是日本質(zhì)量管理專家田口玄一博士創(chuàng)立的一門嶄新的質(zhì)量管理技術(shù),它立足于工程技術(shù),著眼于經(jīng)濟(jì)效益,開辟了質(zhì)量管理的新天地。與傳統(tǒng)的質(zhì)量管理相比,有以下特色:(1)工程特色。用工程的方法來研究產(chǎn)品質(zhì)量,把產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)成工程設(shè)計,把產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的好壞看成是工程設(shè)計質(zhì)量,用產(chǎn)品給社會造成的經(jīng)濟(jì)損失來衡量產(chǎn)品的質(zhì)量。(2)“源流”管理理論。“源流”管理的思想把質(zhì)量管理向前推進(jìn)了一步。認(rèn)為開發(fā)設(shè)計階段是源流是上游,制造和檢驗階段是下游。質(zhì)量管理中,“抓好上游管理,下游管理就很容易”。若設(shè)計質(zhì)量水平不高,生產(chǎn)制造中很難造出高質(zhì)量的產(chǎn)品,即所謂“先天不足,后患無窮”。(3)產(chǎn)品開發(fā)的三次設(shè)計法。產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(包括生產(chǎn)工藝設(shè)計)可以分為三個階段進(jìn)行,即系統(tǒng)設(shè)計—參數(shù)設(shè)計—容差設(shè)計。田口方法的獨特點田口方法是日本質(zhì)量管理專家田口玄一博士創(chuàng)立5試驗設(shè)計定義Anyexperimentthathastheflexibilitytomakedesiredchangesintheinputvariableofaprocesstoobservetheoutputresponseisknownasexperimentdesign.Theprimarygoalsofadesignexperimentareto:Determinethevariable(s)andtheirmagnitudethatinfluencestheresponse.determinethelevelsforthesevariables.determinehowtomanipulatethesevariablestocontroltheresponse.試驗設(shè)計定義Anyexperimentthathas6試驗設(shè)計定義試驗設(shè)計是一門研究如何正確地安排試驗和分析結(jié)果的科學(xué)，目的是以最少或較少的試驗次數(shù)得到最佳的試驗結(jié)果。

試驗設(shè)計定義試驗設(shè)計是一門研究如何正確地安排試驗和分析結(jié)果7試驗設(shè)計的效果在質(zhì)量管理中所遇到的，不論是設(shè)計新產(chǎn)品，還是改革舊工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減低成本，大都需要做試驗。如何安排試驗，有一個方法問題不好的試驗設(shè)計方法，即使做了大量的試驗，也未必能達(dá)到預(yù)期的目的；一個好的試驗設(shè)計方法，既可以減少試驗次數(shù)，縮短試驗時間和避免盲目性，又能迅速得到有效的結(jié)果。試驗設(shè)計的效果在質(zhì)量管理中所遇到的，不論是設(shè)計新產(chǎn)品，還是改8試驗設(shè)計的由來試驗設(shè)計是應(yīng)用統(tǒng)計手法進(jìn)行解決問題的方法，它在19世紀(jì)產(chǎn)生于英國.最早是在農(nóng)地進(jìn)行試驗。如“最佳肥料”的依據(jù)。逐步應(yīng)用到畜牧業(yè)。試驗設(shè)計的由來試驗設(shè)計是應(yīng)用統(tǒng)計手法進(jìn)行解決問題的方法，它在9試驗設(shè)計（例）一個烤漆工廠，針對噴漆后烤漆所使用的時間及溫度各使用一元多次試驗法進(jìn)行試驗，以了解哪一種條件下密著性（附著度）最好。先決條件：1、底材要一樣；2、油漆要一樣；3、溶劑要一樣；4、粘度要一樣；試驗因素：1、烘烤溫度；2、烘烤時間；試驗設(shè)計（例）一個烤漆工廠，針對噴漆后烤漆所使用的時間及溫10附著度-溫度溫度℃附著度結(jié)論：溫度在130度及140度最理想附著度-溫度溫度附著度結(jié)論：溫度在130度及140度最理想11附著度-時間附著度時間分結(jié)論：時間在40分到60分最理想附著度-時間附著度時間結(jié)論：時間在40分到60分最理想12試驗設(shè)計（例）在上例中，將時間及溫度以外的各條件予以固定，并將溫度及時間予二元二次法作試驗。時間溫度40分50分130℃AB140℃CDA組：130℃×40分B組：130℃×50分C組：140℃×40分D組：140℃×50分將產(chǎn)品分為4組：在四組不同的樣品中，經(jīng)試驗后何者為最佳的作業(yè)條件，即可制訂為作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的條件。試驗設(shè)計（例）在上例中，將時間及溫度以外的各條件予以固定，并13優(yōu)選法概念：優(yōu)選法是以較少的試驗次數(shù)，迅速地找到生產(chǎn)和科學(xué)試驗的最優(yōu)方案的方法。適用范圍：1、怎樣選取合適的配方，合適的制作過程，使產(chǎn)品質(zhì)量最好。2、怎樣在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下，使產(chǎn)品成本最低，生產(chǎn)過程最快？3、已有儀器怎樣調(diào)試，使其性能最好？4、在合成配方、操作條件等方面應(yīng)用優(yōu)選法概念：優(yōu)選法是以較少的試驗次數(shù)，迅速地找到生產(chǎn)和科學(xué)試140.618法0.618是單因素試驗設(shè)計方法，又叫黃金分割法。這種方法是在試驗范圍內(nèi)（a,b）內(nèi)，首先安排兩個試驗點，再根據(jù)兩點試驗結(jié)果，留下好點，去掉不好點所在的一段范圍，再在余下的范圍內(nèi)尋找好點，去掉不好的點，如此繼續(xù)地作下去，直到找到最優(yōu)點為止。×abX2★X1×0.6180.3820.618法0.618是單因素試驗設(shè)計方法，又叫黃金分割法。150.618法×abX2★X1×0.6180.382X1=a+0.618(b-a)X2=a+b–X1第一點=小+0.618(大-小)第二點=小+大–第一點（前一點）第一點是經(jīng)過試驗后留下的好點；0.618法×abX2★X1×0.6180.382X1=160.618法（例）鑄鋁件最佳澆鑄溫度的優(yōu)選試驗。某廠鑄鋁件殼體廢品率高達(dá)55%，經(jīng)分析認(rèn)為鋁水溫度對此影響很大，現(xiàn)用0.618法優(yōu)選。優(yōu)選范圍在690℃~740℃之間。第一點=690+0.618(740-690)=721第二點=690+740–721=7090.618法（例）鑄鋁件最佳澆鑄溫度的優(yōu)選試驗。某廠鑄鋁件殼170.618法（例）×690740×709721第一點合格率低×690×709721702第三點=690+721–709=702第二點合格率低第四點=690+709–702=697×690×709702697第三點合格率低第五點=690+702-697=695×690702697×6950.618法（例）×690740×709721第一點合格率低180.618法0.618法要求試驗結(jié)果目標(biāo)函數(shù)f(x)是單峰函數(shù)，即在試驗范圍內(nèi)只有一個最優(yōu)點d，其效果f（d）最好，比d大或小的點都差，且距最優(yōu)點d越遠(yuǎn)的試驗效果越差。這個要求在大多數(shù)實際問題中都能滿足。abdxf(x)o0.618法0.618法要求試驗結(jié)果目標(biāo)函數(shù)f(x)是單峰函19對分法對分法也叫平分法，是單因素試驗設(shè)計方法適用于試驗范圍（a,b）內(nèi)，目標(biāo)函數(shù)為單調(diào)（連續(xù)或間斷）的情況下，求最優(yōu)點的方法。使用條件：每做一次試驗，根據(jù)結(jié)果可以決定下次試驗的方向。對分法對分法也叫平分法，是單因素試驗設(shè)計方法適用于試驗范圍（20對分法的作法每次選取因素所在試驗范圍（a,b）的中點處C做試驗。計算公式：C=——————（a+b)2×abcd=——————（c+b)2d×★每試驗一次，試驗范圍縮小一半，重復(fù)做下去，直到找出滿意的試驗點為止。對分法的作法每次選取因素所在試驗范圍（a,b）的中點處C做21均分法均分法是單因素試驗設(shè)計方法。它是在試驗范圍（a,b）內(nèi)，根據(jù)精度要求和實際情況，均勻地排開試驗點，在每一個試驗點上進(jìn)行試驗，并相互比較，以求的最優(yōu)點的方法。作法：如試驗范圍L=b–a，試驗點間隔為N，則試驗點n為：n=—+1=————+1LNb-aN均分法均分法是單因素試驗設(shè)計方法。它是在試驗范圍（a,b）22均分法（例）對采用新鋼種的某零件進(jìn)行磨削加工，砂輪轉(zhuǎn)速范圍為420轉(zhuǎn)/分~720轉(zhuǎn)/分，擬經(jīng)過試驗找出能使光潔度最佳的砂輪轉(zhuǎn)速值。N=30轉(zhuǎn)/分n=————+1=——————+1=11b-aN720-42030試驗轉(zhuǎn)速：420，450，480，510，540，570，600，630，660，690，720★均分法（例）對采用新鋼種的某零件進(jìn)行磨削加工，砂輪轉(zhuǎn)速范圍為23均分法這種方法的特點是對所試驗的范圍進(jìn)行“普查”，常常應(yīng)用于對目標(biāo)函數(shù)的性質(zhì)沒有掌握或很少掌握的情況。即假設(shè)目標(biāo)函數(shù)是任意的情況，其試驗精度取決于試驗點數(shù)目的多少。使用條件：均分法這種方法的特點是對所試驗的范圍進(jìn)行“普查”，常常應(yīng)用于24一則發(fā)人深省的新聞報道1979年4月17日，日本《朝日新聞》報道：對日本索尼工廠生產(chǎn)的彩色電視機與美國加州索尼工廠生產(chǎn)的彩色電視機進(jìn)行報導(dǎo)，美國索尼工廠生產(chǎn)線全由日本引進(jìn)，產(chǎn)品檢驗、上市都是合格品，而日本產(chǎn)品有0.3%不合格。然而，美國制造的索尼電視機并不受美國人歡迎。因為美國生產(chǎn)的電視機雖然檢驗嚴(yán)格，然而只是保證了個個產(chǎn)品應(yīng)通過合格的下限，質(zhì)量平平；而日本生產(chǎn)的電視機則增加了穩(wěn)健設(shè)計的關(guān)鍵的參數(shù)容差設(shè)計思想，使產(chǎn)品從色彩、清晰度、抗干擾能力等諸多指標(biāo)上保證有99.7%的產(chǎn)品是令顧客滿意的高質(zhì)量產(chǎn)品。？一則發(fā)人深省的新聞報道1979年4月17日，日本《朝日新聞》25一則發(fā)人深省的新聞報道原因一、兩國產(chǎn)品的質(zhì)量狀況有差異；色彩濃度T美國m-mm+

日本優(yōu)質(zhì)品：68.3%良品：27.2%合格品：4.2%不合格品：0.3%優(yōu)質(zhì)品：1/3良品：1/3不合格品：1/3一則發(fā)人深省的新聞報道原因一、兩國產(chǎn)品的質(zhì)量狀況有差異；T26電視機的彩色密度電視機的彩色密度27一則發(fā)人深省的新聞報道原因二、兩國產(chǎn)品的質(zhì)量狀況有差異；美國：1、檢驗部門把關(guān)，對產(chǎn)品的合格與否嚴(yán)加控制；2、用休哈特(Shewhat)控制圖進(jìn)行生產(chǎn)工序管理；這樣只能控制產(chǎn)品的質(zhì)量，而不能真正改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量；日本：1、用線外質(zhì)量管理（又稱三次設(shè)計）來提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，這樣產(chǎn)品先天性好；2、用線內(nèi)質(zhì)量管理來改進(jìn)生產(chǎn)工序；產(chǎn)品的市場競爭力強；一則發(fā)人深省的新聞報道原因二、兩國產(chǎn)品的質(zhì)量狀況有差異；美國28電話電纜的電阻電話電纜的電阻29田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義所謂質(zhì)量就是產(chǎn)品上市后給予社會的損失，但是，由于功能本身所產(chǎn)生的損失除外；1、定義中的“社會”系指生產(chǎn)者以外的所有人，即使用者以及其他第三者；2、定義中“給予社會的損失”系包括：

由于產(chǎn)品功能波動所造成的損失；由于產(chǎn)品弊害項目所造成的損失；產(chǎn)品的使用費用。質(zhì)量=功能波動損失+弊害項目損失+使用費用。田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義所謂質(zhì)量就是產(chǎn)品上市后給予社會的30產(chǎn)品設(shè)計的三個階段田口方法通過三個步驟達(dá)到健壯性設(shè)計：系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)設(shè)計容差設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)設(shè)計容差設(shè)計市場需求穩(wěn)定性好的產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計的三個階段田口方法通過三個步驟達(dá)到健壯性設(shè)計：系統(tǒng)設(shè)31產(chǎn)品設(shè)計的三個階段系統(tǒng)設(shè)計：系統(tǒng)設(shè)計主要是用專業(yè)技術(shù)進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計或?qū)袭a(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。應(yīng)盡可能尋找性能指標(biāo)與系統(tǒng)中各參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系。參數(shù)設(shè)計：參數(shù)設(shè)計是在系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上對產(chǎn)品的零部件參數(shù)、原材料參數(shù)或各種工藝參數(shù)尋求它們之間的最佳搭配。決定系統(tǒng)中各參數(shù)的選擇，使得產(chǎn)品的性能指標(biāo)既能達(dá)到目標(biāo)值，又使它在各種環(huán)境下波動小，穩(wěn)定性好。容差設(shè)計：容差設(shè)計是在參數(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)上對產(chǎn)品生產(chǎn)時各種參數(shù)給出最佳的誤差范圍。完成不好，常常導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加；系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)設(shè)計容差設(shè)計市場需求穩(wěn)定性好的產(chǎn)品田口方法的重點在參數(shù)設(shè)計田口玄一博士1979年提出三階段設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計的三個階段系統(tǒng)設(shè)計：系統(tǒng)設(shè)計主要是用專業(yè)技術(shù)進(jìn)行新產(chǎn)32參數(shù)設(shè)計的基本思想：例早年Ina瓷磚公司生產(chǎn)的瓷磚大小不一，尺寸波動很大，其標(biāo)準(zhǔn)差較大。面對這一問題，公司先后采用如下三個方法來減少尺寸的波動：1、篩選不合格品；2、找出原因，設(shè)法消除；3、改變參數(shù)，灰石比1%提高到5%；參數(shù)設(shè)計的基本思想：例早年Ina瓷磚公司生產(chǎn)的瓷磚大小不一，33參數(shù)設(shè)計的基本思想：例Ina瓷磚尺寸大小不一的問題解決了，解決思路：不是去改變環(huán)境（重新設(shè)計和建造新窯），而是改變產(chǎn)品生產(chǎn)的某些參數(shù)，這些參數(shù)的改變可使產(chǎn)品更具抗干擾的能力，從而減少環(huán)境溫度差異對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。穩(wěn)健設(shè)計不是去控制波動源，而是設(shè)法降低波動源的影響；參數(shù)設(shè)計的基本思想：例Ina瓷磚尺寸大小不一的問題解決了，34田口試驗設(shè)計當(dāng)設(shè)計一個新的產(chǎn)品時，許多因素/輸入/變量必須很認(rèn)真地考慮；田口方法是一個在產(chǎn)品或服務(wù)中尋找“最好”組合的結(jié)構(gòu)化方法根據(jù)DOE方法確定參數(shù)水平；DOE是過程和產(chǎn)品設(shè)計的重要工具為高品質(zhì)的產(chǎn)品或服務(wù)定量地確定適宜的輸入和參數(shù)水平田口方法來自健壯性設(shè)計的觀點產(chǎn)品和服務(wù)應(yīng)該在設(shè)計中保證零缺陷和高品質(zhì)；田口試驗設(shè)計當(dāng)設(shè)計一個新的產(chǎn)品時，許多因素/輸入/變量必須很35田口方法的產(chǎn)生背景正交設(shè)計是田口方法的主要工具，創(chuàng)立于50年代初;它是一種高效益的試驗設(shè)計與最優(yōu)化技術(shù)。在60年代，日本應(yīng)用正交設(shè)計就已超過百萬次。田口玄一博士介紹：“日本人學(xué)質(zhì)量管理，用一半時間學(xué)習(xí)正交設(shè)計”。在日本，據(jù)說一個工程師如果不懂這方面知識，只能算半個工程師。二次大戰(zhàn)后日本經(jīng)濟(jì)高速增長并超過美國的一個決定性(技術(shù))因素是在于推廣應(yīng)用正交設(shè)計。其原因是:美國對專業(yè)技術(shù)(系統(tǒng)設(shè)計)投入很多，日本則較少，主要是向美國照搬照學(xué)；對通用技術(shù)(參數(shù)設(shè)計和容差設(shè)計)美國缺少和落后，日本則大大領(lǐng)先。田口方法的產(chǎn)生背景正交設(shè)計是田口方法的主要工具，創(chuàng)立于536田口方法的步驟田口方法的步驟37田口方法的步驟ProblemIdentificationLocatetheproblemsourcenotjustthesymptom2. BrainstormingSessionAttendedatleastbyprojectleader/facilitatorandworkersinvolvedintheprocess.OtherparticipantsmayincludemanagersandtechnicalstaffThepurposeistoidentifycriticalvariablesforthequalityoftheproductorserviceinquestion(referredtoasfactorsbyTaguchi)Controlfactors–variablesundermanagementcontrolSignalfactors–uncontrollablevariationDefinedifferentfactorlevels(threeorfour)andidentifypossibleinteractionbetweenfactorsDetermineexperimentobjectivesLess-the-better–keepthelevelofdefectivesasclosetozeroaspossibleNominal-is-best–OutcomeasclosetotargetaspossibleMore-the-better–maxnumberofunitspertimeunitorlotwithoutdefects田口方法的步驟ProblemIdentification38田口方法的步驟3. ExperimentalDesignUsingfactorlevelsandobjectivesdeterminedinthebrainstormingsessionTaguchiadvocatesoff-line-experimentationasacontrasttotraditionalon-lineorin-processexperimentationCareshouldbetakentoselectingnumberoftrials,trialconditions,howtomeasureperformanceetc.4. ExperimentationVariousquantitativelyrigorousanalysisapproacheslikeANOVAandMultipleRegressioncanbeusedbutalsomorestandardizedandcustomizedmethodsareavailable5. AnalysisTheexperimentationprovides”best”levelsforallfactorsIfinteractionsbetweenfactorsareevidentEitherignoreorrunafullfactorialexperiment6. ConformingExperimentsTheresultsshouldbevalidatedbyrunningexperimentswithallfactorssetto”optimal”levels田口方法的步驟3. ExperimentalDesign39正交試驗的概念正交試驗法是研究與處理多因素試驗的一種科學(xué)方法，它是在實踐經(jīng)驗與理論認(rèn)識的基礎(chǔ)上，利用正交表來科學(xué)、合理安排和分析眾多因素的試驗方法。它優(yōu)點在于能從很多試驗條件中，選出代表性強的少數(shù)次條件，并能通過對少數(shù)次試驗條件的分析，找出較好的生產(chǎn)條件、最優(yōu)的試驗方案、較優(yōu)的結(jié)果。影響因素全面試驗次數(shù)正交試驗次數(shù)選擇三個不同的水平434（81）910310=59049正交試驗的概念正交試驗法是研究與處理多因素試驗40非線性設(shè)計

非線性設(shè)計41正交試驗的概念安排任何一項試驗明確試驗的目的是什么？用什么指標(biāo)來衡量考核試驗的結(jié)果？對試驗指標(biāo)可能有影響的因素是什么？為了搞清楚影響的因素，應(yīng)當(dāng)把因素選擇在哪些水平上？正交試驗的概念安排任何一項試驗明確試驗的目的是什么？用什么指42正交試驗法的名詞注解試驗指標(biāo)：試驗需要考察的效果稱為試驗指標(biāo)；因素：對試驗指標(biāo)有影響的參數(shù)稱為因素；水平：因素在試驗中所處的狀態(tài)和條件的變化可能引起指標(biāo)的波動，把因素變化的各種狀態(tài)和條件稱為因素的水平。；正交試驗法的名詞注解試驗指標(biāo)：試驗需要考察的效果稱為試驗指標(biāo)43正交表的格式與特點正交表是由正交拉丁方自然推廣而得到的規(guī)格化的表。正交表是有規(guī)律的，按順序排成現(xiàn)成的表格，是正交試驗的工具，正交試驗是通過正交表進(jìn)行的。L4(23)正交表代號正交表橫行數(shù)代表試驗次數(shù)因素水平表位級數(shù)正交表列數(shù)因素數(shù)正交表的格式與特點正交表是由正交拉丁方自然推廣而得到的規(guī)格化44正交表的格式與特點1、均衡分散性；每一列中各種字碼出現(xiàn)相同的次數(shù)。2、整齊可比性；任意兩列中全部有序數(shù)字都出現(xiàn)相同的次數(shù)。正交表的格式與特點1、均衡分散性；每一列中各種字碼出現(xiàn)相同的45正交表的格式與特點正交表的格式與特點46正交表（例）某軌枕廠試用減水劑以節(jié)約水泥。影響指標(biāo)的因素有四個，每個因素選取三個水平?？疾斓脑囼炛笜?biāo)僅為脫模強度，已知在節(jié)約水泥10%的條件下使用減水劑對脫模強度影響比較好，希望通過正交試驗找出比較好的配方。正交表（例）某軌枕廠試用減水劑以節(jié)約水泥。影響指標(biāo)的因素有四47正交表（例）1試驗?zāi)康暮椭笜?biāo)試驗?zāi)康模核鄵接脺p水劑以節(jié)約水泥考核指標(biāo)：軌枕脫模強度2制訂因素水平表-根據(jù)以往經(jīng)驗和資料分析制訂正交表（例）1試驗?zāi)康暮椭笜?biāo)試驗?zāi)康模核鄵接脺p水劑以節(jié)約水48正交表（例）3選用正交表用L9(34)正交表（例）3選用正交表用L9(34)49正交表（例）4設(shè)計試驗方案正交表（例）4設(shè)計試驗方案50正交表（例）5進(jìn)行試驗，并記錄計算正交表（例）5進(jìn)行試驗，并記錄計算51正交表（例）6進(jìn)行分析–計算極差最好？K1=333+368+362=1063K2=367+336+333=1036K3=358+349+362=1069RA=1069–1036=33正交表（例）6進(jìn)行分析–計算極差最好？K1=333+52正交表（例）7進(jìn)行分析確定主次因素順序：R越大，說明該因素的水平變化對試驗結(jié)果指標(biāo)影響越大，因而這個因素對試驗指標(biāo)就愈重要。在本例中，減水劑是主要因素；主次CDAB正交表（例）7進(jìn)行分析確定主次因素順序：主次C53正交表（例）7進(jìn)行分析選取較優(yōu)方案：最優(yōu)方案一般就是最優(yōu)水平的組合，所謂最優(yōu)水平的組合就是指全體最優(yōu)水平組成的試驗條件；當(dāng)試驗指標(biāo)越大越好時，以每列的Ki中數(shù)值最大的相應(yīng)水平為最優(yōu)水平；本例中，因素A中最優(yōu)水平為水平3因素B中最優(yōu)水平為水平1因素C中最優(yōu)水平為水平2因素D中最優(yōu)水平為水平3最優(yōu)水平組合為A3B1C2D3：正交表（例）7進(jìn)行分析選取較優(yōu)方案：最優(yōu)水平組合為A3B1C54正交表（例）8進(jìn)行分析畫趨勢圖：0.280.300.320.270.280.290.30.50.73703803909反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗，逼近最優(yōu)方案正交表（例）8進(jìn)行分析畫趨勢圖：0.28055正交表（例）某工廠生產(chǎn)一種檢查某種疾病用的碘化鈉晶體，要求應(yīng)力愈小愈好。退火工藝是影響質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)通過正交試驗找到降低應(yīng)力的工藝條件。影響指標(biāo)的因素有升溫速度、恒溫溫度、恒溫時間、降溫速度，每個因素選取三個水平。正交表（例）某工廠生產(chǎn)一種檢查某種疾病用的碘化鈉晶體，要求應(yīng)56正交表（例）1試驗?zāi)康暮椭笜?biāo)試驗?zāi)康模赫业绞乱说耐嘶鸸に嚄l件考核指標(biāo)：應(yīng)力2制訂因素水平表-根據(jù)以往經(jīng)驗和資料分析制訂正交表（例）1試驗?zāi)康暮椭笜?biāo)試驗?zāi)康模赫业绞乱说耐嘶鸸に嚄l件57正交表（例）3選用正交表用L9(34)正交表（例）3選用正交表用L9(34)58正交表（例）4設(shè)計試驗方案正交表（例）4設(shè)計試驗方案59正交表（例）5進(jìn)行試驗，并記錄計算正交表（例）5進(jìn)行試驗，并記錄計算60正交表（例）6進(jìn)行分析確定主次因素順序：R越大，說明該因素的水平變化對試驗結(jié)果指標(biāo)影響越大，因而這個因素對試驗指標(biāo)就愈重要。在本例中，升溫速度是主要因素；主次ACBD正交表（例）6進(jìn)行分析確定主次因素順序：主次A61正交表（例）7進(jìn)行分析選取較優(yōu)方案：最優(yōu)方案一般就是最優(yōu)水平的組合，所謂最優(yōu)水平的組合就是指全體最優(yōu)水平組成的試驗條件；當(dāng)試驗指標(biāo)越小越好時，以每列的Ki中數(shù)值最小的相應(yīng)水平為最優(yōu)水平；本例中，因素A中最優(yōu)水平為水平2因素B中最優(yōu)水平為水平2因素C中最優(yōu)水平為水平1因素D中最優(yōu)水平為水平3最優(yōu)水平組合為A2B2C1D3：正交表（例）7進(jìn)行分析選取較優(yōu)方案：最優(yōu)水平組合為A2B2C62正交表（例）8進(jìn)行分析（越小越好）畫趨勢圖：30501006004505006241.51.7159反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗，逼近最優(yōu)方案正交表（例）8進(jìn)行分析（越小越好）畫趨勢圖：63正交表（例）某廠一零件的鏜孔工序質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)徑偏差較大的質(zhì)量問題，根據(jù)專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗，選取因子和水平如下表，運用正交試驗設(shè)計法探討鏜孔工序加工質(zhì)量較優(yōu)的工藝條件。

正交表（例）某廠一零件的鏜孔工序質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)徑偏差64正交表（例）1試驗?zāi)康暮椭笜?biāo)試驗?zāi)康模簩ふ溢M孔工序加工質(zhì)量較優(yōu)的工藝條件

考核指標(biāo)：偏差量

2制訂因素水平表-根據(jù)以往經(jīng)驗和資料分析制訂

切削速度A刀具數(shù)量B刀具種類C走刀量D11（30）1（2）1（I）1（0.70）22（38）2（3）2（II）2（0.60）33（56）3（4）3（常規(guī)）3（0.47）正交表（例）1試驗?zāi)康暮椭笜?biāo)試驗?zāi)康模簩ふ溢M孔工序加工質(zhì)量較65正交表（例）3選用正交表L9(34)正交表（例）3選用正交表L9(34)66正交表（例）4設(shè)計試驗方案因子水平切削速度A刀具數(shù)量B刀具種類C走刀量D11（30）1（2）3（常規(guī)）2（0.60）22（38）11（I）1（0.70）33（56）12（II）3（0.47）412（3）215223363212713（4）138232293331正交表（例）4設(shè)計試驗方案因子切削速度A刀具數(shù)量67因子水平切削速度A刀具數(shù)量B刀具種類C走刀量D偏差量11（30）1（2）3（常規(guī)）2（0.60）0.39022（38）11（I）1（0.70）0.14533（56）12（II）3（0.47）0.310412（3）210.285522330.335632120.350713（4）130.285823220.050933310.315和I0.9600.8450.7800.745

2.465和II0.5300.9700.6450.790和III0.9750.6501.0400.930極差O.4450.3200.3950.185因子切削速度A刀具數(shù)量B刀具種類C走刀量D偏差量68正交表（例）6進(jìn)行分析確定主次因素順序：R越大，說明該因素的水平變化對試驗結(jié)果指標(biāo)影響越大，因而這個因素對試驗指標(biāo)就愈重要。在本例中，切削速度是主要因素；主次ACBD正交表（例）6進(jìn)行分析確定主次因素順序：主次A69正交表（例）6進(jìn)行分析選取較優(yōu)方案：最優(yōu)方案一般就是最優(yōu)水平的組合，所謂最優(yōu)水平的組合就是指全體最優(yōu)水平組成的試驗條件；當(dāng)試驗指標(biāo)最小最好時，以每列的Ki中數(shù)值最小的相應(yīng)水平為最優(yōu)水平；本例中，因素A中最優(yōu)水平為水平2因素B中最優(yōu)水平為水平3因素C中最優(yōu)水平為水平2因素D中最優(yōu)水平為水平1最優(yōu)水平組合為A2B3C2D1：正交表（例）6進(jìn)行分析選取較優(yōu)方案：最優(yōu)水平組合為A2B70正交設(shè)計有以下缺陷：1.武斷地規(guī)定交互作用為零或認(rèn)為試驗者應(yīng)能辨別是否存在交互作用。2.只在存在的水平內(nèi)優(yōu)化響應(yīng),無法確定最優(yōu)值。

正交設(shè)計有以下缺陷：71新產(chǎn)品試銷正交試驗設(shè)計L8(27)新產(chǎn)品試銷正交試驗設(shè)計L8(27)72多指標(biāo)的正交試驗最好？可以設(shè)定權(quán)重多指標(biāo)的正交試驗最好？可以設(shè)定權(quán)重73正交表（例）某廠生產(chǎn)的鋼件淬火硬度偏低，為了改善工藝，提高硬度，現(xiàn)對鋼件的熱處理工藝進(jìn)行正交試驗，探討較優(yōu)的工藝條件。

正交表（例）某廠生產(chǎn)的鋼件淬火硬度偏低，為了改善工藝，提高硬74正交表（例）1試驗?zāi)康暮椭笜?biāo)試驗?zāi)康模簩ふ逸^優(yōu)的工藝條件

考核指標(biāo)：淬火硬度，愈大愈好

2制訂因素水平表-根據(jù)以往經(jīng)驗和資料分析制訂正交表（例）1試驗?zāi)康暮椭笜?biāo)試驗?zāi)康模簩ふ逸^優(yōu)的工藝條件考75正交表（例）3選用正交表L8(4X24)正交表（例）3選用正交表L8(4X24)76正交表（例）4設(shè)計試驗方案、分析正交表（例）4設(shè)計試驗方案、分析77d——折算系數(shù)r——該因素某水平的試驗重復(fù)次數(shù)R——折算前的極差Rc——折算后的極差d——折算系數(shù)78正交表（例）5進(jìn)行分析確定主次因素順序：R越大，說明該因素的水平變化對試驗結(jié)果指標(biāo)影響越大，因而這個因素對試驗指標(biāo)就愈重要。在本例中，切削速度是主要因素；主次ABCD正交表（例）5進(jìn)行分析確定主次因素順序：主次A79試驗設(shè)計-上海交通大學(xué)課件80試驗設(shè)計-上海交通大學(xué)課件81正交試驗設(shè)計法應(yīng)用的基本程序1、明確試驗?zāi)康?，確定考核指標(biāo)；2、挑因素、選位級，確定因素位級表；3、選擇適宜的正交表；4、確定試驗方案，按試驗方案進(jìn)行試驗；5、試驗結(jié)果分析；直接看，可靠又方便；算一算，有效又簡單；6、反復(fù)試驗，逼近最優(yōu)試驗方案；7、確定最優(yōu)方案并進(jìn)行生產(chǎn)驗證；正交試驗設(shè)計法應(yīng)用的基本程序1、明確試驗?zāi)康?，確定考核指標(biāo)；82正交試驗設(shè)計法應(yīng)用1983年，我國自行設(shè)計、自行施工的重點工程—北京至鄭州1800路載波通訊工程所需的重要器材，0.1~0.9dB高頻衰減器的開發(fā)過程中，由于應(yīng)用了正交試驗設(shè)計、參數(shù)設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)計劃等統(tǒng)計技術(shù)，僅一年時間成功開發(fā)出達(dá)到國際先進(jìn)水平的優(yōu)質(zhì)器材，填補了我國空白；正交試驗設(shè)計法應(yīng)用1983年，我國自行設(shè)計、自行施工的重點工83試驗設(shè)計的總結(jié)企業(yè)對產(chǎn)品品質(zhì)的保証是提昇市場競爭力的不二法門。因應(yīng)顧客對產(chǎn)品品質(zhì)愈來愈高的要求，企業(yè)必需不斷地提高產(chǎn)品品質(zhì)，改善製程減少不良率。因此品質(zhì)控制可說是非常重要的一門科學(xué)，涉及工程設(shè)計、製造程序及經(jīng)濟(jì)分析。日本學(xué)者田口博士(Dr.Taguchi)所提倡的品質(zhì)工程技術(shù)亦在於此。而實驗設(shè)計法(DOE，DesignofExperiment)是品質(zhì)控制中非常重要的部份，其目的是以最少的實驗，來找尋產(chǎn)品的最佳配方條件，達(dá)到降低成本並得到最佳的產(chǎn)品品質(zhì)；同時也可以利用實驗設(shè)計法改善現(xiàn)有的程序，使製程能修正到最佳的生產(chǎn)條件而穩(wěn)定操作。實驗設(shè)計實際上已經(jīng)應(yīng)用到工程及科學(xué)上的各個領(lǐng)域，典型的實驗設(shè)計應(yīng)用包括：(1)在設(shè)計階段建立產(chǎn)品的品質(zhì)要求、(2)找出程序重要的因子、(3)尋找最佳程序以得到最好的效率及品質(zhì)，以及(4)在各種不同的操作情況下檢查程序的的反應(yīng)。實際上，我們可以把實驗設(shè)計的目的，歸納成以下三項：(1)建立輸入及輸出關(guān)係的『模型』(2)找出改善品質(zhì)或製程的『方向』(3)以『最少且最有效』的實驗找到所要求的產(chǎn)品品質(zhì)試驗設(shè)計的總結(jié)企業(yè)對產(chǎn)品品質(zhì)的保証是提昇市場競爭力的不二法門84零缺陷管理及其質(zhì)量成本零缺陷管理及其質(zhì)量成本85克勞士比的零缺陷質(zhì)量管理四項基本原則質(zhì)量的定義是符合要求，而不是好。產(chǎn)生質(zhì)量的系統(tǒng)是預(yù)防，不是檢驗工作標(biāo)準(zhǔn)必須是零缺陷（ZeroDefects），而不是“差不多就好”（Closeenoughisgoodenough）。質(zhì)量是用不符合要求的代價（PriceofNonconformance,PONC）來衡量的，而不是用指數(shù)。

克勞士比PhilipB.Crosby克勞士比的零缺陷質(zhì)量管理四項基本原則克勞士比86零缺陷質(zhì)量管理戰(zhàn)略—架構(gòu)

質(zhì)量文化質(zhì)量目標(biāo)：零缺陷質(zhì)量管理模式特點：開放性，多元性，工程性質(zhì)量原則：預(yù)防質(zhì)量手段：防錯技術(shù)核心業(yè)務(wù)：設(shè)計開發(fā)、制造、服務(wù)意識層目標(biāo)層策略層原則層方法層業(yè)務(wù)層零缺陷質(zhì)量管理戰(zhàn)略—架構(gòu)質(zhì)量文化質(zhì)量目標(biāo)：零缺陷質(zhì)量管87缺陷的根源企業(yè)文化（Culture）

偏差（Variation）

產(chǎn)品復(fù)雜程度（Complexity）

人為錯誤（Mistakes）

缺陷的根源企業(yè)文化（Culture）偏差（Variatio88人為錯誤偏差控制不能反映錯誤，錯誤是引起缺陷的主要原因HarrisandChaney：在復(fù)雜的系統(tǒng)中，80%的缺陷都是由人為錯誤引起的；Rook：82%的缺陷都是由人為錯誤引起的；SHIMBUN：制造加工過程中絕大多數(shù)的錯誤及相應(yīng)的缺陷都是人為的錯誤；Hinckley：大于70%的缺陷是由裝配或包裝錯誤引起的；NASA（美國國家航空與航天局）報告指出，自1990年以來，大多數(shù)的航空器故障都是由人為錯誤引起的。人為錯誤偏差控制不能反映錯誤，錯誤是引起缺陷的主要原因Har89人為差錯偏差復(fù)雜性企業(yè)文化防錯SPC,Taguchi&DOE,改進(jìn)設(shè)備工藝過程圖析,DFMEA,DFX工作小組,管理承諾,責(zé)任分配人為差錯防錯90防錯（Poka-Yoke）防錯（Poka-Yoke）是一種消除錯誤的技術(shù)，通常稱之為“防止失誤”。防錯應(yīng)作為控制重復(fù)性任務(wù)或行為的預(yù)防性技術(shù)。該技術(shù)用來減少顧客的顧慮。Poka-yoke是日本的ShigeoShingo在二十世紀(jì)六十年代提出的。在日文中的本義就是“防止失誤”的意思。防錯的核心思想就是對過程進(jìn)行設(shè)計，使得失誤不會發(fā)生或者至少及早地檢測并糾正。防錯的歷史防錯（Poka-Yoke）防錯（Poka-Yoke）是一種消91防錯技術(shù)—支撐零缺陷質(zhì)量管理思想的技術(shù)提高質(zhì)量水平的過程，是先進(jìn)技術(shù)和科學(xué)管理相結(jié)合的過程;運用良好的工程技術(shù)和過程管理來實施零缺陷質(zhì)量管理;防錯技術(shù)將極大地完善零缺陷質(zhì)量管理思想的系統(tǒng)性和整體性;防錯技術(shù)是指在產(chǎn)品實現(xiàn)過程中的各個階段所使用的一種為預(yù)防缺陷產(chǎn)生所使用的技術(shù)和方法。將質(zhì)量預(yù)防思想體現(xiàn)在設(shè)計開發(fā)、制造、服務(wù)過程中的工程技術(shù)或質(zhì)量管理方法，都可以稱之為防錯技術(shù)。防錯技術(shù)—支撐零缺陷質(zhì)量管理思想的技術(shù)提高質(zhì)量水平的過程，92零缺陷質(zhì)量管理工具和方法質(zhì)量功能展開系統(tǒng)FMEA失效模式及影響分析故障樹分析FTA試驗設(shè)計設(shè)計評審制造性設(shè)計/裝配性設(shè)計/回收性設(shè)計等并行（同步）工程六西格瑪方法項目管理可靠性設(shè)計統(tǒng)計過程控制（SPC）防錯裝置過程能力分析檢查表排列圖因果圖對策表控制圖流程圖全員生產(chǎn)維護(hù)關(guān)鍵事件技術(shù)服務(wù)防錯服務(wù)藍(lán)圖標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計過程制造過程服務(wù)過程零缺陷質(zhì)量管理工具和方法質(zhì)量功能展開統(tǒng)計過程控制（SPC）93六西格瑪方法:同時增加顧客滿意和企業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的經(jīng)營戰(zhàn)略途徑。特點：關(guān)注影響顧客滿意的所有方面以專業(yè)化的改進(jìn)過程為核心DMIAC過程改進(jìn)方法D(define)定義M(measurement)度量A(analysis)分析I(improvement)改進(jìn)C(control)控制六西格瑪方法:94MeasuringtheCostsofQualityPreventioncostsAppraisalcostsInternalfailurecostsExternalfailurecostsMeasuringtheCostsofQuality95質(zhì)量成本符合要求所需的代價：預(yù)防成本鑒定成本不符合要求的代價：內(nèi)部損失成本外部損失成本質(zhì)量成本符合要求所需的代價：96預(yù)防成本建立和運行質(zhì)量管理體系費用：質(zhì)量管理人員工資和福利費用：質(zhì)量培訓(xùn)費：產(chǎn)品和/或服務(wù)的質(zhì)量評審費用：質(zhì)量獎勵費用質(zhì)量改進(jìn)費用供方質(zhì)量保證費用等

預(yù)防成本建立和運行質(zhì)量管理體系費用：97鑒定成本檢驗人員工資和福利費用質(zhì)量檢驗部門辦公費用試驗檢驗費用檢測設(shè)備維修、校驗和折舊等費用檢驗人員培訓(xùn)費用非檢驗人員的工資和福利費用等鑒定成本檢驗人員工資和福利費用98內(nèi)部損失成本廢品損失返修損失停工損失質(zhì)量故障分析處理費用產(chǎn)品降級損失等內(nèi)部損失成本廢品損失99外部損失成本保修費用索賠費用退換貨損失產(chǎn)品折價損失等外部損失成本保修費用100試驗設(shè)計-上海交通大學(xué)課件101ReportingQualityCostsQualityCosts

%ofSalesPreventioncosts: Qualitytraining $35,000 Reliabilityengineering 80,000 $115,000 4.11%Appraisalcosts: Materialsinspection $20,000 Productacceptance 10,000 Processacceptance 38,000 68,000 2.43Internalfailurecosts: Scrap $50,000 Rework 35,000 85,000 3.04Externalfailurecosts: Customercomplaints $25,000 Warranty 25,000 Repair 15,000

65,000

2.32

Totalqualitycosts $333,000 11.90% ======= ====ReportingQualityCostsQualit102ReportingQualityCostsReportingQualityCosts103零缺陷績效評價—質(zhì)量成本產(chǎn)品質(zhì)量水平合格率單位產(chǎn)品質(zhì)量成本質(zhì)量成本預(yù)防成本故障成本A0傳統(tǒng)質(zhì)量成本曲線產(chǎn)品質(zhì)量水平顧客滿意度單位產(chǎn)品質(zhì)量成本質(zhì)量成本預(yù)防成本故障成本0AA’零缺陷質(zhì)量成本曲線零缺陷績效評價—質(zhì)量成本產(chǎn)品質(zhì)量水平單位產(chǎn)品質(zhì)量成本質(zhì)104零缺陷績效評價—質(zhì)量成本在質(zhì)量成本的構(gòu)成中，合理、恰當(dāng)?shù)靥岣哔|(zhì)量保證成本有助于總質(zhì)量成本的降低。零缺陷績效評價—質(zhì)量成本在質(zhì)量成本的構(gòu)成中，合理105試驗設(shè)計試驗設(shè)計苗瑞試驗設(shè)計試驗設(shè)計苗瑞1061、田口方法在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中的作用2、試驗設(shè)計的概念及其作用3、單因素試驗設(shè)計常用的幾種方法4、田口的產(chǎn)品設(shè)計的三個階段5、正交試驗法的概念和基本方法；主要內(nèi)容1、田口方法在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中的作用主要內(nèi)容107產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計制造銷售使用維護(hù)回收QFDDFXFMEADOE田口方法SPC防錯裝置用戶驅(qū)動原則全過程原則預(yù)防原則反饋思想和閉環(huán)控制原則產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計制造銷售使108產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量保證技術(shù)的特點109田口方法的獨特點田口方法是日本質(zhì)量管理專家田口玄一博士創(chuàng)立的一門嶄新的質(zhì)量管理技術(shù),它立足于工程技術(shù),著眼于經(jīng)濟(jì)效益,開辟了質(zhì)量管理的新天地。與傳統(tǒng)的質(zhì)量管理相比,有以下特色:(1)工程特色。用工程的方法來研究產(chǎn)品質(zhì)量,把產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)成工程設(shè)計,把產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的好壞看成是工程設(shè)計質(zhì)量,用產(chǎn)品給社會造成的經(jīng)濟(jì)損失來衡量產(chǎn)品的質(zhì)量。(2)“源流”管理理論?！霸戳鳌惫芾淼乃枷氚奄|(zhì)量管理向前推進(jìn)了一步。認(rèn)為開發(fā)設(shè)計階段是源流是上游,制造和檢驗階段是下游。質(zhì)量管理中,“抓好上游管理,下游管理就很容易”。若設(shè)計質(zhì)量水平不高,生產(chǎn)制造中很難造出高質(zhì)量的產(chǎn)品,即所謂“先天不足,后患無窮”。(3)產(chǎn)品開發(fā)的三次設(shè)計法。產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(包括生產(chǎn)工藝設(shè)計)可以分為三個階段進(jìn)行,即系統(tǒng)設(shè)計—參數(shù)設(shè)計—容差設(shè)計。田口方法的獨特點田口方法是日本質(zhì)量管理專家田口玄一博士創(chuàng)立110試驗設(shè)計定義Anyexperimentthathastheflexibilitytomakedesiredchangesintheinputvariableofaprocesstoobservetheoutputresponseisknownasexperimentdesign.Theprimarygoalsofadesignexperimentareto:Determinethevariable(s)andtheirmagnitudethatinfluencestheresponse.determinethelevelsforthesevariables.determinehowtomanipulatethesevariablestocontroltheresponse.試驗設(shè)計定義Anyexperimentthathas111試驗設(shè)計定義試驗設(shè)計是一門研究如何正確地安排試驗和分析結(jié)果的科學(xué)，目的是以最少或較少的試驗次數(shù)得到最佳的試驗結(jié)果。

試驗設(shè)計定義試驗設(shè)計是一門研究如何正確地安排試驗和分析結(jié)果112試驗設(shè)計的效果在質(zhì)量管理中所遇到的，不論是設(shè)計新產(chǎn)品，還是改革舊工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減低成本，大都需要做試驗。如何安排試驗，有一個方法問題不好的試驗設(shè)計方法，即使做了大量的試驗，也未必能達(dá)到預(yù)期的目的；一個好的試驗設(shè)計方法，既可以減少試驗次數(shù)，縮短試驗時間和避免盲目性，又能迅速得到有效的結(jié)果。試驗設(shè)計的效果在質(zhì)量管理中所遇到的，不論是設(shè)計新產(chǎn)品，還是改113試驗設(shè)計的由來試驗設(shè)計是應(yīng)用統(tǒng)計手法進(jìn)行解決問題的方法，它在19世紀(jì)產(chǎn)生于英國.最早是在農(nóng)地進(jìn)行試驗。如“最佳肥料”的依據(jù)。逐步應(yīng)用到畜牧業(yè)。試驗設(shè)計的由來試驗設(shè)計是應(yīng)用統(tǒng)計手法進(jìn)行解決問題的方法，它在114試驗設(shè)計（例）一個烤漆工廠，針對噴漆后烤漆所使用的時間及溫度各使用一元多次試驗法進(jìn)行試驗，以了解哪一種條件下密著性（附著度）最好。先決條件：1、底材要一樣；2、油漆要一樣；3、溶劑要一樣；4、粘度要一樣；試驗因素：1、烘烤溫度；2、烘烤時間；試驗設(shè)計（例）一個烤漆工廠，針對噴漆后烤漆所使用的時間及溫115附著度-溫度溫度℃附著度結(jié)論：溫度在130度及140度最理想附著度-溫度溫度附著度結(jié)論：溫度在130度及140度最理想116附著度-時間附著度時間分結(jié)論：時間在40分到60分最理想附著度-時間附著度時間結(jié)論：時間在40分到60分最理想117試驗設(shè)計（例）在上例中，將時間及溫度以外的各條件予以固定，并將溫度及時間予二元二次法作試驗。時間溫度40分50分130℃AB140℃CDA組：130℃×40分B組：130℃×50分C組：140℃×40分D組：140℃×50分將產(chǎn)品分為4組：在四組不同的樣品中，經(jīng)試驗后何者為最佳的作業(yè)條件，即可制訂為作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的條件。試驗設(shè)計（例）在上例中，將時間及溫度以外的各條件予以固定，并118優(yōu)選法概念：優(yōu)選法是以較少的試驗次數(shù)，迅速地找到生產(chǎn)和科學(xué)試驗的最優(yōu)方案的方法。適用范圍：1、怎樣選取合適的配方，合適的制作過程，使產(chǎn)品質(zhì)量最好。2、怎樣在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下，使產(chǎn)品成本最低，生產(chǎn)過程最快？3、已有儀器怎樣調(diào)試，使其性能最好？4、在合成配方、操作條件等方面應(yīng)用優(yōu)選法概念：優(yōu)選法是以較少的試驗次數(shù)，迅速地找到生產(chǎn)和科學(xué)試1190.618法0.618是單因素試驗設(shè)計方法，又叫黃金分割法。這種方法是在試驗范圍內(nèi)（a,b）內(nèi)，首先安排兩個試驗點，再根據(jù)兩點試驗結(jié)果，留下好點，去掉不好點所在的一段范圍，再在余下的范圍內(nèi)尋找好點，去掉不好的點，如此繼續(xù)地作下去，直到找到最優(yōu)點為止?！羇bX2★X1×0.6180.3820.618法0.618是單因素試驗設(shè)計方法，又叫黃金分割法。1200.618法×abX2★X1×0.6180.382X1=a+0.618(b-a)X2=a+b–X1第一點=小+0.618(大-小)第二點=小+大–第一點（前一點）第一點是經(jīng)過試驗后留下的好點；0.618法×abX2★X1×0.6180.382X1=1210.618法（例）鑄鋁件最佳澆鑄溫度的優(yōu)選試驗。某廠鑄鋁件殼體廢品率高達(dá)55%，經(jīng)分析認(rèn)為鋁水溫度對此影響很大，現(xiàn)用0.618法優(yōu)選。優(yōu)選范圍在690℃~740℃之間。第一點=690+0.618(740-690)=721第二點=690+740–721=7090.618法（例）鑄鋁件最佳澆鑄溫度的優(yōu)選試驗。某廠鑄鋁件殼1220.618法（例）×690740×709721第一點合格率低×690×709721702第三點=690+721–709=702第二點合格率低第四點=690+709–702=697×690×709702697第三點合格率低第五點=690+702-697=695×690702697×6950.618法（例）×690740×709721第一點合格率低1230.618法0.618法要求試驗結(jié)果目標(biāo)函數(shù)f(x)是單峰函數(shù)，即在試驗范圍內(nèi)只有一個最優(yōu)點d，其效果f（d）最好，比d大或小的點都差，且距最優(yōu)點d越遠(yuǎn)的試驗效果越差。這個要求在大多數(shù)實際問題中都能滿足。abdxf(x)o0.618法0.618法要求試驗結(jié)果目標(biāo)函數(shù)f(x)是單峰函124對分法對分法也叫平分法，是單因素試驗設(shè)計方法適用于試驗范圍（a,b）內(nèi)，目標(biāo)函數(shù)為單調(diào)（連續(xù)或間斷）的情況下，求最優(yōu)點的方法。使用條件：每做一次試驗，根據(jù)結(jié)果可以決定下次試驗的方向。對分法對分法也叫平分法，是單因素試驗設(shè)計方法適用于試驗范圍（125對分法的作法每次選取因素所在試驗范圍（a,b）的中點處C做試驗。計算公式：C=——————（a+b)2×abcd=——————（c+b)2d×★每試驗一次，試驗范圍縮小一半，重復(fù)做下去，直到找出滿意的試驗點為止。對分法的作法每次選取因素所在試驗范圍（a,b）的中點處C做126均分法均分法是單因素試驗設(shè)計方法。它是在試驗范圍（a,b）內(nèi)，根據(jù)精度要求和實際情況，均勻地排開試驗點，在每一個試驗點上進(jìn)行試驗，并相互比較，以求的最優(yōu)點的方法。作法：如試驗范圍L=b–a，試驗點間隔為N，則試驗點n為：n=—+1=————+1LNb-aN均分法均分法是單因素試驗設(shè)計方法。它是在試驗范圍（a,b）127均分法（例）對采用新鋼種的某零件進(jìn)行磨削加工，砂輪轉(zhuǎn)速范圍為420轉(zhuǎn)/分~720轉(zhuǎn)/分，擬經(jīng)過試驗找出能使光潔度最佳的砂輪轉(zhuǎn)速值。N=30轉(zhuǎn)/分n=————+1=——————+1=11b-aN720-42030試驗轉(zhuǎn)速：420，450，480，510，540，570，600，630，660，690，720★均分法（例）對采用新鋼種的某零件進(jìn)行磨削加工，砂輪轉(zhuǎn)速范圍為128均分法這種方法的特點是對所試驗的范圍進(jìn)行“普查”，常常應(yīng)用于對目標(biāo)函數(shù)的性質(zhì)沒有掌握或很少掌握的情況。即假設(shè)目標(biāo)函數(shù)是任意的情況，其試驗精度取決于試驗點數(shù)目的多少。使用條件：均分法這種方法的特點是對所試驗的范圍進(jìn)行“普查”，常常應(yīng)用于129一則發(fā)人深省的新聞報道1979年4月17日，日本《朝日新聞》報道：對日本索尼工廠生產(chǎn)的彩色電視機與美國加州索尼工廠生產(chǎn)的彩色電視機進(jìn)行報導(dǎo)，美國索尼工廠生產(chǎn)線全由日本引進(jìn)，產(chǎn)品檢驗、上市都是合格品，而日本產(chǎn)品有0.3%不合格。然而，美國制造的索尼電視機并不受美國人歡迎。因為美國生產(chǎn)的電視機雖然檢驗嚴(yán)格，然而只是保證了個個產(chǎn)品應(yīng)通過合格的下限，質(zhì)量平平；而日本生產(chǎn)的電視機則增加了穩(wěn)健設(shè)計的關(guān)鍵的參數(shù)容差設(shè)計思想，使產(chǎn)品從色彩、清晰度、抗干擾能力等諸多指標(biāo)上保證有99.7%的產(chǎn)品是令顧客滿意的高質(zhì)量產(chǎn)品。？一則發(fā)人深省的新聞報道1979年4月17日，日本《朝日新聞》130一則發(fā)人深省的新聞報道原因一、兩國產(chǎn)品的質(zhì)量狀況有差異；色彩濃度T美國m-mm+

日本優(yōu)質(zhì)品：68.3%良品：27.2%合格品：4.2%不合格品：0.3%優(yōu)質(zhì)品：1/3良品：1/3不合格品：1/3一則發(fā)人深省的新聞報道原因一、兩國產(chǎn)品的質(zhì)量狀況有差異；T131電視機的彩色密度電視機的彩色密度132一則發(fā)人深省的新聞報道原因二、兩國產(chǎn)品的質(zhì)量狀況有差異；美國：1、檢驗部門把關(guān)，對產(chǎn)品的合格與否嚴(yán)加控制；2、用休哈特(Shewhat)控制圖進(jìn)行生產(chǎn)工序管理；這樣只能控制產(chǎn)品的質(zhì)量，而不能真正改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量；日本：1、用線外質(zhì)量管理（又稱三次設(shè)計）來提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，這樣產(chǎn)品先天性好；2、用線內(nèi)質(zhì)量管理來改進(jìn)生產(chǎn)工序；產(chǎn)品的市場競爭力強；一則發(fā)人深省的新聞報道原因二、兩國產(chǎn)品的質(zhì)量狀況有差異；美國133電話電纜的電阻電話電纜的電阻134田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義所謂質(zhì)量就是產(chǎn)品上市后給予社會的損失，但是，由于功能本身所產(chǎn)生的損失除外；1、定義中的“社會”系指生產(chǎn)者以外的所有人，即使用者以及其他第三者；2、定義中“給予社會的損失”系包括：

由于產(chǎn)品功能波動所造成的損失；由于產(chǎn)品弊害項目所造成的損失；產(chǎn)品的使用費用。質(zhì)量=功能波動損失+弊害項目損失+使用費用。田口對產(chǎn)品質(zhì)量引入了新的定義所謂質(zhì)量就是產(chǎn)品上市后給予社會的135產(chǎn)品設(shè)計的三個階段田口方法通過三個步驟達(dá)到健壯性設(shè)計：系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)設(shè)計容差設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)設(shè)計容差設(shè)計市場需求穩(wěn)定性好的產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計的三個階段田口方法通過三個步驟達(dá)到健壯性設(shè)計：系統(tǒng)設(shè)136產(chǎn)品設(shè)計的三個階段系統(tǒng)設(shè)計：系統(tǒng)設(shè)計主要是用專業(yè)技術(shù)進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計或?qū)袭a(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。應(yīng)盡可能尋找性能指標(biāo)與系統(tǒng)中各參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系。參數(shù)設(shè)計：參數(shù)設(shè)計是在系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上對產(chǎn)品的零部件參數(shù)、原材料參數(shù)或各種工藝參數(shù)尋求它們之間的最佳搭配。決定系統(tǒng)中各參數(shù)的選擇，使得產(chǎn)品的性能指標(biāo)既能達(dá)到目標(biāo)值，又使它在各種環(huán)境下波動小，穩(wěn)定性好。容差設(shè)計：容差設(shè)計是在參數(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)上對產(chǎn)品生產(chǎn)時各種參數(shù)給出最佳的誤差范圍。完成不好，常常導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加；系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)設(shè)計容差設(shè)計市場需求穩(wěn)定性好的產(chǎn)品田口方法的重點在參數(shù)設(shè)計田口玄一博士1979年提出三階段設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計的三個階段系統(tǒng)設(shè)計：系統(tǒng)設(shè)計主要是用專業(yè)技術(shù)進(jìn)行新產(chǎn)137參數(shù)設(shè)計的基本思想：例早年Ina瓷磚公司生產(chǎn)的瓷磚大小不一，尺寸波動很大，其標(biāo)準(zhǔn)差較大。面對這一問題，公司先后采用如下三個方法來減少尺寸的波動：1、篩選不合格品；2、找出原因，設(shè)法消除；3、改變參數(shù)，灰石比1%提高到5%；參數(shù)設(shè)計的基本思想：例早年Ina瓷磚公司生產(chǎn)的瓷磚大小不一，138參數(shù)設(shè)計的基本思想：例Ina瓷磚尺寸大小不一的問題解決了，解決思路：不是去改變環(huán)境（重新設(shè)計和建造新窯），而是改變產(chǎn)品生產(chǎn)的某些參數(shù)，這些參數(shù)的改變可使產(chǎn)品更具抗干擾的能力，從而減少環(huán)境溫度差異對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。穩(wěn)健設(shè)計不是去控制波動源，而是設(shè)法降低波動源的影響；參數(shù)設(shè)計的基本思想：例Ina瓷磚尺寸大小不一的問題解決了，139田口試驗設(shè)計當(dāng)設(shè)計一個新的產(chǎn)品時，許多因素/輸入/變量必須很認(rèn)真地考慮；田口方法是一個在產(chǎn)品或服務(wù)中尋找“最好”組合的結(jié)構(gòu)化方法根據(jù)DOE方法確定參數(shù)水平；DOE是過程和產(chǎn)品設(shè)計的重要工具為高品質(zhì)的產(chǎn)品或服務(wù)定量地確定適宜的輸入和參數(shù)水平田口方法來自健壯性設(shè)計的觀點產(chǎn)品和服務(wù)應(yīng)該在設(shè)計中保證零缺陷和高品質(zhì)；田口試驗設(shè)計當(dāng)設(shè)計一個新的產(chǎn)品時，許多因素/輸入/變量必須很140田口方法的產(chǎn)生背景正交設(shè)計是田口方法的主要工具，創(chuàng)立于50年代初;它是一種高效益的試驗設(shè)計與最優(yōu)化技術(shù)。在60年代，日本應(yīng)用正交設(shè)計就已超過百萬次。田口玄一博士介紹：“日本人學(xué)質(zhì)量管理，用一半時間學(xué)習(xí)正交設(shè)計”。在日本，據(jù)說一個工程師如果不懂這方面知識，只能算半個工程師。二次大戰(zhàn)后日本經(jīng)濟(jì)高速增長并超過美國的一個決定性(技術(shù))因素是在于推廣應(yīng)用正交設(shè)計。其原因是:美國對專業(yè)技術(shù)(系統(tǒng)設(shè)計)投入很多，日本則較少，主要是向美國照搬照學(xué)；對通用技術(shù)(參數(shù)設(shè)計和容差設(shè)計)美國缺少和落后，日本則大大領(lǐng)先。田口方法的產(chǎn)生背景正交設(shè)計是田口方法的主要工具，創(chuàng)立于5141田口方法的步驟田口方法的步驟142田口方法的步驟ProblemIdentificationLocatetheproblemsourcenotjustthesymptom2. BrainstormingSessionAttendedatleastbyprojectleader/facilitatorandworkersinvolvedintheprocess.OtherparticipantsmayincludemanagersandtechnicalstaffThepurposeistoidentifycriticalvariablesforthequalityoftheproductorserviceinquestion(referredtoasfactorsbyTaguchi)Controlfactors–variablesundermanagementcontrolSignalfactors–uncontrollablevariationDefinedifferentfactorlevels(threeorfour)andidentifypossibleinteractionbetweenfactorsDetermineexperimentobjectivesLess-the-better–keepthelevelofdefectivesasclosetozeroaspossibleNominal-is-best–OutcomeasclosetotargetaspossibleMore-the-better–maxnumberofunitspertimeunitorlotwithoutdefects田口方法的步驟ProblemIdentification143田口方法的步驟3. ExperimentalDesignUsingfactorlevelsandobjectivesdeterminedinthebrainstormingsessionTaguchiadvocatesoff-line-experimentationasacontrasttotraditionalon-lineorin-processexperimentationCareshouldbetakentoselectingnumberoftrials,trialconditions,howtomeasureperformanceetc.4. ExperimentationVariousquantitativelyrigorousanalysisapproacheslikeANOVAandMultipleRegressioncanbeusedbutalsomorestandardizedandcustomizedmethodsareavailable5. AnalysisTheexperimentationprovides”best”levelsforallfactorsIfinteractionsbetweenfactorsareevidentEitherignoreorrunafullfactorialexperiment6. ConformingExperimentsTheresultsshouldbevalidatedbyrunningexperimentswithallfactorssetto”optimal”levels田口方法的步驟3. ExperimentalDesign144正交試驗的概念正交試驗法是研究與處理多因素試驗的一種科學(xué)方法，它是在實踐經(jīng)驗與理論認(rèn)識的基礎(chǔ)上，利用正交表來科學(xué)、合理安排和分析眾多因素的試驗方法。它優(yōu)點在于能從很多試驗條件中，選出代表性強的少數(shù)次條件，并能通過對少數(shù)次試驗條件的分析，找出較好的生產(chǎn)條件、最優(yōu)的試驗方案、較優(yōu)的結(jié)果。影響因素全面試驗次數(shù)正交試驗次數(shù)選擇三個不同的水平434（81）910310=59049正交試驗的概念正交試驗法是研究與處理多因素試驗145非線性設(shè)計

非線性設(shè)計146正交試驗的概念安排任何一項試驗明確試驗的目的是什么？用什么指標(biāo)來衡量考核試驗的結(jié)果？對試驗指標(biāo)可能有影響的因素是什么？為了搞清楚影響的因素，應(yīng)當(dāng)把因素選擇在哪些水平上？正交試驗的概念安排任何一項試驗明確試驗的目的是什么？用什么指147正交試驗法的名詞注解試驗指標(biāo)：試驗需要考察的效果稱為試驗指標(biāo)；因素：對試驗指標(biāo)有影響的參數(shù)稱為因素；水平：因素在試驗中所處的狀態(tài)和條件的變化可能引起指標(biāo)的波動，把因素變化的各種狀態(tài)和條件稱為因素的水平。；正交試驗法的名詞注解試驗指標(biāo)：試驗需要考察的效果稱為試驗指標(biāo)148正交表的格式與特點正交表是由正交拉丁方自然推廣而得到的規(guī)格化的表。正交表是有規(guī)律的，按順序排成現(xiàn)成的表格，是正交試驗的工具，正交試驗是通過正交表進(jìn)行的。L4(23)正交表代號正交表橫行數(shù)代表試驗次數(shù)因素水平表位級數(shù)正交表列數(shù)因素數(shù)正交表的格式與特點正交表是由正交拉丁方自然推廣而得到的規(guī)格化149正交表的格式與特點1、均衡分散性；每一列中各種字碼出現(xiàn)相同的次數(shù)。2、整齊可比性；任意兩列中全部有序數(shù)字都出現(xiàn)相同的次數(shù)。正交表的格式與特點1、均衡分散性；每一列中各種字碼出現(xiàn)相同的150正交表的格式與特點正交表的格式與特點151正交表（例）某軌枕廠試用減水劑以節(jié)約水泥。影響指標(biāo)的因素有四個，每個因素選取三個水平?？疾斓脑囼炛笜?biāo)僅為脫模強度，已知在節(jié)約水泥10%的條件下使用減水劑對脫模強度影響比較好，希望通過正交試驗找出比較好的配方。正交表（例）某軌枕廠試用減水劑以節(jié)約水泥。影響指標(biāo)的因素有四152正交表（例）1試驗?zāi)康暮椭笜?biāo)試驗?zāi)康模核鄵接脺p水劑以節(jié)約水泥考核指標(biāo)：軌枕脫模強度2制訂因素水平表-根據(jù)以往經(jīng)驗和資料分析制訂正交表（例）1試驗?zāi)康暮椭笜?biāo)試驗?zāi)康模核鄵接脺p水劑以節(jié)約水153正交表（例）3選用正交表用L9(34)正交表（例）3選用正交表用L9(34)154正交表（例）4設(shè)計試驗方案正交表（例）4設(shè)計試驗方案155正交表（例）5進(jìn)行試驗，并記錄計算正交表（例）5進(jìn)行試驗，并記錄計算156正交表（例）6進(jìn)行分析–計算極差最好？K1=333+368+362=1063K2=367+336+333=1036K3=358+349+362=1069RA=1069–1036=33正交表（例）6進(jìn)行分析–計算極差最好？K1=333+157正交表（例）7進(jìn)行分析確定主次因素順序：R越大，說明該因素的水平變化對試驗結(jié)果指標(biāo)影響越大，因而這個因素對試驗指標(biāo)就愈重要。在本例中，減水劑是主要因素；主次CD