正交試驗設計法與價值工程課件

正交試驗設計法與價值工程第一節(jié)正交試驗設計法一、概述二、正交表三、常用正交試驗設計與分析一、概述正交試驗設計法（正交試驗法）－是利用正交表來合理安排試驗的一種方法。安排任何一項試驗，首先要明確試驗的目的是什么？用什么指標來衡量考核的結果？對試驗指標可能有影響的因素是什么？為了搞清楚影響因素，應當把因素選擇在哪些水平上？。一、概述指標就是試驗要考核的效果。在正交試驗中，主要設計可測量的定量指標，常用X、Y、Z來表示。因素是指對試驗指標可能產生影響的原因。因素是在試驗中應當加以考察的重點內容，一般用A、B、C、???來表示。在正交試驗中，只選取可控因素參加試驗。水平是指因素在試驗中所處的狀態(tài)或條件。對于定量因素，每一個選定值即為一個水平。水平又叫位級，一般用1、2、3、???來表示。在試驗中需要考察某因素的幾種狀態(tài)時，則稱該因素為幾水平（位級）的因素。二、正交表正交表在設計安排正交試驗時制作好的標準化的表格。行（試驗）號列號1231111221231224221L4（23）正交表L4（23）正交表代號正交表行數正交表字碼總數（可安排的水平數）正交表列數（可安排的因素數）二、正交表正交表的性質：均衡分散性。由于每一列中各種字碼出現(xiàn)相同的次數，這就保證了試驗條件均衡地分散在配合完全的水平組合中，因而代表性強，容易出現(xiàn)好條件。（效率高）整齊可比性。由于任意兩列中全部有序的數字對出現(xiàn)相同的次數，這就保證了在各個水平的效果之中，最大限度地排除了其他因素的干擾，因而能最有效地進行比較，作出展望。（效果好）三、常用正交試驗設計與分析常用正交試驗設計與分析的步驟如下：明確試驗目的；確定考察的指標；挑因素，選水平（位級）；設計試驗方案；實施試驗方案；試驗結果分析（一般用目測法、極差分析法、畫趨勢圖等）；反復調優(yōu)試驗以逼近最優(yōu)方案；驗證試驗并通過生產驗證確認較優(yōu)方案。三、常用正交試驗設計與分析－示例1、明確試驗目的2,4－二硝基苯肼是×

×化工廠生產的一種試劑產品。過去的工藝過程長、工作量大，且產品經常不合格。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，但產率只有45％，希望通過正交試驗，找出好的生產條件，達到優(yōu)質增產的目的。2、確定考察指標要考察的指標：產率（％）；外觀（顏色）。3、挑因素、選水平（位級），制定因素水平（位級）表經分析決定考察乙醇用量、水合肼用量、反應溫度、反應時間、水合肼品種、攪拌速度六種等因素，每種因素各選出兩個水平（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，但對反應是否有利？時間D（h）42不同操作方法對產率和質量的影響。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，保障原材料供應攪拌速度F中速快速不同操作方法對產率和質量的影響。因素位級表4、設計試驗方案因素順序上列位級對號入座試驗號因素乙醇用量水合肼用量溫度時間水合肼純度攪拌速度A1200mlA20mlBI2倍B21.2倍C1回流C260℃D14hD22hE1精品E2粗品F1中速F2快速11112212212211312222242212125111112621212271221118221121L8（26）5、實施試驗方案試驗號因素試驗結果乙醇用量水合肼用量溫度時間水合肼純度攪拌速度產率(％)顏色A1200mlA20mlBI2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、試驗結果分析直接看，可靠又方便。產率：顏色：算一算，有效又簡單。I＝∑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，表示該列因素對產率的影響敏感，是重要因素；若R小，表示該列因素對產率的影響不敏感，是不重要因素。確定因素排序：主→次（R：大→?。㏑＝AI－AII，BI－BII，CI－CII，???；6、試驗結果分析“直接看”和“算一算”的關系。如果生產上急需，通常應優(yōu)先補充試驗“算一算”的好條件。經過驗證，如果效果真有所提高，就可將它交付生產上使用。①倘若驗證后的效果比不上“直接看”的好條件，就說明該試驗的現(xiàn)象比較復雜。②還有一種情況是，試驗時間較長，等不到驗證試驗的結果。對于這兩種情況，生產上可先用“直接看”的好條件，也可結合具體情況作些修改；與此同時，另行安排試驗，尋找更好的條件。6、試驗結果分析－L8（26）試驗號因素試驗結果乙醇用量水合肼用量溫度時間水合肼純度攪拌速度產率(％)顏色A1200mlA20mlBI2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I215244201207213205425II210181224218212220I＋II＝425R5632311115L8（26）7、反復調優(yōu)試驗，逼近最優(yōu)方案挑因素，選位級，制定因素位級表因素位級表因素位級粗品水合肼用量反應時間加料速度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用量繼續(xù)試驗。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)紫色原因的驗證試驗后，猜想加料速度可能是影響顏色的重要原因，重點考察。7、反復調優(yōu)試驗，逼近最優(yōu)方案利用正交表確定試驗方案，實施試驗方案試驗計劃試驗結果因素試驗號列號水合肼用量A反應時間B加料速度C產率（％）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＝∑二次產率位級1132148132288（總和）II∑二次產率位級2156140156I＋II＝288R＝I、II中，大數－小數24824L4（23）7、反復調優(yōu)試驗，逼近最優(yōu)方案試驗結果分析：“直接看“：顏色：－加料速度是影響顏色的重要因素產率：第2號的產率（86％）最高試驗條件：水合肼用量為理論值的2.3倍，反應時間為2h，慢速加料?！八阋凰恪埃阂蛩兀ㄖ鳌危┧想掠昧考恿纤俣葧r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、反復調優(yōu)試驗，逼近最優(yōu)方案不應隨便選取非正交表進行正交試驗。當選用日本正交表做試驗時，則應按日本型正交試驗的程序、方法進行試驗設計與分析；當選用中國型正交表做試驗時，則應按中國型正交試驗的程序、方法進行試驗設計與分析。二者不能混用。試驗前要確定考察指標，對多項考察指標要分清主次，最好設法（如綜合評分）使之變成單項考察指標。進行正交試驗設計時應盡量多考察因素、水平（位級）。在試驗實施的過程中，因素水平（位級）要嚴格控制在規(guī)定的水平（位級）變化精度內。正交試驗設計不是一次簡單利用正交表就可以順利取得成功，而應多次反復利用才能取得較佳效果。試驗結果的測試技術和手段的精度要有保證，計算應正確無誤，避免發(fā)生分析失誤。運用正交試驗法的注意事項：第二節(jié)價值工程簡介一、基本概念二、價值工程的特點三、價值工程的作用四、提高價值的途徑五、價值工程的應用范圍一、基本概念價值－－產品的價值就是功能和實現(xiàn)這個功能所耗費的費用（成本）的比值。它可用下列公式表示：價值（V）＝功能（F）成本（C）－－價值工程的目的就是提高產品或服務的價值。－－價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，研究產品功能和成本的最佳匹配。一、基本概念產品功能－－價值工程的核心是對產品進行功能分析。－－產品的功能是指產品所起的作用，所具有的使用價值，或者說是產品的效用。－－產品功能的種類：1）按功能的重要性可分為基本功能和輔助功能；2）按功能的性質可分為使用功能和美學功能；3）按功能與用戶的關系可分為必要功能和過剩功能。一、基本概念成本－－價值工程中使用的成本概念是指產品的壽命周期成本。它是產品從研制、生產到使用的整個壽命期間，為實現(xiàn)產品的功能所必須的一切支出。產品壽命周期研制生產使用生產成本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、基本概念產品的壽命周期成本（以下簡稱總成本）包括兩個部分：總成本＝生產成本＋使用成本總成本的高低與產品功能水平具有內在的聯(lián)系。一般來說，隨著產品功能水平的提高，生產成本也將增加，而使用成本將減少，總成本呈馬鞍型曲線變化。開展價值工程的目的就是通過分