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《可靠性實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 基 礎(chǔ)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程安排第一講:正交試驗(yàn)第二講:方差分析(ANOVA)第三講:正交試驗(yàn)的方差分析第四講:穩(wěn)健設(shè)計(jì)第五講:可靠性設(shè)計(jì)第一講:正交試驗(yàn)第一節(jié):實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義及其發(fā)展過(guò)程第二節(jié):正交試驗(yàn)、正交表及其用法第三節(jié):混合水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)第四節(jié):有交互作用的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)DesignofExperiment為什么要進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)?==>讓我們先看兩個(gè)例子例1:這里有27個(gè)球,其中有且只有一個(gè)球質(zhì)量為9克,其它26個(gè)都為10克。給你一架天平,請(qǐng)找出重為9克的那個(gè)球。請(qǐng)問(wèn),你至少要稱(chēng)幾次?例2:這里有9框球(每框100個(gè)),其中有且只有一框里的球質(zhì)量全為
2、9克,其它8框里的球都為10克。給你一架天平,請(qǐng)找出里面的球重為9克的那個(gè)框。請(qǐng)問(wèn),你至少要稱(chēng)幾次?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)DesignofExperiment為什么要進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)?==>我們要進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)!實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義:應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本知識(shí),討論如何合理地安排試驗(yàn)、取得數(shù)據(jù),然后進(jìn)行綜合科學(xué)分析,從而盡快獲得最優(yōu)組合方案。在工程學(xué)領(lǐng)域是改進(jìn)制造過(guò)程性能的非常重要的手段。在開(kāi)發(fā)新工序中亦有著廣泛的應(yīng)用。在工序開(kāi)發(fā)的早期應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法能得出以下成果:1.提高產(chǎn)量;2.減少變異性,與額定值或目標(biāo)值更為一致;3.減少開(kāi)發(fā)時(shí)間;4.減少總成本;第一節(jié):實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義及其發(fā)展過(guò)程實(shí)
3、驗(yàn)設(shè)計(jì)在生產(chǎn)/制造過(guò)程中的位置:生產(chǎn)/制造過(guò)程可控制因素不可控制因素資產(chǎn)統(tǒng)計(jì)技術(shù)在生產(chǎn)/制造過(guò)程中的應(yīng)用是對(duì)過(guò)程中輸入的變量(人,機(jī),料,法,環(huán))進(jìn)行有目的地優(yōu)化,使輸出的結(jié)果更加理想.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是其中較為有效的一種工程工具.通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)通過(guò)實(shí)驗(yàn),控制其不良的影響程度第一節(jié):進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義及其發(fā)展過(guò)程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的發(fā)展過(guò)程:試驗(yàn)設(shè)計(jì)始于20世紀(jì)20年代,其發(fā)展過(guò)程大致可分為三個(gè)階段:1.早期的方差分析法:20世紀(jì)20年代由英國(guó)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)家、數(shù)學(xué)家費(fèi)歇(R.A.Fisher)提出的,開(kāi)始主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、生物學(xué)、遺傳學(xué)方面,取得了豐碩成果。二戰(zhàn)期間,英、美采用這
4、種方法在工業(yè)生產(chǎn)中取得顯著效果;2.傳統(tǒng)的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法:以日本的田口玄一為代表;3.信噪比試驗(yàn)設(shè)計(jì)與三階段設(shè)計(jì):1957年,田口玄一提出信噪比設(shè)計(jì)法和產(chǎn)品的三階段設(shè)計(jì)法。他把信噪比設(shè)計(jì)和正交表設(shè)計(jì)、方差分析相結(jié)合,開(kāi)辟了更為重要、更為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。為什么要進(jìn)行正交試驗(yàn):在實(shí)際生產(chǎn)中,影響試驗(yàn)的因素往往是多方面的,我們要考察各因素對(duì)試驗(yàn)影響的情況。在多因素、多水平試驗(yàn)中,如果對(duì)每個(gè)因素的每個(gè)水平都互相搭配進(jìn)行全面試驗(yàn),需要做的試驗(yàn)次數(shù)就會(huì)很多.比如對(duì)3因素7水平的試驗(yàn),如果3因素的各個(gè)水平都互相搭配進(jìn)行全面試驗(yàn),就要做73=343次試驗(yàn),對(duì)6因素7水平,進(jìn)行全面
5、試驗(yàn)要做76=117649次試驗(yàn)。這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。我們應(yīng)當(dāng)在不影響試驗(yàn)效果的前提下,盡可能地減少試驗(yàn)次數(shù)。正交設(shè)計(jì)就是解決這個(gè)問(wèn)題的有效方法。正交設(shè)計(jì)的主要工具是正交表。第二節(jié):正交試驗(yàn)、正交表及其用法右圖是一個(gè)比較典型的正交表.“L”表示此為正交表,“8”表示試驗(yàn)次數(shù),“2”表示兩水平,“7”表示試驗(yàn)最多可以有7個(gè)因素(包括單個(gè)因素及其交互作用).第二節(jié):正交試驗(yàn)、正交表及其用法正交表:正交表的表示方法:一般的正交表記為L(zhǎng)n(mk),n是表的行數(shù),也就是要安排的試驗(yàn)數(shù);k是表中的列數(shù),表示因素的個(gè)數(shù);m是各因素的水平數(shù);常見(jiàn)的正交表:2水平的有L4(23),L
6、8(27),L12(211),L16(215)等;3水平的有L9(34),L27(313)等;4水平的有L15(45);5水平的有L25(56);第二節(jié):正交試驗(yàn)、正交表及其用法正交表的兩條重要性質(zhì):1)每列中不同數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)是相等的,如L9(34)中,每列中不同的數(shù)字是1,2,3,它們各出現(xiàn)3次;第二節(jié):正交試驗(yàn)、正交表及其用法2)在任意兩列中,將同一行的兩個(gè)數(shù)字看成一個(gè)有序數(shù)對(duì),則每一數(shù)對(duì)出現(xiàn)的次數(shù)是相等的,如L9(34)中有序數(shù)對(duì)共有9個(gè):(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2),(3,3),它們各出現(xiàn)
7、一次。所以,用正交表來(lái)安排試驗(yàn)時(shí),各因素的各種水平的搭配是均衡的,這是正交表的優(yōu)點(diǎn)。例1:(單指標(biāo)的分析方法)某煉鐵廠為提高鐵水溫度,需要通過(guò)試驗(yàn)選擇最好的生產(chǎn)方案經(jīng)初步分析,主要有3個(gè)因素影響鐵水溫度,它們是焦比、風(fēng)壓和底焦高度,每個(gè)因素都考慮3個(gè)水平,具體情況見(jiàn)表。問(wèn)對(duì)這3個(gè)因素的3個(gè)水平如何安排,才能獲得最高的鐵水溫度?第二節(jié):正交試驗(yàn)、正交表及其用法解:如果每個(gè)因素的每個(gè)水平都互相搭配著進(jìn)行全面試驗(yàn),必須做試驗(yàn)33=27次?,F(xiàn)在我們使用L9(34)正交表來(lái)安排試驗(yàn)。第二節(jié):正交試驗(yàn)、正交表及其用法我們按選定的9個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn),并將每次試驗(yàn)測(cè)得的鐵水溫度記錄
8、下來(lái):為了