可靠性實 驗 設(shè) 計 基 礎(chǔ)

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1、實驗設(shè)計基礎(chǔ)課程安排第一講：正交試驗第二講：方差分析(ANOVA)第三講：正交試驗的方差分析第四講：穩(wěn)健設(shè)計第五講：可靠性設(shè)計第一講：正交試驗第一節(jié)：實驗設(shè)計的意義及其發(fā)展過程第二節(jié)：正交試驗、正交表及其用法第三節(jié)：混合水平的正交試驗設(shè)計第四節(jié)：有交互作用的正交試驗設(shè)計實驗設(shè)計（DOE）DesignofExperiment為什么要進(jìn)行試驗設(shè)計？==>讓我們先看兩個例子例1:這里有27個球，其中有且只有一個球質(zhì)量為9克,其它26個都為10克。給你一架天平，請找出重為9克的那個球。請問，你至少要稱幾次？例2:這里有9框球(每框100個)，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，請找出里面的球重為9克的那個框。請問，你至少要稱幾次？實驗設(shè)計DesignofExperiment為什么要進(jìn)行試驗設(shè)計？==>我們要進(jìn)行試驗設(shè)計！實驗設(shè)計的意義:應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計學(xué)的基本知識，討論如何合理地安排試驗、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)制造過程性能的非常重要的手段。在開發(fā)新工序中亦有著廣泛的應(yīng)用。在工序開發(fā)的早期應(yīng)用實驗設(shè)計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.減少開發(fā)時間；4.減少總成本；第一節(jié)：實驗設(shè)計的意義及其發(fā)展過程實

3、驗設(shè)計在生產(chǎn)/制造過程中的位置：生產(chǎn)/制造過程可控制因素不可控制因素資產(chǎn)統(tǒng)計技術(shù)在生產(chǎn)/制造過程中的應(yīng)用是對過程中輸入的變量(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.實驗設(shè)計是其中較為有效的一種工程工具.通過實驗進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計通過實驗,控制其不良的影響程度第一節(jié)：進(jìn)行實驗設(shè)計的意義及其發(fā)展過程實驗設(shè)計的發(fā)展過程:試驗設(shè)計始于20世紀(jì)20年代，其發(fā)展過程大致可分為三個階段：1.早期的方差分析法:20世紀(jì)20年代由英國生物統(tǒng)計學(xué)家、數(shù)學(xué)家費歇(R.A.Fisher)提出的，開始主要應(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)的正交試驗設(shè)計法：以日本的田口玄一為代表；3.信噪比試驗設(shè)計與三階段設(shè)計：1957年，田口玄一提出信噪比設(shè)計法和產(chǎn)品的三階段設(shè)計法。他把信噪比設(shè)計和正交表設(shè)計、方差分析相結(jié)合，開辟了更為重要、更為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。為什么要進(jìn)行正交試驗:在實際生產(chǎn)中，影響試驗的因素往往是多方面的，我們要考察各因素對試驗影響的情況。在多因素、多水平試驗中，如果對每個因素的每個水平都互相搭配進(jìn)行全面試驗，需要做的試驗次數(shù)就會很多.比如對3因素7水平的試驗，如果3因素的各個水平都互相搭配進(jìn)行全面試驗，就要做73=343次試驗，對6因素7水平，進(jìn)行全面

5、試驗要做76=117649次試驗。這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。我們應(yīng)當(dāng)在不影響試驗效果的前提下，盡可能地減少試驗次數(shù)。正交設(shè)計就是解決這個問題的有效方法。正交設(shè)計的主要工具是正交表。第二節(jié)：正交試驗、正交表及其用法右圖是一個比較典型的正交表.“L”表示此為正交表,“8”表示試驗次數(shù),“2”表示兩水平,“7”表示試驗最多可以有7個因素(包括單個因素及其交互作用).第二節(jié)：正交試驗、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Ln(mk)，n是表的行數(shù)，也就是要安排的試驗數(shù);k是表中的列數(shù)，表示因素的個數(shù)；m是各因素的水平數(shù)；常見的正交表: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、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、正交表及其用法2)在任意兩列中，將同一行的兩個數(shù)字看成一個有序數(shù)對，則每一數(shù)對出現(xiàn)的次數(shù)是相等的，如L9(34)中有序數(shù)對共有9個:(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，用正交表來安排試驗時，各因素的各種水平的搭配是均衡的，這是正交表的優(yōu)點。例1：(單指標(biāo)的分析方法)某煉鐵廠為提高鐵水溫度，需要通過試驗選擇最好的生產(chǎn)方案經(jīng)初步分析，主要有3個因素影響鐵水溫度，它們是焦比、風(fēng)壓和底焦高度，每個因素都考慮3個水平，具體情況見表。問對這3個因素的3個水平如何安排，才能獲得最高的鐵水溫度?第二節(jié)：正交試驗、正交表及其用法解：如果每個因素的每個水平都互相搭配著進(jìn)行全面試驗，必須做試驗33=27次?，F(xiàn)在我們使用L9(34)正交表來安排試驗。第二節(jié)：正交試驗、正交表及其用法我們按選定的9個試驗進(jìn)行試驗，并將每次試驗測得的鐵水溫度記錄

8、下來：為了