第七章正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法與價(jià)值工程簡(jiǎn)介第一節(jié)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法第二節(jié)價(jià)值工程簡(jiǎn)介返回目錄第一節(jié)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法一、概述二、正交表三、常用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析一、概述正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法（正交試驗(yàn)法）－是利用正交表來(lái)合理安排試驗(yàn)的一種方法。安排任何一項(xiàng)試驗(yàn)，首先要明確試驗(yàn)的目的是什么？用什么指標(biāo)來(lái)衡量考核的結(jié)果？對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)可能有影響的因素是什么？為了搞清楚影響因素，應(yīng)當(dāng)把因素選擇在哪些水平上？。一、概述指標(biāo)就是試驗(yàn)要考核的效果。在正交試驗(yàn)中，主要設(shè)計(jì)可測(cè)量的定量指標(biāo)，常用X、Y、Z來(lái)表示。因素是指對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)可能產(chǎn)生影響的原因。因素是在試驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)加以考察的重點(diǎn)內(nèi)容，一般用A、B、C、???來(lái)表示。在正交試驗(yàn)中，只選取可控因素參加試驗(yàn)。水平是指因素在試驗(yàn)中所處的狀態(tài)或條件。對(duì)于定量因素，每一個(gè)選定值即為一個(gè)水平。水平又叫位級(jí)，一般用1、2、3、???來(lái)表示。在試驗(yàn)中需要考察某因素的幾種狀態(tài)時(shí)，則稱該因素為幾水平（位級(jí)）的因素。二、正交表正交表在設(shè)計(jì)安排正交試驗(yàn)時(shí)制作好的標(biāo)準(zhǔn)化的表格。行（試驗(yàn)）號(hào)列號(hào)1231111221231224221L4（23）正交表L4（23）正交表代號(hào)正交表行數(shù)正交表字碼總數(shù)（可安排的水平數(shù)）正交表列數(shù)（可安排的因素?cái)?shù)）二、正交表正交表的性質(zhì)：均衡分散性。由于每一列中各種字碼出現(xiàn)相同的次數(shù)，這就保證了試驗(yàn)條件均衡地分散在配合完全的水平組合中，因而代表性強(qiáng)，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(shù)字對(duì)出現(xiàn)相同的次數(shù)，這就保證了在各個(gè)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(jìn)行比較，作出展望。（效果好）三、常用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析常用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析的步驟如下：明確試驗(yàn)?zāi)康?；確定考察的指標(biāo)；挑因素，選水平（位級(jí)）；設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案；實(shí)施試驗(yàn)方案；試驗(yàn)結(jié)果分析（一般用目測(cè)法、極差分析法、畫趨勢(shì)圖等）；反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)以逼近最優(yōu)方案；驗(yàn)證試驗(yàn)并通過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證確認(rèn)較優(yōu)方案。三、常用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析－示例1、明確試驗(yàn)?zāi)康?,4－二硝基苯肼是×

×化工廠生產(chǎn)的一種試劑產(chǎn)品。過(guò)去的工藝過(guò)程長(zhǎng)、工作量大，且產(chǎn)品經(jīng)常不合格。今采用2,4－二硝基氯代苯（以下簡(jiǎn)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(chǎn)率只有45％，希望通過(guò)正交試驗(yàn)，找出好的生產(chǎn)條件，達(dá)到優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)的目的。2、確定考察指標(biāo)要考察的指標(biāo)：產(chǎn)率（％）；外觀（顏色）。3、挑因素、選水平（位級(jí)），制定因素水平（位級(jí)）表經(jīng)分析決定考察乙醇用量、水合肼用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、水合肼品種、攪拌速度六種等因素，每種因素各選出兩個(gè)水平（位級(jí)）。因素位級(jí)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(yīng)超出理論量多少？溫度C（℃）回流60回流溫度便于操作，但對(duì)反應(yīng)是否有利？時(shí)間D（h）42不同操作方法對(duì)產(chǎn)率和質(zhì)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(yīng)攪拌速度F中速快速不同操作方法對(duì)產(chǎn)率和質(zhì)量的影響。因素位級(jí)表4、設(shè)計(jì)計(jì)試驗(yàn)驗(yàn)方案案因素順順序上上列位級(jí)對(duì)對(duì)號(hào)入入座試驗(yàn)號(hào)因素乙醇用量水合肼用量溫度時(shí)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(shí)施施試驗(yàn)驗(yàn)方案案試驗(yàn)號(hào)因素試驗(yàn)結(jié)果乙醇用量水合肼用量溫度時(shí)間水合肼純度攪拌速度產(chǎn)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(yàn)驗(yàn)結(jié)果果分析析直接看看，可可靠又又方便便。產(chǎn)率：：顏色：：算一算算，有有效又又簡(jiǎn)單單。I＝＝∑A1，，∑B1，，∑C1，，????；II＝＝∑A2，，∑B2，，∑C2，，????；比位級(jí)：：若I＞II，則該列列因素素的位位級(jí)1比位級(jí)級(jí)2好；若I＜II，則該列列因素素的位位級(jí)2比位級(jí)級(jí)1好。確定因因素的的位級(jí)級(jí)或取取舍比極差R：若R大，表表示該該列因因素對(duì)對(duì)產(chǎn)率率的影影響敏敏感，，是重重要因因素；；若R小，表表示該該列因因素對(duì)對(duì)產(chǎn)率率的影影響不不敏感感，是是不重重要因因素。。確定因因素排排序：：主→次（R：大→?。㏑＝AI－AII，BI－BII，CI－CII，???；6、試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果果分析析“直接看看”和“算一算算”的關(guān)系系。如果生生產(chǎn)上上急需需，通通常應(yīng)應(yīng)優(yōu)先先補(bǔ)充充試驗(yàn)驗(yàn)“算算一算算”的的好條條件。。經(jīng)過(guò)過(guò)驗(yàn)證證，如如果效效果真真有所所提高高，就就可將將它交交付生生產(chǎn)上上使用用。①倘若驗(yàn)驗(yàn)證后后的效效果比比不上上“直直接看看”的的好條條件，，就說(shuō)說(shuō)明該該試驗(yàn)驗(yàn)的現(xiàn)現(xiàn)象比比較復(fù)復(fù)雜。。②還有一一種情情況是是，試試驗(yàn)時(shí)時(shí)間較較長(zhǎng)，，等不不到驗(yàn)驗(yàn)證試試驗(yàn)的的結(jié)果果。對(duì)對(duì)于這這兩種種情況況，生生產(chǎn)上上可先先用““直接接看””的好好條件件，也也可結(jié)結(jié)合具具體情情況作作些修修改；；與此此同時(shí)時(shí)，另另行安安排試試驗(yàn)，，尋找找更好好的條條件。。6、試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果果分析析－L8（26）試驗(yàn)號(hào)因素試驗(yàn)結(jié)果乙醇用量水合肼用量溫度時(shí)間水合肼純度攪拌速度產(chǎn)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＋I(xiàn)I＝425R5632311115L8（26）7、反復(fù)復(fù)調(diào)優(yōu)優(yōu)試驗(yàn)驗(yàn)，逼逼近最最優(yōu)方方案挑因素素，選選位級(jí)級(jí)，制制定因因素位位級(jí)表表因素位位級(jí)表表因素位級(jí)粗品水合肼用量反應(yīng)時(shí)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(gè)用量繼續(xù)試驗(yàn)。由于一線人員對(duì)2h很感興趣，為慎重起見(jiàn)，再比較一次。追查出現(xiàn)紫色原因的驗(yàn)證試驗(yàn)后，猜想加料速度可能是影響顏色的重要原因，重點(diǎn)考察。7、反復(fù)復(fù)調(diào)優(yōu)優(yōu)試驗(yàn)驗(yàn)，逼逼近最最優(yōu)方方案利用正正交表表確定定試驗(yàn)驗(yàn)方案案，實(shí)實(shí)施試試驗(yàn)方方案試驗(yàn)計(jì)劃試驗(yàn)結(jié)果因素試驗(yàn)號(hào)列號(hào)水合肼用量A反應(yīng)時(shí)間B加料速度C產(chǎn)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(chǎn)率位級(jí)1132148132288（總和）II∑二次產(chǎn)率位級(jí)2156140156I＋I(xiàn)I＝288R＝I、II中，大數(shù)－小數(shù)24824L4（23）7、反復(fù)復(fù)調(diào)優(yōu)優(yōu)試驗(yàn)驗(yàn)，逼逼近最最優(yōu)方方案試驗(yàn)結(jié)結(jié)果分分析：：“直接接看““：顏顏色：：－加加料速速度是是影響響顏色色的重重要因因素產(chǎn)率：：第2號(hào)的產(chǎn)產(chǎn)率（（86％）最最高試驗(yàn)條條件：：水合合肼用用量為為理論論值的的2.3倍，反反應(yīng)時(shí)時(shí)間為為2h，慢速加加料。?！八阋灰凰恪啊埃阂蛩兀ǎㄖ鳌危┧虾想掠糜昧考蛹恿狭纤俣榷葧r(shí)時(shí)間好位級(jí)級(jí)2.3倍慢慢2h“算一一算””的好好條件件與““直接接看””的好好條件件一致致。7、反反復(fù)復(fù)調(diào)調(diào)優(yōu)優(yōu)試試驗(yàn)驗(yàn)，，逼逼近近最最優(yōu)優(yōu)方方案案不應(yīng)應(yīng)隨隨便便選選取取非非正正交交表表進(jìn)進(jìn)行行正正交交試試驗(yàn)驗(yàn)。。當(dāng)選選用用日日本本正正交交表表做做試試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)時(shí)，，則則應(yīng)應(yīng)按按日日本本型型正正交交試試驗(yàn)驗(yàn)的的程程序序、、方方法法進(jìn)進(jìn)行行試試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與分分析析；；當(dāng)當(dāng)選選用用中中國(guó)國(guó)型型正正交交表表做做試試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)時(shí)，，則則應(yīng)應(yīng)按按中中國(guó)國(guó)型型正正交交試試驗(yàn)驗(yàn)的的程程序序、、方方法法進(jìn)進(jìn)行行試試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與分分析析。。二二者者不不能能混混用用。。試驗(yàn)驗(yàn)前前要要確確定定考考察察指指標(biāo)標(biāo)，，對(duì)對(duì)多多項(xiàng)項(xiàng)考考察察指指標(biāo)標(biāo)要要分分清清主主次次，，最最好好設(shè)設(shè)法法（（如如綜綜合合評(píng)評(píng)分分））使使之之變變成成單單項(xiàng)項(xiàng)考考察察指指標(biāo)標(biāo)。。進(jìn)行行正正交交試試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)盡盡量量多多考考察察因因素素、、水水平平（（位位級(jí)級(jí)））。。在試試驗(yàn)驗(yàn)實(shí)實(shí)施施的的過(guò)過(guò)程程中中，，因因素素水水平平（（位位級(jí)級(jí)））要要嚴(yán)嚴(yán)格格控控制制在在規(guī)規(guī)定定的的水水平平（（位位級(jí)級(jí)））變變化化精精度度內(nèi)內(nèi)。。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)不是一次簡(jiǎn)簡(jiǎn)單利用正交交表就可以順順利取得成功功，而應(yīng)多次次反復(fù)利用才才能取得較佳佳效果。試驗(yàn)結(jié)果的測(cè)測(cè)試技術(shù)和手手段的精度要要有保證，計(jì)計(jì)算應(yīng)正確無(wú)無(wú)誤，避免發(fā)發(fā)生分析失誤誤。運(yùn)用正交試驗(yàn)驗(yàn)法的注意事事項(xiàng)：第二節(jié)價(jià)價(jià)值工程程簡(jiǎn)介一、基本概念二、價(jià)值工程的特特點(diǎn)三、價(jià)值工程的作作用四、提高價(jià)值的途途徑五、價(jià)值工程的應(yīng)應(yīng)用范圍一、基本概念念價(jià)值－－產(chǎn)品的價(jià)價(jià)值就是功能能和實(shí)現(xiàn)這個(gè)個(gè)功能所耗費(fèi)費(fèi)的費(fèi)用（成成本）的比值值。它可用下下列公式表示示：價(jià)值（V）＝功能（F）成本（C）－－價(jià)值工程程的目的就是是提高產(chǎn)品或或服務(wù)的價(jià)值值。－－價(jià)值工程程不是單純追追求降低成本本，也不是片片面追求提高高功能，而是是要求提高二二者之間的比比值，研究產(chǎn)產(chǎn)品功能和成成本的最佳匹匹配。一、基本概念念產(chǎn)品功能－－價(jià)值工程程的核心是對(duì)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行功功能分析。－－產(chǎn)品的功功能是指產(chǎn)品品所起的作用用，所具有的的使用價(jià)值，，或者說(shuō)是產(chǎn)產(chǎn)品的效用。。－－產(chǎn)品功能能的種類：1）按功能的重重要性可分為為基本功能和和輔助功能；；2）按功能的性性質(zhì)可分為使使用功能和美美學(xué)功能；3）按功能與用用戶的關(guān)系可可分為必要功功能和過(guò)剩功功能。一、基本概念念成本－－價(jià)值工程程中使用的成成本概念是指指產(chǎn)品的壽命命周期成本。。它是產(chǎn)品從從研制、生產(chǎn)產(chǎn)到使用的整整個(gè)壽命期間間，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)產(chǎn)品的功能所所必須的一切切支出。產(chǎn)品壽命周期研制生產(chǎn)使用生產(chǎn)成本C1C2壽命周期成本C＝C1＋C2用戶要求的功功能對(duì)用戶要求的的滿足一、基本概念念產(chǎn)品的壽命周周期成本（以以下簡(jiǎn)稱總成成本）包括兩兩個(gè)部分：總成本＝生產(chǎn)產(chǎn)成本＋使用用成本總成本的高低低與產(chǎn)品功能能水平具有內(nèi)內(nèi)在的聯(lián)系。。一般來(lái)說(shuō)，，隨著產(chǎn)品功功能水平的提提高，生產(chǎn)成成本也將增加加，而使用成成本將減少，，總成本呈馬馬鞍型曲線變變化。開(kāi)展價(jià)值工程程的目的就是是通過(guò)分析成成本和功能之之間的關(guān)系，，實(shí)現(xiàn)適宜的的產(chǎn)品功能，，而使總成本本最低?？偝杀綜生產(chǎn)成本C1使用成本C2功能水平F成本C二、價(jià)值工程程的特點(diǎn)價(jià)值工程以提提高產(chǎn)品的實(shí)實(shí)用價(jià)值為目目的；價(jià)值工程以功功能分析為核核心；價(jià)值工程以開(kāi)開(kāi)發(fā)集體智力力資源為基礎(chǔ)礎(chǔ)；價(jià)值工程以科科學(xué)分析為工工具。三、價(jià)值工程程的作用價(jià)值工程可以以消除產(chǎn)品中中零件的過(guò)剩剩質(zhì)量和不必必要的成本；；價(jià)值工程活動(dòng)動(dòng)可以延長(zhǎng)產(chǎn)產(chǎn)品的市場(chǎng)壽壽命周期；價(jià)值工程活動(dòng)動(dòng)是降低產(chǎn)品品成本的有效效途徑；價(jià)值工程以科科學(xué)分析為工工具；價(jià)值工程活動(dòng)動(dòng)可以彌補(bǔ)設(shè)設(shè)計(jì)工作的不不足。四、提高價(jià)值值的途徑根據(jù)價(jià)值的定定義，提高價(jià)價(jià)