1、試驗設(shè)計,苗瑞,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（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。,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)標準的條件。,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

2、、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,4 34 （81） 9,10 310 = 59049,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？,用什么指標來衡量考核試驗的結(jié)果？,對試驗指標可能有影響的因素是什么？,為了搞清楚影響的因素，應(yīng)當把因素選擇在哪些水平上？,正交試驗法的名詞注解,試驗指標：,試驗需要考察的效果稱為試驗指標；,因素：,對試驗指標有影響的參數(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

3、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,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,正交表（例）,某軌枕廠試用減水劑以節(jié)約水泥。影響指標的因素有四個，每個因素選取三個水平。,考察的試驗指標僅為脫模強度，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）,1,試驗?zāi)康暮椭笜?試驗?zāi)康模核鄵接脺p水劑以

4、節(jié)約水泥,考核指標：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）,3,選用正交表,用L9(34),正交表（例）,4,設(shè)計試驗方案,正交表（例）,5,進行試驗，并記錄計算,正交表（例）,6,進行分析 計算極差,最好？,K1= 333 + 368 + 362 = 1063,K2= 367 + 336 + 333 = 1036,K3= 358 + 349 + 362 = 1069,RA= 1069 1036 = 33,正交表（例）,7,進行分析,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)果指標影響越大，因而這個因素對試驗指標就愈重要。在本例中，減水劑是主

5、要因素；,主,次,C D A B,正交表（例）,7,進行分析,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； 當試驗指標越大越好時，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）,8,進行分析,畫趨勢圖：,0.28 0.30 0.32 0.27 0.28 0.29 0.3 0.5 0.7 370 380 390,9,反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗，逼近最優(yōu)方案,正交表（例）,某工廠生產(chǎn)一種檢查

6、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）,1,試驗?zāi)康暮椭笜?試驗?zāi)康模赫业绞乱说耐嘶鸸に嚄l件,考核指標：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）,3,選用正交表,用L9(34),正交表（例）,4,設(shè)計試驗方案,正交表（例）,5,進行試驗，并記錄計算,正交表（例）,6,進行分析,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)果指標影響越大，因而這個因素對試驗指標就愈重要。在本例中，升溫速度是主

7、要因素；,主,次,A C B D,正交表（例）,7,進行分析,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； 當試驗指標越小越好時，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）,8,進行分析 （越小越好）,畫趨勢圖：,30 50 100 600 450 500 6 2 4 1.5 1.7 15,9,反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗，逼近最優(yōu)方案,正交表（例）,某廠一零件的鏜孔工序質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)

8、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）,1,試驗?zāi)康暮椭笜?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：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,正交表（例）,3,選用正交表,L9(34),正交表（例）,4,設(shè)計試驗方案,正交表（例）,6,進行分析,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)果指標影響越大，因而這個因素對試驗指標就愈重要。在本例中，切削速度是主要因素；,主,次,A C B D,正交表（例）,6,進行分析,選取較優(yōu)方案： 最優(yōu)方案一般

9、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； 當試驗指標最小最好時，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A2 B 3C 2D 1：,多指標的正交試驗,最好？,可以設(shè)定權(quán)重,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行正交試驗，探討較優(yōu)的工藝條件。,正交表（例）,1,試驗?zāi)康暮椭笜?試驗?zāi)康模簩ふ逸^優(yōu)的工藝條件,考核指標：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）,3,選用正交表,L8(4X 24),正交表（例）,