统计方法基础知识8

第七章正交试验设计法与价值工程简介第一节正交试验设计法第二节价值工程简介返回目录第一节正交试验设计法一、概述二、正交表三、常用正交试验设计与分析一、概述正交试验设计法（正交试验法）－是利用正交表来合理安排试验的一种方法。安排任何一项试验，首先要明确试验的目的是什么？用什么指标来衡量考核的结果？对试验指标可能有影响的因素是什么？为了搞清楚影响因素，应当把因素选择在哪些水平上？。一、概述指标就是试验要考核的效果。在正交试验中，主要设计可测量的定量指标，常用X、Y、Z来表示。因素是指对试验指标可能产生影响的原因。因素是在试验中应当加以考察的重点内容，一般用A、B、C、•••来表示。在正交试验中，只选取可控因素参加试验。水平是指因素在试验中所处的状态或条件。对于定量因素，每一个选定值即为一个水平。水平又叫位级，一般用1、2、3、•••来表示。在试验中需要考察某因素的几种状态时，则称该因素为几水平（位级）的因素。二、正交表正交表在设计安排正交试验时制作好的标准化的表格。行（试验）号列号1231111221231224221L4（23）正交表L4（23）正交表代号正交表行数正交表字码总数（可安排的水平数）正交表列数（可安排的因素数）二、正交表正交表的性质：均衡分散性。由于每一列中各种字码出现相同的次数，这就保证了试验条件均衡地分散在配合完全的水平组合中，因而代表性强，容易出现好条件。（效率高）整齐可比性。由于任意两列中全部有序的数字对出现相同的次数，这就保证了在各个水平的效果之中，最大限度地排除了其他因素的干扰，因而能最有效地进行比较，作出展望。（效果好）三、常用正交试验设计与分析常用正交试验设计与分析的步骤如下：明确试验目的；确定考察的指标；挑因素，选水平（位级）；设计试验方案；实施试验方案；试验结果分析（一般用目测法、极差分析法、画趋势图等）；反复调优试验以逼近最优方案；验证试验并通过生产验证确认较优方案。三、常用正交试验设计与分析－示例1、明确试验目的2,4－二硝基苯肼是×

×化工厂生产的一种试剂产品。过去的工艺过程长、工作量大，且产品经常不合格。今采用2,4－二硝基氯代苯（以下简称氯代苯）与水合肼在乙醇作溶剂下合成的新工艺，小试已初步成功，但产率只有45％，希望通过正交试验，找出好的生产条件，达到优质增产的目的。2、确定考察指标要考察的指标：产率（％）；外观（颜色）。3、挑因素、选水平（位级），制定因素水平（位级）表经分析决定考察乙醇用量、水合肼用量、反应温度、反应时间、水合肼品种、搅拌速度六种等因素，每种因素各选出两个水平（位级）。因素位级考察原因12乙醇用量A（ml）2000能否省下乙醇，砍掉中途加乙醇这道工序水合肼用量B理论量的2倍理论量的1.2倍水合肼用量应超出理论量多少？温度C（℃）回流60回流温度便于操作，但对反应是否有利？时间D（h）42不同操作方法对产率和质量的影响。水合肼纯度E精品（50％）粗品（20％）能否用粗品取代精品，以降低成本，保障原材料供应搅拌速度F中速快速不同操作方法对产率和质量的影响。因素位级表4、设计计试验验方案案因素顺顺序上上列位级对对号入入座试验号因素乙醇用量水合肼用量温度时间水合肼纯度搅拌速度A1200mlA20mlBI2倍B21.2倍C1回流C260℃D14hD22hE1精品E2粗品F1中速F2快速11112212212211312222242212125111112621212271221118221121L8（26）5、实施施试验验方案案试验号因素试验结果乙醇用量水合肼用量温度时间水合肼纯度搅拌速度产率(％)颜色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、试验验结果果分析析直接看看，可可靠又又方便便。产率：：颜色：：算一算算，有有效又又简单单。I＝＝∑A1，，∑B1，，∑C1，，••••；II＝＝∑A2，，∑B2，，∑C2，，••••；比位级：：若I＞II，则该列列因素素的位位级1比位级级2好；若I＜II，则该列列因素素的位位级2比位级级1好。确定因因素的的位级级或取取舍比极差R：若R大，表表示该该列因因素对对产率率的影影响敏敏感，，是重重要因因素；；若R小，表表示该该列因因素对对产率率的影影响不不敏感感，是是不重重要因因素。。确定因因素排排序：：主→次（R：大→小）R＝AI－AII，BI－BII，CI－CII，•••；6、试验验结果果分析析“直接看看”和“算一算算”的关系系。如果生生产上上急需需，通通常应应优先先补充充试验验“算算一算算”的的好条条件。。经过过验证证，如如果效效果真真有所所提高高，就就可将将它交交付生生产上上使用用。①倘若验验证后后的效效果比比不上上“直直接看看”的的好条条件，，就说说明该该试验验的现现象比比较复复杂。。②还有一一种情情况是是，试试验时时间较较长，，等不不到验验证试试验的的结果果。对对于这这两种种情况况，生生产上上可先先用““直接接看””的好好条件件，也也可结结合具具体情情况作作些修修改；；与此此同时时，另另行安安排试试验，，寻找找更好好的条条件。。6、试验验结果果分析析－L8（26）试验号因素试验结果乙醇用量水合肼用量温度时间水合肼纯度搅拌速度产率(％)颜色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、反复复调优优试验验，逼逼近最最优方方案挑因素素，选选位级级，制制定因因素位位级表表因素位位级表表因素位级粗品水合肼用量反应时间加料速度11.7倍2h快22.3倍4h慢考察原因是最重要的因素，在好用量周围再取两个用量继续试验。由于一线人员对2h很感兴趣，为慎重起见，再比较一次。追查出现紫色原因的验证试验后，猜想加料速度可能是影响颜色的重要原因，重点考察。7、反复复调优优试验验，逼逼近最最优方方案利用正正交表表确定定试验验方案案，实实施试试验方方案试验计划试验结果因素试验号列号水合肼用量A反应时间B加料速度C产率（％）颜色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＝∑二次产率位级1132148132288（总和）II∑二次产率位级2156140156I＋II＝288R＝I、II中，大数－小数24824L4（23）7、反复复调优优试验验，逼逼近最最优方方案试验结结果分分析：：“直接接看““：颜颜色：：－加加料速速度是是影响响颜色色的重重要因因素产率：：第2号的产产率（（86％）最最高试验条条件：：水合合肼用用量为为理论论值的的2.3倍，反反应时时间为为2h，慢速加加料。。“算一一算““：因素（（主→次）水水合合肼用用量加加料料速度度时时间好位级级2.3倍慢慢2h“算一一算””的好好条件件与““直接接看””的好好条件件一致致。7、反反复复调调优优试试验验，，逼逼近近最最优优方方案案不应应随随便便选选取取非非正正交交表表进进行行正正交交试试验验。。当选选用用日日本本正正交交表表做做试试验验时时，，则则应应按按日日本本型型正正交交试试验验的的程程序序、、方方法法进进行行试试验验设设计计与与分分析析；；当当选选用用中中国国型型正正交交表表做做试试验验时时，，则则应应按按中中国国型型正正交交试试验验的的程程序序、、方方法法进进行行试试验验设设计计与与分分析析。。二二者者不不能能混混用用。。试验验前前要要确确定定考考察察指指标标，，对对多多项项考考察察指指标标要要分分清清主主次次，，最最好好设设法法（（如如综综合合评评分分））使使之之变变成成单单项项考考察察指指标标。。进行行正正交交试试验验设设计计时时应应尽尽量量多多考考察察因因素素、、水水平平（（位位级级））。。在试试验验实实施施的的过过程程中中，，因因素素水水平平（（位位级级））要要严严格格控控制制在在规规定定的的水水平平（（位位级级））变变化化精精度度内内。。正交试验设计计不是一次简简单利用正交交表就可以顺顺利取得成功功，而应多次次反复利用才才能取得较佳佳效果。试验结果的测测试技术和手手段的精度要要有保证，计计算应正确无无误，避免发发生分析失误误。运用正交试验验法的注意事事项：第二节价价值工程程简介一、基本概念二、价值工程的特特点三、价值工程的作作用四、提高价值的途途径五、价值工程的应应用范围一、基本概念念价值－－产品的价价值就是功能能和实现这个个功能所耗费费的费用（成成本）的比值值。它可用下下列公式表示示：价值（V）＝功能（F）成本（C）－－价值工程程的目的就是是提高产品或或服务的价值值。－－价值工程程不是单纯追追求降低成本本，也不是片片面追求提高高功能，而是是要求提高二二者之间的比比值，研究产产品功能和成成本的最佳匹匹配。一、基本概念念产品功能－－价值工程程的核心是对对产品进行功功能分析。－－产品的功功能是指产品品所起的作用用，所具有的的使用价值，，或者说是产产品的效用。。－－产品功能能的种类：1）按功能的重重要性可分为为基本功能和和辅助功能；；2）按功能的性性质可分为使使用功能和美美学功能；3）按功能与用用户的关系可可分为必要功功能和过剩功功能。一、基本概念念成本－－价值工程程中使用的成成本概念是指指产品的寿命命周期成本。。它是产品从从研制、生产产到使用的整整个寿命期间间，为实现产产品的功能所所必须的一切切支出。产品寿命周期研制生产使用生产成本C1C2寿命周期成本C＝C1＋C2用户要求的功功能对用户要求的的满足一、基本概念念产品的寿命周周期成本（以以下简称总成成本）包括两两个部分：总成本＝生产产成本＋使用用成本总成本的高低低与产品功能能水平具有内内在的联系。。一般来说，，随着产品功功能水平的提提高，生产成成本也将增加加，而使用成成本将减少，，总成本呈马马鞍型曲线变变化。开展价值工程程的目的就是是通过分析成成本和功能之之间的关系，，实现适宜的的产品功能，，而使总成本本最低。总成本C生产成本C1使用成本C2功能水平F成本C二、价值工程程的特点价值工程以提提高产品的实实用价值为目目的；价值工程以功功能分析为核核心；价值工程以开开发集体智力力资源为基础础；价值工程以科科学分析为工工具。三、价值工程程的作用价值工程可以以消除产品中中零件的过剩剩质量和不必必要的成本；；价值工程活动动可以延长产产品的市场寿寿命周期；价值工程活动动是降低产品品成本的有效效途径；价值工程以科科学分析为工工具；价值工程活动动可以弥补设设计工作的不不足。四、提高价值值的途径根据价值的定定义，提高价价