8－第七章正交试验设计法与价值

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,1,2,3,1,1,1,1,2,2,1,2,3,1,2,2,4,2,2,1,L,4,（,2,3,）,正交表,L,4,（2,3,）,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,1,2,乙醇用量,A,（,ml,）,200,0,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,）,4,2,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,、设计试验方案,因素顺序上列,位级对号入座,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,A1,200ml,A2,0 ml,BI,2,倍,B2,1.2,倍,C1,回流,C2,60,D1,4h,D2,2h,E1,精品,E2,粗品,F1,中速,F2,快速,1,1,1,1,2,2,1,2,2,1,2,2,1,1,3,1,2,2,2,2,2,4,2,2,1,2,1,2,5,1,1,1,1,1,2,6,2,1,2,1,2,2,7,1,2,2,1,1,1,8,2,2,1,1,2,1,L,8,（2,6,）,5,、实施试验方案,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,A1,200ml,A2,0 ml,BI,2,倍,B2,1.2,倍,C1,回流,C2,60,D1,4h,D2,2h,E1,精品,E2,粗品,F1,中速,F2,快速,1,1,1,1,2,2,1,56,合格,2,2,1,2,2,1,1,65,紫色,3,1,2,2,2,2,2,54,合格,4,2,2,1,2,1,2,43,合格,5,1,1,1,1,1,2,63,合格,6,2,1,2,1,2,2,60,合格,7,1,2,2,1,1,1,42,紫色,8,2,2,1,1,2,1,42,合格,L,8,（2,6,）,6,、试验结果分析,直接看，可靠又方便。,产率：,颜色：,算一算，有效又简单。,I,A1，,B1，,C1，,；,II,A2，,B2，,C2，,；,比,位级：若,I,II,，,则该列因素的位级,1,比位级,2,好；,若,I,II,，,则该列因素的位级,2,比位级,1,好。,确定因素的位级或取舍,比,极差,R,：,若,R,大，表示该列因素对产率的影响敏感，是重要因素；,若,R,小，表示该列因素对产率的影响不敏感，是不重要因素。,确定因素排序：主,次（,R,：,大,小）,R A,I,A,II,，B,I,B,II,，C,I,C,II,，,；,6,、试验结果分析,“,直接看,”,和,“,算一算,”,的关系。,如果生产上急需，通常应优先补充试验“算一算”的好条件。经过验证，如果效果真有所提高，就可将它交付生产上使用。,倘若验证后的效果比不上“直接看”的好条件，就说明该试验的现象比较复杂。,还有一种情况是，试验时间较长，等不到验证试验的结果。对于这两种情况，生产上可先用“直接看”的好条件，也可结合具体情况作些修改；与此同时，另行安排试验，寻找更好的条件。,6,、试验结果分析,L,8,（,2,6,）,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,A1,200ml,A2,0 ml,BI,2,倍,B2,1.2,倍,C1,回流,C2,60,D1,4h,D2,2h,E1,精品,E2,粗品,F1,中速,F2,快速,1,1,1,1,2,2,1,56,合格,2,2,1,2,2,1,1,65,紫色,3,1,2,2,2,2,2,54,合格,4,2,2,1,2,1,2,43,合格,5,1,1,1,1,1,2,63,合格,6,2,1,2,1,2,2,60,合格,7,1,2,2,1,1,1,42,紫色,8,2,2,1,1,2,1,42,合格,I,215,244,201,207,213,205,425,II,210,181,224,218,212,220,III425,R,5,63,23,11,1,15,L,8,（2,6,）,7,、反复调优试验，逼近最优方案,挑因素，选位级，制定因素位级表,因素位级表,因素,位级,粗品水合肼用量,反应时间,加料速度,1,1.7,倍,2h,快,2,2.3,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,、反复调优试验，逼近最优方案,利用正交表确定试验方案，实施试验方案,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,1,2,3,1,1,（,1.7,倍）,1,（,2h,）,1,（快,）,62,不,合格,2,2,（,2.3,倍,）,1,2,（慢）,86,合格,3,1,2,（,4h,）,2,70,合格,4,2,2,1,70,不合格,I,二次产率,位级,1,132,148,132,288,（总和）,II,二次产率,位级,2,156,140,156,III288,R,I,、,II,中，大数小数,24,8,24,L,4,（2,3,）,7,、反复调优试验，逼近最优方案,试验结果分析：,“直接看“：颜色：加料速度是影响颜色的重要因素,产率：第,2,号的产率（,86,）最高,试验条件：水合肼用量为理论值的,2.3,倍，反应时间为,2h,，,慢速加料。,“算一算“：,因素（主,次）水合肼用量 加料速度 时间,好位级,2.3,倍 慢,2h,“算一算”的好条件与“直接看”的好条件一致。,7,、反复调优试验，逼近最优方案,不应随便选取非正交表进行正交试验。,当选用日本正交表做试验时，则应按日本型正交试验的程序、方法进行试验设计与分析；当选用中国型正交表做试验时，则应按中国型正交试验的程序、方法进行试验设计与分析。二者不能混用。,试验前要确定考察指标，对多项考察指标要分清主次，最好设法（如综合评分）使之变成单项考察指标。,进行正交试验设计时应尽量多考察因素、水平（位级）。,在试验实施的过程中，因素水平（位级）要严格控制在规定的水平（位级）变化精度内。,正交试验设计不是一次简单利用正交表就可以顺利取得成功，而应多次反复利用才能取得较佳效果。,试验结果的测试技术和手段的精度要有保证，计算应正确无误，避免发生分析失误。,运用正交试验法的注意事项：,第二节 价值工程简介,一、,基本概念,二、,价值工程的特点,三、,价值工程的作用,四、,提高价值的途径,五、,价值工程的应用范围,一、基本概念,价值,产品的价值就是功能和实现这个功能所耗费的费用（成本）的比值。它可用下列公式表示：,价值（,V,）,功能（,F,）,成本（,C,）,价值工程的目的就是提高产品或服务的价值。,价值工程不是单纯追求降低成本，也不是片面追求提高功能，而是要求提高二者之间的比值，研究产品功能和成本的最佳匹配。,一、基本概念,产品功能,价值工程的核心是对产品进行功能分析。,产品的功能是指产品所起的作用，所具有的使用价值，或者说是产品的效用。,产品功能的种类：,1,）按功能的重要性可分为基本功能和辅助功能；,2,）按功能的性质可分为使用功能和美学功能；,3,）按功能与用户的关系可分为必要功能和过剩功能。,一、基本概念,成本,价值工程中使用的成本概念是指产品的寿命周期成本。它是产品从研制、生产到使用的整个寿命期间，为实现产品的功能所必须的一切支出。,产品寿命周期,研制,生产,使用,生产成本,C,1,C,2,寿命周期成本,C,C,1,C,2,用户要求的功能,对用户要求的满足,一、基本概念,产品的寿命周期成本（以下简称总成本）包括两个部分：,总成本生产成本使用成本,总成本的高低与产品功能水平具有内在的联系。一般来说，随着产品功能水平的提高，生产成本也将增加，而使用成本将减少，总成本呈马鞍型曲线变化。,开展价值工程的目的就是通过分析成本和功能之间的关系，实现适宜的产品功能，而使总成本最低。,总,成本,C,生产成本,C,1,使用成本,C,2,功能水平,F,成本,C,二、价值工程的特点,价值工程以提高产品的实用价值为目的；,价值工程以功能分析为核心；,价值工程以开发集体智力资源为基础；,价值工程以科学分析为工具。,三、价值工程的作用,价值工程可以消除产品中零件的过剩质量和不必要的成本；,价值工程活动可以延长产品的市场寿命周期；,价值工程活动是降低产品成本的有效途径；,价值工程以科学分析为工具；,价值工程活动可以弥补设计工作的不足。,四、提高价值的途径,根据价值的定义，提高价值的途径为降低成本和改善功能两个方面,基本原理,V,F/C,序号,基本形式,序号,演变形式,1,成本不变,功能提高,2,功能不变,成本下降,3,功能提高,成本下降,4,功能大提高,成本略下降,5,功能略下降,成本大下降,F,C,V,F,C,V,F,C,V,F,C,V,F,C,V,1,2,3,4,5,6,7,8,F,C,V,F,