－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,验方案,因素顺序上,列,列,位级对号入,座,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,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,果分析,直接看，可,靠,靠又方便。,产率：,颜色：,算一算，有,效,效又简单。,I,A1，,B1，,C1，,；,II,A2，,B2，,C2，,；,比位级：若I,II，则该,列,列因素的位,级,级1比位级2好；,若I,II，则该,列,列因素的位,级,级2比位级1好。,确定因素的,位,位级或取舍,比极差R：,若,若 R大，,表,表示该列因,素,素对产率的,影,影响敏感，,是,是重要因素,；,；,若R小，表,示,示该列因素,对,对产率的影,响,响不敏感，,是,是不重要因,素,素。,确定因素排,序,序：主,次（R：大,小）,R A,I,A,II,，B,I,B,II,，C,I,C,II,，,；,6、试验结,果,果分析,“,直接看,”,和,“,算一算,”,的关系。,如果生产上,急,急需，通常,应,应优先补充,试,试验“算一,算,算”的好条,件,件。经过验,证,证，如果效,果,果真有所提,高,高，就可将,它,它交付生产,上,上使用。,倘若验证后,的,的效果比不,上,上“直接看,”,”的好条件,，,，就说明该,试,试验的现象,比,比较复杂。,还有一种情,况,况是，试验,时,时间较长，,等,等不到验证,试,试验的结果,。,。对于这两,种,种情况，生,产,产上可先用,“,“直接看”,的,的好条件，,也,也可结合具,体,体情况作些,修,修改；与此,同,同时，另行,安,安排试验，,寻,寻找更好的,条,条件。,6、试验结,果,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,优试验，逼,近,近最优方案,挑因素，选,位,位级，制定,因,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,优试验，逼,近,近最优方案,利用正交表,确,确定试验方,案,案，实施试,验,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,RI、II 中，大数小数,24,8,24,L,4,（2,3,）,7、反复调,优,优试验，逼,近,近最优方案,试验结果分,析,析：,“直接看“,：,：颜色：,加,加料速度是,影,影响颜色的,重,重要因素,产率：第2,号,号的产率（86）最,高,高,试验条件：,水,水合肼用量,为,为理论值的2.3倍，,反,反应时间为2h，慢速,加,加料。,“算一算“,：,：,因素（主,次）,水,水合肼,用,用量,加,加,料,料速度,时,时间,好位级2.3倍,慢,慢2h,“算一算”,的,的好条件与,“,“直接看”,的,的好条件一,致,致。,7、反复调,优,优试验，逼,近,近最优方案,不应随便选,取,取非正交表,进,进行正交试,验,验。,当选用日本,正,正交表做试,验,验时，则应,按,按日本型正,交,交试验的程,序,序、方法进,行,行试验设计,与,与分析；当,选,选用中国型,正,正交表做试,验,验时，则应,按,按中国型正,交,交试验的程,序,序、方法进,行,行试验设计,与,与分析。二,者,者不能混用,。,。,试验前要确,定,定考察指标,，,，对多项考,察,察指标要分,清,清主次，最,好,好设法（如,综,综合评分）,使,使之变成单,项,项考察指标,。,。,进行正交试,验,验设计时应,尽,尽量多考察,因,因素、水平,（,（位级）。,在试验实施,的,的过程中，,因,因素水平（,位,位级）要严,格,格控制在规,定,定的水平（,位,位级）变化,精,精度内。,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,的重要性可,分,分为基本功,能,能和辅助功,能,能；,2）按功能,的,的性质可分,为,为使用功能,和,和美学功能,；,；,3）按功能,与,与用户的关,系,系可分为必,要,要功能和过,剩,剩功能。,一、基本,概,概念,成本,价值,工,工程中使,用,用的成本,概,概念是指,产,产品的寿,命,命周期成,本,本。它是,产,产品从研,制,制、生产,到,到使用的,整,整个寿命,期,期间，为,实,实现产品,的,的功能所,必,必须的一,切,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,的功能,对用户要,求,求的满足,一、基本,概,概念,产品的寿,命,命周期成,本,本（以下,简,简称总成