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1、第六章产品三次设计,第一节 概述 产品设计的五个阶段,市场规划,功能配置,系统设计,参数设计,容差设计,质量改进,三次设计,第六章-产品三次设计,三次设计简介 系统设计（属于专业技术） 根据功能特性要求，选择产品系统，研制样机或样品及其生产工艺。 系统设计的内容涉及：,总系统设计 子系统设计 零部件设计 原材料设计 组装件设计 系统结构设计 生产设备设计,生产工序设计 专利技术使用 安全性设计 可靠性设计 测量系统设计 等等,第六章-产品三次设计,参数设计（属于通用技术） 对系统设计中的各种参数(包括系统结构参数、原材料或零部件参数、生产过程的工艺参数)，寻求各种参数中心值之间的最佳搭配。 参
2、数设计同时改进质量和成本，是三次设计的关键。 数学模型,其中： y 为产品的特性值； X 表示影响 y 的可控因素（或可控变量），涉及： 系统结构参数，系统输入参数，零部件参数，原材料参数，生产工序参数，等； Z 表示产品在生产和使用过程中影响 y 的不可控因素（也称为噪声因素、随机因素或随机变量）。,第六章-产品三次设计,容差设计（对质量和成本进行折中） 参数中心值确定之后，来确定各种参数的容许误差，使得质量和成本综合起来达到最优。 基本方法 采用质量损失函数（田口方法） 6Sigma方法：即容差D=6s（s为特性值y的标准差） 或s=D/6。,第六章-产品三次设计,第二节 正交试验设计 概
3、述 “正交试验设计”简称“正交设计”，是用正交表来安排试验的一种试验设计方法。 正交设计是试验设计的主要方法，使用最广泛。 正交设计的方法分两大体系（在理论和方法上有很大不同），即在安排试验时考虑交互作用和不考虑交互作用。前者源于英国统计学家R.A. Fisher，日本学者田口玄一和美国学者G.E.P. Box都有重要贡献。后者是由中国学者张里千创立，是对前者的改进，其使用比较简便，通常效率更高，又称“正交法”或“正交优化法”。,第六章-产品三次设计,正交表简介 正交表是一种已经制作好的规格化的数表，是正交试验的基本工具。它有两个性质，例如， 对于正交表L4(23)来说，它满足： 每纵列恰有2
4、个“1”和2个“2”； 任意两列，（1，1）、（1，2）、（2，1）和（2，2）各出现1次。,正交表L4(23),第六章-产品三次设计,对于正交表L8(27)来说，也满足这两条性质，即： 每纵列恰有4个“1”和4个“2”； 任意两列，（1，1）、（1，2）、（2，1）和（2，2）各出现2次。,正交表L8(27),第六章-产品三次设计,对于正交表L9(34)来说，也满足这两条性质： 每纵列的各个数字都出现相同次数 ； 任意两列之间的各个数字搭配也都出现相同次数。,正交表L9(34),第六章-产品三次设计,正交表L8(4124)和L18(6136) ，也满足这两条性质： 每纵列的各个数字都出现相同
5、次数 ； 任意两列之间的各个数字搭配也都出现相同次数。,正交表L8(4124),正交表L18(6136),第六章-产品三次设计,第三节 正交试验案例 2,4-二硝基苯肼的工艺改进 了解试验问题，明确试验目的： 二硝基苯肼是一种试剂产品，用于检验酮酸色层分析及肝功能试验，其外形为重要的特性指标。紫色为不合格品，橘黄色为合格品。原工艺在氯代笨与乙醇的混合溶液中，加入水合肼进行搅拌，反应中途再追加200毫升乙醇。外形虽合格，但产率只有45%。,第六章-产品三次设计,挑因素、选位级（“位级”又称“水平” ） 在集思广益的基础上，得到该试验的因素位级表：,第一批试验的因素位级表,确定试验方案 选用正交表
6、L8(27)，因素顺序上列，位级对号入座，得到试验计划或方案表。把试验结果填入表中，并做统计分析（即所谓的“算一算”）。,第六章-产品三次设计,2,4-二硝基苯肼的第一批试验,注：=位级1对应试验结果之和； =位级1对应试验结果之和。（下同）,第六章-产品三次设计,找出好条件： 直接看的好条件： 第2号试验的产率最高，但颜色为紫色，不合格。为弄清原因，对第2号试验做重复试验，结果出现橘黄色。猜想其原因可能跟加料速度，希望在以后试验中做验证。于是得到直接看的好条件：,算一算的好条件：,第六章-产品三次设计,第二批试验 挑因素、选位级 固定第一批试验中某些因素的位级量，即：乙醇用量为0毫升，水合肼
7、为粗品，温度为60oC，搅拌速度为快速。对其它3个因素（新增加了加料速度）继续进行试验。,第二批试验的因素位级表,确定第二批试验方案 选用正交表L4(23)，因素顺序上列，位级对号入座，得到试验计划表。把试验结果填入表中，并做统计分析。,第六章-产品三次设计,2,4-二硝基苯肼的第二批试验,找出好条件 直接看和算一算的结果相同，即：水合肼用量为理论量的2.3倍，时间为2小时，加料速度为慢。 若有必要，可继续进行试验,第六章-产品三次设计,卷发器产品的市场试销设计,因素位级表,第六章-产品三次设计,试验方案及结果,第六章-产品三次设计,晶体退火工艺的改进试验 了解试验问题，明确试验目的： 检验癌
8、细胞用到一种碘化纳晶体，要求应力越小越好，希望不超过2度。北京综合仪器厂经过30多炉试验，采用如下图所示工艺，各项指标都已合格，但应力未能低于7度。,第六章-产品三次设计,挑因素、选位级,确定试验方案,第六章-产品三次设计,晶体退火工艺的第一批试验,第六章-产品三次设计,趋势图,第六章-产品三次设计,找出好条件：,直接看好条件：,算一算好条件：,第六章-产品三次设计,第二批试验,第二批试验的因素位级表,第二批试验方案及试验结果,第六章-产品三次设计,Vc二步发酵的配方试验 试验目的： 捉高Vc(维生素丙)产量，降低成本。 生产Vc的二步发酵新工艺，是用某个菌种氧化山梨糖，得到中间体2-酮-L-
9、古龙酸。为捉高Vc产量，降低成本，需选择能提高假单孢菌氧化能力、又有利于产品的后处理、且成分简单的发酵培养基。 试验方案及结果分析：,第一批试验的因素位级表,第六章-产品三次设计,第一批试验方案及试验结果,第六章-产品三次设计,极差修正系数表,例如：六位级因素尿素的修正极差45.31.6072.48,第六章-产品三次设计,OTL中点电压的三次设计 系统设计,第六章-产品三次设计,系统设计,其中，电阻A, B, C, D和E存在5%的波动，电感F存在50%的波动。,第六章-产品三次设计,参数设计,第一轮的因素位级表,第六章-产品三次设计,第六章-产品三次设计,第六章-产品三次设计,误差因素的位级确定方法： 位级1 =（1-d）中心值 位级2 = 中心值 位级1 =（1+d）中心值 其中，d为因素的波动大小，中心值即为选优表中的值。 选优表又称“内表”，误差表又称“外表”。,第六章-产品三次设计,第六章-产品三次设计,容差设计 计算各因素的质量损失Q、成本C和总损失L，例如A：,第六章-产品三次设计,第六章-产品三次设计,调整系统偏差的因素及关系式的确定 计算公式及计算结果如下：,第六章-产品三次设计,第六章-产品三次设计,第六章-产品三次设计,
