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1、2007.4试试 验验 设设 计计武汉理工大学武汉理工大学机电工程学院机电工程学院 工业工程系工业工程系122007.4产品质量 与 试验产品 : 经过人们自觉劳动而得到的东西. 试验 (日本学者则说作实验): 一个可以而且需要重复进行的活动， 其目的 谋求验证某个理论特征，提高改进某项指标. “产品”、“试验”都是广义的. 产品的质量是设计质量与生产质量的总和32007.4一个试验是科学的, 如果它能够重复实现, 能够传授, 行之有效.42007.4试 验 设 计为了更快、更省、更合理地达到 目的,试验需要设计.所有关于这个题目的方法 理论和应用, 汇成试验设计52007.4最优化方法分类n
2、间接最优化法n直接最优化法（试验最优化法）62007.4单因素问题n对分方法n0.618方法n等等72007.4两种单因素试验问题的目标函数n单调函数xY=f(x)82007.4两种单因素试验问题的目标函数n单峰函数xY=f(x)92007.4单因素试验设计法n均分法n平分法n0.618法n分数法n分批试验法102007.4单因素试验设计法n均分法 应用于对目标函数的性质没有掌握 或很少掌握的情况112007.4单因素试验设计法n平分法 问题：猜一个数，在1000以内，每 猜一次告诉被测者实际数字与所猜数字 比较后的大小，问最多用多少次可以猜 出此数值大小？122007.4单因素试验设计法n平
3、分法适用场合 输电线路的故障 排水管道问题 化学添加剂的优选132007.4单因素试验设计法n0.618法适用场合 在实验范围a,b内目标函数值为单 峰142007.4多因素问题 试验设计正交就是 均衡、正常搭配正交试验设计 仅是其中的一种. 152007.4历 史1926 美国农业科研工作开始运用. 第 2次世界大战中, 英国军火局 战后, 英国公布了这项技术. 美国戴明教授引进日本. 日本 田口玄一在 50 年代, 带头研究, 简化, 并大 力推广. 70 年代末, 日本做出明显成绩的项目1 500 000个以上. 162007.4在 中 国70 年代, 我国对日本的方法进一步加以 改进,
4、 简化，并进行了推广. 实践证明, 正交试验设计是 最受科技人员欢迎的几种方法之一. 用它安排各种科学试验, 确实 简便易学, 效果显著 172007.4例 1： 如何提高硬度指标 提高钢质工件硬度的 基本生产过程 为： 淬火 把840的工件投入某液态介质, 提高其硬度 回火 冷却后再把工件加温到430 并保持1小时, 再冷却, 释放内应力. 问如何改变工艺参数, 以提高硬度指标？182007.4试 验 任 务 书 项目：研究某种钢质工件的热处理工艺. 任务：提高钢材硬度. 指标: 硬度指标, 记作 y. 因素: A 淬火温度 ( ), B 回火温度 ( ), C 回火时间 (分钟). 水平:
5、 每个因素可以选三个水平 (位级)192007.4例 1 的因素水平表 202007.4离 散 数 学L4(23)212007.4L9(34)它们都具有出现的机会均等和搭配均衡的特点. 这种表叫做正交表Ln(tq). 222007.4232007.4表头设计与填表 试 验 报 告 总 表 1 242007.4做 实 验 试 验 报 告 总 表 2 252007.4完成试验，选出其中最优的 试 验 报 告 总 表 3 第6号实验 A2B1C2 是 这9个试验中 最好的 262007.4利用正交表的均匀搭配性作分析1 试 验 报 告 总 表 4 272007.4试 验 报 告 总 表 5 2820
6、07.4利用123 作分析2 试 验 报 告 总 表 6 292007.4作 分 析 3试 验 报 告 总 表 7 302007.4利用正交表的均匀搭配性 作分析4几 何 表 示 312007.4还有什么用？ 一, 因素的个数 5个、6个,甚至做过127 个因素 所设想的那末多的因素是否必要?抓主要矛盾? 抓主要因素？322007.4还有什么用？二, 因素水平数. 26个是适宜的诸因素的水平数是不必相同的. 一是虚拟水平法.二是寻找水平不等的正交表. 例如332007.4正交表L8(424) 342007.4例 2 一个化工试验项目 工程师确定了该项目是四因素二水平问题, 如下表:指标：收得率
7、. 检查：交互作用AB例 2 的因素水平表352007.4找一个正交表362007.4例2 的试验总报告 372007.4AB的极差为19,表明交互性是显著的 . 382007.4多指标试验的分析方法例 3 有一个5吨冷风化铁炉.探索较好的生产条件, 以提高铸件的质量.因素A : 把熔化带直径与炉缸直径的合成, B：两排风口, C：风压, D：批焦铁比指标: 1.铁水温度在1 400C 以上, 2. 熔化速度:每小时5吨左右, 3.尽量减少焦炭的消耗, 即提高焦铁比.每个因素各取三个水平. 如下表392007.4例3 的试验总报告402007.4例 3 的试验指标报告412007.4有关人员都
8、同意用综合评分函数把问题归结为单指标: u = f (T, V, z)铁水温度 (T) 以 1 400为基准, 每高 1 度 加1分, 每低 1 度 减1分. 熔化速度 (V) 以 5 吨为基准, 每偏离它 0.1 吨 扣 1 分. 总焦铁比 (1: z) 以 z = 12为标准, 每高 0.1 加 1 分, 每低 0.1 , 减 1 分.u = (T - 1 400) - |V 5|10+(z 12)10. 于是 u1= (1408 1400) - |5.3 5| 10 + (11.7 12) 10 = 2. 422007.4例 3 的试验指标表报告 432007.4它的结果是(1) 第 9
9、 号试验 A2B3C2D1 为挺优解.(2) 四个因素的由主而次的顺序是 ABDC.(3) 分析得到的结果是A2B3C2D2 .442007.4综 合 平 衡 法铁水温度指标的分析报告452007.4单指标的分析结果 462007.4综合平衡的原则按照因素的主次，影响的大小来综合考虑. 例如，对A，取 A3, 因为对铁水温度和总焦铁比都较好, 对 熔化速度虽不如A2, 但也比较接近 A3. 对B, 情况与A 的相类似, 也取水平3, 即 B3. 因素C在三个指标中不占主要地位, 取 C2略微好一些. 对D 来说, 在总焦铁比中影响最大的该是 D2. 所以综合平衡下来的结果是: 方案A3B3C2D2是挺优的.472007.4模型和实践的检验我们建立的只是一种模型.模型只能对客观世界作近似的摹写 .到头来还要接受实践的检验和认可 . 482007.4试 验 报 告 总 表 7 作 分 析 3492007.4八, 例外情形 九, 反问题再 思 考2007.4谢 谢50
