設(shè)計質(zhì)量控制原理及應(yīng)用(共171頁).ppt

1、主講：孟麗麗主講：孟麗麗質(zhì)量控制與可靠性質(zhì)量控制與可靠性第一章第一章 質(zhì)量管理概論質(zhì)量管理概論第二章第二章 ISO9000ISO9000族標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量認(rèn)證族標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量認(rèn)證第三章第三章 六西格瑪管理六西格瑪管理第四章第四章 常用質(zhì)量管理工具常用質(zhì)量管理工具第六章第六章 過程質(zhì)量控制原理及應(yīng)用過程質(zhì)量控制原理及應(yīng)用第五章第五章 設(shè)計質(zhì)量控制原理及應(yīng)用設(shè)計質(zhì)量控制原理及應(yīng)用第七章第七章 抽樣檢驗抽樣檢驗5.1 質(zhì)量功能展開質(zhì)量功能展開QFD5.2 正交試驗設(shè)計正交試驗設(shè)計5.3 產(chǎn)品三次設(shè)計產(chǎn)品三次設(shè)計5.4 可信性設(shè)計原理及應(yīng)用可信性設(shè)計原理及應(yīng)用第五章第五章 設(shè)計質(zhì)量控制原理及應(yīng)用設(shè)計質(zhì)量控制原理

2、及應(yīng)用【目的要求】【目的要求】質(zhì)量功能展開的原理及質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)質(zhì)量功能展開的原理及質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)可信心設(shè)計原理及應(yīng)用可信心設(shè)計原理及應(yīng)用掌握可靠性的三個指標(biāo)（可靠度、平均壽命、失效率）的含義及計掌握可靠性的三個指標(biāo)（可靠度、平均壽命、失效率）的含義及計算，系統(tǒng)可靠性計算（串并聯(lián)）算，系統(tǒng)可靠性計算（串并聯(lián)）理解三次設(shè)計及其計算方法理解三次設(shè)計及其計算方法【重【重 點】點】質(zhì)量屋的展開原理，可靠性指標(biāo)計算，三次設(shè)質(zhì)量屋的展開原理，可靠性指標(biāo)計算，三次設(shè)計方法。計方法。【難【難 點】點】三次設(shè)計方法三次設(shè)計方法 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)5.1 質(zhì)量功能展開質(zhì)量功能展開QFD5.1.1 QFD定義定義 質(zhì)量功

3、能展開質(zhì)量功能展開(Quality Function Deployment, QFD)，即即“質(zhì)量功能展開質(zhì)量功能展開” ，也有國內(nèi)的專家譯為，也有國內(nèi)的專家譯為“質(zhì)量機(jī)能展質(zhì)量機(jī)能展開開”、“質(zhì)量功能配置質(zhì)量功能配置”、“質(zhì)量機(jī)能配置質(zhì)量機(jī)能配置”等等。等等。 它是一種立足于在產(chǎn)品開發(fā)過程中最大限度地滿足它是一種立足于在產(chǎn)品開發(fā)過程中最大限度地滿足顧客需求的系統(tǒng)化、用戶驅(qū)動式的質(zhì)量保證方法。顧客需求的系統(tǒng)化、用戶驅(qū)動式的質(zhì)量保證方法。QFD架架構(gòu)能夠有效地將顧客的需求和主張（構(gòu)能夠有效地將顧客的需求和主張（“顧客的聲音顧客的聲音”）轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的設(shè)計要求，最終生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品?；癁楫a(chǎn)品的

4、設(shè)計要求，最終生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。了解顧客要求策劃成產(chǎn)品產(chǎn)品滿足顧客要求QFD5.1.1 QFD定義定義5.1 質(zhì)量功能展開質(zhì)量功能展開QFD5.1.2 QFD的產(chǎn)生與發(fā)展的產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生：產(chǎn)生：QFD于于60年代初起源于日本，進(jìn)入年代初起源于日本，進(jìn)入80年代以后逐步得到歐年代以后逐步得到歐美各發(fā)達(dá)國家的重視并得到廣泛應(yīng)用。美各發(fā)達(dá)國家的重視并得到廣泛應(yīng)用。 實例：實例： 1、1966年，年，日本三菱重工株式會社的神戶造船廠針對產(chǎn)品的可靠日本三菱重工株式會社的神戶造船廠針對產(chǎn)品的可靠性提出了質(zhì)量屋的雛形，隨后日本質(zhì)量專家性提出了質(zhì)量屋的雛形，隨后日本質(zhì)量專家水野滋提出了狹義的水野滋提出了狹義

5、的質(zhì)量功能展開。質(zhì)量功能展開。 2、1972年，年，日本質(zhì)量管理大師日本質(zhì)量管理大師赤尾洋二赤尾洋二教授發(fā)表了教授發(fā)表了“新產(chǎn)品開發(fā)新產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量保證和質(zhì)量保證-質(zhì)量展開系統(tǒng)質(zhì)量展開系統(tǒng)”的論文，首次提出了的論文，首次提出了質(zhì)量展開的質(zhì)量展開的17個個步驟步驟。 3、1978年，水野滋和赤尾洋二的年，水野滋和赤尾洋二的質(zhì)量機(jī)能展開質(zhì)量機(jī)能展開出版，出版，從全公從全公司質(zhì)量管理（司質(zhì)量管理（CWQC）的角度介紹了質(zhì)量功能展開及其應(yīng)用的）的角度介紹了質(zhì)量功能展開及其應(yīng)用的27個步驟。個步驟。5.1.2 QFD的產(chǎn)生與發(fā)展的產(chǎn)生與發(fā)展4、豐田公司于、豐田公司于70年代采用年代采用QFD后，其新產(chǎn)品

6、后，其新產(chǎn)品:開發(fā)成本下降了開發(fā)成本下降了61%，開發(fā)周期縮短了，開發(fā)周期縮短了1/3，產(chǎn)品質(zhì)量也得到了相應(yīng)的改進(jìn)。，產(chǎn)品質(zhì)量也得到了相應(yīng)的改進(jìn)。QFD引入美國后，在汽車、飛機(jī)制造業(yè)的成功應(yīng)用也證明了質(zhì)量功能引入美國后，在汽車、飛機(jī)制造業(yè)的成功應(yīng)用也證明了質(zhì)量功能展開的廣泛前景。展開的廣泛前景。世界上著名的公司如世界上著名的公司如: : 福特公司、福特公司、 通用汽車公司、通用汽車公司、 克萊斯勒公司、克萊斯勒公司、 惠普公司、惠普公司、 麥道公司、麥道公司、 施樂公司、施樂公司、 電報電話公司、電報電話公司、 都相繼采用了都相繼采用了QFDQFD。應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域： 從從QFD的產(chǎn)生到現(xiàn)在

7、二十年來，其應(yīng)用已涉及的產(chǎn)生到現(xiàn)在二十年來，其應(yīng)用已涉及汽車、家用電器、服裝、集成電路、合成橡膠、汽車、家用電器、服裝、集成電路、合成橡膠、建筑設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶、自動購貨系統(tǒng)、建筑設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶、自動購貨系統(tǒng)、軟件開發(fā)、教育、醫(yī)療等各個領(lǐng)域。軟件開發(fā)、教育、醫(yī)療等各個領(lǐng)域。 開發(fā)周期開發(fā)周期 3060% 成本成本 2040% 設(shè)計更改變動次數(shù)設(shè)計更改變動次數(shù) 4060%QFDQFD在冶金鋸片行業(yè)的應(yīng)用在冶金鋸片行業(yè)的應(yīng)用 顧客需求：顧客需求：鋸齒破損、鋸片變形、斷齒、不方便鋸齒破損、鋸片變形、斷齒、不方便切割、鋸片有劃痕、鋸片有錘點、價格高切割、鋸片有劃痕、鋸片有錘點、價格高 質(zhì)量特

8、性：質(zhì)量特性：硬度、硬度差、平面度硬度、硬度差、平面度 、徑向圓跳動、徑向圓跳動、內(nèi)孔直徑、平整度、外徑、表面質(zhì)量、疲勞壽命、內(nèi)孔直徑、平整度、外徑、表面質(zhì)量、疲勞壽命、材料等。主要針對鋸片和刀塊的加工工藝過程。材料等。主要針對鋸片和刀塊的加工工藝過程。5.1.3 QFD的基本原理的基本原理n 質(zhì)量功能展開過程由質(zhì)量功能展開過程由產(chǎn)品規(guī)劃（設(shè)計）、零件展開產(chǎn)品規(guī)劃（設(shè)計）、零件展開（設(shè)計）、過程方案（工藝計劃）和生產(chǎn)計劃（設(shè)計）、過程方案（工藝計劃）和生產(chǎn)計劃四個階段四個階段組成。這四個階段是一個并行過程，通過這些過程，組成。這四個階段是一個并行過程，通過這些過程，顧顧客需求客需求被逐步展開成

9、為被逐步展開成為設(shè)計要求設(shè)計要求、零件特性、制造操作零件特性、制造操作和生產(chǎn)要求和生產(chǎn)要求。 5.1.3 QFD的基本原理的基本原理n 質(zhì)量功能展開主要采用質(zhì)量功能展開主要采用質(zhì)量屋質(zhì)量屋（于（于House of Quality,HOQ）的基本結(jié)構(gòu)。利用質(zhì)量屋將）的基本結(jié)構(gòu)。利用質(zhì)量屋將顧客需求顧客需求逐層逐層展開，確定提高顧客滿意度的展開，確定提高顧客滿意度的關(guān)鍵質(zhì)量特性關(guān)鍵質(zhì)量特性，確定影響關(guān)確定影響關(guān)鍵質(zhì)量特性的鍵質(zhì)量特性的關(guān)鍵零部件關(guān)鍵零部件，確定影響關(guān)鍵零部件的確定影響關(guān)鍵零部件的關(guān)鍵工關(guān)鍵工藝藝過程，確定關(guān)鍵工藝的關(guān)鍵過程，確定關(guān)鍵工藝的關(guān)鍵生產(chǎn)要求生產(chǎn)要求與與保證手段保證手段 。

10、n 質(zhì)量屋（質(zhì)量屋（HOQ）連接著顧客需求（）連接著顧客需求（Voice of Customer）和技術(shù)需求（和技術(shù)需求（Voice of Engineer）的交匯點）的交匯點。 n 系統(tǒng)的質(zhì)量功能展開過程及其特點系統(tǒng)的質(zhì)量功能展開過程及其特點產(chǎn)品規(guī)劃階段產(chǎn)品規(guī)劃階段：來自市場顧客的原始需求由產(chǎn)品規(guī)劃階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換：來自市場顧客的原始需求由產(chǎn)品規(guī)劃階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成為工程特征要求，即通常意義上的工程設(shè)計目標(biāo)要求；成為工程特征要求，即通常意義上的工程設(shè)計目標(biāo)要求；零件展開階段零件展開階段：工程特征要求經(jīng)零部件設(shè)計階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成零部件：工程特征要求經(jīng)零部件設(shè)計階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成零部件特征要求，特征要

11、求，過程方案階段過程方案階段：零部件特征要求由過程方案階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成對制造：零部件特征要求由過程方案階段質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成對制造工藝的要求；工藝的要求；生產(chǎn)計劃階段生產(chǎn)計劃階段：制造工藝要求最后由生產(chǎn)計劃階段的質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成具：制造工藝要求最后由生產(chǎn)計劃階段的質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成具體的生產(chǎn)要求。體的生產(chǎn)要求。 市場顧客需求通過一系列的轉(zhuǎn)換最終由生產(chǎn)要求來滿足。市場顧客需求通過一系列的轉(zhuǎn)換最終由生產(chǎn)要求來滿足。這一系列的這一系列的需求轉(zhuǎn)換過程就是系統(tǒng)的需求轉(zhuǎn)換過程就是系統(tǒng)的QFD技術(shù)過程技術(shù)過程 典型的典型的QFD分解示意圖（分解示意圖（以產(chǎn)成品為例）產(chǎn)品規(guī)產(chǎn)品規(guī)劃矩陣劃矩陣顧顧客客需需求求產(chǎn)品技術(shù)產(chǎn)品技術(shù)需

12、求需求產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品規(guī)劃零件規(guī)劃零件規(guī)劃矩陣矩陣產(chǎn)品產(chǎn)品技術(shù)技術(shù)需求需求關(guān)鍵零件關(guān)鍵零件特性特性零件展開零件展開工藝規(guī)劃工藝規(guī)劃矩陣矩陣關(guān)關(guān)鍵鍵零零件件特特性性關(guān)鍵工序關(guān)鍵工序過程方案過程方案工藝工藝/ /質(zhì)量控質(zhì)量控制矩陣制矩陣關(guān)關(guān)鍵鍵工工序序關(guān)鍵工藝關(guān)鍵工藝/ /質(zhì)質(zhì)量控制參數(shù)量控制參數(shù)生產(chǎn)計劃生產(chǎn)計劃u簡化的質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)（簡化的質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)（HOQ） 要求質(zhì)量：要求質(zhì)量：通過市場調(diào)研得到的顧客直接的質(zhì)通過市場調(diào)研得到的顧客直接的質(zhì)量要求，顧客質(zhì)量要求應(yīng)分層，并確定權(quán)重。量要求，顧客質(zhì)量要求應(yīng)分層，并確定權(quán)重。 質(zhì)量特性：質(zhì)量特性：產(chǎn)品具體的工程質(zhì)量特性；產(chǎn)品具體的工程質(zhì)量特性；關(guān)系矩陣：關(guān)

13、系矩陣：用于表示顧客質(zhì)量要求與工程技術(shù)人用于表示顧客質(zhì)量要求與工程技術(shù)人員提出質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度。員提出質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度。 相關(guān)矩陣：相關(guān)矩陣：用于表示質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系用于表示質(zhì)量特性之間的相互關(guān)系程度。程度。 質(zhì)量策劃質(zhì)量策劃/計劃質(zhì)量：計劃質(zhì)量：對于顧客質(zhì)量要求，比較對于顧客質(zhì)量要求，比較本企業(yè)與其他競爭企業(yè)的競爭能力，從而調(diào)整本企業(yè)與其他競爭企業(yè)的競爭能力，從而調(diào)整顧客要求為計劃質(zhì)量。顧客要求為計劃質(zhì)量。 設(shè)計質(zhì)量：設(shè)計質(zhì)量：對于質(zhì)量特性，比較本企業(yè)與其他對于質(zhì)量特性，比較本企業(yè)與其他競爭企業(yè)的競爭能力，規(guī)定設(shè)計質(zhì)量目標(biāo)。競爭企業(yè)的競爭能力，規(guī)定設(shè)計質(zhì)量目標(biāo)。關(guān)系

14、矩陣質(zhì)量策劃質(zhì)量特性要求質(zhì)量設(shè)計質(zhì)量相關(guān)矩陣 要求質(zhì)量和質(zhì)量特性要求質(zhì)量和質(zhì)量特性之間的關(guān)系矩陣之間的關(guān)系矩陣 要求質(zhì)量要求質(zhì)量市場競爭能力評市場競爭能力評價價技術(shù)競爭能力評價技術(shù)競爭能力評價質(zhì)量特性質(zhì)量特性質(zhì)量特性質(zhì)量特性之間的相關(guān)程度之間的相關(guān)程度 計劃質(zhì)量計劃質(zhì)量 要求質(zhì)量重要度要求質(zhì)量重要度設(shè)計質(zhì)量設(shè)計質(zhì)量質(zhì)量特性重要度質(zhì)量特性重要度質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)（質(zhì)量屋的結(jié)構(gòu)（HOQ） QFDQFD質(zhì)量屋的構(gòu)成質(zhì)量屋的構(gòu)成 一級質(zhì)量屋舉例一級質(zhì)量屋舉例（5）（3）（4）要求n（2）工程技術(shù)措施1工程技術(shù)措施2工程技術(shù)措施n本產(chǎn)品A公司產(chǎn)品N公司產(chǎn)品（6）（7）工程措施的測量單位工程措施的重要度本產(chǎn)品A

15、公司產(chǎn)品N公司產(chǎn)品（8）技術(shù)難度目標(biāo)值（9）12nn-1設(shè)計聲明（1）要求重要度要求1要求2一一 次次二二 次次三三 次次能可靠地能可靠地點著火點著火可簡單地點可簡單地點著著能單手點著能單手點著一次就能點著一次就能點著輕輕地就能點著輕輕地就能點著在哪兒都能在哪兒都能點著點著雨中也能點著雨中也能點著寒冷的地方也能點著寒冷的地方也能點著大風(fēng)中也能點著大風(fēng)中也能點著容易使用容易使用能安心使用能安心使用火焰能夠調(diào)整火焰能夠調(diào)整火苗安定火苗安定能夠長時間地點火能夠長時間地點火放在哪兒都能安心放在哪兒都能安心容易處理容易處理扔到哪兒都沒事扔到哪兒都沒事能夠安心能夠安心攜帶攜帶拿著放心拿著放心僅在必要的時候

16、才能點著僅在必要的時候才能點著能夠確切地將火苗熄滅能夠確切地將火苗熄滅只有打火時才往外排氣只有打火時才往外排氣能夠知道何能夠知道何時更換時更換能夠知道氣體剩余量能夠知道氣體剩余量能夠一直用到氣體沒有能夠一直用到氣體沒有能用很能用很長時間長時間結(jié)實結(jié)實能經(jīng)受強(qiáng)烈地沖擊能經(jīng)受強(qiáng)烈地沖擊掉到地上也能用掉到地上也能用掉到過水中也能用掉到過水中也能用拿起來方便拿起來方便能拿在手中能拿在手中重量適度重量適度能放在衣服口袋里能放在衣服口袋里外觀設(shè)外觀設(shè)計漂亮計漂亮袖珍的外形袖珍的外形外形有點圓外形有點圓比較薄比較薄顏色明快顏色明快使用亮色使用亮色顏色時髦漂亮顏色時髦漂亮使用單純樸素的顏色使用單純樸素的顏色讓

17、人愛讓人愛不釋手不釋手引人注目引人注目點著火時有聲音點著火時有聲音火苗的顏色在變火苗的顏色在變能夠換外套能夠換外套點火聲音好聽點火聲音好聽看起來昂貴看起來昂貴瘦削的外形瘦削的外形一次性打火機(jī)的要求質(zhì)量展開表一次性打火機(jī)的要求質(zhì)量展開表一一 次次二二 次次三三 次次質(zhì)量要素質(zhì)量要素 展開表展開表要求質(zhì)量要求質(zhì)量展開表展開表形形狀狀尺尺寸寸重重量量耐耐久久性性點點火火性性操操作作性性設(shè)設(shè)計計性性話話題題性性能可靠地點燃能可靠地點燃容易使用容易使用可安心使用可安心使用可長期使用可長期使用外觀設(shè)計良好外觀設(shè)計良好愛不釋手愛不釋手要求質(zhì)量和質(zhì)量要素矩陣表要求質(zhì)量和質(zhì)量要素矩陣表5.1.4 QFD的應(yīng)用案

18、例（的應(yīng)用案例（減速箱研制過程減速箱研制過程）n 減速箱是機(jī)械傳動中很常用的一種裝置，它的質(zhì)量減速箱是機(jī)械傳動中很常用的一種裝置，它的質(zhì)量可以影響到整個設(shè)備的工作情況。下面以減速箱為例，可以影響到整個設(shè)備的工作情況。下面以減速箱為例，說明說明QFD在其在其設(shè)計質(zhì)量控制中的應(yīng)用。設(shè)計質(zhì)量控制中的應(yīng)用。顧客需求顧客需求 經(jīng)過調(diào)查、分析和整理后減速箱顧客需求如圖所示。經(jīng)過調(diào)查、分析和整理后減速箱顧客需求如圖所示。4 4功能要求功能要求經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性可靠性可靠性9 9結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)性性 能能價價 格格外形尺寸小外形尺寸小承載能力大承載能力大密封性好密封性好速度變化小速度變化小振動噪聲低振動噪聲低價格適中價格

19、適中傳動效率高傳動效率高維修方便維修方便安全可靠安全可靠使用壽命長使用壽命長效效 率率無故障性無故障性耐用性耐用性維修性維修性5 55 56 68 86 69 98 87 7維修性維修性產(chǎn)品規(guī)劃矩陣產(chǎn)品規(guī)劃矩陣零件規(guī)劃矩陣零件規(guī)劃矩陣工藝規(guī)劃矩陣工藝規(guī)劃矩陣關(guān)鍵工藝步驟關(guān)鍵工藝參數(shù)控制點控制方法樣本容量檢驗方法質(zhì)量控制規(guī)劃矩陣樣表 5.2 正交試驗設(shè)計正交試驗設(shè)計 正交試驗設(shè)計（正交試驗設(shè)計（Orthogonal Design）是于二十世紀(jì)）是于二十世紀(jì)50年年代初期，由日本質(zhì)量管理專家代初期，由日本質(zhì)量管理專家田口玄一（田口玄一（Tachugi）博士在博士在前人提出的多因素試驗設(shè)計方法的基礎(chǔ)

20、上，進(jìn)一步研究開發(fā)前人提出的多因素試驗設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究開發(fā)出來的一種試驗設(shè)計技術(shù)。出來的一種試驗設(shè)計技術(shù)。 正交試驗設(shè)計法使用一種規(guī)范化的表格正交試驗設(shè)計法使用一種規(guī)范化的表格（正交表）（正交表）進(jìn)行進(jìn)行試驗設(shè)計，可以用較少的試驗次數(shù)，取得較為準(zhǔn)確、可靠的試驗設(shè)計，可以用較少的試驗次數(shù)，取得較為準(zhǔn)確、可靠的優(yōu)選結(jié)論。優(yōu)選結(jié)論。正交試驗是一個科學(xué)的安排和分析試驗的方法。正交試驗是一個科學(xué)的安排和分析試驗的方法。它是利用它是利用“均衡分散性均衡分散性”和和“整齊可比性整齊可比性”正交值原正交值原理，從大量的試驗點中挑選理，從大量的試驗點中挑選 出適量、具有代表性、典出適量、具有代表性、

21、典型的試驗點以解決型的試驗點以解決多因素問題多因素問題的試驗方法。的試驗方法。n 正交試驗的定義正交試驗的定義正交試驗設(shè)計主要可以完成：正交試驗設(shè)計主要可以完成： 確定出各因素對試驗指標(biāo)的影響規(guī)律，得知哪些因確定出各因素對試驗指標(biāo)的影響規(guī)律，得知哪些因素的影響是主要的、哪些因素的影響是次要的、哪些素的影響是主要的、哪些因素的影響是次要的、哪些因素之間存在相互影響；因素之間存在相互影響； 選出各因素的一個水平組合來確定最佳生產(chǎn)條件。選出各因素的一個水平組合來確定最佳生產(chǎn)條件。 正交試驗設(shè)計的基礎(chǔ)是正交表。正交試驗設(shè)計的基礎(chǔ)是正交表。 試驗指標(biāo)試驗指標(biāo)( (指標(biāo)、試驗結(jié)果指標(biāo)、試驗結(jié)果) )指試驗

22、需要考察的效果指試驗需要考察的效果數(shù)量指標(biāo)：硬度、拉力、數(shù)量指標(biāo)：硬度、拉力、重量、長度重量、長度非數(shù)量指標(biāo)：顏色、外觀非數(shù)量指標(biāo)：顏色、外觀 因素因素對試驗指標(biāo)有影響的參數(shù)，用大寫對試驗指標(biāo)有影響的參數(shù)，用大寫A A、B B、CC表示表示可控因素：淬火溫度、冷卻時間可控因素：淬火溫度、冷卻時間不可控因素不可控因素 因素水平因素水平因素變化的各種狀態(tài)和條件，用因素變化的各種狀態(tài)和條件，用1 1、2 2、33表示。表示。n 正交試驗的有關(guān)名詞正交試驗的有關(guān)名詞u 正交的概念正交的概念 在數(shù)學(xué)上，兩個向量在數(shù)學(xué)上，兩個向量 和和 若滿足若滿足 ),(21naaaA),(21nbbbB02211 n

23、nbababaBABA即兩向量的內(nèi)積等于零，則稱向量即兩向量的內(nèi)積等于零，則稱向量 與向量與向量 正交。正交。 由于在構(gòu)造正交表的過程中使用了上述原理，因此將由于在構(gòu)造正交表的過程中使用了上述原理，因此將相應(yīng)的試驗設(shè)計法稱為正交試驗設(shè)計。相應(yīng)的試驗設(shè)計法稱為正交試驗設(shè)計。 n 正交表的格式與特性正交表的格式與特性u 正交表正交表 完全有序元素對（完全對）完全有序元素對（完全對） 設(shè)有兩組元素設(shè)有兩組元素 與與 ，它們可構(gòu)，它們可構(gòu)成如下的元素對：成如下的元素對： ),(21naaa),(21kbbb),(),(),(),(),(),(),(),(),(212221212111knnnkkbab

24、abababababababa),(21naaa),(21kbbb稱這些元素對為由元素稱這些元素對為由元素 與與 構(gòu)成的構(gòu)成的“完全有序元素對完全有序元素對”，簡稱，簡稱“元素對元素對”。若元素為數(shù)字，則。若元素為數(shù)字，則稱為稱為“完全有序數(shù)字對完全有序數(shù)字對”。 例：由數(shù)字例：由數(shù)字(1,2,3,4)和和 (1,2,3)構(gòu)成的完全有序數(shù)字對為：構(gòu)成的完全有序數(shù)字對為： )3 , 4(),2 , 4(),1 , 4()3 , 3(),2 , 3(),1 , 3()3 , 2(),2 , 2(),1 , 2()3 , 1(),2 , 1(),1 , 1( 若在一個矩陣的任意兩列中，由兩列中的對應(yīng)

25、元素所若在一個矩陣的任意兩列中，由兩列中的對應(yīng)元素所構(gòu)成的數(shù)字對是完全對且每對出現(xiàn)的次數(shù)相等，則稱這兩構(gòu)成的數(shù)字對是完全對且每對出現(xiàn)的次數(shù)相等，則稱這兩列是列是均衡搭配均衡搭配，否則就是，否則就是不均衡搭配不均衡搭配。例如：。例如： 222222212212221121211111A第第I列列 第第II列列 第第III列列 第第I列與第列與第II列中的對列中的對應(yīng)元素構(gòu)成應(yīng)元素構(gòu)成8個數(shù)字對：個數(shù)字對： )2 , 2()2 , 2()1 , 2()1 , 2()2 , 1()2 , 1()1 , 1()1 , 1( 它們是由元素它們是由元素(1,2)和元和元素素(1,2)構(gòu)成的完全數(shù)字對，構(gòu)成

26、的完全數(shù)字對，每對各出現(xiàn)兩次，因此稱這每對各出現(xiàn)兩次，因此稱這兩列為兩列為均衡搭配均衡搭配。 而第而第I列與第列與第III列、第列、第II列與第列與第III列，由于每對出現(xiàn)的列，由于每對出現(xiàn)的次數(shù)不相同，因此均為次數(shù)不相同，因此均為不均衡搭配不均衡搭配。 正交表的定義與格式正交表的定義與格式 定義：定義：設(shè)設(shè)A是一個是一個 的矩陣（的矩陣（n行行k列），其中第列），其中第 j列元素列元素由元素由元素 構(gòu)成構(gòu)成 ，若，若A的任意兩列均衡的任意兩列均衡搭配，則稱搭配，則稱A是一張正交表。例如：是一張正交表。例如： kn ), 2 , 1(m), 2 , 1(kj L4(23)正交表正交表22241

27、12322121111321 列號（因素）列號（因素）行號（試驗號）行號（試驗號）L8(424)正交表正交表21124812214712123621213511222422112322221211111154321 列號（因素）列號（因素）行號（試驗號）行號（試驗號） 正交表用符號正交表用符號 表示，其中表示，其中 )(21knmmmL 正交表的代號，是正交表的代號，是Latin Square（拉丁方格）的首（拉丁方格）的首字母；字母；L正交表的列數(shù)，每一列對應(yīng)著一個試驗因素；正交表的列數(shù)，每一列對應(yīng)著一個試驗因素；k正交表的行數(shù)，表示試驗的次數(shù)；正交表的行數(shù)，表示試驗的次數(shù)；n第第 j 列中

28、元素的個數(shù)，表示試驗中第列中元素的個數(shù)，表示試驗中第 j個因素所取的水平數(shù)。若某些列中的元素個個因素所取的水平數(shù)。若某些列中的元素個數(shù)相同，可以寫成指數(shù)的形式。數(shù)相同，可以寫成指數(shù)的形式。 ), 1(kjmj )222()2(434 LL)22224()24(848 LL例如：例如：如如 782L表示表示 782L表示各因素的表示各因素的水平數(shù)水平數(shù)為為2，做做8次試驗次試驗，最多考慮，最多考慮7個個因素因素（含交互作用）的（含交互作用）的正正交表交表。)3(49L12339312382313（4把）把）721326132253212（3把）把）43 II型刀型刀3 0.47mm/r3 56r

29、/min132 I型刀型刀2 0.7mm/r2 38r/min121 常規(guī)刀常規(guī)刀1 0.6mm/r1 30r/min1（2把）把）14321孔徑偏差孔徑偏差（mm）刀具種類刀具種類D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具數(shù)量刀具數(shù)量A（把）（把） 因素因素 列列 號號 試驗號試驗號 任意列中各水平重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)相等。任意列中各水平重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)相等。 第第 j 列中各水平重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)：列中各水平重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)： 任意兩列所構(gòu)成的水平對是完全有序數(shù)字對，各水平對任意兩列所構(gòu)成的水平對是完全有序數(shù)字對，各水平對重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)相等（均衡搭配）。重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)相

30、等（均衡搭配）。 第第 i 列與第列與第 j 列所構(gòu)成的水平對重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)：列所構(gòu)成的水平對重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)： jmnt/ )(/(jimmntji 正交表的性質(zhì)正交表的性質(zhì)均衡分散性均衡分散性整齊可比性整齊可比性正交性正交性（）每一列中，每個數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)都相等（）每一列中，每個數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)都相等（）任意兩列中，將同一橫行的兩個數(shù)字看成有序數(shù)對（）任意兩列中，將同一橫行的兩個數(shù)字看成有序數(shù)對（左邊的數(shù)在前，右邊的數(shù)在后），按這一次序排出的數(shù)（左邊的數(shù)在前，右邊的數(shù)在后），按這一次序排出的數(shù)對，每種數(shù)對出現(xiàn)的次數(shù)相等。對，每種數(shù)對出現(xiàn)的次數(shù)相等。 正交表的性質(zhì)正交表的性質(zhì) 根據(jù)正交表的上述兩

31、個性質(zhì)，可得到正交表的三種初根據(jù)正交表的上述兩個性質(zhì)，可得到正交表的三種初等變換：等變換： 列間置換列間置換：正交表中任意兩列可以相互交換；：正交表中任意兩列可以相互交換； 行間置換行間置換：正交表中任意兩行可以相互交換；：正交表中任意兩行可以相互交換； 水平置換水平置換：正交表中任意一列中的水平數(shù)字可以相互交：正交表中任意一列中的水平數(shù)字可以相互交換（例如換（例如“3”“4”）。）。 （經(jīng)過上述初等變換后的表仍為正交表，稱變換后的正交表為原正（經(jīng)過上述初等變換后的表仍為正交表，稱變換后的正交表為原正交表的等價表）交表的等價表）說明：說明： 若用關(guān)于零對稱的數(shù)字表示不同水平（例如二水平用若用關(guān)

32、于零對稱的數(shù)字表示不同水平（例如二水平用-1、1表示；三水平用表示；三水平用-1、0、1表示；四水平用表示；四水平用-2、-1、1、2表表示），則任意兩列元素的內(nèi)積為零（正交表由此得名）。示），則任意兩列元素的內(nèi)積為零（正交表由此得名）。 水平數(shù)相同的正交表（水平數(shù)相同的正交表（m水平正交表）水平正交表） 此類正交表中此類正交表中 ，因此通常簡記，因此通常簡記為為 ，如，如 等。此類正交表又分為兩種：等。此類正交表又分為兩種： mmmmk 21)(knmL)2(34L 標(biāo)準(zhǔn)型正交表（最常用）標(biāo)準(zhǔn)型正交表（最常用）：水平數(shù)為素數(shù)或素數(shù)整數(shù)冪的：水平數(shù)為素數(shù)或素數(shù)整數(shù)冪的正交表。例如：正交表。例如

33、： 非標(biāo)準(zhǔn)型正交表非標(biāo)準(zhǔn)型正交表：標(biāo)準(zhǔn)型之外的水平數(shù)相同的正交表。：標(biāo)準(zhǔn)型之外的水平數(shù)相同的正交表。 )2(34L)2(78L)2(1516L)3(49L)3(1327L)4(516L 水平數(shù)不同的正交表水平數(shù)不同的正交表 此類正交表中，某兩列（或多列）之間的水平數(shù)不等。此類正交表中，某兩列（或多列）之間的水平數(shù)不等。例如：例如： )24(48 L)23(412 L)24(9216 Ln 正交表的種類正交表的種類n 正交試驗設(shè)計的基本步驟正交試驗設(shè)計的基本步驟 明確試驗?zāi)康?，確定指標(biāo)明確試驗?zāi)康?，確定指標(biāo)；2.2.挑因素，選水平，制定因素水平表挑因素，選水平，制定因素水平表 ；3.3.選正交表

34、，排表頭選正交表，排表頭，確定試驗方案；，確定試驗方案；4. 4. 排列試驗條件；排列試驗條件；5. 5. 試驗結(jié)果分析。試驗結(jié)果分析。 直觀分析是通過簡單地計算各因素水平對試驗結(jié)果直觀分析是通過簡單地計算各因素水平對試驗結(jié)果的影響，并用圖表形式將這些影響表示出來，再通過極的影響，并用圖表形式將這些影響表示出來，再通過極差分析（找出最大值、最小值），最終確定出優(yōu)化的水差分析（找出最大值、最小值），最終確定出優(yōu)化的水平搭配方案（生產(chǎn)方案），或找出因素對試驗結(jié)果的影平搭配方案（生產(chǎn)方案），或找出因素對試驗結(jié)果的影響程度。響程度。 根據(jù)所考查的試驗指標(biāo)的多少，正交試驗設(shè)計可分根據(jù)所考查的試驗指標(biāo)的多

35、少，正交試驗設(shè)計可分為單指標(biāo)正交試驗設(shè)計和多指標(biāo)正交試驗設(shè)計兩種。本為單指標(biāo)正交試驗設(shè)計和多指標(biāo)正交試驗設(shè)計兩種。本節(jié)僅討論單指標(biāo)正交試驗設(shè)計的直觀分析。節(jié)僅討論單指標(biāo)正交試驗設(shè)計的直觀分析。n 正交試驗設(shè)計的結(jié)果分析正交試驗設(shè)計的結(jié)果分析 示例示例例：例：某工廠一零件的鏜孔工序質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)徑某工廠一零件的鏜孔工序質(zhì)量不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)徑偏差較大的質(zhì)量問題。為了提高本工序的加工質(zhì)量，擬通偏差較大的質(zhì)量問題。為了提高本工序的加工質(zhì)量，擬通過正交試驗確定影響內(nèi)徑偏差的各因素的主次順序，以探過正交試驗確定影響內(nèi)徑偏差的各因素的主次順序，以探求較好的工藝條件來改進(jìn)工藝操作規(guī)程。求較好的工藝條

36、件來改進(jìn)工藝操作規(guī)程。 試驗方案設(shè)計試驗方案設(shè)計 設(shè)計試驗方案時，首先要明確試驗要解決的問題（內(nèi)設(shè)計試驗方案時，首先要明確試驗要解決的問題（內(nèi)徑偏差過大），即明確試驗指標(biāo)徑偏差過大），即明確試驗指標(biāo)內(nèi)徑偏差（越小越內(nèi)徑偏差（越小越好）；然后明確影響試驗指標(biāo)的主要因素，選取適當(dāng)?shù)囊蚝茫?；然后明確影響試驗指標(biāo)的主要因素，選取適當(dāng)?shù)囊蛩厮?。素水平?明確試驗指標(biāo)和影響因素，制定因素水平表明確試驗指標(biāo)和影響因素，制定因素水平表 影響因素：影響因素：試驗指標(biāo)：試驗指標(biāo)：內(nèi)徑偏差內(nèi)徑偏差 根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗和正交試驗設(shè)計的特點，每個因素根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗和正交試驗設(shè)計的特點，每個因素各選取三個水平進(jìn)行試

37、驗，如下：各選取三個水平進(jìn)行試驗，如下：A鏜孔時所用的刀具數(shù)量鏜孔時所用的刀具數(shù)量B切削速度切削速度C走刀量走刀量D刀具種類刀具種類II型刀型刀0.475643I型刀型刀0.73832常規(guī)刀常規(guī)刀0.63021D刀具種類刀具種類（型）（型）C走刀量走刀量（mm/r）B切削速度切削速度（r/min）A刀具數(shù)量刀具數(shù)量（把）（把） 因素因素 水平水平 選擇正交表，設(shè)計表頭選擇正交表，設(shè)計表頭 根據(jù)因素及水平的多少，選擇四因素、三水平的正交表根據(jù)因素及水平的多少，選擇四因素、三水平的正交表 L9(34)，如下：，如下：4321列列 號號DCBA因因 素素 根據(jù)正交表確定試驗方案根據(jù)正交表確定試驗方案

38、 按正交表按正交表L9(34)的內(nèi)容及所設(shè)計的表頭，將試驗方案填入的內(nèi)容及所設(shè)計的表頭，將試驗方案填入正交表中。正交表中。 12339312382313（4把）把）721326132253212（3把）把）43（II型刀）型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）132（I型刀）型刀）2（0.7mm/r）2（38r/min）121（常規(guī)刀）（常規(guī)刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）把）14321孔徑偏差孔徑偏差（mm）刀具種類刀具種類D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具數(shù)量刀具數(shù)量A（把）（把） 因素因素 列列試驗號試驗號 號號

39、按設(shè)計的試驗方案進(jìn)行試驗按設(shè)計的試驗方案進(jìn)行試驗 嚴(yán)格按試驗方案進(jìn)行試驗，將孔徑偏差的試驗結(jié)果填嚴(yán)格按試驗方案進(jìn)行試驗，將孔徑偏差的試驗結(jié)果填入表格中。入表格中。 0.315123390.050312380.2852313（4把）把）70.350213260.335132250.2853212（3把）把）40.3103（II型刀）型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）130.1452（I型刀）型刀）2（0.7mm/r）2（38r/min）120.3901（常規(guī)刀）（常規(guī)刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）把）14321孔徑偏差孔徑偏差（mm）刀具種類刀具種類D（型）

40、（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具數(shù)量刀具數(shù)量A（把）（把） 因素因素 列列試驗號試驗號 號號 試驗結(jié)果的計算與分析試驗結(jié)果的計算與分析 試驗結(jié)果的計算與分析主要解決以下三個問題（試驗試驗結(jié)果的計算與分析主要解決以下三個問題（試驗的目的）：的目的）： 分清各因素對試驗指標(biāo)影響的主次順序；分清各因素對試驗指標(biāo)影響的主次順序； 找出（確定出）優(yōu)化生產(chǎn)方案，即確定出采用什么樣找出（確定出）優(yōu)化生產(chǎn)方案，即確定出采用什么樣的因素水平組合才能使試驗指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)；的因素水平組合才能使試驗指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)； 分析試驗因素對試驗指標(biāo)的影響趨勢；為進(jìn)一步試驗分析試驗因素對試驗指標(biāo)的

41、影響趨勢；為進(jìn)一步試驗指明方向。指明方向。 0.315123390.050312380.2852313（4把）把）70.350213260.335132250.2853212（3把）把）40.3103（II型刀）型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）130.1452（I型刀）型刀）2（0.7mm/r）2（38r/min）120.3901（常規(guī)刀）（常規(guī)刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）把）14321孔徑偏差孔徑偏差（mm）刀具種類刀具種類D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具數(shù)量刀具數(shù)量A（把）（把） 因素因素 列列試驗號試驗

42、號 號號 直接分析直接分析 由試驗數(shù)據(jù)可以直接看出，在由試驗數(shù)據(jù)可以直接看出，在#8號試驗（號試驗（A3B2C1D3）的）的工藝條件下，鏜出來的孔孔徑偏差最?。üに嚄l件下，鏜出來的孔孔徑偏差最?。?.05mm）。）。 計算分析計算分析 通過對原始試驗數(shù)據(jù)的簡單計算，確定各因素水平的影通過對原始試驗數(shù)據(jù)的簡單計算，確定各因素水平的影響程度，最終找出最佳生產(chǎn)條件。響程度，最終找出最佳生產(chǎn)條件。 但這種條件是否就是因素水平的最佳搭配呢？在但這種條件是否就是因素水平的最佳搭配呢？在9種方種方案之外還有沒有更好的水平搭配呢？這需要通過進(jìn)一步的計案之外還有沒有更好的水平搭配呢？這需要通過進(jìn)一步的計算、分析

43、得到最佳的生產(chǎn)條件。算、分析得到最佳的生產(chǎn)條件。 0.6450.9300.9750.550K3（水平（水平3下的下的3個偏差之和）個偏差之和）0.7800.7450.5300.970K2（水平（水平2下的下的3個偏差之和）個偏差之和）1.0400.7900.9600.845K1（水平（水平1下的下的3個偏差之和）個偏差之和）0.1320.0620.1480.106極差極差 iiKKRminmax T = 2.4650.315123390.050312380.285231370.350213260.335132250.285321240.310333130.145222120.390111114

44、321孔徑偏孔徑偏差差（mm）刀具種類刀具種類D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具數(shù)量刀具數(shù)量A（把）（把） 因素因素 列列 試驗號試驗號 號號0.2150.3100.3250.217 （水平（水平3下的偏差平均值）下的偏差平均值）0.2600.2480.1770.323 （水平（水平2下的偏差平均值）下的偏差平均值）0.3470.2630.3200.282 （水平（水平1下的偏差平均值）下的偏差平均值）3/11KK 3/22KK 3/33KK 計算同一水平下的偏差之和計算同一水平下的偏差之和 （本例中（本例中 ）。）。 iK31 i 計算同一水平下各偏

45、差的平均值計算同一水平下各偏差的平均值 （本例中（本例中 ）。）。 31 iiK 計算極差計算極差 。 iiKKRminmax 驗算。若驗算。若T為為9次試驗的偏差之和，則次試驗的偏差之和，則 。 TKi 畫出試驗因素與試驗指標(biāo)關(guān)系的趨勢圖（以各因素的水平畫出試驗因素與試驗指標(biāo)關(guān)系的趨勢圖（以各因素的水平為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)水平下的為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)水平下的 為縱坐標(biāo)；定量因素用實線表為縱坐標(biāo)；定量因素用實線表示，定性因素用虛線表示）。示，定性因素用虛線表示）。iK 根據(jù)正交表的綜合可比性，由上述計算及趨勢圖可分析根據(jù)正交表的綜合可比性，由上述計算及趨勢圖可分析得出以下結(jié)論：得出以下結(jié)論： 刀具數(shù)量

46、以刀具數(shù)量以4把刀（把刀（A3）時為最好（還可進(jìn)一步對刀具）時為最好（還可進(jìn)一步對刀具更多的情況進(jìn)行試驗）；更多的情況進(jìn)行試驗）； 切削速度以切削速度以38r/min（B2）時為最好；）時為最好； 走刀量為走刀量為0.7mm/r（C2）時為最好；）時為最好； 刀具類型以刀具類型以II型刀（型刀（D3）為最好。）為最好。最佳水平組合：最佳水平組合：A3B2C2D3 為使孔徑偏差最?。簽槭箍讖狡钭钚。?分析主次因素分析主次因素 按極差計算結(jié)果確定主次因素（極差越大，影響越主要）按極差計算結(jié)果確定主次因素（極差越大，影響越主要）0.1320.0620.1480.106極差極差 iiKKRminma

47、x 0.315123390.050312380.285231370.350213260.335132250.285321240.310333130.145222120.390111114321孔徑偏孔徑偏差差（mm）刀具種類刀具種類D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具數(shù)量刀具數(shù)量A（把）（把） 因素因素 列列 試驗號試驗號 號號（主）（主） BDAC （次）（次） 觀察趨勢圖確定主次因素（點子升、降的幅度越大，影響觀察趨勢圖確定主次因素（點子升、降的幅度越大，影響越主要）越主要）（主）（主） BDAC （次）（次） 直接分析結(jié)果與計算分析結(jié)果的比較直接分

48、析結(jié)果與計算分析結(jié)果的比較直接分析的結(jié)果：直接分析的結(jié)果：A3B2C1D3計算分析的結(jié)果：計算分析的結(jié)果：A3B2C2D3 直接分析的結(jié)果反映的是正交表中直接分析的結(jié)果反映的是正交表中9次試驗中的最優(yōu)水平次試驗中的最優(yōu)水平搭配，但不一定是所有可能的水平搭配（搭配，但不一定是所有可能的水平搭配（34=81種）中最優(yōu)的。種）中最優(yōu)的。 為了展望或?qū)で蟾玫拇钆?，可使用計算分析，通過對趨為了展望或?qū)で蟾玫拇钆?，可使用計算分析，通過對趨勢的觀察，可以找出比直接分析結(jié)果更好的水平搭配。勢的觀察，可以找出比直接分析結(jié)果更好的水平搭配。 0.315123390.050312380.2852313（4把）把

49、）70.350213260.335132250.2853212（3把）把）40.3103（II型刀）型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）130.1452（I型刀）型刀）2（0.7mm/r）2（38r/min）120.3901（常規(guī)刀）（常規(guī)刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）把）14321孔徑偏差孔徑偏差（mm）刀具種類刀具種類D（型）（型）走刀量走刀量C（mm/r）切削速度切削速度B（r/min）刀具數(shù)量刀具數(shù)量A（把）（把） 因素因素 列列試驗號試驗號 號號 計算分析的結(jié)果有時也可能不如直接分析合理，其主計算分析的結(jié)果有時也可能不如直接分析合理，其主要原因可能

50、是：要原因可能是： 試驗誤差過大；試驗誤差過大； 存在其它影響因素而未加以考慮；存在其它影響因素而未加以考慮； 因素水平選取不當(dāng)。因素水平選取不當(dāng)。5.2.2 多指標(biāo)正交試驗設(shè)計多指標(biāo)正交試驗設(shè)計 實際工作中存在著大量的多指標(biāo)工業(yè)試驗。在這類試實際工作中存在著大量的多指標(biāo)工業(yè)試驗。在這類試驗的設(shè)計中，設(shè)計與分析較單指標(biāo)要復(fù)雜，各指標(biāo)之間可驗的設(shè)計中，設(shè)計與分析較單指標(biāo)要復(fù)雜，各指標(biāo)之間可能會出現(xiàn)一些矛盾，如何兼顧這些指標(biāo)呢？能會出現(xiàn)一些矛盾，如何兼顧這些指標(biāo)呢？ 多指標(biāo)試驗設(shè)計常用的方法主要有兩種：多指標(biāo)試驗設(shè)計常用的方法主要有兩種： 綜合平衡法綜合平衡法 綜合評分法綜合評分法 例：油泵柱塞組

51、合件收口強(qiáng)度穩(wěn)定性試驗例：油泵柱塞組合件收口強(qiáng)度穩(wěn)定性試驗 綜合平衡法綜合平衡法 某廠生產(chǎn)的油泵柱塞組合件是經(jīng)過機(jī)械加工、組合收口、去應(yīng)力等某廠生產(chǎn)的油泵柱塞組合件是經(jīng)過機(jī)械加工、組合收口、去應(yīng)力等工序制成的。試驗前產(chǎn)品的拉脫力波動較大，且拉脫力與轉(zhuǎn)角兩指標(biāo)往工序制成的。試驗前產(chǎn)品的拉脫力波動較大，且拉脫力與轉(zhuǎn)角兩指標(biāo)往往相互矛盾。本試驗的目的是通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化來達(dá)到提高產(chǎn)往相互矛盾。本試驗的目的是通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化來達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。為此，確定三個試驗指標(biāo)：品質(zhì)量的目的。為此，確定三個試驗指標(biāo)：拉脫力拉脫力 （望大）；（望大）；軸向游隙軸向游隙 （望小）；（望小）；轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)

52、角 （望大）。（望大）。 N1000 Fmm02. 0 20 例：例：某廠生產(chǎn)的油泵柱塞組合件是經(jīng)過機(jī)械加工、組合收口、去應(yīng)力等某廠生產(chǎn)的油泵柱塞組合件是經(jīng)過機(jī)械加工、組合收口、去應(yīng)力等工序制成的。試驗前產(chǎn)品的拉脫力波動較大，且拉脫力與轉(zhuǎn)角兩指標(biāo)往工序制成的。試驗前產(chǎn)品的拉脫力波動較大，且拉脫力與轉(zhuǎn)角兩指標(biāo)往往相互矛盾。本試驗的目的是通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化來達(dá)到提高產(chǎn)往相互矛盾。本試驗的目的是通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化來達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。為此，確定三個試驗指標(biāo)：品質(zhì)量的目的。為此，確定三個試驗指標(biāo)：拉脫力拉脫力 （望大）；（望大）；軸向游隙軸向游隙 （望?。唬ㄍ。晦D(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 （望大）

53、。（望大）。 N1000 Fmm02. 0 20 明確試驗?zāi)康模_定試驗指標(biāo)明確試驗?zāi)康模_定試驗指標(biāo) 拉脫力拉脫力 （ ，望大），望大）FN1000 F 軸向游隙軸向游隙 （ ，望小），望小） mm02. 0 轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 （ ，望大），望大） 20 確定試驗因素，選擇因素水平確定試驗因素，選擇因素水平 由實踐經(jīng)驗得知，柱塞頭的外徑由實踐經(jīng)驗得知，柱塞頭的外徑D、高度、高度L、倒角、倒角以及收口壓力以及收口壓力p四個因素對試驗指標(biāo)產(chǎn)生主要影響，故考查四個因素對試驗指標(biāo)產(chǎn)生主要影響，故考查這四個因素，每個因素取三水平。這四個因素，每個因素取三水平。 K2.01.03011.714.831.71.5

54、3011.815.321.51.03011.615.11收口壓力收口壓力 p（MPa）柱塞頭倒角柱塞頭倒角 K（mm）柱塞頭高度柱塞頭高度 L（mm）柱塞頭外徑柱塞頭外徑 D（mm）DCBA 因素因素水平水平 選擇正交表，設(shè)計表頭選擇正交表，設(shè)計表頭 本試驗屬四因素、三水平試驗，故選用正交表本試驗屬四因素、三水平試驗，故選用正交表L9(34)，表頭見后。表頭見后。 根據(jù)正交表設(shè)計試驗方案，進(jìn)行試驗，收集試驗數(shù)據(jù)根據(jù)正交表設(shè)計試驗方案，進(jìn)行試驗，收集試驗數(shù)據(jù) 為提高試驗精度，減小試驗誤差的影響，對每種水平搭為提高試驗精度，減小試驗誤差的影響，對每種水平搭配進(jìn)行配進(jìn)行7次重復(fù)試驗，然后分別取次重復(fù)

55、試驗，然后分別取 、 、 的的7次平均值作次平均值作為試驗分析的數(shù)據(jù)。為簡化計算，還對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了適當(dāng)為試驗分析的數(shù)據(jù)。為簡化計算，還對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。的轉(zhuǎn)換。 F 對各指標(biāo)的試驗數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計算（同單指標(biāo)），并進(jìn)對各指標(biāo)的試驗數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計算（同單指標(biāo)），并進(jìn)行直接分析和計算分析行直接分析和計算分析 試試 驗驗 方方 案案試試 驗驗 結(jié)結(jié) 果果因素因素列號列號試驗號試驗號ABCD拉脫力拉脫力Fi（N）軸向游隙軸向游隙i（mm）轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角（）123411 (15.1)1 (11.5)1 (150)1 (1.5)-302025.5212 (11.8)2 (1.530)2 (1.7)36

56、48-1.0313 (11.7)3 (130)3 (2.0)62717.542 (15.3)123-15.6621.55223151128-10.062312-12526.573 (14.8)132-682818.58321391520.5933211956-4.5T=88.5T=390T=94.5說明：說明： 900107 iiFF 01. 07000 ii 207 ii 、 、 分別為分別為各指標(biāo)各指標(biāo)7次重復(fù)試驗結(jié)次重復(fù)試驗結(jié)果數(shù)據(jù)的平均值。果數(shù)據(jù)的平均值。 iFi i 拉拉脫脫力力F81.5-112442-3339.517834.54060-113.5121K2K3K27.2-3.78

57、14-1113.259.311.513.320-37.841K2K3KT=94.5T=390T=88.5-4.55619123390.552913123818.528-682313726.525-121326-10.0128511322521.56-15.63212417.527633313-1.048362221225.520-30111114321轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角（）軸向游隙軸向游隙i（mm）拉脫力拉脫力Fi（N）DCBA因素因素列號列號試驗號試驗號試試 驗驗 結(jié)結(jié) 果果試試 驗驗 方方 案案指指標(biāo)標(biāo)38.223.747.110R 計算指標(biāo)拉脫力計算指標(biāo)拉脫力F對應(yīng)于同一因素水平的對應(yīng)于同一因素水

58、平的 。 iK 計算指標(biāo)拉脫力計算指標(biāo)拉脫力F對應(yīng)于同一因素水平的對應(yīng)于同一因素水平的 。 iK 計算指標(biāo)拉脫力計算指標(biāo)拉脫力F對應(yīng)于同一因素水平的對應(yīng)于同一因素水平的 。 R 依次計算指標(biāo)軸向游隙依次計算指標(biāo)軸向游隙 和轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)角 對應(yīng)于同一因?qū)?yīng)于同一因素水平的素水平的 、 、 。 RiKiK 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角軸軸向向游游隙隙851831081361011102281592049754951K2K3K28.3613645.333.736.676536832.31831.71K2K3K39.728.75821.3R39.52639.514.54416-10.5381152.565.5421K2K3K

59、13.28.713.24.814.75.3-3.512.73.717.521.8141K2K3K1112.225.39.2R 畫出趨勢圖，按極差大小排出主次因素。畫出趨勢圖，按極差大小排出主次因素。 （主）（主） BDCA （次）（次）拉脫力拉脫力F（主）（主） BDCA （次）（次）軸向游隙軸向游隙 （主）（主） BCDA （次）（次）轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 結(jié)果：結(jié)果：對于拉脫力對于拉脫力 ：F（主）（主） BDCA （次）（次）（主）（主） BDCA （次）（次） 對于軸向游隙對于軸向游隙 ：（主）（主） BCDA （次）（次） 對于轉(zhuǎn)角對于轉(zhuǎn)角 ： 由于轉(zhuǎn)角由于轉(zhuǎn)角 對應(yīng)于因素對應(yīng)于因素C、D的極差

60、相差不大，故綜的極差相差不大，故綜合考慮將二者的次序調(diào)換，將影響整個組件三個指標(biāo)的主合考慮將二者的次序調(diào)換，將影響整個組件三個指標(biāo)的主次順序認(rèn)定為次順序認(rèn)定為 （主）（主） BDCA （次）（次） 初選最優(yōu)生產(chǎn)條件。初選最優(yōu)生產(chǎn)條件。 按按 、 、 （或（或 、 、 ）及趨勢圖確定出各因）及趨勢圖確定出各因素水平的最優(yōu)組合素水平的最優(yōu)組合. 1K2K3K1K2K3K對于拉脫力對于拉脫力 ：（望大）（望大）FA3B2C1D3A1B1C1D3 對于軸向游隙對于軸向游隙 ：（望小）（望?。?對于轉(zhuǎn)角對于轉(zhuǎn)角 ：（望大）（望大）A1B1C1D2 綜合平衡，選取最優(yōu)生產(chǎn)條件。綜合平衡，選取最優(yōu)生產(chǎn)條件。