第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理及應(yīng)用

主講：孟麗麗質(zhì)量控制與可靠性E_mail：mll12@163.com目錄第一章質(zhì)量管理概論第二章ISO9000族標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量認(rèn)證第三章六西格瑪管理第四章常用質(zhì)量管理工具第六章過程質(zhì)量控制原理及應(yīng)用第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理及應(yīng)用第七章抽樣檢驗(yàn)5.1質(zhì)量功能展開QFD5.2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)5.3產(chǎn)品三次設(shè)計(jì)5.4可信性設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用第五章設(shè)計(jì)質(zhì)量控制原理及應(yīng)用【目的要求】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(jì)原理及應(yīng)用掌握可靠性的三個(gè)指標(biāo)（可靠度、平均壽命、失效率）的含義及計(jì)算，系統(tǒng)可靠性計(jì)算（串并聯(lián)）理解三次設(shè)計(jì)及其計(jì)算方法【重點(diǎn)】質(zhì)量屋的展開原理，可靠性指標(biāo)計(jì)算，三次設(shè)計(jì)方法?！倦y點(diǎn)】三次設(shè)計(jì)方法

學(xué)習(xí)目標(biāo)5.1質(zhì)量功能展開QFD5.1.1QFD定義質(zhì)量功能展開(QualityFunctionDeployment,QFD)，即“質(zhì)量功能展開”，也有國(guó)內(nèi)的專家譯為“質(zhì)量機(jī)能展開”、“質(zhì)量功能配置”、“質(zhì)量機(jī)能配置”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顧客需求的系統(tǒng)化、用戶驅(qū)動(dòng)式的質(zhì)量保證方法。QFD架構(gòu)能夠有效地將顧客的需求和主張（“顧客的聲音”）轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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QFD5.1.1QFD定義5.1質(zhì)量功能展開QFD5.1.2QFD的產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生：QFD于60年代初起源于日本，進(jìn)入80年代以后逐步得到歐美各發(fā)達(dá)國(guó)家的重視并得到廣泛應(yīng)用。實(shí)例：

1、1966年，日本三菱重工株式會(huì)社的神戶造船廠針對(duì)產(chǎn)品的可靠性提出了質(zhì)量屋的雛形，隨后日本質(zhì)量專家水野滋提出了狹義的質(zhì)量功能展開。2、1972年，日本質(zhì)量管理大師赤尾洋二教授發(fā)表了“新產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量保證-質(zhì)量展開系統(tǒng)”的論文，首次提出了質(zhì)量展開的17個(gè)步驟。3、1978年，水野滋和赤尾洋二的《質(zhì)量機(jī)能展開》出版，從全公司質(zhì)量管理（CWQC）的角度介紹了質(zhì)量功能展開及其應(yīng)用的27個(gè)步驟。5.1.2QFD的產(chǎn)生與發(fā)展4、豐田公司于70年代采用QFD后，其新產(chǎn)品:開發(fā)成本下降了61%，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)。QFD引入美國(guó)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。世界上著名的公司如:福特公司、通用汽車公司、克萊斯勒公司、惠普公司、麥道公司、施樂公司、電報(bào)電話公司、都相繼采用了QFD。應(yīng)用領(lǐng)域：從QFD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、建筑設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶、自動(dòng)購貨系統(tǒng)、軟件開發(fā)、教育、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。開發(fā)周期30—60%成本20—40%設(shè)計(jì)更改變動(dòng)次數(shù)40—60%QFD在在冶金鋸鋸片行業(yè)業(yè)的應(yīng)用用顧客需求求：鋸齒破損損、鋸片片變形、、斷齒、、不方便便切割、、鋸片有有劃痕、、鋸片有有錘點(diǎn)、、價(jià)格高高質(zhì)量特性性：硬度、硬硬度差、、平面度度、徑徑向圓跳跳動(dòng)、內(nèi)內(nèi)孔直徑徑、平整整度、外外徑、表表面質(zhì)量量、疲勞勞壽命、、材料等等。主要要針對(duì)鋸鋸片和刀刀塊的加加工工藝藝過程。。5.1.3QFD的的基本原原理質(zhì)量功能能展開過過程由產(chǎn)品規(guī)劃劃（設(shè)計(jì)計(jì)）、零零件展開開（設(shè)計(jì)計(jì)）、

5.1.3QFD的的基本原原理質(zhì)量功能能展開主主要采用用質(zhì)量屋（于HouseofQuality,HOQ）的基基本結(jié)構(gòu)構(gòu)。利用用質(zhì)量屋屋將顧客需求求逐層展開開，確定定提高顧顧客滿意意度的關(guān)鍵質(zhì)量量特性，確定影響響關(guān)鍵質(zhì)質(zhì)量特性性的關(guān)鍵零部部件，確定影響響關(guān)鍵零零部件的的關(guān)鍵工藝藝過程，確確定關(guān)鍵鍵工藝的的關(guān)鍵生產(chǎn)要求求與保證手段段。質(zhì)量屋（（HOQ）連接接著顧客客需求（（VoiceofCustomer））和技術(shù)術(shù)需求（（VoiceofEngineer））的交匯匯點(diǎn)。系統(tǒng)的質(zhì)質(zhì)量功能能展開過過程及其其特點(diǎn)產(chǎn)品規(guī)劃劃階段：來自市市場(chǎng)顧客客的原始始需求由由產(chǎn)品規(guī)規(guī)劃階段段質(zhì)量屋屋轉(zhuǎn)換成成為工程程特征要要求，即即通常意意義上的的工程設(shè)設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo)要求；；零件展開開階段：工程特特征要求求經(jīng)零部部件設(shè)計(jì)計(jì)階段質(zhì)質(zhì)量屋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成零零部件特特征要求求，過程方案階段段：零部件特征征要求由過程程方案階段質(zhì)質(zhì)量屋轉(zhuǎn)換成成對(duì)制造工藝藝的要求；生產(chǎn)計(jì)劃階段段：制造工藝要要求最后由生生產(chǎn)計(jì)劃階段段的質(zhì)量屋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成具體的的生產(chǎn)要求。。市場(chǎng)顧客需求求通過一系列列的轉(zhuǎn)換最終終由生產(chǎn)要求求來滿足。這一系列的需需求轉(zhuǎn)換過程程就是系統(tǒng)的的QFD技術(shù)術(shù)過程典型的QFD分解示意圖圖（以產(chǎn)成品為例例）產(chǎn)品規(guī)劃矩陣顧客需求產(chǎn)品技術(shù)需求產(chǎn)品規(guī)劃零件規(guī)劃矩陣產(chǎn)品技術(shù)需求關(guān)鍵零件特性零件展開工藝規(guī)劃矩陣關(guān)鍵零件特性關(guān)鍵工序過程方案工藝/質(zhì)量控制矩陣關(guān)鍵工序關(guān)鍵工藝/質(zhì)量控制參數(shù)生產(chǎn)計(jì)劃簡(jiǎn)化的質(zhì)量屋屋的結(jié)構(gòu)（HOQ）①要求質(zhì)量：通過市場(chǎng)調(diào)研研得到的顧客客直接的質(zhì)量量要求，顧客客質(zhì)量要求應(yīng)應(yīng)分層，并確確定權(quán)重。②質(zhì)量特性：產(chǎn)品具體的工工程質(zhì)量特性性；③關(guān)系矩陣：用于表示顧客客質(zhì)量要求與與工程技術(shù)人人員提出質(zhì)量量特性之間的的相互關(guān)系程程度。④相關(guān)矩陣：用于表示質(zhì)量量特性之間的的相互關(guān)系程程度。⑤質(zhì)量策劃/計(jì)計(jì)劃質(zhì)量：對(duì)于顧客質(zhì)量量要求，比較較本企業(yè)與其其他競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力力，從而調(diào)整整顧客要求為為計(jì)劃質(zhì)量。。⑥設(shè)計(jì)質(zhì)量：：對(duì)于質(zhì)量特特性，比較較本企業(yè)與與其他競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)企業(yè)的競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)能力，，規(guī)定設(shè)計(jì)計(jì)質(zhì)量目標(biāo)標(biāo)。關(guān)系矩陣質(zhì)量策劃質(zhì)量特性要求質(zhì)量設(shè)計(jì)質(zhì)量相關(guān)矩陣要求質(zhì)量和和質(zhì)量特性性之間的關(guān)系系矩陣要求質(zhì)量市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能能力評(píng)價(jià)質(zhì)量特性質(zhì)量特性之間的相關(guān)關(guān)程度計(jì)劃質(zhì)量要求質(zhì)量重重要度設(shè)計(jì)質(zhì)量質(zhì)量特性重重要度質(zhì)量屋的結(jié)結(jié)構(gòu)（HOQ）QFD質(zhì)量量屋的構(gòu)成成一級(jí)質(zhì)量屋屋舉例一次二次三次能可靠地點(diǎn)著火可簡(jiǎn)單地點(diǎn)著能單手點(diǎn)著一次就能點(diǎn)著輕輕地就能點(diǎn)著在哪兒都能點(diǎn)著雨中也能點(diǎn)著寒冷的地方也能點(diǎn)著大風(fēng)中也能點(diǎn)著容易使用能安心使用火焰能夠調(diào)整火苗安定能夠長(zhǎng)時(shí)間地點(diǎn)火放在哪兒都能安心容易處理扔到哪兒都沒事能夠安心攜帶拿著放心僅在必要的時(shí)候才能點(diǎn)著能夠確切地將火苗熄滅只有打火時(shí)才往外排氣能夠知道何時(shí)更換能夠知道氣體剩余量能夠一直用到氣體沒有能用很長(zhǎng)時(shí)間結(jié)實(shí)能經(jīng)受強(qiáng)烈地沖擊掉到地上也能用掉到過水中也能用拿起來方便能拿在手中重量適度能放在衣服口袋里外觀設(shè)計(jì)漂亮袖珍的外形外形有點(diǎn)圓比較薄顏色明快使用亮色顏色時(shí)髦漂亮使用單純樸素的顏色讓人愛不釋手引人注目點(diǎn)著火時(shí)有聲音火苗的顏色在變能夠換外套點(diǎn)火聲音好聽看起來昂貴瘦削的外形一次性打火火機(jī)的要求求質(zhì)量展開開表一次二次三次質(zhì)量要素展開表要求質(zhì)量展開表形狀尺寸重量耐久性點(diǎn)火性操作性設(shè)計(jì)性話題性能可靠地點(diǎn)燃○◎○容易使用◎◎○可安心使用○△◎○可長(zhǎng)期使用◎○○△外觀設(shè)計(jì)良好○○◎○愛不釋手△△○◎要求質(zhì)量和和質(zhì)量要素素矩陣表5.1.4QFD的應(yīng)用案案例（減速箱研制制過程）減速箱是機(jī)機(jī)械傳動(dòng)中中很常用的的一種裝置置，它的質(zhì)質(zhì)量可以影影響到整個(gè)個(gè)設(shè)備的工工作情況。。下面以減減速箱為例例，說明QFD在其其設(shè)計(jì)質(zhì)量控控制中的應(yīng)應(yīng)用。顧客需求經(jīng)過調(diào)查、、分析和整整理后減速速箱顧客需需求如圖所所示。4功能要求經(jīng)濟(jì)性可靠性9結(jié)構(gòu)性能價(jià)格外形尺寸小承載能力大密封性好速度變化小振動(dòng)噪聲低價(jià)格適中傳動(dòng)效率高維修方便安全可靠使用壽命長(zhǎng)效率無故障性耐用性維修性55686987維修性產(chǎn)品規(guī)劃矩矩陣零件規(guī)劃矩矩陣工藝規(guī)劃矩矩陣關(guān)鍵工藝步驟關(guān)鍵工藝參數(shù)控制點(diǎn)控制方法樣本容量檢驗(yàn)方法質(zhì)量控制規(guī)規(guī)劃矩陣樣樣表5.2正正交試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)5.2.1正交交試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)的基本方方法5.2.2多指指標(biāo)的正交交試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)5.2.3水平平不等的正正交試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)5.2.4交互互因素的正正交試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)（OrthogonalDesign））是于二十十世紀(jì)50年代初期期，由日本本質(zhì)量管理理專家田口玄一（（Tachugi））博士在前人人提出的多多因素試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法法的基礎(chǔ)上上，進(jìn)一步步研究開發(fā)發(fā)出來的一一種試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)技術(shù)。。正交試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)法使用用一種規(guī)范范化的表格格（正交表））進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)，可以以用較少的的試驗(yàn)次數(shù)數(shù)，取得較較為準(zhǔn)確、、可靠的優(yōu)優(yōu)選結(jié)論。。5.2.1正正交交試試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的基基本本方方法法正交交試試驗(yàn)驗(yàn)是是一一個(gè)個(gè)科科學(xué)學(xué)的的安安排排和和分分析析試試驗(yàn)驗(yàn)的的方方法法。。它它是是利利用用““均均衡衡分分散散性性””和和““整整齊齊可可比比性性””正正交交值值原原理理，，從從大大量量的的試試驗(yàn)驗(yàn)點(diǎn)點(diǎn)中中挑挑選選出出適適量量、、具具有有代代表表性性、、典典型型的的試試驗(yàn)驗(yàn)點(diǎn)點(diǎn)以以解解決決多因因素素問問題題的試試驗(yàn)驗(yàn)方方法法。。正交交試試驗(yàn)驗(yàn)的的定定義義正交交試試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)主主要要可可以以完完成成：：◆確確定定出出各各因因素素對(duì)對(duì)試試驗(yàn)驗(yàn)指指標(biāo)標(biāo)的的影影響響規(guī)規(guī)律律，，得得知知哪哪些些因因素素的的影影響響是是主主要要的的、、哪哪些些因因素素的的影影響響是是次次要要的的、、哪哪些些因因素素之之間間存存在在相相互互影影響響；；◆選選出出各各因因素素的的一一個(gè)個(gè)水水平平組組合合來來確確定定最最佳佳生生產(chǎn)產(chǎn)條條件件。。正交交試試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)是是正正交交表表。。試驗(yàn)驗(yàn)指指標(biāo)標(biāo)(指指標(biāo)標(biāo)、、試試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)果果)指試試驗(yàn)驗(yàn)需需要要考考察察的的效效果果數(shù)量量指指標(biāo)標(biāo)：：硬硬度度、、拉拉力力、、重重量量、、長(zhǎng)長(zhǎng)度度非數(shù)量量指標(biāo)標(biāo)：顏顏色、、外觀觀因素對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)指標(biāo)標(biāo)有影影響的的參數(shù)數(shù)，用用大寫寫A、、B、、C………表表示可控因因素：：淬火火溫度度、冷冷卻時(shí)時(shí)間不可控控因素素因素水水平因素變變化的的各種種狀態(tài)態(tài)和條條件，，用1、2、3………表示示。正交試試驗(yàn)的的有關(guān)關(guān)名詞詞正交的的概念念在數(shù)學(xué)上，兩個(gè)向量和若滿足即兩向量的內(nèi)積等于零，則稱向量與向量正交。由于在在構(gòu)造造正交交表的的過程程中使使用了了上述述原理理，因因此將將相應(yīng)應(yīng)的試試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)法法稱為為正交交試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)。正交表表的格格式與與特性性正交表表完全有有序元元素對(duì)對(duì)（完完全對(duì)對(duì)）設(shè)有兩組元素與，它們可構(gòu)成如下的元素對(duì)：稱這些元素對(duì)為由元素與構(gòu)成的“完全有序元素對(duì)”，簡(jiǎn)稱“元素對(duì)”。若元素為數(shù)字，則稱為“完全有序數(shù)字對(duì)”。例：由由數(shù)字字(1,2,3,4)和和(1,2,3)構(gòu)成成的完完全有有序數(shù)數(shù)字對(duì)對(duì)為：：若在一一個(gè)矩矩陣的的任意意兩列列中，，由兩兩列中中的對(duì)對(duì)應(yīng)元元素所所構(gòu)成成的數(shù)數(shù)字對(duì)對(duì)是完完全對(duì)對(duì)且每每對(duì)出出現(xiàn)的的次數(shù)數(shù)相等等，則則稱這這兩列列是均衡搭搭配，否則則就是是不均衡衡搭配配。例如如：第I列列第第II列列第第III列列第I列列與第第II列中中的對(duì)對(duì)應(yīng)元元素構(gòu)構(gòu)成8個(gè)數(shù)數(shù)字對(duì)對(duì)：它們是是由元元素(1,2)和元元素(1,2)構(gòu)成成的完完全數(shù)數(shù)字對(duì)對(duì)，每每對(duì)各各出現(xiàn)現(xiàn)兩次次，因因此稱稱這兩兩列為為均衡搭搭配。而第I列與與第III列、、第II列列與第第III列列，由由于每每對(duì)出出現(xiàn)的的次數(shù)數(shù)不相相同，，因此此均為為不均衡衡搭配配。正交表表的定定義與與格式式定義：設(shè)A是一個(gè)的矩陣（n行k列），其中第j列元素由元素構(gòu)成，若A的任意兩列均衡搭配，則稱A是一張正交表。例如：L4(23)正交交表2224112322121111321

列號(hào)（因素）行號(hào)（試驗(yàn)號(hào)）L8(4××24)正交交表21124812214712123621213511222422112322221211111154321列號(hào)（因素）行號(hào)（試驗(yàn)號(hào)）正交表表用符符號(hào)表表示，，其中中——正交表的代號(hào)，是LatinSquare（拉丁方格）的首字母；——正交表的列數(shù)，每一列對(duì)應(yīng)著一個(gè)試驗(yàn)因素；——正交表的行數(shù)，表示試驗(yàn)的次數(shù)；——第j列中元素的個(gè)數(shù)，表示試驗(yàn)中第j個(gè)因素所取的水平數(shù)。若某些列中的元素個(gè)數(shù)相同，可以寫成指數(shù)的形式。例如：：如表示？表示各各因素素的水平數(shù)數(shù)為2，做8次試驗(yàn)驗(yàn)，最多多考慮慮7個(gè)因素（含交交互作作用））的正交表。12339312382313（4把）721326132253212（3把）43II型刀30.47mm/r356r/min132I型刀20.7mm/r238r/min121常規(guī)刀10.6mm/r130r/min1（2把）14321孔徑偏差（mm）刀具種類D（型）走刀量C（mm/r）切削速度B（r/min）刀具數(shù)量A（把）

因素

列號(hào)試驗(yàn)號(hào)◆任任意列列中各各水平平重復(fù)復(fù)出現(xiàn)現(xiàn)的次次數(shù)相相等。。第j列中各各水平平重復(fù)復(fù)出現(xiàn)現(xiàn)的次次數(shù)：：◆任任意兩兩列所所構(gòu)成成的水水平對(duì)對(duì)是完完全有有序數(shù)數(shù)字對(duì)對(duì)，各各水平平對(duì)重重復(fù)出出現(xiàn)的的次數(shù)數(shù)相等等（均均衡搭搭配））。第i列與第第j列所構(gòu)構(gòu)成的的水平平對(duì)重重復(fù)出出現(xiàn)的的次數(shù)數(shù)：正交表表的性性質(zhì)均衡分分散性性整齊可可比性性正交性性（１））每一一列中中，每每個(gè)數(shù)數(shù)字出出現(xiàn)的的次數(shù)數(shù)都相相等（２））任意意兩列列中，，將同同一橫橫行的的兩個(gè)個(gè)數(shù)字字看成成有序序數(shù)對(duì)對(duì)（左左邊的的數(shù)在在前，，右邊邊的數(shù)數(shù)在后后），，按這這一次次序排排出的的數(shù)對(duì)對(duì)，每每種數(shù)數(shù)對(duì)出出現(xiàn)的的次數(shù)數(shù)相等等。正交表表的性性質(zhì)根據(jù)正正交表表的上上述兩兩個(gè)性性質(zhì)，，可得得到正正交表表的三三種初初等變變換：：◆列列間置置換：正交交表中中任意意兩列列可以以相互互交換換；◆行行間置置換：正交交表中中任意意兩行行可以以相互互交換換；◆水水平置置換：正交交表中中任意意一列列中的的水平平數(shù)字字可以以相互互交換換（例例如““3””←→→“4”））。（經(jīng)過過上述述初等等變換換后的的表仍仍為正正交表表，稱稱變換換后的的正交交表為為原正正交表表的等等價(jià)表表）說明：：若用關(guān)關(guān)于零零對(duì)稱稱的數(shù)數(shù)字表表示不不同水水平（（例如如二水水平用用-1、1表示示；三三水平平用-1、、0、、1表表示；；四水水平用用-2、-1、、1、、2表表示）），則則任意意兩列列元素素的內(nèi)內(nèi)積為為零（（正交交表由由此得得名））。◆水水平數(shù)數(shù)相同同的正正交表表（m水平正正交表表）此類正交表中，因此通常簡(jiǎn)記為，如等。此類正交表又分為兩種：★標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)型型正交交表（（最常常用））：水平平數(shù)為為素?cái)?shù)數(shù)或素素?cái)?shù)整整數(shù)冪冪的正正交表表。例例如：：★非非標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)型正正交表表：標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)型之之外的的水平平數(shù)相相同的的正交交表。?！羲綌?shù)數(shù)不同同的正正交表表此類正正交表表中，，某兩兩列（（或多多列））之間間的水水平數(shù)數(shù)不等等。例例如：：正交表表的種種類正交試試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)的的基本本步驟驟明確試試驗(yàn)?zāi)磕康?，，確定定指標(biāo)標(biāo)；2.挑因素素，選選水平平，制制定因因素水水平表表；3.選正交交表，，排表表頭，確定定試驗(yàn)驗(yàn)方案案；4.排排列列試驗(yàn)驗(yàn)條件件；5.試試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果果分析析。直觀分分析是是通過過簡(jiǎn)單單地計(jì)計(jì)算各各因素素水平平對(duì)試試驗(yàn)結(jié)結(jié)果的的影響響，并并用圖圖表形形式將將這些些影響響表示示出來來，再再通過過極差差分析析（找找出最最大值值、最最小值值），，最終終確定定出優(yōu)優(yōu)化的的水平平搭配配方案案（生生產(chǎn)方方案）），或或找出出因素素對(duì)試試驗(yàn)結(jié)結(jié)果的的影響響程度度。根據(jù)所考查的的試驗(yàn)指標(biāo)的的多少，正交交試驗(yàn)設(shè)計(jì)可可分為單指標(biāo)標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)和多指標(biāo)標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)兩種。本本節(jié)僅討論單單指標(biāo)正交試試驗(yàn)設(shè)計(jì)的直直觀分析。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)的結(jié)果分析析示例例：某工廠一零件件的鏜孔工序序質(zhì)量不穩(wěn)定定，經(jīng)常出現(xiàn)現(xiàn)內(nèi)徑偏差較較大的質(zhì)量問問題。為了提提高本工序的的加工質(zhì)量，，擬通過正交交試驗(yàn)確定影影響內(nèi)徑偏差差的各因素的的主次順序，，以探求較好好的工藝條件件來改進(jìn)工藝藝操作規(guī)程。。試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)計(jì)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案案時(shí)，首先要要明確試驗(yàn)要要解決的問題題（內(nèi)徑偏差差過大），即即明確試驗(yàn)指指標(biāo)——內(nèi)徑徑偏差（越小小越好）；然然后明確影響響試驗(yàn)指標(biāo)的的主要因素，，選取適當(dāng)?shù)牡囊蛩厮健?。■明確試驗(yàn)驗(yàn)指標(biāo)和影響響因素，制定定因素水平表表影響因素：試驗(yàn)指標(biāo)：內(nèi)徑偏差根據(jù)以往的生生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和正正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)的特點(diǎn)，每每個(gè)因素各選選取三個(gè)水平平進(jìn)行試驗(yàn)，，如下：A——鏜孔時(shí)所用的刀具數(shù)量B——切削速度C——走刀量D——刀具種類II型刀0.475643I型刀0.73832常規(guī)刀0.63021D刀具種類（型）C走刀量（mm/r）B切削速度（r/min）A刀具數(shù)量（把）

因素水平■選擇正交交表，設(shè)計(jì)表表頭根據(jù)因素及水水平的多少，，選擇四因素素、三水平的的正交表L9(34)，如下：4321列號(hào)DCBA因素■根據(jù)正交交表確定試驗(yàn)驗(yàn)方案按正交表L9(34)的內(nèi)容及所所設(shè)計(jì)的表頭頭，將試驗(yàn)方方案填入正交交表中。12339312382313（4把）721326132253212（3把）43（II型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）132（I型刀）2（0.7mm/r）2（38r/min）121（常規(guī)刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）14321孔徑偏差（mm）刀具種類D（型）走刀量C（mm/r）切削速度B（r/min）刀具數(shù)量A（把）

因素列試驗(yàn)號(hào)號(hào)按設(shè)計(jì)的試驗(yàn)驗(yàn)方案進(jìn)行試試驗(yàn)嚴(yán)格按試驗(yàn)方方案進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)，將孔徑偏偏差的試驗(yàn)結(jié)結(jié)果填入表格格中。0.315123390.050312380.2852313（4把）70.350213260.335132250.2853212（3把）40.3103（II型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）130.1452（I型刀）2（0.7mm/r）2（38r/min）120.3901（常規(guī)刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）14321孔徑偏差（mm）刀具種類D（型）走刀量C（mm/r）切削速度B（r/min）刀具數(shù)量A（把）

因素列試驗(yàn)號(hào)號(hào)試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)計(jì)算與分析試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)計(jì)算與分析主主要解決以下下三個(gè)問題（（試驗(yàn)的目的的）：◆分清各因素對(duì)對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影影響的主次順順序；◆找出（確定出出）優(yōu)化生產(chǎn)產(chǎn)方案，即確確定出采用什什么樣的因素素水平組合才才能使試驗(yàn)指指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)優(yōu)；◆分析試驗(yàn)因素素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)標(biāo)的影響趨勢(shì)勢(shì)；為進(jìn)一步步試驗(yàn)指明方方向。0.315123390.050312380.2852313（4把）70.350213260.335132250.2853212（3把）40.3103（II型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）130.1452（I型刀）2（0.7mm/r）2（38r/min）120.3901（常規(guī)刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）14321孔徑偏差（mm）刀具種類D（型）走刀量C（mm/r）切削速度B（r/min）刀具數(shù)量A（把）

因素列試驗(yàn)號(hào)號(hào)■直接分析析由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可可以直接看出出，在#8號(hào)號(hào)試驗(yàn)（A3B2C1D3）的工藝條件件下，鏜出來來的孔孔徑偏偏差最小（0.05mm）。■計(jì)算分析析通過對(duì)原始試試驗(yàn)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)簡(jiǎn)單計(jì)算，確確定各因素水水平的影響程程度，最終找找出最佳生產(chǎn)產(chǎn)條件。但這種條件是是否就是因素素水平的最佳佳搭配呢？在在9種方案之之外還有沒有有更好的水平平搭配呢？這這需要通過進(jìn)進(jìn)一步的計(jì)算算、分析得到到最佳的生產(chǎn)產(chǎn)條件。0.6450.9300.9750.550K3（水平3下的3個(gè)偏差之和）0.7800.7450.5300.970K2（水平2下的3個(gè)偏差之和）1.0400.7900.9600.845K1（水平1下的3個(gè)偏差之和）0.1320.0620.1480.106極差T=2.4650.315123390.050312380.285231370.350213260.335132250.285321240.310333130.145222120.390111114321孔徑偏差（mm）刀具種類D（型）走刀量C（mm/r）切削速度B（r/min）刀具數(shù)量A（把）因素列試驗(yàn)號(hào)號(hào)0.2150.3100.3250.217（水平3下的偏差平均值）0.2600.2480.1770.323（水平2下的偏差平均值）0.3470.2630.3200.282（水平1下的偏差平均值）◆計(jì)算同一水平下的偏差之和（本例中）。◆計(jì)算同一水平下各偏差的平均值（本例中）。◆計(jì)算極差。◆驗(yàn)算。若T為9次試驗(yàn)的偏差之和，則?！舢嫵鲈囼?yàn)因素與試驗(yàn)指標(biāo)關(guān)系的趨勢(shì)圖（以各因素的水平為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)水平下的為縱坐標(biāo)；定量因素用實(shí)線表示，定性因素用虛線表示）。根據(jù)正交表的的綜合可比性性，由上述計(jì)計(jì)算及趨勢(shì)圖圖可分析得出出以下結(jié)論：：◆刀具數(shù)量以4把刀（A3）時(shí)為最好（（還可進(jìn)一步步對(duì)刀具更多多的情況進(jìn)行行試驗(yàn)）；◆切削速度以38r/min（B2）時(shí)為最好；；◆走刀量為0.7mm/r（C2）時(shí)為最好；；◆刀具類型以II型刀（D3）為最好。最佳水平組合合：A3B2C2D3為使孔徑偏差差最?。骸龇治鲋鞔未我蛩亍癜礃O差計(jì)算結(jié)結(jié)果確定主次次因素（極差差越大，影響響越主要）0.1320.0620.1480.106極差0.315123390.050312380.285231370.350213260.335132250.285321240.310333130.145222120.390111114321孔徑偏差（mm）刀具種類D（型）走刀量C（mm/r）切削速度B（r/min）刀具數(shù)量A（把）因素列試驗(yàn)號(hào)號(hào)（主）B→D→A→→C（次）●觀察趨勢(shì)圖確確定主次因素素（點(diǎn)子升、、降的幅度越越大，影響越越主要）（主）B→D→A→→C（次）■直接分析析結(jié)果與計(jì)算算分析結(jié)果的的比較直接分析的的結(jié)果：A3B2C1D3計(jì)算分析的的結(jié)果：A3B2C2D3◆直接分析的的結(jié)果反映映的是正交交表中9次次試驗(yàn)中的的最優(yōu)水平平搭配，但但不一定是是所有可能能的水平搭搭配（34=81種））中最優(yōu)的的。◆為了展望或或?qū)で蟾煤玫拇钆?，，可使用?jì)計(jì)算分析，，通過對(duì)趨趨勢(shì)的觀察察，可以找找出比直接接分析結(jié)果果更好的水水平搭配。。0.315123390.050312380.2852313（4把）70.350213260.335132250.2853212（3把）40.3103（II型刀）3（0.47mm/r）3（56r/min）130.1452（I型刀）2（0.7mm/r）2（38r/min）120.3901（常規(guī)刀）1（0.6mm/r）1（30r/min）1（2把）14321孔徑偏差（mm）刀具種類D（型）走刀量C（mm/r）切削速度B（r/min）刀具數(shù)量A（把）

因素列試驗(yàn)號(hào)號(hào)計(jì)算分析的的結(jié)果有時(shí)時(shí)也可能不不如直接分分析合理，，其主要原原因可能是是：◆試驗(yàn)誤差過過大；◆存在其它影影響因素而而未加以考考慮；◆因素水平選選取不當(dāng)。。5.2.2多指標(biāo)標(biāo)正交試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)際工作中中存在著大大量的多指指標(biāo)工業(yè)試試驗(yàn)。在這這類試驗(yàn)的的設(shè)計(jì)中，，設(shè)計(jì)與分分析較單指指標(biāo)要復(fù)雜雜，各指標(biāo)標(biāo)之間可能能會(huì)出現(xiàn)一一些矛盾，，如何兼顧顧這些指標(biāo)標(biāo)呢？多指標(biāo)試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)常用用的方法主主要有兩種種：◆綜合平衡法法◆綜合評(píng)分法法例：油泵柱柱塞組合件件收口強(qiáng)度度穩(wěn)定性試試驗(yàn)■綜合平平衡法某廠生產(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)力等工序制成的。試驗(yàn)前產(chǎn)品的拉脫力波動(dòng)較大，且拉脫力與轉(zhuǎn)角兩指標(biāo)往往相互矛盾。本試驗(yàn)的目的是通過對(duì)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(gè)試驗(yàn)指標(biāo)：拉脫力（望大）；軸向游隙（望?。晦D(zhuǎn)角（望大）。

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)力等工序制成的。試驗(yàn)前產(chǎn)品的拉脫力波動(dòng)較大，且拉脫力與轉(zhuǎn)角兩指標(biāo)往往相互矛盾。本試驗(yàn)的目的是通過對(duì)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(gè)試驗(yàn)指標(biāo)：拉脫力（望大）；軸向游隙（望?。?；轉(zhuǎn)角（望大）。

●明確試驗(yàn)?zāi)磕康?，確定定試驗(yàn)指標(biāo)標(biāo)◆

拉脫力（，望大）◆

軸向游隙（，望小）◆

轉(zhuǎn)角（，望大）●確定試驗(yàn)因因素，選擇擇因素水平平由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知，柱塞頭的外徑D、高度L、倒角以及收口壓力p四個(gè)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)產(chǎn)生主要影響，故考查這四個(gè)因素，每個(gè)因素取三水平。2.01.0×30°11.714.831.71.5×30°11.815.321.51.0×30°11.615.11收口壓力p（MPa）柱塞頭倒角K×β（mm×°）柱塞頭高度L（mm）柱塞頭外徑D（mm）DCBA

因素水平●選擇正交表表，設(shè)計(jì)表表頭本試驗(yàn)屬四四因素、三三水平試驗(yàn)驗(yàn)，故選用用正交表L9(34)，表頭見見后?！窀鶕?jù)正交表表設(shè)計(jì)試驗(yàn)驗(yàn)方案，進(jìn)進(jìn)行試驗(yàn)，，收集試驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)為提高試驗(yàn)精度，減小試驗(yàn)誤差的影響，對(duì)每種水平搭配進(jìn)行7次重復(fù)試驗(yàn)，然后分別取、、的7次平均值作為試驗(yàn)分析的數(shù)據(jù)。為簡(jiǎn)化計(jì)算，還對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換?！駥?duì)各指標(biāo)的的試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)分別進(jìn)行行計(jì)算（同同單指標(biāo)）），并進(jìn)行行直接分析析和計(jì)算分分析試驗(yàn)方案試驗(yàn)結(jié)果因素列號(hào)試驗(yàn)號(hào)ABCD拉脫力Fi’（N）軸向游隙δi’（mm）轉(zhuǎn)角α’（°）123411(15.1)1(11.5)1(1×50°)1(1.5)-302025.5212(11.8)2(1.5×30°)2(1.7)3648-1.0313(11.7)3(1×30°)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：、、分別為各指標(biāo)7次重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的平均值。拉脫力F’81.5-112442-3339.517834.54060-113.51227.2-3.7814-1113.259.311.513.320-37.84T=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α’（°）軸向游隙δi’（mm）拉脫力Fi’（N）DCBA因素列號(hào)試驗(yàn)號(hào)試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)方案指標(biāo)38.223.747.110◆計(jì)算指標(biāo)拉脫力F’對(duì)應(yīng)于同一因素水平的?！粲?jì)算指標(biāo)拉脫力F’對(duì)應(yīng)于同一因素水平的?！粲?jì)算指標(biāo)拉脫力F’對(duì)應(yīng)于同一因素水平的?！粢来斡?jì)算指標(biāo)軸向游隙和轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)于同一因素水平的、、。轉(zhuǎn)角軸向游隙8518310813610111022815920497549528.3613645.333.736.676536832.31831.739.728.75821.339.52639.514.54416-10.5381152.565.54213.28.713.24.814.75.3-3.512.73.717.521.8141◆畫出趨勢(shì)圖圖，按極差差大小排出出主次因素素。（主）B→D→C→A（次）拉脫力（主）B→D→C→A（次）軸向游隙（主）B→C→D→A（次）轉(zhuǎn)角結(jié)果：對(duì)于拉脫力：（主）B→D→C→A（次）（主）B→D→C→A（次）對(duì)于軸向游隙：（主）B→C→D→A（次）對(duì)于轉(zhuǎn)角：由于轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)于因素C、D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(gè)組件三個(gè)指標(biāo)的主次順序認(rèn)定為（主）B→D→C→A（次）◆初選最優(yōu)生生產(chǎn)條件。。按、、（或、、）及趨勢(shì)圖確定出各因素水平的最優(yōu)組合.對(duì)于拉脫力

：（望大）A3B2C1D3A1B1C1D3對(duì)于軸向游隙：（望小）對(duì)于轉(zhuǎn)角：（望大）A1B1C1D2◆綜合平衡，，選取最優(yōu)優(yōu)生產(chǎn)條件件。A3B2C1D3A1B1C1D3A1B1C1D2因素C：因素B：因素D：因素A：對(duì)三個(gè)指標(biāo)標(biāo)來說均是是C1最好，故選選C1；對(duì)三個(gè)指標(biāo)標(biāo)來說B均均為主要因因素（極差差最大），，一般情況況下傾向于于選B1，但因F是該部件的的主要參數(shù)數(shù)，故實(shí)際際選用B2；對(duì)轉(zhuǎn)角來說說，D是較較次要因素素，故D2將改選為D3，綜合平衡衡后選D3；對(duì)三個(gè)指標(biāo)標(biāo)來說A皆皆為次要因因素，按多多數(shù)傾向選選取A1。綜上所述，，試驗(yàn)后確確定出如下下的優(yōu)化生生產(chǎn)條件：：A1B2C1D3柱塞頭上口外徑

柱塞頭高度柱塞頭上口倒角收口壓力■綜合評(píng)評(píng)分法對(duì)多指標(biāo)一一一進(jìn)行測(cè)測(cè)試后，按按照具體情情況確定評(píng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，，對(duì)這些指指標(biāo)進(jìn)行綜綜合評(píng)分，，將多指標(biāo)標(biāo)問題轉(zhuǎn)化化為單指標(biāo)標(biāo)問題，進(jìn)進(jìn)而得到多多指標(biāo)試驗(yàn)驗(yàn)的結(jié)論。。綜合評(píng)分分方法主要要有：●排隊(duì)綜合評(píng)評(píng)分法●加權(quán)綜合評(píng)評(píng)分法●公式綜合評(píng)評(píng)分法5.2.3水平數(shù)數(shù)不同的正正交試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)某些試驗(yàn)，，由于受設(shè)設(shè)備、原材材料等試驗(yàn)驗(yàn)及生產(chǎn)條條件的限制制，某些因因素的水平平的選擇只只能取某些些特定的值值，造成各各因素水平平的不同。。此外，有有時(shí)為重點(diǎn)點(diǎn)考察試驗(yàn)驗(yàn)中的某個(gè)個(gè)因素，通通常要對(duì)該該因素多取取幾個(gè)水平平。因此，，在試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)中經(jīng)常常遇到水平平數(shù)不同的的多因素試試驗(yàn)設(shè)計(jì)問問題。對(duì)于水平數(shù)數(shù)不同的試試驗(yàn)設(shè)計(jì)，，主要使用用以下兩種種方法?！鍪故褂糜没旎旌虾闲托驼唤槐肀砝海耗充撲搹S廠生生產(chǎn)產(chǎn)的的某某種種牌牌號(hào)號(hào)的的鈦鈦合合金金，，在在冷冷加加工工工工藝藝中中需需進(jìn)進(jìn)行行一一次次退退火火熱熱處處理理，，以降降低低硬硬度度，便便于于校校直直、、冷冷拉拉。。要要求求根根據(jù)據(jù)冷冷加加工工變變形形量量，，在在該該合合金金的的技技術(shù)術(shù)要要求求的的范范圍圍內(nèi)內(nèi)，，硬度度越越低低越越好好。試驗(yàn)驗(yàn)指指標(biāo)標(biāo)：：合金金的的洛洛氏氏硬硬度度（（HRC））試驗(yàn)驗(yàn)?zāi)磕康牡模海簩ふ艺医到档偷陀灿捕榷鹊牡耐送嘶鸹鸸すに囁噮?shù)數(shù)試驗(yàn)驗(yàn)因因素素及及水水平平：：見下下表表。。本試試驗(yàn)驗(yàn)有有一一個(gè)個(gè)四四水水平平因因素素和和兩兩個(gè)個(gè)二二水水平平因因素素，，故故選選用用正正交交表表L8(41×24)。。82047903水27602空氣1730154321EDC冷卻介質(zhì)B保溫時(shí)間（h）A退火溫度（℃）因素列號(hào)

水平T=250.2030.3031.0030.0030.0021124833.0034.0032.0033.0012214（820）731.0032.0030.0031.0012123631.2031.0031.0031.5021213（790）530.5031.0030.0030.5011222431.6032.0031.0031.8022112（760）331.0032.0030.0033.00222（水）2（2）1231.6031.0031.0033.00111（空氣）1（1）1（730）1平均值第3次第2次第1次54321硬度值（HRC）EDC冷卻介質(zhì)B保溫時(shí)間（h）A退火溫度（℃）因素列號(hào)試驗(yàn)號(hào)試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)方案63.3062.20125.70122.8062.10124.50127.4062.600.431.630.380.301.150.6031.6531.1031.4030.7031.0531.1331.8531.30試驗(yàn)驗(yàn)方方案案及及試試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)果果的的計(jì)計(jì)算算分分析析:兩點(diǎn)點(diǎn)注注意意：：⑴同水平試驗(yàn)結(jié)果平均值的計(jì)算◆因素素A的的水水平平重重復(fù)復(fù)數(shù)數(shù)為為2，，而而因因素素B、、C的的水水平平重重復(fù)復(fù)數(shù)數(shù)為為4。?！粲捎谒綌?shù)不同，因此因素A需計(jì)算四個(gè)及，而因素B、C則只需計(jì)算兩個(gè)及。⑵極極差差的的計(jì)計(jì)算算當(dāng)水平數(shù)完全相同時(shí)，因素的主次順序完全取決于極差。但當(dāng)水平數(shù)不同時(shí)，考慮到水平數(shù)多的因素極差可能大些，因此通常要對(duì)極差進(jìn)行合理的修正再做比較。修正后的極差為r———水水平平的的重重復(fù)復(fù)次次數(shù)數(shù)；；d———折折算算系系數(shù)數(shù)。。水平重復(fù)次數(shù)r2345678910折算系數(shù)d0.710.520.450.400.370.350.340.320.31本例例中中，，對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)于于因因素素A、、B、、C修修正正后后的的極極差差分分別別為為：：（水平數(shù)為4，重復(fù)次數(shù)為2）

（水平數(shù)為2，重復(fù)次數(shù)為4）

（水平數(shù)為2，重復(fù)次數(shù)為4）

T=250.2030.3031.0030.0030.0021124833.0034.0032.0033.0012214（820）731.0032.0030.0031.0012123631.2031.0031.0031.5021213（790）530.5031.0030.0030.5011222431.6032.0031.0031.8022112（760）331.0032.0030.0033.00222（水）2（2）1231.6031.0031.0033.00111（空氣）1（1）1（730）1平均值第3次第2次第1次54321硬度值（HRC）EDC冷卻介質(zhì)B保溫時(shí)間（h）A退火溫度（℃）因素列號(hào)試驗(yàn)號(hào)試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)方案63.3062.20125.70122.8062.10124.50127.4062.600.431.630.380.301.150.6031.6531.1031.4030.7031.0531.1331.8531.30結(jié)論論：：◆各因因素素對(duì)對(duì)試試驗(yàn)驗(yàn)指指標(biāo)標(biāo)的的影影響響次次序序是是：：（主主））B→→C→→A（（次次））◆直接分析得出的最優(yōu)生產(chǎn)條件是：◆計(jì)算分析得出的最優(yōu)生產(chǎn)條件是：經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，生產(chǎn)條件為（退火溫度為760°、保溫時(shí)間為2h、冷卻介質(zhì)為空氣）時(shí)效果最好，即硬度較低。■使使用用擬擬水水平平法法若在在混混合合型型正正交交表表中中找找不不到到合合適適的的，，或或能能找找到到但但試試驗(yàn)驗(yàn)次次數(shù)數(shù)較較多多，，此此時(shí)時(shí)可可使使用用擬擬水水平平法法，，即即為為水水平平數(shù)數(shù)較較少少的的因因素素虛虛擬擬出出若若干干水水平平，，使使之之能能安安排排在在水水平平數(shù)數(shù)相相等等的的正正交交表表中中進(jìn)進(jìn)行行試試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)。。例：為提高某產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率，除考慮溫度（因素A）、時(shí)間（因素B）、和用堿量（因素C）外，還要考慮攪拌速度（因素D）的影響。試驗(yàn)中對(duì)前三個(gè)因素?cái)M選用三水平，但由于攪拌機(jī)只有快、慢兩檔速度，因此因素D只能選取二水平。雖然可選正交表，但需做18次試驗(yàn)。為減少試驗(yàn)次數(shù)，選用正交表。但因素D只有兩個(gè)水平，為此為其湊了一個(gè)水平3（快速），該水平就稱為“擬水平”，因素D所在的列稱為“擬水平列”。改造后的因素及水平如下：快速（擬水平）7%150903慢速6%120852快速5%90801D攪拌速度C用堿量B時(shí)間（min）A溫度（℃）因素水平因素素D的的K1為水平1和水水平3的6個(gè)個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)之之和1.5128204848615157554849.545474114414418315317116514429713514112364123396231238572313（90）742213264913225533212（85）4383（快速）3（7%）3（150）13542（慢速）2（6%）2（120）12311（快速）1（5%）1（90）1（80）14321轉(zhuǎn)化率（%）D攪拌速度C用堿量B時(shí)間（min）A溫度（℃）因素列試驗(yàn)號(hào)號(hào)最優(yōu)生產(chǎn)條件件：A3B2C2D2因素影響的主主次順序:（主）A→C→B→D（（次）5.2.4交交互因素的的正交試驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)在許多試驗(yàn)中中，不僅因素素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)標(biāo)單獨(dú)產(chǎn)生影影響，某些因因素之間還會(huì)會(huì)聯(lián)合搭配起起來對(duì)試驗(yàn)指指標(biāo)產(chǎn)生影響響。因素對(duì)試試驗(yàn)指標(biāo)的總總影響等于各各因素單獨(dú)對(duì)對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的的影響與因素素搭配對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)指標(biāo)的影響響之和。因素之間的聯(lián)聯(lián)合搭配作用用稱為對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)指標(biāo)的交互互作用。有交互作用時(shí)時(shí)的正交試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)注意意：◆交互作用作為為單獨(dú)的一列列來處理，但但不是一個(gè)因因素，是兩因因素的聯(lián)合搭搭配?！粢M量避免交交互作用與因因素作用的混混雜?！艚换プ饔弥挥糜糜谠囼?yàn)結(jié)果果分析，此時(shí)時(shí)把交互作用用作為一個(gè)因因素來對(duì)待。?！粲袝r(shí)因素的作作用不明顯，，但因素與其其他因素的交交互作用對(duì)試試驗(yàn)指標(biāo)的影影響卻非常大大（此時(shí)應(yīng)特特別注意優(yōu)化化水平的確定定，否則將對(duì)對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)產(chǎn)產(chǎn)生重大的影影響）。正交試驗(yàn)作業(yè)業(yè)題技術(shù)人員為了了改善某種剛剛才熱處理的的強(qiáng)度，依據(jù)據(jù)已有技術(shù)信信息選擇的因因素極其水平平：淬火溫度度Ａ：A1=840oC,A2=850oC,A3=860oC;回火溫度度：B1=410oC,B2=430oC,B3=450oC;回火時(shí)間間：C1=40min,C2=60min,C3=80min;試驗(yàn)結(jié)果如如下，試考察察淬火溫度、、回火溫度、、回火時(shí)間對(duì)對(duì)鋼材強(qiáng)度的的影響。1)、計(jì)算并并填充表格中中的空缺項(xiàng)；；2)、試用極極差分析法確確定最佳的工工藝條件，并并把個(gè)因素的的主次順序排排列出來。5.3產(chǎn)品品三次設(shè)計(jì)第一次設(shè)計(jì)———系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)(或功能設(shè)設(shè)計(jì))第二次設(shè)計(jì)———參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)(或質(zhì)量最最優(yōu)化設(shè)計(jì))第三次設(shè)計(jì)———容差設(shè)計(jì)計(jì)(質(zhì)量損失失函數(shù)法)核心思想：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階階段進(jìn)行質(zhì)量量控制，用最最低的成本生生產(chǎn)出滿足客客戶要求的、、對(duì)社會(huì)造成成損失最小的的產(chǎn)品。三三次設(shè)計(jì)理論論是由日本著著名質(zhì)量管理理專家田口玄一博士20世紀(jì)紀(jì)70年代提提出的一種系系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)方法。田口質(zhì)量保證體系田口質(zhì)量觀、、質(zhì)量損失函函數(shù)、信噪比、正交交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法法系統(tǒng)設(shè)計(jì)容差設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)線外質(zhì)量控制線內(nèi)質(zhì)量控制工序診斷與調(diào)整預(yù)測(cè)與校正檢驗(yàn)與處理■質(zhì)量波動(dòng)動(dòng)與質(zhì)量干擾擾在產(chǎn)品質(zhì)量的的形成過程中中，質(zhì)量特性性值由于受4M1E（人人員、材料、、機(jī)器設(shè)備、、方法、環(huán)境境）因素的影影響而發(fā)生波波動(dòng)，稱為質(zhì)質(zhì)量波動(dòng)。引起產(chǎn)品質(zhì)量量波動(dòng)的原因因稱為質(zhì)量干干擾（或質(zhì)量量噪聲），它它可分為以下下幾類。●質(zhì)量波動(dòng)●質(zhì)量干擾◆外部干擾擾產(chǎn)品在使用或或運(yùn)行過程中中，由于受到到溫度、濕度度、塵埃、電電源電壓、人人等外界環(huán)境境因素的變化化而影響質(zhì)量量特性的穩(wěn)定定性，稱這些些影響因素為為外部干擾。?！魞?nèi)部干擾擾產(chǎn)品在使用或或存儲(chǔ)過程中中，隨著時(shí)間間的推移而發(fā)發(fā)生老化、劣劣化、磨損、、應(yīng)力變化、、內(nèi)部組織結(jié)結(jié)構(gòu)變化等內(nèi)內(nèi)在因素變化化，從而使產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量特性性發(fā)生變化，，稱這些影響響因素為內(nèi)部部干擾?！綦S機(jī)干擾擾產(chǎn)品在制造及及使用過程中中，由于4M1E因素的的微小隨機(jī)變變化而導(dǎo)致質(zhì)質(zhì)量特性波動(dòng)動(dòng)，稱這些影影響因素為隨隨機(jī)干擾。所謂優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品品，就是抵抗抗上述三種干干擾能力強(qiáng)的的產(chǎn)品，即它它們?cè)谑艿礁筛蓴_時(shí)，可以以具有比較小小的質(zhì)量波動(dòng)動(dòng)，因此質(zhì)量量穩(wěn)定性好、、可靠性高。。工序質(zhì)量控制制只能減小隨隨機(jī)干擾引起起的質(zhì)量波動(dòng)動(dòng)，而在產(chǎn)品品的設(shè)計(jì)階段段采用三次設(shè)設(shè)計(jì)法能同時(shí)時(shí)控制這三種種干擾的影響響。5.3產(chǎn)產(chǎn)品三次設(shè)計(jì)計(jì)5.3.1概概述■田口的質(zhì)質(zhì)量保證體系系田口質(zhì)量保證證體系的理論論基礎(chǔ)是田口質(zhì)量觀、質(zhì)量損失函數(shù)數(shù)、信噪比和正交交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法法。田口將產(chǎn)品品質(zhì)量控制分分為線內(nèi)質(zhì)量控制制和線外質(zhì)量控制制。線外質(zhì)量控控制就是采用用三次設(shè)計(jì)法法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行行質(zhì)量設(shè)計(jì)。。線內(nèi)質(zhì)量控控制側(cè)重于制制造過程中對(duì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)進(jìn)行控制。在田口的理論論體系中，核核心是他提出出的新質(zhì)量觀，這種質(zhì)量觀觀的特點(diǎn)是將質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)濟(jì)性緊密地聯(lián)聯(lián)系在一起，，這種聯(lián)系用用質(zhì)量損失函函數(shù)來表示。。所以，質(zhì)量損損失函數(shù)是田田口質(zhì)量理論論的一個(gè)重要要內(nèi)容。三次設(shè)計(jì)理論是田口于于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立立的一種系統(tǒng)統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法法，其核心思思想是在產(chǎn)品品設(shè)計(jì)計(jì)階段段就進(jìn)進(jìn)行質(zhì)質(zhì)量控控制，，試圖圖用最最低的的制造造成本本生產(chǎn)產(chǎn)出滿滿足顧顧客要要求的的、對(duì)對(duì)社會(huì)會(huì)造成成損失失最小小的產(chǎn)產(chǎn)品。。與傳統(tǒng)統(tǒng)的產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)概概念不不同，，田口口將產(chǎn)產(chǎn)品的的設(shè)計(jì)計(jì)過程程分成成三個(gè)個(gè)階段段，即即系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)、、參數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)、容容差設(shè)設(shè)計(jì)。。三次設(shè)設(shè)計(jì)的的重點(diǎn)點(diǎn)在參參數(shù)設(shè)設(shè)計(jì)（（國(guó)外外稱為為穩(wěn)健健設(shè)計(jì)計(jì)或魯魯棒設(shè)設(shè)計(jì)，，RobustDesign））。信信噪比比和正正交試試驗(yàn)法法是參參數(shù)設(shè)設(shè)計(jì)的的重要要方法法?！鋈卧O(shè)設(shè)計(jì)（（三段段設(shè)計(jì)計(jì)，Three-StageDesign））的內(nèi)內(nèi)容●系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)（第一一次設(shè)計(jì)計(jì)）系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)是指根據(jù)產(chǎn)品品規(guī)劃所所要求的的功能，，利用專專業(yè)知識(shí)●參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)（第二二次設(shè)計(jì)計(jì)）三次設(shè)計(jì)計(jì)的重點(diǎn)點(diǎn)是參數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)（（穩(wěn)健設(shè)設(shè)計(jì)）。。利用參參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)可以使使用公差差范圍較較寬的廉廉價(jià)元件件組裝出出高質(zhì)量量的產(chǎn)品品，其實(shí)實(shí)質(zhì)是利利用產(chǎn)品品輸出特特性和元元件參數(shù)數(shù)水平之之間的非非線性效效應(yīng)。同樣的容差范圍下，顯然因此，應(yīng)應(yīng)將元件件的參數(shù)數(shù)選擇在在x2附近更好好。參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)的主要要任務(wù)之之一就是是采用一定定的技術(shù)術(shù)（如正正交試驗(yàn)驗(yàn)設(shè)計(jì)技技術(shù)、信信噪比試試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)技術(shù)等等），確確定系統(tǒng)統(tǒng)中有關(guān)關(guān)的參數(shù)數(shù)值及其其最優(yōu)組組合，其其目的是是提高質(zhì)質(zhì)量和降降低成本本。通過參參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)，使系系統(tǒng)的參參數(shù)值合合理搭配配，從而而有可能能用廉價(jià)價(jià)的元器器件組裝裝出性能能良好的的整機(jī)。。此外，，通過選選擇最佳佳參數(shù)值值，還可可使系統(tǒng)統(tǒng)輸出特特性對(duì)各各種干擾擾不敏感感。在產(chǎn)產(chǎn)品使用用過程中中，即使使存在各各種干擾擾，產(chǎn)品品的輸出出特性值值的波動(dòng)動(dòng)依然可可控制在在某一允允許的范范圍內(nèi)。。這樣的的產(chǎn)品穩(wěn)穩(wěn)定性好好，抗干干擾能力力強(qiáng)。●容差設(shè)計(jì)計(jì)（第三三次設(shè)計(jì)計(jì)）參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)完成后后，就可可開始確確定零部部件的容容差（公公差）。。容差設(shè)設(shè)計(jì)的目目的是確定各個(gè)個(gè)參數(shù)容容許誤差差的大小小。在一個(gè)系系統(tǒng)中，，由于結(jié)結(jié)構(gòu)不同同，各個(gè)個(gè)參數(shù)對(duì)對(duì)系統(tǒng)輸輸出特性性的影響響大小就就不同，，它取決決于誤差差的傳遞遞路線。。容差設(shè)設(shè)計(jì)的基基本思想想是對(duì)影影響大的的參數(shù)給給予較小小的公差差值，對(duì)對(duì)影響小小的參數(shù)數(shù)給予較較大的公公差值，，從而在在保證質(zhì)質(zhì)量的前前提下使使系統(tǒng)的的總成本本為最小小。對(duì)于于容差設(shè)設(shè)計(jì)，田田口建議議采用損損失函數(shù)數(shù)（模型型）法，，但最近近十多年年來，人人們開始始采用優(yōu)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)法結(jié)合合公差成成本模型型進(jìn)行容容差設(shè)計(jì)計(jì)，取得得了較好好的效果果?！鲑|(zhì)量波動(dòng)動(dòng)損失產(chǎn)品質(zhì)量特性性的波動(dòng)是不不可避免的。。產(chǎn)品質(zhì)量特特性值有波動(dòng)動(dòng)就會(huì)帶來損損失，稱為質(zhì)量波動(dòng)損失失。質(zhì)量波動(dòng)損失失包括三部分分：廠家損失失、用戶損失失、社會(huì)損失失。具體可分分為兩大類：：◆異常波動(dòng)動(dòng)損失產(chǎn)品特性值的的波動(dòng)超出了了容差范圍而而造成廢品，，或因廢品流流入市場(chǎng)而給給廠家、用戶戶、社會(huì)帶來來的損失?！粽２▌?dòng)動(dòng)損失產(chǎn)品的質(zhì)量特特性值雖未超超出容差范圍圍，但這種在在容差范圍內(nèi)內(nèi)的波動(dòng)也會(huì)會(huì)使特性值偏偏離目標(biāo)值從從而造成損失失。偏離量較較大時(shí)就可能能會(huì)有維修費(fèi)費(fèi)用的發(fā)生。?！鲑|(zhì)量損失失函數(shù)田口認(rèn)為，產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量就是是產(chǎn)品給社會(huì)會(huì)帶來的損失失。損失越大大，質(zhì)量越差差。為定量描描述質(zhì)量的高高低，田口提提出用質(zhì)量損損失函數(shù)計(jì)算算質(zhì)量波動(dòng)損損失。設(shè)產(chǎn)品質(zhì)量特特性的目標(biāo)值值為m0，質(zhì)量特性值值為y時(shí)的質(zhì)量波動(dòng)動(dòng)損失為L(zhǎng)(y)，則有（y=m0時(shí)視為無質(zhì)量波動(dòng)損失）（y=m0時(shí)L(y)取得極小值）將L(y)在y=m0處按泰勒級(jí)數(shù)數(shù)展開，得忽略上式中二次以上的微分項(xiàng)并注意到，得式中為一常數(shù)。設(shè)產(chǎn)品質(zhì)量特性的公差范圍為，特性值達(dá)到允許的極限值或時(shí)帶來的損失為D，則因此為質(zhì)量波動(dòng)損失函數(shù)。由于k是不依賴于y的常數(shù)，因此質(zhì)量損失函數(shù)在范圍內(nèi)近似為一拋物線關(guān)系。稱※質(zhì)量損失失函數(shù)的計(jì)算算◆k的計(jì)算◆

的計(jì)算表示質(zhì)量特性值偏離目標(biāo)值的程度，因此可用特性值的方差來表示。這樣，質(zhì)量損損失函數(shù)可表表示為大批量生產(chǎn)：?jiǎn)渭∨可a(chǎn)：■示例

日本國(guó)內(nèi)SONY公司和美國(guó)加州圣地亞哥SONY公司生產(chǎn)同一型號(hào)的SONY彩電，兩家使用相同的圖紙，其中色彩均勻度的設(shè)計(jì)目標(biāo)值均為。70年代后期，經(jīng)過比較和市場(chǎng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，美國(guó)生產(chǎn)的產(chǎn)品不如日本生產(chǎn)的產(chǎn)品受歡迎。【分析】美國(guó)的質(zhì)量管管理理念：產(chǎn)品的特性值值落在公差范范圍內(nèi)的就是是合格品。日本的質(zhì)量管管理理念：產(chǎn)品的特性值值越接近目標(biāo)標(biāo)值越好（給給用戶帶來的的損失越小））。在上述管理理念指導(dǎo)下，美國(guó)在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制使產(chǎn)品