第六章-产品三次设计.ppt

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,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,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）。,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,=,6,s,（,s,为特性值,y,的标准差）,或,s,=,D/,6,。,第二节 正交试验设计,概述,“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”。,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,L,4,(2,3,),来说，它满足：,每纵列恰有,2,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,L,4,(2,3,),对于正交表,L,8,(2,7,),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,L,8,(2,7,),对于正交表,L,9,(3,4,),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,L,9,(3,4,),正交表,L,8,(4,1,2,4,),和,L,18,(6,1,3,6,),，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,L,8,(4,1,2,4,),正交表,L,18,(6,1,3,6,),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%,。,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,因素,乙醇用量,A,水合肼用量,B,温度,C,时间,D,水合肼纯度,E,搅拌速度,F,位级,1,200,毫升,理论量的,2,倍,回流,4,小时,精品,中快,位级,2,0,毫升,理论量的,1,倍,60,o,C,2,小时,粗品,快速,确定试验方案,选用正交表,L,8,(2,7,),，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”）。,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）,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：,乙醇用量,A,水合肼用量,B,温度,C,时间,D,水合肼纯度,E,搅拌速度,F,0,毫升,理论量的,2,倍,60,o,C,2,小时,精品,中快,算一算的好条件：,乙醇用量,A,水合肼用量,B,温度,C,时间,D,水合肼纯度,E,搅拌速度,F,200,毫升,理论量的,2,倍,60,o,C,2,小时,粗品或,精品,快,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，水合肼为粗品，温度为,60,o,C,，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,因素,水合肼用量,时间,加料速度,位级,1,理论量的,1.7,倍,2,小时,快,位级,2,理论量的,2.3,倍,4,小时,慢,确定第二批试验方案,选用正交表,L,4,(2,3,),，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。,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,卷发器产品的市场试销设计,因素位级表,试验方案及结果,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。,挑因素、选位级,确定试验方案,晶体退火工艺的第一批试验,趋势图,找出好条件：,直接看好条件：,算一算好条件：,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,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-,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,第一批试验方案及试验结果,极差修正系数表,例如：六位级因素尿素的修正极差,45.31.60,72.48,OTL,中点电压的三次设计,系统设计,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。,参数设计,因素,A,B,C,D,E,F,位级,1,28730,61897,649.38,237.14,1271.1,73,位级,2,34807,74989,865.96,316.23,1467.8,102,位级,3,42170,90852,1154.8,421.70,1695.0,143,位级,4,51090,110069,1539.9,562.34,1957.3,200,位级,5,61897,133352,2053.5,749.89,2260.3,280,第一轮的因素位级表,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”。,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,：,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：,