工程设计及价值正交试验

四、提高价值的途径
根据价值的定义，提高价值的途径为降低成本和改善功能两个方面
基本原理 序号
成本不变 1 功能提高
功能不变 2 成本下降
基本形式
F↑ C→
＝
V
↑
F C
→ ↓
＝
Vwk.baidu.com
↑
功能提高 3 成本下降
F C
↑ ↓
＝
V
↑
功能大提高 4 成本略下降
F
↑↑ C↑
＝
V
↑
功能略下降 5 成本大下降
F↓ C↓↓
若R小，表示该列因素对产率的影响不敏感，是不重要因素。 确定因素排序：主→ 次（R：大→ 小）
比位级：若 I＞ II，则该列因素的位级1比位级2好； 若I＜ II，则该列因素的位级2比位级1好。 确定因素的位级或取舍
6、试验结果分析
3) “直接看”和“算一算”的关系。 如果生产上急需，通常应优先补充试验“算一算”的好条件。经过
三、常用正交试验设计与分析
常用正交试验设计与分析的步骤如下：
1. 明确试验目的； 2. 确定考察的指标； 3. 挑因素，选水平（位级）； 4. 设计试验方案； 5. 实施试验方案； 6. 试验结果分析（一般用目测法、极差分析法、画趋势图等）； 7. 反复调优试验以逼近最优方案； 8. 验证试验并通过生产验证确认较优方案。
总成本＝生产成本＋使用成本 总成本的高低与产品功能水平具有内在的联系。一般来说，随着产 品功能水平的提高，生产成本也将增加，而使用成本将减少，总成本呈 马鞍型曲线变化。
开展价值工程的目的就是 通过分析成本和功能之间的关 系，实现适宜的产品功能，而 使总成本最低。
总成本C
使用成本C2 功能水平F
二、价值工程的特点
1) 挑因素，选位级，制定因素位级表
位级
因素
1
因素位级表
粗品水合肼用量
反应时间
1.7倍
2h
加料速度 快
2 考察原因
2.3倍
4h
慢
是最重要的 因素，在好用量 周围再取两个用 量继续试验。
员为比对较慎由2一重h于次起很一。见感线，兴人趣再，因想响重点的加颜追考验料色查察证速的出。试度重现验可要紫后能原色是因，影原猜，
三、常用正交试验设计与分析－示例
1、明确试验目的
2,4－二硝基苯肼是× × 化工厂生产的一种试剂产品。 过去的工艺过程长、工作量大，且产品经常不合格。今采用 2,4－二硝基氯代苯（以下简称氯代苯）与水合肼在乙醇作溶 剂下合成的新工艺，小试已初步成功，但产率只有45％，希 望通过正交试验，找出好的生产条件，达到优质增产的目的。
2、确定考察指标
要考察的指标： 产率 （ ％ ）； 外观 （ 颜色 ）。
3、挑因素、选水平（位级），制定因素水平（位级）表
经分析决定考察乙醇用量、水合肼用量、反应温度、反应时间、水 合肼品种、搅拌速度六种等因素，每种因素各选出两个水平（位级）。
因素位级表
因素
位级
1
2
考察原因
乙醇用量 A（ml）
200
一、概述
指标 就是试验要考核的效果。在正交试验中，主要设计可测量的 定量指标，常用X、Y、Z来表示。
因素 是指对试验指标可能产生影响的原因。因素是在试验中应当 加以考察的重点内容，一般用A、B、C、• • • 来表示。在正交试验中， 只选取可控因素参加试验。
水平 是指因素在试验中所处的状态或条件。对于定量因素，每一 个选定值即为一个水平。水平又叫位级，一般用1、2、3、• • • 来表示。 在试验中需要考察某因素的几种状态时，则称该因素为几水平（位级） 的因素。
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一、基本概念
2. 产品功能 －－价值工程的核心是对产品进行功能分析。 －－产品的功能是指产品所起的作用，所具有的使用价值，或者说
是产品的效用。
－－产品功能的种类： 1）按功能的重要性可分为基本功能和辅助功能； 2）按功能的性质可分为使用功能和美学功能； 3）按功能与用户的关系可分为必要功能和过剩功能。
2（4h） 2
148 140
8
试验结果
加料速度 C 3
产率 （％）
颜色
1（快）
62 不合格
2（慢）
86 合格
2
70 合格
1
70 不合格
132
288（总和）
156 I＋II＝288
24
7、反复调优试验，逼近最优方案
3) 试验结果分析：
“直接看“：颜色：－加料速度是影响颜色的重要因素 产率：第2号的产率（86％）最高 试验条件：水合肼用量为理论值的2.3倍，反应时间为2h
进行试验设计与分析；当选用中国型正交表做试验时，则应按中国 型正交试验的程序、方法进行试验设计与分析。二者不能混用。 3) 试验前要确定考察指标，对多项考察指标要分清主次，最好设法（ 如综合评分）使之变成单项考察指标。 4) 进行正交试验设计时应尽量多考察因素、水平（位级）。 5) 在试验实施的过程中，因素水平（位级）要严格控制在规定的水平 （位级）变化精度内。 6) 正交试验设计不是一次简单利用正交表就可以顺利取得成功，而应 多次反复利用才能取得较佳效果。 7) 试验结果的测试技术和手段的精度要有保证，计算应正确无误，避 免发生分析失误。
验证，如果效果真有所提高，就可将它交付生产上使用。
①倘若验证后的效果比不上“直接看”的好条件，就说明该试验的 现象比较复杂。②还有一种情况是，试验时间较长，等不到验证试验的 结果。对于这两种情况，生产上可先用“直接看”的好条件，也可结合 具体情况作些修改；与此同时，另行安排试验，寻找更好的条件。
6、试验结果分析－ L8（26）
＝
V
↑
V ＝F/C
序号 1 2
3 4 5 6
7 8
F C↑→↑演＝变V形↑式↑
F↑ C→
＝
V
↑
F C
→ ↓
＝
V
↑
F→ C↓↓
＝
V
↑↑
F
↑↑ C↓
＝
V
↑↑
F
↑↑ C↑
＝
V
↑↑
F↑↑ C↓↓
＝
V
↑↑最大
F↓ C↓↓
＝
V
↑
五、价值工程的应用范围
价值工程可以在各行各业、各个部门具体运用。它既适用于新产品 设计，也适用于老产品改进；它既可用于简单产品的设计和生产，也可 用于复杂的产品和大型工程；它既可以用于产品的设计和工艺的改进， 也可以用于原材料的采购供应和生产工序的安排。在设备改造、设备的 大中型修理、技术服务、土建工程、企业机构的改革等方面都有应用价 值。
2
2
2
2 54 合格
4
2
21
21
2 43 合格
51
1
1
1
1
2 63 合格
6
21
21
2
2 60 合格
71
2
21
1
1
42 紫色
8
2
21
1
21
42 合格
I 215
244
201
207
213
205
425
II
210
181
224
218
212
220
I＋II＝425
R
5
63
23
11
1
15
7、反复调优试验，逼近最优方案
第二节 价值工程简介
一、基本概念 二、价值工程的特点 三、价值工程的作用 四、提高价值的途径 五、价值工程的应用范围
一、基本概念
1. 价值 －－产品的价值就是功能和实现这个功能所耗费的费用（成本）的
比值。它可用下列公式表示： 功能（F）
价值（V）＝ 成本（C） －－价值工程的目的就是提高产品或服务的价值。 －－价值工程不是单纯追求降低成本，也不是片面追求提高功能， 而是要求提高二者之间的比值，研究产品功能和成本的最佳匹配。
D1 D2 4h 2h
试验结果
水合肼纯度
E1 E2 精品 粗品
搅拌速度
F1 F2 中速 快速
产率 (％)
颜色
11
1
1
2
21
56 合格
2
21
2
21
1
65 紫色
31
2
2
2
2
2 54 合格
4
2
21
21
2 43 合格
51
1
1
1
1
2 63 合格
6
21
21
2
2 60 合格
71
2
21
1
1
42 紫色
8
2
21
1
21
42 合格
二、正交表
正交表 在设计安排正交试验时制作好的标准化的表格。
L4（23）正交表
行（试
列号
验）号
1
2
3
1
1
1
1
2
2
1
2
3
1
2
2
4
2
2
1
正交表代号
正交表字码总数 （可安排的水平数）
L4 （23）
正交表行数
正交表列数 （可安排的因素数）
二、正交表
正交表的性质：
1. 均衡分散性。由于每一列中各种字码出现相同的次数， 这就保证了试验条件均衡地分散在配合完全的水平组合中， 因而代表性强，容易出现好条件。（效率高） 2. 整齐可比性。由于任意两列中全部有序的数字对出现相 同的次数，这就保证了在各个水平的效果之中，最大限度地 排除了其他因素的干扰，因而能最有效地进行比较，作出展 望。（效果好）
2
2
1
2
51
1
1
1
6
21
2
1
71
2
2
1
8
2
2
1
1
水合肼纯度 搅拌速度
E1 E2 F1 F2 精品 粗品 中速 快速
2
1
1
1
2
2
1
2
1
2
2
2
1
1
2
1
5、实施试验方案
L8（26）
因素
试 验
乙醇用量
水合肼用量
温度
号 A1 A2 BI B2 C1 C2
200ml 0 ml 2倍 1.2倍 回流 60 ℃
时间
1. 价值工程以提高产品的实用价值为目的； 2. 价值工程以功能分析为核心； 3. 价值工程以开发集体智力资源为基础； 4. 价值工程以科学分析为工具。
三、价值工程的作用
1. 价值工程可以消除产品中零件的过剩质量和不必要的成本； 2. 价值工程活动可以延长产品的市场寿命周期； 3. 价值工程活动是降低产品成本的有效途径； 4. 价值工程以科学分析为工具； 5. 价值工程活动可以弥补设计工作的不足。
第七章 正交试验设计法与价值工程简介
第一节 正交试验设计法 第二节 价值工程简介
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第一节 正交试验设计法
一、概述 二、正交表 三、常用正交试验设计与分析
一、概述
正交试验设计法（正交试验法）－是利用正交表来合理安排试验的 一种方法。
安排任何一项试验，首先要明确试验的目的是什么？用什么指标来 衡量考核的结果？对试验指标可能有影响的因素是什么？为了搞清楚影 响因素，应当把因素选择在哪些水平上？。
一、基本概念
3. 成本
－－价值工程中使用的成本概念是指产品的寿命周期成本。它是产 品从研制、生产到使用的整个寿命期间，为实现产品的功能所必须的一 切支出。
用 户
产品寿命周期
对 用
要 求 的 功
研制
生产
生产成本C1
使用
户 要
求
C2 的 满
能
寿命周期成本C ＝C1 ＋C2 足
一、基本概念
产品的寿命周期成本（以下简称总成本）包括两个部分：
搅拌速度 F
中速
快速
不同操作方法对产率和质量的影响。
4、设计试验方案
1. 因素顺序上列
2. 位级对号入座
L8（26）
因素
试 验
乙醇用量
水合肼用量
温度
时间
号 A1 A2 BI B2 C1 C2 D1 D2
200ml 0 ml 2倍 1.2倍 回流 60 ℃ 4h 2h
11
1
1
2
2
21
2
2
31
2
2
2
4
0
能否省下乙醇，砍掉中途加乙醇这道工序
水合肼用量 B
理论量的2倍 理论量的1.2倍 水合肼用量应超出理论量多少？
温度 C（℃ ）
回流
60
回流温度便于操作，但对反应是否有利？
时间 D（h）
4
2
不同操作方法对产率和质量的影响。
水合肼纯度 E 精品（50％） 粗品（20％） 能否用粗品取代精品，以降低成本，保障原材料供应
，慢速加料。
“算一算“： 因素（主→ 次） 好位级
水合肼用量 2.3倍
加料速度 时间
慢
2h
“算一算”的好条件与“直接看”的好条件一致。
7、反复调优试验，逼近最优方案
运用正交试验法的注意事项： 1) 不应随便选取非正交表进行正交试验。 2) 当选用日本正交表做试验时，则应按日本型正交试验的程序、方法
6、试验结果分析
1) 直接看，可靠又方便。
产率：
颜色：
2) 算一算，有效又简单。
I ＝∑ A1， ∑ B1， ∑ C1，•••； II＝∑ A2， ∑ B2， ∑ C2，•••； R＝ AI－AII ， BI－BII ， CI－CII ，•••； 比极差R：若 R大，表示该列因素对产率的影响敏感，是重要因素；
L8（26）
因素
试 验
乙醇用量
水合肼用量
温度
号 A1 A2 BI B2 C1 C2
200ml 0 ml 2倍 1.2倍 回流 60 ℃
时间
D1 D2 4h 2h
水合肼纯度
E1 E2 精品 粗品
搅拌速度
F1 F2 中速 快速
试验结果
产率 (％)
颜色
11
1
1
2
21
56 合格
2
21
2
21
1
65 紫色
31
2
7、反复调优试验，逼近最优方案
2) 利用正交表确定试验方案，实施试验方案
试验号
因素 列号
1 2 3 4 I＝∑二次产率位级1 II∑二次产率位级2 R＝I、II 中，大数－小数
L4（23）
试验计划 水合肼用量 A
1 1（1.7倍） 2（2.3倍）
1 2 132 156 24
反应时间 B 2
1（2h） 1