稳健设计方法

3搅拌速度(C)
试验结果产率%
1
1 (30)
1 (1)
1 (快)
82
2
1
2 (1。5)
2 (中)
81
3
1
3 (2)
3 (慢)
76
4
2 (40)
1
2
80
5
2
2
3
85
6
2
3
1
82
7
3 (50)
1
3
64
8
3
2
2
72
9
3
3
1
64
I
(一水平试验结果总和)
239
226
236
II
(二水平试验结果总和)
247
238
1）通过对产品特性指标试验结构的分析，确定出在不可控因素影响下的可控因素值的最佳组合或工作状态；
2）筛分出各可控因素对产品质量影响的重要程度，以利于有效控制；
3）可以实现原有材料代用、基本设计构型的比较、设计参数的选择以保证产品质量在较宽的工作条件下具有稳定性；
4）用于建立经验模型、确定质量特性与设计变量（或工艺参数）之间的函数关系，寻找最佳工作条件。
表8-10考查试剂生产效率因素一览表
因子
水平
A
反应温度/摄氏度
B
反应时间/小时
C
搅拌速度
一水平
30
1
快
二水平
40
1。5
中
三水平
50
2
慢
这是一个三水平的试验,我们可以在 和 中选一张合适的表。选择的原则是在试验因子能在正交表的列中安排得下的前提下,试验次数越少越好。本例只有三个因子,故选用 表,作9次试验就行了选择了正交表后,将因子安排在 的表头上,我们将三个因子依次安排在1,2,3列,并且把表中各列的水平号用相应的实际因子水平写出来,就得到一张试验设计表。
225
III
(三水平试验结果总和)
200
222
225
I/3
79。7
75。3
78。7
II/3
82。3
79。3
75。0
III/3
66。7
74。0
75。0
极差R
15。6
5。3
3。7
按以上所设计的方案进行了9次试验后,将各次试验结果依次填入试验计划表的最右边,并且在表上进行了 一系列的计算,形成了上表形式,常称为计算表。
列号
试验号
1
反应温度(A)/摄氏度
2
反应时间(B)/小时
3
搅拌速度(C)
1
130
11
1快
2
130
21。5
2中
3
130
32
3慢
4
240
11
2中
5
240
21。5
3慢
6
240
32
1快
7
350
11
3慢
8
350
21。5
1快
9
350
32
2中
表8-11试验计划表
表8-12计算表
列号
试验号
1反应温度(A)/摄氏度
2反反应时间(B)/小时
通过稳健设计，可以使产品的性能对各种噪声因素的不可预测的变化，拥有很强的抗干扰能力。产品性能将更加稳定、质量更加可靠。任何一种产品" 影响其质量的因素有很多" 主要可分为两类：一类是在设计中人们可以控制的因素如设计变量、变量的容差等；另一类是所谓的噪声因素指由生产条件、使用环境及时间等的变化而影响产品质量的因素如载荷、几何尺寸、工程材料特性的变异以及制造、安装误差等，其基本特点是具有不确定性和随机性，是不可控制的因素。实际存在的不确定因素的变化有可能导致产品的性能指标有较大的波动，使其功能劣化甚至失效，还有一些材料或元器件会随着时间的推移而发生失效等。对于这些因素有两种处理方法:一是尽可能消除这些因素这对可控因素是可以做到的，而对噪声因素往往很难实现。即使能够消除也需要花费很大的代价；二是尽量降低这些因素的影响。这是相对容易和低代价的方法，也就是使产品性能对这些因素的变化不敏感，为了使所设计的产品在不确定因素的影响下，其性能指标不仅能达到设计要求，而且对各种不确定因素的变化不敏感，就需要用稳健设计方法来实现。稳健设计就是使产品的性能对在制造期间的变异或使用环境的变异不敏感，并使产品在其寿命周期内不管其参数、结构发生漂移或老化在一定范围内都能持续满意地工作。
三、按照正交试验（直观分析法）的原理，解决你实际工作中的一个问题，并总结成实验分析报告（以两个以上因素分析为例）。
正交试验设计是用来科学地设计多种因素试验的一种方法，它利用一套规格化的正交表安排试验，得到的实验结果用数理统计进行处理，以得到科学结论。正交表是试验设计的基本工具，它是根据均衡分布的思想，运用组合数学理论构造的一种数学表格，均衡分布性是正交表的核心。
在A因子水平相同的三组试验中,不同水平的B因子(反应时间)和不同水平的C因子(搅拌速度)都各出现一次。从整体上看,可以认为B,C两因子对产率的影响虽然在变动,但这种变动是均衡的。因此,比较这三个总产率,就可以看出A因子各水平的差别对产率的影响。为便于说明,把上述三个总产率都取平均值,分别得到IA/3=79.7,ⅡA/3=82.3,ⅢA/3=66.7,这是试剂的平均产率。显然A因子取40摄氏度最好50摄氏度最差。二者之差即极差 ,它表示反应温度40摄氏度与50摄氏度相比,试剂的产率平均要提高15.6%。
现在根据这9次试验结果,来分析因素各水平对产率的影响。
先看A因子(反应温度)。它的水平为30摄氏度的是第1,2,3号试验,其总产率IA=82+81+76=239;它的水平是40摄氏度的是第4,5,6号试验,其总产率ⅡA=80+85+82=247;它的水平是50摄氏度的是第7,8,9号试验,其总产率ⅢA=64+72+64=200。
机研142孙利文201421202100
一、稳健设计方法在产品设计开发中的作用。
稳健设计又称作鲁棒设计。是关于产品质量和成本的一种工程设计方法。在产品或工艺系统设计中，正确的应用稳健设计的基本理论和方法可以使产品在制造或使用中，或是在规定寿命内当结构或材料发生老化、变质、工作环境发生微小的变化时，都能保证产品质量的稳定。
正交试验设计(简称正交设计)的基本程序是设计试验方案和处理试验结果两大部分。主要步骤可归纳如下：
（1）明确试验目的，确定考核指标
（2）挑因素，选水平。
（3）选择合适的正交表，进行表头设计。,
（4）确定试验方案。
（5）试验结果分析
实例：某化Hale Waihona Puke Baidu厂生产一种试剂,产率较低,希望通过试验探索好的生产工艺以提高产率。考察的因子与水平如下表:
二、试验设计在稳健设计中的作用。
试验设计就是运用正交试验法或优化方法确定零部件参数的最佳组合，在系统内、外因素作用下，所产生的质量波动最小，即质量最稳定（健壮）。
试验设计的目的是根据系统设计中所确定的所有参数，通过多因素的优选方法来考察三种干扰（内干扰，外干扰，产品间波动）对系统质量特性的影响，寻求最佳的参数组合，以求得抗干扰性最佳的设计方案，使系统质量特性波动小，稳健性好，并且价格低廉。