qc小组教材12章(上)

向东阿电力公司的领导和同志们学习！,张守真 2007.7,QC小组基础知识 （12上）,东阿电业 2007.7,自我介绍,姓名：张守真 1、国家认可委审核员面试考官 2、质量管理体系国家注册高级审核员 3、环境管理体系国家注册审核员 4、职业安全卫生管理体系国家注册审核员 5、国家注册质量工程师培训教师 6、国家注册工业产品生产许可证审查员培训教师 7、国家注册工业产品生产许可证高级审查员 8、6SIGMA注册黑带 9、全国6SIGMA推进委员会专家委员会委员 10、中国质量协会学术和培训委员会委员 Zszjingwei 13065046697,正交试验设计,第十二章 （上）,第一节,正交试验法,一、概述,什么是正交试验设计法?正交试验设计法(简称正交试验法)就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试验的结果?对试验指标可能有影响的因素是什么?为了搞清楚影响的因素，应当把因素选择在哪些水平上?,指标,指标就是试验要考察的效果。能够用数量来表示的试验指标称为定量指标，如重量、尺寸、时间、温度等等。不能用数量来表示的试验指标称为定性指标，如颜色、外观、味道等等。在正交试验中，主要涉及可测量的定量指标。常用X、Y、Z来表示。,因素,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。一般用大写拉丁字母A、B、C来表示。在试验中，能够人为地加以控制和调节的一类因素称为可控因素，如时间、温度、重量等等。由于试验条件受到限制，暂时还不能人为加以控制和调节的因素称为不可控因素。如机器轻微振动、自然环境的变化、颜色变化等等。在正交试验中，只选取可控因素参加试验。,水平,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。日本型正交试验法中习惯称“水平”，而中国型正交试验法中习惯称位级。以后在叙述时仍沿用这一习惯，不予更改。在正交试验中，常用阿拉伯数字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（位极）的因素。,二、正交表,设计安排正交试验时需要用到一类已经制作好的标准化的表格，这类表格称为正交表。它是正交试验法的基本工具。最简单的正交表如下图：,最简单的正交表,正交表各部分的含义,正交表的字码种类 （可安排的水平数）,正交表的列数 （可安排的因素数）,正交表的代号,正交表的行数 （安排的试验次数）,含义总结,正交表的两种性质,（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（位级）组合之中，因而代表性强，容易出现好条件。,正交表的两种性质,（1）整齐可比性。由于任意两列中全部有序数字对出现相同的次数，即对于每列因素，在各个水平（位级）的结果之和中，其他因素各个水平（位级）的出现次数都是相同的。这就保证了在各个水平（位级）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。 正交试验效率高、效果好的主要原因正是由它的这两种性质所决定的。,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： 明确试验的目的； 确定考察的指标； 挑因素，选水平（位级）； 设计试验方案,三、常用正交试验设计与分析,实施试验方案； 试验结果分析，有：目测法、极差分析法、画趋势图法、方差分析法等。 反复调优试验方案以逼近最优方案； 验证试验并通过生产验证确认较优方案； 结论与建议。,例题,（一）明确试验目的 2，4二硝基苯肼是*化工厂的一种试剂产品。过去的工艺过程长、工作量大，且产品经常不合格，今采用2，4二硝基苯肼（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。,例 题,（二）确定考察的指标 要考察的指标： 产率（%）； 外观（颜色）。,例题,（三）挑因素，选水平，制定因素水平表 影响试验结果的因素是多种多样的。通过分析矛盾，决定本试验考察乙醇用量、水合肼用量、反应温度、反应时间、水合肼品种和搅拌速度六种因素。 对于这六种要考察的因素，现分别按具体情况选出要考察、比较的条件。,因素A乙醇用量,第一水平A1=200ml，第二水平A2=0ml（即不用乙醇，挑选这个因素与相应的水平，是为了考察一下能否省下乙醇，砍掉中途加乙醇这道工序）。,因素B水合肼用量,第一水平B1等于理论量的2倍；第二水平等于理论量的1.2倍。 水合肼的用量应超过理论量，但应超过多少？心中无数。经过讨论，选了2倍和1.2倍两个水平来试一试。,因素C反应温度,第一水平C1=回流温度；第二水平C2=60。 回流温度容易掌握，便于操作，但对反应是否有利呢？现另选一个60来比较。,因素D反应时间,第一水平D1=4h；第二水平D2=2h。,因素E水合肼纯度,第一水平E1等于精品（浓度为50%）；第二水平E2等于粗品（浓度为20%）。 考察本因素是为了看看能否用粗品代替精品，以降低成本与保障原料的供应。,因素F搅拌速度,第一水平等于中速；第二水平等于快速。 考察本因素及反映时间D，是为了看看不同的操作方法对产率和质量的影响。,因素位级表,（四）设计试验方案,1、因素顺序上列,按照因素位级表中固定下来的六种因素的次序，把A（乙醇用量）、B（水合肼用量）、C（反映温度）、D（反映时间）、E（水合肼纯度）、F（搅拌速度），顺序地放到选定的正交表的六个纵列上，每列上放一种。 第7列没有放因素，它在安排试验条件上不起作用。,1、位级对号入座,六种因素分别在各列上安置好以后，再来把相应的位级，按因素位级表所确定的关系，对号（按照1或2）入座。,正交表,3、列出试验条件,上页表是一张列好的试验方案表。表的每一横行代表要试验的一种条件。每种条件试验一次，该表共8个横行，因此要做8次试验。8次试验的具体条件如下：,试验条件,1号：A1B1C1D2E2F1； 2号：A2B1C2D2E1F1； 其它以此类推！,（五）实施试验方案,（六）试验结果的分析,1、直接看，可靠又方便 直接比较8个试验的产率，容易看出：第2号试验的产率为65%，最高。其次是第5号试验，为63%。,1、直接看，可靠又方便,对一项指标外观，第2号和第7号是紫色，颜色不合格；而第2号的产率还是最高。为了弄清出现紫色的原因，对这两号条件又各重复做一次试验。结果是，产率依旧；奇怪的是，其颜色却得到橘黄色的合格品。这表明，对于产率，试验是比较准确的；对于颜色，还有重要因素没有列入要考察的项目。,2、算一算，有效又简单,1、算出每个因素两个水平的总和T1和T2。 2、算出每个因素两个水平的极差R。 3、验算：每个因素下的T1+T2都相等。 4、对每个因素T1和T2两个水平的分析，分别找出好的水平。 5、对每个因素分析极差R的大小，极差大则通常是重要因素，极差小通常是次要因素。,因素从主到次,水合 肼 用量 B1 理论 2倍,反应 温度 C2 60,搅拌 速度 F2 快速,反应 时间 D2 2h,乙醇 用量 0ml 不用,水合 肼 纯度 E2 粗品,（七）反复调优试验，逼近最优方案,在第一批试验的基础上，为弄清影响颜色的原因及如何进一步提高产率，决定再进行一次试验，即做第二批正交试验。 这样将逐步逼近最佳值。,谢谢大家！,张守真 13065046697 Zszjingwei,