第九章实验设计与质量改进.pptx
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质量改进讲义PPT课件
5
质量改进的概念
两者的联系
质量控制与质量改进是相互联系的。质量控制的重 点是防止差错或问题的发生，充分发挥现有的能力； 而质量改进的重点是提高质量保证能力。
首先要搞好质量控制，充分发挥现有控制系统能力， 使全过程处于受控状态。然后在控制的基础上进行 质量改进，使产品的设计.制造.服务到最终满足顾 客要求，达到一个新水平。没有稳定的质量控制， 质量改进的效果也无法保持。
6
朱兰的质量三部曲
就是质量策划、质量控制、质量改进的关系
7
质量改进的意义 （必要性.重要性）源自质量改进的必要性质量改进能提高产品的质量水平，提高客户满意度，不断降低 成本，增强市场竞争力。
在我们使用的现有技术中，需要改进的地方也很多，如：
• 新工艺.新技术.新材料的发展，对原有的技术提出了改进要求 • 技术与不同企业的各种资源之间的最匹配问题，也要求技术必须
么损失，并具体说明希望改进到什么程度。 确定课题和目标值。如果课题过大，可将其分解成若干个
小课题，逐一改进到解决。 正式选定任务负责人。若是改进小组就确定组长和组员。 如有必要和可能，对改进活动的费用做出预算。 拟定改进活动的时间表，初步制定改进计划。
11
掌握现状
质量改进课题确定后，就要进一步把握当 前问题的现状。
10
选择课题
企业需要改进的问题会有很多，经常提到的不外乎是质量、成 本、交货期、安全、激励、环境六方面。选择课题时，通常 也围绕这六个方面来选，如降低不合格品率、降低成本、保
证交货期等。选择课题的内容包括
明确所要解决的问题为什么比其它问题重要。 问题的背景是什么，到目前为止问题的情况是怎样的。 将不尽如人意的结果用具体的语言的数据表现出来，有什
质量改进的概念
两者的联系
质量控制与质量改进是相互联系的。质量控制的重 点是防止差错或问题的发生，充分发挥现有的能力； 而质量改进的重点是提高质量保证能力。
首先要搞好质量控制，充分发挥现有控制系统能力， 使全过程处于受控状态。然后在控制的基础上进行 质量改进，使产品的设计.制造.服务到最终满足顾 客要求，达到一个新水平。没有稳定的质量控制， 质量改进的效果也无法保持。
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朱兰的质量三部曲
就是质量策划、质量控制、质量改进的关系
7
质量改进的意义 （必要性.重要性）源自质量改进的必要性质量改进能提高产品的质量水平，提高客户满意度，不断降低 成本，增强市场竞争力。
在我们使用的现有技术中，需要改进的地方也很多，如：
• 新工艺.新技术.新材料的发展，对原有的技术提出了改进要求 • 技术与不同企业的各种资源之间的最匹配问题，也要求技术必须
么损失，并具体说明希望改进到什么程度。 确定课题和目标值。如果课题过大，可将其分解成若干个
小课题，逐一改进到解决。 正式选定任务负责人。若是改进小组就确定组长和组员。 如有必要和可能，对改进活动的费用做出预算。 拟定改进活动的时间表，初步制定改进计划。
11
掌握现状
质量改进课题确定后，就要进一步把握当 前问题的现状。
10
选择课题
企业需要改进的问题会有很多，经常提到的不外乎是质量、成 本、交货期、安全、激励、环境六方面。选择课题时，通常 也围绕这六个方面来选，如降低不合格品率、降低成本、保
证交货期等。选择课题的内容包括
明确所要解决的问题为什么比其它问题重要。 问题的背景是什么，到目前为止问题的情况是怎样的。 将不尽如人意的结果用具体的语言的数据表现出来，有什
实验设计与改进
教材中 H2和 O2混合爆炸性实验
• 若采用书中方法,如图1所示：
• 一方面实验成功率不 高，
• 另一方面危险性较大。
青 衣
改进后H2和 O2混合爆炸性实验
• 采取将体积比为 2：1 的入肥H2皂：水O中2混，合液气面体上通
会产生很多小气泡如 图-2。
• 用燃着的木条点燃气 泡，立即产生爆鸣声，
青 衣
（五）科学性原则
• 如：设计制备二氧化碳气体的实验： • 依据无毒、价廉、易得、可行等因素选择试剂； • 依据反应物的状态以及反应条件选择气体发生装置； • 依据生成气体的密度及在水中的溶解情况，确定采用什么
方法收集等。 • 实验的成功与失败决定于实验方法是否科学等。
青 衣
（六）主体性原则
衣
（二）简易性、快捷性原则
• 实验操作是否简单、方便，是判断、评价实验方案是否具 有具体实验价值的重要因素。如果实验装置复杂，操作不 方便，超过了中学化学实验室所配置的常用仪器，超过中 学化学对实验的基本要求；实验耗时较多不便于在课堂上 做，或实验装置设计不符合简单、操作方便这一要求，就 不便在中学推广、应用。这就需要保证设计的实验切实可 行，实验速度快捷，实验条件符合基本要求，实验条件易 于控制。
• ①实验时间控制及药品用量； • ②造成实验时间过长的原因； • ③提高实验速度的方法和可能途径
青 衣
（三）安全性、无污染原则
• 中学化学实验要以实验安全第一为前提，由于化学实验的 自身特点，一般都存在一定的安全隐患，容易造成实验室 污染等。因而设计的实验应充分考虑安全因素，防止事故 发生，消除事故隐患。实验设计过程中，要有尾气处理装 置，装置气密性好，避免气体泄露。要求实验过程确保师 生的身心安全，确保无事故发生，确保不污染环境。化学 实验装置必须是有安全保证和无污染的装置。
化学实验改进与创新 ppt课件
4
实验教学种类繁多，按实验进行的形式 可分为演示实验、分组实验、并进实验、 家庭小实验等等。按实验所需结果又可分 为定性实验、定量实验和探究实验等等。 目前，现有的实验仪器虽然可以完成这些 实验，但是，有些实验问题的解决若只是 通过现有仪器往往难以实现或效果不好。 为了让学生更好的感知并解决这类问题， 或让使用现有仪器完成收效不好的实验得 以完善，很多教师往往通过自制教具或实 验改进来解决这些问题。
带来安全隐患。根据这一情况，我设计的
“S形尖嘴胶头滴管”很好地解决了这一问
题。
13
化学实验改进与创新
14
5、改进与创新的实验应具有很好的安全性 和规范性
化学实验教学时，实验的安全性应放
在首位。为确保实验者、观察者的安全， 确保实验的可重复性，设计某些解决具有 安全隐患问题的教具时，首先考虑的是安 全。例如：点燃可燃性气体与氧气或空气 的混合气体时，往往实验者心理压力较大。 为了解决这一问题，我设计了遥控点燃气 体的装置，消除了操作者的心里压力。
30
化学实验改进与创新
31
化学实验改进与创新
32
化学实验改进 与创新
2013.8.22
1
化学是一门以实验为基础的自然科学，化 学教学离不开化学实验。实验教学的主要目的 是帮助学生更好地理解所学理论知识，并通过 实验操作来培养学生的动手能力，训练学生学 会合作和进行实验探究，让学生认识如何通过 实验的方法来解决问题，从而将理论知识与实 践密切联系起来。
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
实验教学种类繁多，按实验进行的形式 可分为演示实验、分组实验、并进实验、 家庭小实验等等。按实验所需结果又可分 为定性实验、定量实验和探究实验等等。 目前，现有的实验仪器虽然可以完成这些 实验，但是，有些实验问题的解决若只是 通过现有仪器往往难以实现或效果不好。 为了让学生更好的感知并解决这类问题， 或让使用现有仪器完成收效不好的实验得 以完善，很多教师往往通过自制教具或实 验改进来解决这些问题。
带来安全隐患。根据这一情况，我设计的
“S形尖嘴胶头滴管”很好地解决了这一问
题。
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化学实验改进与创新
14
5、改进与创新的实验应具有很好的安全性 和规范性
化学实验教学时，实验的安全性应放
在首位。为确保实验者、观察者的安全， 确保实验的可重复性，设计某些解决具有 安全隐患问题的教具时，首先考虑的是安 全。例如：点燃可燃性气体与氧气或空气 的混合气体时，往往实验者心理压力较大。 为了解决这一问题，我设计了遥控点燃气 体的装置，消除了操作者的心里压力。
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化学实验改进与创新
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化学实验改进与创新
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化学实验改进 与创新
2013.8.22
1
化学是一门以实验为基础的自然科学，化 学教学离不开化学实验。实验教学的主要目的 是帮助学生更好地理解所学理论知识，并通过 实验操作来培养学生的动手能力，训练学生学 会合作和进行实验探究，让学生认识如何通过 实验的方法来解决问题，从而将理论知识与实 践密切联系起来。
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
质量策划与质量改进知识讲义(ppt 86页)PPT学习课件
的协调活动 是针对某一问题，充分收集各种经验知识、想法和意见等语言、文字资料，通过亲和图进行汇总，并按其相互亲和性归纳整理这些资
料，使问题明确起来，求得统一认识和协调工作，以利于问题解决的一种方法。
4）评价与该产品竞争的产品； 3）将顾客需要与产品/服务如何满足这些需要结合起来； 是安排和编制最佳日程计划；
第八节 质量管理小组活动
7、探讨现有材料、元器件、技术的应用新领域。 由于环境因素与使用条件变化，会使产品不能正常发挥其功能。
质量策划：
质量管理的一部分，致力于制定质 量目标并规定必要的运行过程和相 关资源以实现质量目标。
第二节 质量策划
关键：制定质量目标 设法使之实现
常用方法：
质量功能展开 （QFD）
重量轻
便于操 作
可靠
便于持 稳
无二次 曝光
质量策划
重要度
Z 公 司
策划 质量
水平 提高 率
卖点
绝对 重要 度
要求 质量 重要 度
竞争能力评估：
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
耗电低
铝制 部件
自动 自动 聚焦 曝光
自动 人机工 进卷 程设计
本企业 产品
本企业 新产品
X公司 X1产品 X公司 X2产品
··· ···
第三节 质量计划与方针管理
L Lj
Ln
矩阵图的概念图
因素X
X
因素Y
X1 X2 ··· Xj ··· Xn
Y1
Y2
Y Yj
··· ···
Yn
L型
矩阵图的用途：
1、确定系统产品开发、改进的着眼点； 2、质量机能展开； 3、系统核实产品的质量与各项操作乃至管
料，使问题明确起来，求得统一认识和协调工作，以利于问题解决的一种方法。
4）评价与该产品竞争的产品； 3）将顾客需要与产品/服务如何满足这些需要结合起来； 是安排和编制最佳日程计划；
第八节 质量管理小组活动
7、探讨现有材料、元器件、技术的应用新领域。 由于环境因素与使用条件变化，会使产品不能正常发挥其功能。
质量策划：
质量管理的一部分，致力于制定质 量目标并规定必要的运行过程和相 关资源以实现质量目标。
第二节 质量策划
关键：制定质量目标 设法使之实现
常用方法：
质量功能展开 （QFD）
重量轻
便于操 作
可靠
便于持 稳
无二次 曝光
质量策划
重要度
Z 公 司
策划 质量
水平 提高 率
卖点
绝对 重要 度
要求 质量 重要 度
竞争能力评估：
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
耗电低
铝制 部件
自动 自动 聚焦 曝光
自动 人机工 进卷 程设计
本企业 产品
本企业 新产品
X公司 X1产品 X公司 X2产品
··· ···
第三节 质量计划与方针管理
L Lj
Ln
矩阵图的概念图
因素X
X
因素Y
X1 X2 ··· Xj ··· Xn
Y1
Y2
Y Yj
··· ···
Yn
L型
矩阵图的用途：
1、确定系统产品开发、改进的着眼点； 2、质量机能展开； 3、系统核实产品的质量与各项操作乃至管
产品质量改进与试验设计[资料]3页
![产品质量改进与试验设计[资料]3页](https://img.taocdn.com/s3/m/8c75a1e7011ca300a6c390d2.png)
产品质量改进与试验设计产品质量改进主要是从产品设计和产品生产过程这两方面来进行改进，改进的关键是要找出产品质量差的原因，只要原因找出，问题就不难解决。
国内外正规企业的大量经验表明，产品质量问题约有70%以上是出在设计(包括生产工艺设计)阶段。
因此，改进产品设计是质量改进的重点。
产品设计可以分为系统设计、参数设计和容差设计这三个阶段或三次设计。
系统设计主要是用专业技术研制产品（即样机或样品）及其生产工艺；参数设计是对产品的原材料、原部件、结构参数和生产过程的工艺参数，寻求它们之间的最佳搭配（要求低成本、高质量）；容差设计是对各种参数寻求最佳的容许误差，使得质量和成本综合起来达到最佳经济效益。
参数设计和容差设计主要采用试验设计等统计技术。
过去，企业只重视专业技术（系统设计），对试验设计(参数设计和容差设计)等统计技术不够重视或缺少。
现在，国内外研究表明，产品设计中试验设计等统计技术的含量已越来越大；而且专业技术的提高也有赖于试验设计等统计技术。
1988年1月，美国莫托罗拉公司（该公司当年唯一获得由里根总统颁发的第一届美国波多里奇国家质量奖）的质量与生产改善顾问Bhote K. R.发表了题为“试验设计：通向质量的高速公路”。
文中认为：“如果质量是带动公司前进的火车头，那么试验设计就是燃料。
它能在一、二年内，不是以百分之五十或百分之百，而是成十倍甚至成百倍地提高产品质量。
”三次设计的思想方法还适用于对生产过程的质量进行改进。
生产过程质量改进的统计技术还包括质量控制图和抽样检验等。
各种统计图表和统计（数据或语言）资料处理方法等统计技术在质量改进中也将发挥很大的作用。
在产品质量改进方面，我国企业应用统计技术比较缺少和落后，因此这方面的潜力非常之大。
只要应用试验设计等统计技术，必将会给企业带来重大的经济效益。
即使是技术和设备完全靠引进的企业，以及加工企业，其情形也都不例外。
希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：1、生命对某些人来说是美丽的，这些人的一生都为某个目标而奋斗。
质量改进与实验设计课件PPT
格，是进行正交实验设计 •
L 8（27）
的工具。
• “L”表示正交表；
• 常用的正交表有二水平正
交表、三水平正交表和混 合型正交表等。
试验设计
合理安排实验，科学分析试验结果。
§2. 实验设计
一、概述
– 实验设计的必要性 – 工业实验的目的 – 实验包括的阶段
• 实验设计 • 实验实施 • 实验结果分析 – 实验设计的原则
二、实验设计
– 单因子实验设计（略） • 实验方法 • 数据的构造模型 • 方差分析 • 平方和的计算 • 最优水平的计算
（一）质量改进的组织工作
• 质量改进工作的展开
• 质量改进的组织形式:
• 一是从部门内部寻求质量 – 大型企业往往要成立质量改 L右下的“8”表示该表共八行，即利用此表安排实验时，总共要做八次实验；
实验设计法就是帮助我们找出怎样解决问题的途径的一种十分重要的工具。
改进的机会； 按重要性顺序显示出每一项目对整个问题的作用，确定改进的机会。
三、质量改进的步骤
• 改进项目或活动通常起始于 • 实施质量改进的一般步骤如下
改进机会的发现，而改进机 会的发现则又基于对质量损 失的度量和（或）与同行业 中领先企业进行对比分析。
• 问题一旦明确，质量改进项
• （一）质量改进项目或活动确立 • （二）调查可能的原因 • （三）确定因果关系 • （四）采取预防或纠正措施 • （五）对改进进行确认 • （六）保持成果
（2）质量改进要贯穿于从企业到 顾客的整个供应链；
（7）注重建立信息、资料的交流 渠道；
（3）向全体职工明确企业领导的 质量责任和各级管理人员的责、 权、利情况；（4）强调不断进行质量来自进是每 一个职工的重要工作内容；
质量管理学第九章-质量改进课件.ppt
（4）双峰型直方图
出现两个顶峰，这往往是由于把不同的材料、不同 加工者、不同操作方法、不同设备生产的两批产品混在 一起造成的。
20
三、直方图
（5）平顶型直方图
峰顶过宽过平，这主要是由于生产过程中某种因素在 缓慢起作用造成的，如刃具的磨损、操作者逐渐疲劳使 质量特性数据的中心值缓慢移动。
（6）孤岛形直方图
1、确定课题 2、收集语言及文字资料 3、语言及文字资料卡片化 4、综合整理卡片 5、制图 6、使用
32
八、流程图法
（一）流程图的概念
流程图是将一个过程（如工艺过程、检验过程、质量 改进过程等）的步骤用图形的形式表示出来。
33
八、流程图法
（二）绘制流程图的步骤
1．对现有过程进行描述的流程图 2．设计一个新过程的流程图
中间高、两边低，左右基本对称，数据大体呈正 态分布。可以判定此时工序处于稳定状态。 （2）偏向型直方图
偏向型又分左偏型和右偏型，如孔加工习惯造成的 特性值分布常呈左偏型，而轴加工习惯造成的特性值分 布常呈右偏型
19
三、直方图
（3）折齿型直方图
这种形状可能是由于测量误差太大或分组组数不当 或测量仪器精度不够所造成的
组员 承担具体的操作；提出意 见和建议；认真参加各项 活动。
9
四、质量改进的组织与推进
（二）质量改进的障碍
1．对自身质量水平缺乏正确的认识 2．不能正确对待质量改进工作的成功与失败 3．“高质量意味着高成本”的错误认识 4．管理者对权力下放错误的理解 5．员工的顾虑
10
四、质量改进的组织与推进
（三）持续的质量改进
本章重点
1 质量改进概述 2 质量改进的常用工具
1
第一节 质量改进概述
出现两个顶峰，这往往是由于把不同的材料、不同 加工者、不同操作方法、不同设备生产的两批产品混在 一起造成的。
20
三、直方图
（5）平顶型直方图
峰顶过宽过平，这主要是由于生产过程中某种因素在 缓慢起作用造成的，如刃具的磨损、操作者逐渐疲劳使 质量特性数据的中心值缓慢移动。
（6）孤岛形直方图
1、确定课题 2、收集语言及文字资料 3、语言及文字资料卡片化 4、综合整理卡片 5、制图 6、使用
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八、流程图法
（一）流程图的概念
流程图是将一个过程（如工艺过程、检验过程、质量 改进过程等）的步骤用图形的形式表示出来。
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八、流程图法
（二）绘制流程图的步骤
1．对现有过程进行描述的流程图 2．设计一个新过程的流程图
中间高、两边低，左右基本对称，数据大体呈正 态分布。可以判定此时工序处于稳定状态。 （2）偏向型直方图
偏向型又分左偏型和右偏型，如孔加工习惯造成的 特性值分布常呈左偏型，而轴加工习惯造成的特性值分 布常呈右偏型
19
三、直方图
（3）折齿型直方图
这种形状可能是由于测量误差太大或分组组数不当 或测量仪器精度不够所造成的
组员 承担具体的操作；提出意 见和建议；认真参加各项 活动。
9
四、质量改进的组织与推进
（二）质量改进的障碍
1．对自身质量水平缺乏正确的认识 2．不能正确对待质量改进工作的成功与失败 3．“高质量意味着高成本”的错误认识 4．管理者对权力下放错误的理解 5．员工的顾虑
10
四、质量改进的组织与推进
（三）持续的质量改进
本章重点
1 质量改进概述 2 质量改进的常用工具
1
第一节 质量改进概述
实验设计与质量改进优秀课件
因素变差影响的不敏感性，即稳健产品对制造工 艺、环境和使用条件和材质的差异以及材料的老 化、零部件的磨损和腐蚀（在一定范围内）等的 影响是不敏感的。
二、实验设计的提出和发展
20世纪20年代，英国学者费舍尔最早提出，为使 农业实验合理化，提出一种用于安排实验和分析 实验数据的数理统计方法。
早期：用于生物学、医学等领域； 二战后：在工业中得到推广和应用； 20世纪50年代，日本学者田口玄一提出了稳健性
(2)因子(因素)：影响响应变量的因素 定量因子 定性因子 可控因子 不可控因子 一般记为：A，B，C，…..等 (3)因子水平：实验中因子所处的各个状态 一般记为：A1,A2,A3…
B1,B2,B3…
举例：
某化学工程中，为了提高合成树脂的抗拉强度，决 定进行实验。通过考查：添加剂种类和添加量影 响较大，希望通过实验找出这两种重要影响因素 的最佳组合。
➢ 假设结果A2为最佳，固定A2，再对B因子的各水 平实验，结果为B2(6%)为最佳。
➢ 使抗拉强度最大的最佳因子组合为A2B2。
这种实验方式每次只对一个因子进行实验，所以 称为单一因子实验法。
因子之间常有交互作用存在，用单一因子实验法 设计有多个因子的实验是不可靠的，常会导出错 误的结论。
单一因子实验法不是理想的实验法。
Y=f(x)+ε
ε─残差，由其他变异造成的f(x)所无法解释的误差，
ε～N(0,
)
2 e
Y ˆE(Y)Ef(x)E()f(x)
i yi y ˆi
实际工程中要直接建立质量特征值与影响因素之间的关 系式很难。
实验设计就是采用科学的方法研究质量特征值和影响因 素之间的关系，并根据实验设计建立的模型，确定 X1,X2,…,Xp的最佳值，从而使得质量特征值Y尽量与设计 目标相吻合。
二、实验设计的提出和发展
20世纪20年代，英国学者费舍尔最早提出，为使 农业实验合理化，提出一种用于安排实验和分析 实验数据的数理统计方法。
早期：用于生物学、医学等领域； 二战后：在工业中得到推广和应用； 20世纪50年代，日本学者田口玄一提出了稳健性
(2)因子(因素)：影响响应变量的因素 定量因子 定性因子 可控因子 不可控因子 一般记为：A，B，C，…..等 (3)因子水平：实验中因子所处的各个状态 一般记为：A1,A2,A3…
B1,B2,B3…
举例：
某化学工程中，为了提高合成树脂的抗拉强度，决 定进行实验。通过考查：添加剂种类和添加量影 响较大，希望通过实验找出这两种重要影响因素 的最佳组合。
➢ 假设结果A2为最佳，固定A2，再对B因子的各水 平实验，结果为B2(6%)为最佳。
➢ 使抗拉强度最大的最佳因子组合为A2B2。
这种实验方式每次只对一个因子进行实验，所以 称为单一因子实验法。
因子之间常有交互作用存在，用单一因子实验法 设计有多个因子的实验是不可靠的，常会导出错 误的结论。
单一因子实验法不是理想的实验法。
Y=f(x)+ε
ε─残差，由其他变异造成的f(x)所无法解释的误差，
ε～N(0,
)
2 e
Y ˆE(Y)Ef(x)E()f(x)
i yi y ˆi
实际工程中要直接建立质量特征值与影响因素之间的关 系式很难。
实验设计就是采用科学的方法研究质量特征值和影响因 素之间的关系，并根据实验设计建立的模型，确定 X1,X2,…,Xp的最佳值，从而使得质量特征值Y尽量与设计 目标相吻合。
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B1,B2,B3…
版权所有：张跃刚
举例：
某化学工程中，为了提高合成树脂的抗拉强度，决 定进行实验。通过考查：添加剂种类和添加量影 响较大，希望通过实验找出这两种重要影响因素 的最佳组合。
添加剂种类A：水平：A1(甲)、A2(乙)─定性因子 添加量B：水平：B1(4%)、B2(6%)、B3(8%)─定
版权所有：张跃刚
稳健设计也称鲁棒设计(Robust Design)： 是使所设计的产品（或工艺）无论在制造和使用中
当结构参数发生变差，或是在规定寿命内结构发 生老化和变质（在一是范围内）时都能保持产品 性能稳定的一种设计方法。 稳健设计是提高和改进产品质量的一种有效的工程 方法。
版权所有：张跃刚
产品质量的稳健性(robustness) 是指产品（或系统）的质量特性对设计参数和噪声
使抗拉强度最大的最佳因子组合为A2B2。
版权所有：张跃刚
这种实验方式每次只对一个因子进行实验，所以 称为单一因子实验法。
因子之间常有交互作用存在，用单一因子实验法 设计有多个因子的实验是不可靠的，常会导出错 误的结论。
单一因子实验法不是理想的实验法。
版权所有：张跃刚
两个因子之间的交互作用称为二因子交互作用； 三个因子之间的交互作用称为三因子交互作用。
要求实验材料的分配和各个实验进行的次序都是随机确定的。 (3)区组化原则 是用来提高实验精确度的一种方法，将实验对象按照某种水平
或标准加以分组，同一组内的实验尽量保证受同样的影响。
版权所有：张跃刚
四、实验设计的分类
第九章 实验设计与质量改进
第一节 实验设计概述 第二节 全因子实验 第三部 部分因子实验和RSM简介 第四节 田口方法
版权所有：张跃刚
第一节 实验设计概述
一、实验设计概念 实验设计(DOE─Design of Experiments)：是用于产
品和工艺参数稳健性设计及工艺过程的优化的方 法，主要解决多因素条件实验的问题。 目的： 合理安排实验； 科学的分析实验结果； 以较小的实验规模（实验次数）、较短的实验周 期和较低的实验成本，获得理想的实验结果和正 确的结论（最佳参数组合）。
因素变差影响的不敏感性，即稳健产品对制造工 艺、环境和使用条件和材质的差异以及材料的老 化、零部件的磨损和腐蚀（在一定范围内）等的 影响是不敏感的。
版权所有：张跃刚
二、实验设计的提出和发展
20世纪20年代，英国学者费舍尔最早提出，为使 农业实验合理化，提出一种用于安排实验和分析 实验数据的数理统计方法。
i yi yˆi
版权所有：张跃刚
实际工程中要直接建立质量特征值与影响因素之间的关 系式很难。
实验设计就是采用科学的方法研究质量特征值和影响因 素之间的关系，并根据实验设计建立的模型，确定 X1,X2,…,Xp的最佳值，从而使得质量特征值Y尽量与设计 目标相吻合。
通过实验设计，能实现对实验的合理安排，科学分析实 验结果，以较小的实验规模(次数)，较短的实验周期及 较低的实验成本，获得理想的实验结果及正确结论。
早期：用于生物学、医学等领域； 二战后：在工业中得到推广和应用； 20世纪50年代，日本学者田口玄一提出了稳健性
设计理论和质量损失观，把质量和经济统一，为 质量波动的定量统计分析提出了一套全新的方法 即著名的田口方法。
版权所有：张跃刚
三、实验设计的基本概念和基本原则
1.实验设计的基本概念 实验设计的目标是要找出
量因子
版权所有：张跃刚
因果图：
添加剂种类A 添加量B
响应变量
抗 拉 强 度
版权所有：张跃刚
实验步骤：
实验分两步进行，先确定一个因子的最佳水平， 然后再确是另一个因子的最佳水平。
先将B因子的某一水平（如B1：4%）固定，对A 因子的各水平实验。
假设结果A2为最佳，固定A2，再对B因子的各水 平实验，结果为B2(6%)为最佳。
版权所有：张跃刚
一个完整的实验包括： 实验设计； 实验实施； 实验结果分析。 实验设计与统计过程控制的区别： 实验设计：是主动解决问题的工具； 统计过程控制：是一种被动的工具。
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实验设计方法： 西方经典实验方法：比较实验、全因子实验、
部分因子实验、响应曲面模型、最优化实验等 日本质量专家田口玄一的实验方法：田口方法 应用：复杂的电子、机械产品 合理选择元器件或零部件的参数； 改善产品功能目标值的稳定性； 提高产品的固有质量水平； 降低产品成本。
书上P210：例9-1，例9-2
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2.基本概念 (1)响应变量(响应输出):衡量实验结果好坏的指标 根据响应变量是否可用数值表示： 定量的响应变量 定性的响应变量 根据同一实验响应变量的个数： 单响应变量 多响应变量
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(2)因子(因素)：影响响应变量的因素 定量因子 定性因子 可控因子 不可控因子 一般记为：A，B，C，…..等 (3)因子水平：实验中因子所处的各个状态 一般记为：A1,A2,A3…
抗拉 强度
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30 ·
A1
20 ·
A2
· · · B1
B2
B3 添加量
因子交互作用图
有交互作用
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3.实验设计的基本原则（费歇尔三原则）
(1)重复性原则 基本实验应该重复进行若干次，目的是获得较精确的实验结果。 (2)随机化原则 是实验设计使用统计方法的基石，避免人为引起的系统性误差，
一组x1,x2,…xp参数的 组合，一方面使实验 输出最优，同时使不 可控因素对过程输出 影响不敏感。
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质量特征值Y是影响因素x的函数：
Y=f(x)+ε
ε─残差，由其他变异造成的f(x)所无法解释的误差，
ε～N(0,
)
2 e
Yˆ E(Y ) E f (x) E( ) f (x)
上例记中为：：因A×子BA、B的交互作用抗强拉度
40 ·
抗拉强度数据：
A2
B A
B1
B2
B3
30 ·
A1
A1 25 35 30 A2 30 40 35
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· · · B1
B2
B3 添加量
因子交互作用图
没有交互作用
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抗拉强度数据：
B A
B1
B2
B3
Hale Waihona Puke A1 25 35 30A2 40 30 20
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举例：
某化学工程中，为了提高合成树脂的抗拉强度，决 定进行实验。通过考查：添加剂种类和添加量影 响较大，希望通过实验找出这两种重要影响因素 的最佳组合。
添加剂种类A：水平：A1(甲)、A2(乙)─定性因子 添加量B：水平：B1(4%)、B2(6%)、B3(8%)─定
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稳健设计也称鲁棒设计(Robust Design)： 是使所设计的产品（或工艺）无论在制造和使用中
当结构参数发生变差，或是在规定寿命内结构发 生老化和变质（在一是范围内）时都能保持产品 性能稳定的一种设计方法。 稳健设计是提高和改进产品质量的一种有效的工程 方法。
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产品质量的稳健性(robustness) 是指产品（或系统）的质量特性对设计参数和噪声
使抗拉强度最大的最佳因子组合为A2B2。
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这种实验方式每次只对一个因子进行实验，所以 称为单一因子实验法。
因子之间常有交互作用存在，用单一因子实验法 设计有多个因子的实验是不可靠的，常会导出错 误的结论。
单一因子实验法不是理想的实验法。
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两个因子之间的交互作用称为二因子交互作用； 三个因子之间的交互作用称为三因子交互作用。
要求实验材料的分配和各个实验进行的次序都是随机确定的。 (3)区组化原则 是用来提高实验精确度的一种方法，将实验对象按照某种水平
或标准加以分组，同一组内的实验尽量保证受同样的影响。
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四、实验设计的分类
第九章 实验设计与质量改进
第一节 实验设计概述 第二节 全因子实验 第三部 部分因子实验和RSM简介 第四节 田口方法
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第一节 实验设计概述
一、实验设计概念 实验设计(DOE─Design of Experiments)：是用于产
品和工艺参数稳健性设计及工艺过程的优化的方 法，主要解决多因素条件实验的问题。 目的： 合理安排实验； 科学的分析实验结果； 以较小的实验规模（实验次数）、较短的实验周 期和较低的实验成本，获得理想的实验结果和正 确的结论（最佳参数组合）。
因素变差影响的不敏感性，即稳健产品对制造工 艺、环境和使用条件和材质的差异以及材料的老 化、零部件的磨损和腐蚀（在一定范围内）等的 影响是不敏感的。
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二、实验设计的提出和发展
20世纪20年代，英国学者费舍尔最早提出，为使 农业实验合理化，提出一种用于安排实验和分析 实验数据的数理统计方法。
i yi yˆi
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实际工程中要直接建立质量特征值与影响因素之间的关 系式很难。
实验设计就是采用科学的方法研究质量特征值和影响因 素之间的关系，并根据实验设计建立的模型，确定 X1,X2,…,Xp的最佳值，从而使得质量特征值Y尽量与设计 目标相吻合。
通过实验设计，能实现对实验的合理安排，科学分析实 验结果，以较小的实验规模(次数)，较短的实验周期及 较低的实验成本，获得理想的实验结果及正确结论。
早期：用于生物学、医学等领域； 二战后：在工业中得到推广和应用； 20世纪50年代，日本学者田口玄一提出了稳健性
设计理论和质量损失观，把质量和经济统一，为 质量波动的定量统计分析提出了一套全新的方法 即著名的田口方法。
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三、实验设计的基本概念和基本原则
1.实验设计的基本概念 实验设计的目标是要找出
量因子
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因果图：
添加剂种类A 添加量B
响应变量
抗 拉 强 度
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实验步骤：
实验分两步进行，先确定一个因子的最佳水平， 然后再确是另一个因子的最佳水平。
先将B因子的某一水平（如B1：4%）固定，对A 因子的各水平实验。
假设结果A2为最佳，固定A2，再对B因子的各水 平实验，结果为B2(6%)为最佳。
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一个完整的实验包括： 实验设计； 实验实施； 实验结果分析。 实验设计与统计过程控制的区别： 实验设计：是主动解决问题的工具； 统计过程控制：是一种被动的工具。
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实验设计方法： 西方经典实验方法：比较实验、全因子实验、
部分因子实验、响应曲面模型、最优化实验等 日本质量专家田口玄一的实验方法：田口方法 应用：复杂的电子、机械产品 合理选择元器件或零部件的参数； 改善产品功能目标值的稳定性； 提高产品的固有质量水平； 降低产品成本。
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2.基本概念 (1)响应变量(响应输出):衡量实验结果好坏的指标 根据响应变量是否可用数值表示： 定量的响应变量 定性的响应变量 根据同一实验响应变量的个数： 单响应变量 多响应变量
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(2)因子(因素)：影响响应变量的因素 定量因子 定性因子 可控因子 不可控因子 一般记为：A，B，C，…..等 (3)因子水平：实验中因子所处的各个状态 一般记为：A1,A2,A3…
抗拉 强度
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A1
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A2
· · · B1
B2
B3 添加量
因子交互作用图
有交互作用
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3.实验设计的基本原则（费歇尔三原则）
(1)重复性原则 基本实验应该重复进行若干次，目的是获得较精确的实验结果。 (2)随机化原则 是实验设计使用统计方法的基石，避免人为引起的系统性误差，
一组x1,x2,…xp参数的 组合，一方面使实验 输出最优，同时使不 可控因素对过程输出 影响不敏感。
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质量特征值Y是影响因素x的函数：
Y=f(x)+ε
ε─残差，由其他变异造成的f(x)所无法解释的误差，
ε～N(0,
)
2 e
Yˆ E(Y ) E f (x) E( ) f (x)
上例记中为：：因A×子BA、B的交互作用抗强拉度
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抗拉强度数据：
A2
B A
B1
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A1 25 35 30 A2 30 40 35
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· · · B1
B2
B3 添加量
因子交互作用图
没有交互作用
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抗拉强度数据：
B A
B1
B2
B3
Hale Waihona Puke A1 25 35 30A2 40 30 20