【正文】 實 驗 設(shè) 計 基 礎(chǔ)Alexander MengSQA, SAE Magics Ltd.課程安排第一講：實驗設(shè)計中的正交試驗第二講：方差分析和 2k因子、 3k因子設(shè)計第三講：正交試驗的方差分析第四講：穩(wěn)健設(shè)計和產(chǎn)品的三階段設(shè)計第五講：可靠性設(shè)計第一講：實驗設(shè)計中的正交試驗第一節(jié)：優(yōu)秀工程師應(yīng)當(dāng)掌握的質(zhì)量管理技術(shù)第二節(jié)：進(jìn)行實驗設(shè)計的意義及其發(fā)展過程第三節(jié)：正交試驗、正交表及其用法第四節(jié)：混合水平的正交試驗設(shè)計第五節(jié)：有交互作用的正交試驗設(shè)計第一節(jié)：優(yōu)秀工程師應(yīng)當(dāng)掌握的質(zhì)量管理技術(shù)在掌握專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，一個優(yōu)秀的工程師至少應(yīng)當(dāng)掌握以下的質(zhì)量管理技術(shù)：1. Cpk (過程能力指數(shù) )2. GRR (重復(fù)性和再現(xiàn)性 )3. Correlation (相關(guān)性 )(統(tǒng)計過程控制 )技術(shù)就是利用統(tǒng)計技術(shù)對過程中的各個階段進(jìn)行監(jiān)控，從而達(dá)到改進(jìn)與保證質(zhì)量的目的。 SPC強(qiáng)調(diào)全過程的預(yù)防。居 QC七工具核心地位的控制圖是 SPC的重要工具，它包括計量值控制圖和計數(shù)值控制圖 。第一節(jié)：優(yōu)秀工程師應(yīng)當(dāng)掌握的質(zhì)量管理技術(shù) EWMA控制圖CUSUM(累積和 )控制圖 的設(shè)計思想就是對數(shù)據(jù)的信息加以積累 .它的理論基礎(chǔ)是序貫分析原理中的序貫概率比檢驗，通過對信息的累積，將過程的小偏移累加起來，達(dá)到放大的效果，提高檢測過程小偏移的靈敏度。 CUSUM控制圖分別可用于計量性數(shù)據(jù) (正態(tài)分布 )不合格品數(shù) (泊松分布 )，不合格品率 (二項分布 )。EWMA(指數(shù)加權(quán)滑動平均 )控制圖 中控制統(tǒng)計量同樣利用了歷史數(shù)據(jù) ,而且它可以對不同階段的數(shù)據(jù)取不同的權(quán)重，距今越近的數(shù)據(jù)權(quán)重越大，反之則越小。 EWMA控制圖設(shè)計的本質(zhì)就是尋找最優(yōu)參數(shù) (入，K)組合的過程，所依據(jù)的原則是：對給定的穩(wěn)態(tài) ARL(0)， 使過程出現(xiàn)設(shè)定偏移量的偏移時具有最小失控的 ARL。第一節(jié)：優(yōu)秀工程師應(yīng)當(dāng)掌握的質(zhì)量管理技術(shù)產(chǎn)品、工藝過程的穩(wěn)健設(shè)計方法和技術(shù)開發(fā)階段的穩(wěn)健技術(shù)開發(fā)方法統(tǒng)稱為穩(wěn)健設(shè)計技術(shù)，它是開發(fā)高質(zhì)量低成本產(chǎn)品最有效的方法 .在實際生產(chǎn)中，任何一種產(chǎn)品都存在一些噪聲因素影響其質(zhì)量，對待這些因素一般可以有兩種態(tài)度：一是盡可能消除這些因素，但實際上往往很難實現(xiàn)，即使可能也需要花費(fèi)很大的代價，這是不值得的；二是盡量降低這些因素的影響，使產(chǎn)品特性對這些因素的變化不十分敏感。基本功能的性能穩(wěn)健取決于兩點：一是輸出質(zhì)量特性本身的波動??；二是該質(zhì)量特性應(yīng)盡可能接近設(shè)計目標(biāo)值。 S/N可以比較準(zhǔn)確地反映這兩個目標(biāo)。穩(wěn)健設(shè)計主要包括損失模型法、響應(yīng)面模型法、容差模型法和隨機(jī)模型法等。第一節(jié)：優(yōu)秀工程師應(yīng)當(dāng)掌握的質(zhì)量管理技術(shù)第一節(jié)：優(yōu)秀工程師應(yīng)當(dāng)掌握的質(zhì)量管理技術(shù) (QFD)QFD產(chǎn)生于日本，是一種在開發(fā)階段就對產(chǎn)品的適用性實施全方位保證，在產(chǎn)品的設(shè)計階段就確定制造過程中的質(zhì)量控制要點，以減少生產(chǎn)初期大量錯誤發(fā)生的系統(tǒng)方法。它從市場要求的情報出發(fā)，將其轉(zhuǎn)化為設(shè)計語言，繼而縱向經(jīng)過部件、零件展開至工序展開；橫向進(jìn)行質(zhì)量展開、技術(shù)展開、成本展開的可靠性展開。形式上以大量的系統(tǒng)展開表和矩陣圖為特征，盡量將生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題提前揭示，以達(dá)到多元設(shè)計、多元保證的目的。最常用質(zhì)量功能展開的文件有：顧客要求策劃矩陣；設(shè)計矩陣；最終產(chǎn)品特性展開矩陣；生產(chǎn)、采購矩陣；過程計劃和質(zhì)量控制表；作業(yè)指導(dǎo)書； (或同步工程 )現(xiàn)代企業(yè)面臨的主要課題是如何做好創(chuàng)新，但創(chuàng)新又面臨著兩個風(fēng)險 :市場不確定性和技術(shù)不確定性。市場因顧客需要的變化和技術(shù)進(jìn)步引起的競爭態(tài)勢的變化，要求產(chǎn)品的壽命周期縮短和更新?lián)Q代速度加快 。技術(shù)上則由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和新原理的采用，延長了開發(fā)周期。而并行工程則為企業(yè)如何以盡可能短的開發(fā)周期推出顧客與社會需要的產(chǎn)品提供了解決思想和方法。并行工程是對產(chǎn)品及制造和輔助過程實施并行、一體化設(shè)計，促使開發(fā)者始終考慮從概念形成直到使用后處置的產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的所有因素 (包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度和使用要求 )的一種系統(tǒng)方法。并行工程中普遍采用質(zhì)量工程技術(shù) (如 QFD、 田口法、 FMEA等 )和計算機(jī)技術(shù)。第一節(jié)：優(yōu)秀工程師應(yīng)當(dāng)掌握的質(zhì)量管理技術(shù) (Benchmarking)Benchmarking 是一個系統(tǒng)和連續(xù)的測量過程，這個過程就是要針對世界范圍內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)和具體的領(lǐng)先過程進(jìn)行連續(xù)不斷的測量和比較，以獲得幫助公司采取改進(jìn)行動的有效信息。水平比較可分為：內(nèi)部水平、競爭性水平、功能性水平、一般性水 平比較。水平比較的內(nèi)容：質(zhì)量、生產(chǎn)率和時間 (生產(chǎn)率和時間反映了成本問 題 )。第一節(jié)：優(yōu)秀工程師應(yīng)當(dāng)掌握的質(zhì)量管理技術(shù) (FMEA)FMEA被應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計和過程開發(fā)。它是一個重要的分析工具，有助于防止代價高的失效。它為設(shè)計小組提供了一個預(yù)期并消除這些失效的有效途徑。FMEA包括 (設(shè)計 )DFMEA和 (過程 )PFMEA。 DFMEA應(yīng)從列出設(shè)計希望做什么以及不希望做什么開始，即設(shè)計意圖。期望的特性的定義越明確，就越容易識別潛在的失效模式，采取糾正措施 .PFMEA應(yīng)從整個過程的流程圖 /風(fēng)險評估開始。流程圖應(yīng)確定與每個工序有關(guān)的產(chǎn)品 /過程特性參數(shù)。如果可能的話，還應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的 DFMEA確定某些產(chǎn)品的影響后果。第一節(jié)：優(yōu)秀工程師應(yīng)當(dāng)掌握的質(zhì)量管理技術(shù) (DFM)和裝配設(shè)計 (DFA)為優(yōu)化設(shè)計功能、可制造性、易于裝配之間關(guān)系所設(shè)計的同步工程.最主要的是要增進(jìn)對工藝變量與產(chǎn)品結(jié)果之間的關(guān)系的理解。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計者再在技術(shù)規(guī)范中確定必須在制造過程中加以控制的產(chǎn)品特性及其限制，以實現(xiàn)其使用要求。這將有利于：1)改進(jìn)產(chǎn)品的投產(chǎn)；2)改進(jìn)現(xiàn)有制造過程能力；3)提供可用于主管和工人培訓(xùn)的信息；DFM和 DFA通常由一個橫向職能小組來應(yīng)用，這可以防止工程師設(shè)計超出裝配技術(shù)或產(chǎn)量能力的制造或裝配步驟。小組通常有其他領(lǐng)域的專家和顧客參與，以解決設(shè)計人員知識不足或未領(lǐng)