1、1第第 七七 章章试验设计方法试验设计方法Minitab Minitab 软件操作软件操作质量工程质量工程2 本章主要讨论本章主要讨论: : 案例一：某化工厂正交试验改善案例案例一：某化工厂正交试验改善案例 案例二：膨胀剂生产工艺参数的优化设计案例二：膨胀剂生产工艺参数的优化设计 案例三：全因子试验设计案例案例三：全因子试验设计案例 案例四：某化工品的合成工艺案例四：某化工品的合成工艺 案例五：案例五： Box-behnke Box-behnke 试验设计及案例试验设计及案例第七章第七章 试验设计方法试验设计方法Minitab Minitab 软件操作软件操作3案例一：某化工厂正交试验改善案例
2、案例一：某化工厂正交试验改善案例 一个6Sigma项目小组对某化工过程的优率进行改善，其过程参数如表7-1。经过分析发现A、D有交互作用，经过试验结果如表7-2。4试找出最佳的试验组合。51、用用MINITAB进行分析进行分析信噪比响应表：均值响应表：标准差响应表：62 2、对平均值的主要影响分析对平均值的主要影响分析2155504540352121555045403521A均均值值 的的均均值值BCD均均值值 主主效效应应图图数据均值从图中可以看出 组合最好。1121ABC D73、对均值的交互作用影响分析、对均值的交互作用影响分析21605040302160504030A AD D12A1
3、2D均均值值 交交互互作作用用图图数据均值84.对标准偏差的主要影响分析对标准偏差的主要影响分析2115.012.510.07.55.0212115.012.510.07.55.021A标标准准差差 的的均均值值BCD标标准准差差 主主效效应应图图数据均值从图中可以看出 组合最好。1212AB C D95、标准差的交互作用影响分析、标准差的交互作用影响分析212015105212015105A AD D12A12D标标准准差差 交交互互作作用用图图数据均值106、对信噪比的主要影响分析、对信噪比的主要影响分析2134333231302121343332313021A信信噪噪比比 的的均均值值B
4、CD信信噪噪比比 主主效效应应图图数据均值信噪: 望大从图中可以看出 组合最好。1121ABC D117、对信噪比的交互作用影响分析、对信噪比的交互作用影响分析2134323021343230A AD D12A12D信信噪噪比比 交交互互作作用用图图数据均值信噪: 望大128 8、对试验结果进行预测分析、对试验结果进行预测分析13案例二：膨胀剂生产工艺参数的优化设计案例二：膨胀剂生产工艺参数的优化设计膨胀剂是为了适应控制爆破技术要求而设计研制的一种新型破碎材料。它利用自身生产的膨胀力使破碎体(岩石或水泥构件等)按人为规定的要求开裂或破碎，以达到取石或清基的目的。根据胀裂剂的性能和使用要求，其技
5、术指标规定如下。粒度100筛上物30min30min升温30MPa对胀裂剂各项性能指标进行深入分析以后，认为膨胀力是其中最主要的性能指标。为此，试图用田口方法优化膨胀力达到大于30MPa的技术要求。14实验目的：探求膨胀剂生产最佳工艺条件。试验指标：SN比 越大越好影响膨胀力Y的4个因素为： A调节剂加入量 B活性剂加入量C无机盐加入量 D辅料加入量15试验数据16信噪比响应表：均值响应表：标准差响应表：173213530252032132135302520321A均均值值 的的均均值值BCD均均值值 主主效效应应图图数据均值3211.41.21.00.83213211.41.21.00.83
6、21A标标准准差差 的的均均值值BCD标标准准差差 主主效效应应图图数据均值32130292827263213213029282726321A信信噪噪比比 的的均均值值BCD信信噪噪比比 主主效效应应图图数据均值信噪: 望大从上分析可以知道， 为最佳组合。1122ABC D18案例三：全因子试验设计案例案例三：全因子试验设计案例一个6Sigma项目小组决定对筛选出来的4个因子D,E,F,K进行全因子试验设计，其试验结果如下：191、试验结果分析、试验结果分析一般线性模型: Y 与 D, E, F, K 方差分析从以上分析可知D,E,F是重要的关键因子，并且D,F因子有交互作用。202.2.建立
7、试验数学模型建立试验数学模型Y 的估计回归系数：Y 的方差分析：21Y 的估计回归系数，使用未编码单位的数据建立试验的数学模型如下：Y=49.75+16.63D+10.00E+0.13F-2.38K-9.50DF221-170605040301-11-170605040301-1D均均值值EFKY Y 主主效效应应图图数据均值1-11-11-1906030906030906030D DE EF FK K-11D-11E-11FY Y 交交互互作作用用图图数据均值从以上分析结果可知，D,E为关键因子，D,F因子有交互作用。23案例四：某化工品的合成工艺案例四：某化工品的合成工艺 在某化工的合成工
8、艺中，为了提高产量，试验者选了3个因素：原料配比x1，某有机物的吡啶量x2和反应时间x3，每个因素均取了7个水平：原料配比/(%):1.0,1.4,1.8,2.2,2.6,3.0,3.4吡啶量/ml：10,13,16,19,23,25,28反应时间/h:0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5试验选用均匀设计表 ,试验结果为表7-8。37(7 )U24试对试验结果进行建模与分析。251、回归分析回归分析:Y 与与 A, B, C 回归方程为：Y = 0.198 + 0.0459 A - 0.00391 B + 0.0720 C262.方差分析方差分析27案例五：案例五： Box-
9、behnkenBox-behnken试验设计及案例试验设计及案例一个6Sigma项目小组，对某化学制剂进行过程能力改善，经过分析，发现温度(A)、压力(B)、时间(C)是影响化学制剂成品率的重要因子，考虑到化学反应过程的安全性，进行Box-behnken试验设计较为合理，其实验结果如下：281.用用MINITAB进行全模型分析进行全模型分析y 的估计回归系数:y 的方差分析:292、用、用MINITAB进行删减模型分析进行删减模型分析y 的估计回归系数30y 的方差分析31y 的异常观测值R 表示此观测值含有大的标准化残差3、用、用minitab建立回归模型建立回归模型从上面删减模型可以知道，
10、试验结果的回归模型如下：2553.3704.3040.3310.7020.007yABCA 324、用、用MINITAB进行图形分析进行图形分析A AB B3002802602402202005045403530C 0保持值 80809090100100110110120120130130140140yy y 与与 B B, , A A 的的等等值值线线图图50804010012020014025030300y yB BA AC 0保持值y y 与与 B B, , A A 的的曲曲面面图图335、对响应变量进行优化、对响应变量进行优化响应优化 预测的响应y= 95.6811， 合意性 = 1.000000复合合意性 = 1.00000034曲线高低1.0000D优化d = 1.0000最大值yy = 95.68111.0000合意性复合10.020.030.050.0200.0300.0BCA300.030.020.0优化图
