響應曲面設計與分析ppt課件(PPT 39頁)

1、1RSM-響應曲面設計與分析SAM:白軍明第1頁，共39頁。2Part 1-復習-20Part 2-RSM-響應曲面設計與分析20Part 3-應用Minitab進行RSM-30Part 4-應用JMP進行RSM-30Part 5-應用JMP和Minitab進行穩(wěn)健設計-50Part 6-練習:直升機試驗-180課程內(nèi)容第2頁，共39頁。3溫故知新DOE的目的:從多個變量中找出對輸出影響最大的因素,即顯著因素;找到最能使輸出符合目標值的因素組合;調(diào)整可控制因素使輸出值的波動最小;尋找可控制因素之值,使輸出值最佳;從多個變量比例總和不變中找出使輸出最佳的因素組合；不改變目前的生產(chǎn)的條件下的DOE

2、DOE種類:部分因子DOE篩選全因子DOERSMTaguchi DesignMixture DesignEVOP調(diào)優(yōu)運算DOE設計的基本原則:重復實驗(Replication);隨機化(Randomization);劃分區(qū)組(Blocking);第3頁，共39頁。4常用實驗設計的策劃與安排1.用部分實施的因子設計進行因子的篩選; 目的: 找到有影響的因子;2. 全因子實驗設計法對因子效應和交互作用進行全面分析; Factor5, 目的使因子；3. 響應曲面方法(RSM) 確定回歸關系并求出最優(yōu)設置；擬合一個二次方程，得到實驗區(qū)域的最優(yōu)點；第4頁，共39頁。5JMP軟件中DOE的基本類型:自定義

3、設計預確定設計因子設計全因子設計,因子個數(shù)少,需要考查交互項穩(wěn)健設計響應面設計混料設計第5頁，共39頁。6Minitab軟件中DOE的基本類型: 因子 響應曲面 混合 田口第6頁，共39頁。7復習：中心點center point設計和最大傾斜法 二水平試驗中，自變量的水平只有兩個，因此自變量的效果只能用直線才看得到。但這只是假設，有必要確認是直線還是曲線。中心點設計，是指利用部分配置法選定重要因子后，在確認自變量的效果是直線還是曲線時所使用的方法。如果是直線，跟隨因變量的增加方向進行試驗，快速移動到最佳點附近，這就是最大傾斜法。 第7頁，共39頁。8例如：對通過部分配置法選定的重要因子A、B進

4、行中心點(center point)設計。（A的水平是40，60；B的水平是80，100） 復習：中心點center point設計和最大傾斜法 第8頁，共39頁。9復習：請準確解釋下面的試驗結(jié)果？你能寫出擬合方程嗎第9頁，共39頁。10Part 2-RSMRSM-響應曲面設計與分析第10頁，共39頁。11生產(chǎn)/ 制造 過程非可控因素 可控制因素響應變量RSM:研究響應變量Y如何依賴于自變量X，進而找到X的設置使得Y得到最佳值。(X 3)第11頁，共39頁。12響應面設計與分析先用兩水平的因子試驗數(shù)據(jù)擬和線性回歸方程，如有彎曲趨勢，再擬和一個含二次項的回歸方程目的：響應變量究竟如何依賴于自變量

5、，進而找到最佳自變量的設置使的響應變量得到最佳值（較適應望大和望小的情形）第12頁，共39頁。13響應面設計方法如何選擇全因子設計部分一般安排全因子試驗，當因子數(shù)大于時才考慮部分實施的因子設計，但；如何確定星號點的位置(a的數(shù)值)；1. CCD-中心復合設計 2. Box-Behnken將因子各試驗點取在立方體的中點，特點：試驗次數(shù)少；如何確定中心點的個數(shù)(Nc)；中心點個數(shù)至少也要次；第13頁，共39頁。14網(wǎng)球彈度生產(chǎn)條件優(yōu)化例子關鍵因子: Silica, Silane, and Sulfur,過目標是450;Silica高底水平分別取0.7%和1.7%;Silane高底水平分別取40和6

6、0;按排全因子和中心點作3次的實驗;第14頁，共39頁。15Part 3-MinitabRSM-響應曲面設計與分析第15頁，共39頁。16利用Minitab完成此DOE第16頁，共39頁。17結(jié)果分析第17頁，共39頁。18數(shù)據(jù)分析第18頁，共39頁。19Part 4-應用JMP進行RSM第19頁，共39頁。20試驗安排DOEResponse Surface Design輸入響應和因子, 按”Continue”, 選設計方法案Box_Behnken隨機化選中心點數(shù),或重復次數(shù);生成試驗表安排試驗從表面板ModelRun script生成分析報告第20頁，共39頁。21響應面響應第21頁，共39

7、頁。22第22頁，共39頁。23交互作用分析Prediction profilerInteraction profiler第23頁，共39頁。24預測結(jié)果Prediction ProfilerDesirability FunctionsPrediction ProfilerMaximize DesirabilityPrediction ProfilerRemember setting第24頁，共39頁。25等高線分析:Response Factor ProfilingContour Profiler第25頁，共39頁。26Part 5-應用JMP和Minitab進行穩(wěn)健設計第26頁，共39頁。

8、27穩(wěn)健參數(shù)設計 通過選擇可控因子的水平組合來減少一個系統(tǒng)(或產(chǎn)品,過程)對噪聲變化的敏感性,從而達到減少此系統(tǒng)性能波動的目的. 噪聲因子的來源:1.參數(shù)的變化;2. 原材料參數(shù)的變化;3. 環(huán)境的變化;4. 載荷因子;5. 單元間差異與空間差異;6. 時間差異;7. 耗損降級;第27頁，共39頁。28試驗和建模傳通思維: 通過減少噪聲的變差來實現(xiàn)肩上響應變量的變差;穩(wěn)健參數(shù)設計:探索可控因子與噪聲因子的交互作用,用改變可控因子與噪聲因子的水平組合的辦法來減小響應變量的變差.選擇參數(shù)的最佳設置以求減少響應變量變差的方法稱為參數(shù)設計;如何限定可控因子的噪聲波動的方法稱為容差設計;常用建模方法:乘

9、積表(也叫內(nèi)外表)(Inter-outer array)進行位置與散度建模;找到對位置有顯著影響者為位置因子(Location Factor);對散度有顯著影響者為散度因子(Dispersion Factor);是位置因子但又非散度因子者稱為調(diào)節(jié)因子(Adjustment Factor);單一乘積表進行響應建模;第28頁，共39頁。29建模策略:望目型:選擇散度因子的水平使散度最小化;選擇調(diào)節(jié)因子的水平使位置達到目標值;望大(小)型:選擇位置因子的水平使位置達到最大(小)化;選擇非位置因子的散度使散度最小化;第29頁，共39頁。30位置及散度的度量信噪比(S/N)第30頁，共39頁。31穩(wěn)健參

10、數(shù)設計的計劃1.成本制定可控因子水平表;2. 制定控制表(內(nèi)表);二水平:L4,L18,L16,L32, 三水平:L9,L27;3.制定誤差因子水平表;4. 制定噪聲表(外表)乘積法:采用正交表安排噪聲表;綜合誤差法;(負側(cè)最壞水平;標準水平;正側(cè)最壞水平);最不利綜合誤差法; (負側(cè)最壞水平;正側(cè)最壞水平);第31頁，共39頁。32例子：此試驗的目標是找出預定控制因子設置，它可在最大化附著性（脫拉力）的同時最小化尼龍管的組裝成本。因子名稱類型水平注釋干擾控制3管道和連接器干擾壁厚控制3連接器的壁厚度深度控制3將管道插入至連接器的深度粘度控制3粘度百分比時間噪聲2處理時間溫度噪聲2溫度濕度 噪聲2相對濕度第32頁，共39頁。33試驗數(shù)據(jù)第33頁，共39頁。34穩(wěn)健參數(shù)設計-JMPDOETuguchi Arrays輸入響應,控制因子,噪聲因子的數(shù)量和水平數(shù);生成試驗表安排試驗;輸入結(jié)果;噪聲因子只取兩水平;第34頁，共39頁。35表面板ModelRum scriptOr AnalyzeFit Model;穩(wěn)健參數(shù)設計-JMP第35頁，共39頁。36穩(wěn)健參數(shù)設計-JMP主效應圖分析:第36頁