质量工程学.docx
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质量工程学.docx
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质量工程学
郑州航空工业管理学院
课程设计报告
2011级工业工程专业XXXXX班级
课程名称质量工程课程设计
题目抛射器的性能设计与改进
姓名XXX学号XXXXXXXX
指导教师XXX职称教授
二О一X年X月XXX日
课程设计任务书
一、设计题目
抛射器的性能设计与改进
二、设计依据
1、抛射器的性能设计与改善要求:
认真阅读和学习六西格玛的知识,了解六西格玛改进流程DMAIC步骤,了解抛射器的组成部分和影响抛射器的射程的因素,进行抛射试验和测量、记录实验数据,对测量数据进行分析,找出主要因素,并对抛射器的性能进行新的设计和改善。
2、六西格玛改进流程DMAIC步骤及要求;
3、六西格玛改进流程DMAIC案例。
三、设计内容
质量工程课程设计的主要目标是:
培养学生运用所学专业知识进行分析,发现现有质量系统的问题所在,以及应采用何种方法对其进行改进,还要对改进的结果做出初步的预测。
本次课程设计的主要内容有:
1、了解DMAIC流程五个步骤的含义;
2、掌握DMAIC流程改进的方式和技术工具MINITAB;
3、完成对所选案例的改进;
2013年11月17日
目录
课程设计报告1
课程设计任务书2
一、设计题目2
二、设计依据2
三、设计内容2
目录3
抛射器的性能设计与改进1
序、课程设计简介1
一、界定阶段(Define)2
二、量测阶段(Measure)3
三、分析阶段(Analyze)7
四、改进阶段(Improve)9
五、控制阶段(Control)10
六、总结11
参考文献13
课程设计答辩评语14
抛射器的性能设计与改进
序、课程设计简介
本课程设计是与《质量工程学》配套的实践环节之一。
在完成理论教学基础上,对学生进行一次全面的实操性锻炼,采用制造企业的实际案例和数据,要求学生完成某一方面的实际设计内容,包括统计过程控制、试验设计等内容。
通过本环节的设计锻炼,让学生加深对本课程理论与方法的掌握,同时具备分析和解决生产运作系统问题的能力,改变传统的理论教学与生产实际脱节的现象。
同时学生应掌握以下技能:
(1)能正确运用工业工程基本原理及有关专业知识,应用DMAIC改进流程和质量控制方法对产品的质量相关方面进行分析;
(2)通过本次设计,熟悉6σ质量管理工具MINITAB在DMAIC改进流程中的应用,学会怎样运用这个工具对产品性能进行分析,对生产流程进行改进;(3)通过此次课程设计,树立正确的设计思想,培养学生运用所学专业知识分析和解决实际问题的能力。
能正确运用质量工程基本原理及有关专业知识,应用DMAIC改进流程和质量控制方法对产品的质量相关方面进行分析。
一、界定阶段(Define)
1、项目选择
如下图-1示为抛射器示意图,为获取最远抛射距离,优化并简化实验程序,决定对此试验进行正交试验设计,进而用高效率高标准高质量获取最远抛射距离这一实验的设计目标。
图-1抛射器示意图
2、项目实施
全面析因实验设计是研究多因素多水平的一种设计方法,它是根据选取所有因素的所有水平组合,进行全面实验的设计,最终选出最优组合的方法。
分析影响获取最远抛射距离这一试验设计目标的各种因素。
通过仔细观察,可以了解影响抛射物飞行距离的因素共有A、B、C三个,各个因素各有4、6、5三个水平,可以以此来进行全面析因实验,并针对各个因素进行方差分析,最后对最优组合进行检验。
二、量测阶段(Measure)
进行全面析因实验,分别设计在A1、A2、A3、A4水平下B、C因素的全析因实验,每个组合进行三次实验并求出平均值,记录以下实验数据,如表-1、表-2、表-3、表-4所示。
(单位:
cm)
表-1A1水平下的实验数据
A1
C1
C2
C3
C4
C5
B1
177.1
177.0
134.6
134.6
96.8
96.3
62.8
68.5
36.3
36.8
177.5
134.9
97.0
62.1
36.4
176.4
134.4
95.2
62.6
37.7
B2
339.5
338.5
237.2
273.2
212.9
212.8
161.2
161.7
115.1
115.1
337.8
273.1
213.7
161.7
115.1
338.3
273.2
212.0
162.2
115.2
B3
425.3
425.3
347.6
347.3
281.4
281.4
220.1
220.1
168.8
168.8
425.2
347.3
281.5
220.1
168.8
425.3
347.0
281.2
220.1
168.8
B4
454.3
454.3
379.3
376.7
314.5
318.8
256.0
256.2
200.7
198.9
454.8
379.5
326.1
256.4
198.4
453.9
380.2
315.7
256.1
198.3
B5
373.4
373.1
322.6
325.3
285.2
285.3
239.2
239.4
200.3
199.7
373.4
329.5
285.3
239.6
199.2
372.7
323.8
285.3
239.4
199.6
B6
278.5
274.0
171.2
171.3
160.6
160.4
153.2
153.3
138.9
138.8
278.7
171.4
160.3
153.1
138.7
264.8
171.4
160.6
153.4
138.9
A1水平下的最优组合为A1B4C1=454.3
表-2A2水平下的实验数据
A2
C1
C2
C3
C4
C5
B1
113.0
112.6
82.7
82.8
53.8
53.9
35.7
36.0
9.7
9.8
111.7
82.6
53.6
36.8
9.7
113.0
83.2
54.5
35.5
10.1
B2
240.7
239.8
192.5
191.1
148.8
149.0
110.9
110.8
76.1
76.0
239.7
190.7
149.2
110.8
75.9
239.2
191.0
149.1
110.8
75.9
B3
321.2
322.3
267.4
267.6
216.3
216.5
169.5
169.7
127.7
127.3
322.7
267.5
216.5
169.7
127.0
322.6
267.9
216.8
170.0
127.4
B4
363.0
363.2
309.7
309.5
256.4
256.5
206.6
206.6
160.3
160.3
363.7
309.6
256.3
206.7
160.1
362.9
309.2
256.7
206.4
160.6
B5
323.6
323.4
284.5
284.5
242.1
242.3
206.2
206.6
172.3
172.2
322.9
284.3
242.7
207.1
172.3
323.7
284.6
242.2
206.5
172.1
B6
170.5
170.3
161.2
161.3
150.9
151.0
143.7
143.8
130.4
130.5
170.3
161.4
151.0
143.8
130.4
170.2
161.3
150.9
144.0
130.6
A2水平下的最优组合为A2B4C1=363.2
表-3A3水平下的实验数据
A3
C1
C2
C3
C4
C5
B1
47.7
47.8
7.4
12.2
12.3
3.1
3.2
26.0
26.6
47.8
12.0
3.4
26.7
48.1
12.6
3.1
27.1
B2
157.4
157.2
124.1
124.0
94.3
94.5
69.4
69.3
57.0
56.5
157.3
124.3
94.4
69.1
56.0
157.0
123.6
94.9
69.2
56.6
B3
236.5
236.4
192.8
192.9
155.7
155.9
121.9
121.6
90.0
90.1
236.4
192.8
156.0
121.3
90.1
236.4
193.1
156.2
121.6
90.2
B4
284.5
284.8
238.1
238.0
198.0
199.1
160.6
160.5
128.3
126.8
285.1
238.0
200.9
160.3
126.0
284.9
238.1
198.3
160.6
126.2
B5
269.9
269.8
237.2
237.0
205.1
205.5
174.8
174.9
145.5
145.6
270.0
237.0
205.3
175.1
145.7
269.7
236.8
206.2
174.8
145.6
B6
158.7
158.8
155.2
155.1
145.0
145.0
133.7
133.6
124.2
124.3
158.8
155.2
145.1
133.4
124.3
158.8
155.0
144.9
133.6
124.5
A3水平下的最优组合为A3B4C1=284.8
表-4A4水平下的实验数据
A4
C1
C2
C3
C4
C5
B1
3.0
2.7
8.4
8.5
26.4
26.3
26.1
26.2
34.6
34.6
2.6
8.6
26.8
26.3
34.8
2.5
8.6
25.7
26.2
34.5
B2
83.0
83.2
68.6
68.7
49.4
49.3
9.4
8.7
14.0
14.5
83.1
68.7
49.4
8.1
14.8
83.6
68.8
49.1
8.6
14.8
B3
160.9
161.1
133.3
133.5
104.7
105.1
80.9
80.9
58.9
58.8
161.0
133.7
105.2
81.2
58.5
161.3
133.6
105.4
80.7
59.1
B4
211.4
211.3
180.7
180.8
148.6
148.7
119.0
119.6
95.6
95.5
211.1
181.0
148.5
121.1
95.7
211.5
180.9
148.9
118.7
95.3
B5
223.8
223.8
196.6
196.8
170.4
170.3
144.4
144.6
119.6
119.3
223.7
196.7
170.0
145.1
120.0
223.9
197.3
170.6
144.4
120.3
B6
150.2
150.2
183.5
183.4
132.6
132.5
125.6
125.5
113.8
113.6
150.3
183.3
132.7
125.3
113.7
150.2
183.4
132.3
125.6
113.5
A4水平下的最优组合为A4B4C1=211.3
至此发现,全因素全水平下,最优组合为A1B4C1=454.3
(注:
在图1上,A按照从上至下依次为1——4,B、C两因素从左到右依次增大)
三、分析阶段(Analyze)
对A、B、C三个因素分别进行方差分析。
考虑数据参差不齐,舍弃其中数值较小的A4、B1、B2、B6、C4、C5水平,整理数据,分别对A、B、C进行单因子方差分析。
总体均值为288.7,查表有F(0.01)=5.61,F(0.05)=3.40。
分别对三个因素计算,制表如下;
表-5单因子A的方差分析表
水平
样本数据
均值
A1
425.3
347.3
281.4
454.3
376.7
318.8
373.1
325.3
285.3
354.2
A2
322.3
267.6
216.5
363.2
309.5
256.5
323.4
284.5
242.3
287.3
A3
236.4
192.9
155.9
284.8
238
199.1
269.8
237
205.5
224.4
来源
离差平方和
自由度
方差
F
显著性
A
75840.3
2
37920.15
15.65
★★
E
58150.7
24
2422.95
T
133991
26
表-6单因子B的方差分析表
水平
样本数据
均值
B3
425.3
347.3
281.4
322.3
267.6
216.5
236.4
192.9
155.9
271.7
B4
454.3
376.7
318.8
363.2
309.5
256.5
284.8
238
199.1
311.2
B5
373.1
325.3
285.3
323.4
284.5
242.3
269.8
237
205.5
282.9
来源
离差平方和
自由度
方差
F
显著性
B
7460.01
2
3730
0.71
无
E
126531
24
5272.1
T
133991
26
表-7单因子C的方差分析表
水平
样本数据
均值
C1
425.3
454.3
373.1
322.3
363.2
323.4
236.4
284.8
269.8
339.2
C2
347.3
376.7
325.3
267.6
309.5
284.5
192.9
238
237
286.5
C3
281.4
318.8
285.3
216.5
256.5
242.3
155.9
199.1
205.5
240.1
来源
离差平方和
自由度
方差
F
显著性
C
44253.45
2
22126.7
5.92
★★
E
89737.55
24
3739.1
T
133991
26
由以上分析,不难看出:
因素A、C对实验结果影响十分显著,但A的显著性要高于C,因素B对实验结果无影响。
这一点从原始数据中也可以看得出来,如在A1水平下的实验数据(表-1)要明显好于A2、A3、A4水平下的实验数据(表-2、表-3、表-4)。
四、改进阶段(Improve)
通过以上的实验以及分析,我们着手考虑对实验过程就行改进。
1、关于全析因实验方法的改进
本实验共有三个因素,分别有4、6、5个水平,也就是说全面实验存在120种组合,而每个组合要进行不止一次的多次实验,以每个组合进行三次试验为例,全面实验要不断调整抛射360次,是一个比较繁琐的过程。
很容易考虑到要进行部分析因的正交实验法,但是这样的4*5*6正交表并非易于获得,进而难以实施。
因此我们可以考虑舍去部分明显结果数值很小的因素水平,比如A4等。
舍弃部分水平后,我们便可以尝试如3*3*3或4*4*4之类的正交实验法,可以减少很多的实验次数。
2、关于单因子方差分析法的改进
此次共进行了三次方差分析,由于采用的是单因子方差分析法,所以我们可以考虑在B因素和C因素水平确定情况下针对A的不同水平进行试验,这样出现的显著性结果会更有说服力,但这样A就可以进行6*5=30次单因子方差分析,但由于试验次数太多,难以实施,所以进行A的方差分析时,不再考虑B因素和C因素的水平,融合所有试验数据进行分析,这样更全面,也易于操作。
五、控制阶段(Control)
首先,我们针对A1B4C1水平进行30*3次实验,并记录数据表-8。
表-8A1B4C1实验数据
子组
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
数据
455.3
453.7
454.7
454.3
455.1
453.5
454.4
454.4
454.5
453.5
455.2
454.3
454.6
454.3
454.2
455.2
454.7
455.2
455.0
454.2
455.4
454.5
455.3
454.6
454.9
454.9
453.1
455.1
455.1
454.1
子组
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
数据
453.6
454.6
454.4
455.4
454.3
454.3
455.1
455.1
454.4
454.2
454.7
454.6
454.9
454.3
454.2
454.3
454.8
454.4
454.7
454.3
454.3
455.0
453.5
455.1
454.6
455.2
454.4
454.8
454.5
453.9
子组
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
数据
454.3
454.6
455.3
454.8
454.8
455.2
453.4
453.7
455.3
454.4
454.9
454.8
454.8
455.1
454.8
455.2
455.1
455.1
454.8
454.9
454.6
454.1
454.7
454.5
454.5
454.8
453.7
454.4
454.6
454.3
将90个数据输入Minitab中的C1列,选择‘统计’→‘控制图’→‘子组的变量控制图’→‘Xbar-R(B)’(各项设置如图2所示)。
观察控制图,
图-2Minitab数据处理
得到如下控制图,见图-3;
图-3A1B4C1水平下的Xbar-R控制图
根据控制图判稳准则第一条,该过程稳定,即可以认为A1B4C1水平下的均值为454.586。
六、总结
本次课程设计不同于往次,没有分组,只能独立完成。
这使得我一个人了解和参与了课程设计的所有内容,给了自己更大的空间。
通过这次课程设计,我受益匪浅:
进一步加强了制作课程设计报告的能力,也间接地加强了在应用软件操作方面的能力;切实感受了质量工程学在实际操作中的指导意义,把课堂上的内容和生活联系在了一起;知道了在实验设计时需要考虑的方方面面,整个课程设计的内容包含了质量工程学、统计学、系统工程、运筹学等一系列所学的知识,把多个学科的知识组合到了一起。
系统展开了质量工程学在一个设计改善中发挥的作用,例如产品的研发加工、组装等,所有环节都应考虑质量的重要性。
首先,我从专业知识准备入手,认真复习课程设计需要用到的试验设计,方差分析,控制图等方面的知识,然后进行课程设计的准备工作,熟悉课程设计指导书,仔细研究弹射器虚拟实验系统,练习使用minitab15软件,进而安排实验。
当然大量的实验并非一蹴而就的,我也是分多次才完成的数据收集。
之后就开始进行报告的整理和数据的分析,也从中学到了很多新的东西。
当然个人的力量和想法是有限的,于是我也和同学们进行讨论交流,不断完善自己的想法,不断成熟自己的设计。
最后进行报告的排版,错误的检查修正等工作。
总的来说,这次课程设计我认为虽然不一定我的设计是最好的,但一定是我付出了最多辛勤和汗水的,但是并没有觉得累反而很兴奋。
此外还学习的Minitab软件常用的一些质量统计作图功能,这对我来说是很大的收获。
让我认识到质量工程学很重要的一个基础是数理统计,这就印证了那句话:
知识总有用得着的地方。
这对即将毕业的我意义非凡,我会牢记以前学过的知识,在以后的学习工作中肯定还有用武之地。
同时我也会记住这次课程设计,这是一段美好的回忆。
参考文献
[1]张公绪,孙静.新编质量管理学.北京:
高等教育出版社,2003,8
[2]田口玄一.实验设计法[M].北京:
机械工业出版社,1987.
[3]潘渔洲.现代企业质量管理[M].北京经济管理出版社,1999.37-42.
[4]周纪芗.茆诗松.质量管理统计方法[M].北京:
中国统计出版社,1999.78-90.
[5]张公绪.孙静.新编质量管理学第二版[M].北京:
高等教育出版社,2003.316-325.
课程设计答辩评语
成绩答辩组长签名2014年月日
附:
答辩小组成员名单:
姓名
职称
工作单位
备注
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 质量 工程学