Visoka škola tehničkih strukovnih studija
Čačak
SPECIJALISTIČKE STRUKOVNE STUDIJE
MAŠINSKO INŢENJERSTVO
EKSPERIMENTALNA MERENJA
SEMINARSKI RAD
MERENJA IZ STATISTIČKE KONTROLE
Student:
Profesor:
Petar Petrović xx/2015-s
dr Petar Nikšić, dipl.maš.inţ.
Čačak, decembar 2015. god.
Visoka škola tehničkih strukovnih studija – Čačak 2015./2016.
Eksperimentalna merenja
2
S A D R Ţ A J
1. UVOD
.....................................................................................................................................................
3
2. EKSPERIMENTALNA ISTRAŢIVANJA
..................................…......................................
4
2.1. Modeliranje pojava, procesa i sistema
...............................................................................
4
2.2. Dizajniranje eksperimenata – DoE
..........................................…......................….............
4
2.3. Planiranje eksperimenata
.........................…...........................................................................
5
2.4. Realizacija plana eksperimenta
.................................................…................…...................
6
2.5. Dizajniranje eksperimenata po Tagučiju
............................…...................….................
6
2.6. Obrada rezultata merenja
.....................................................................…............................
8
2.6.1.
Raspodela rezultata merenja
..........................................................................…................
8
2.6.2. Metod distribucije frekvencija
.......................................................................…................
9
2.6.3. Metod pomoćne veličine sa pogodno odabranom početnom vrednošću ''C''
...
9
2.6.4. Metod intervalne distribucije frekvencije( METOD GRUPISANJA)
.................
10
3. GREŠKE I UZROCI POJAVE PRI MERENJU
..................................................................
10
3.1. Sistematske greške
....................................................................................................................
11
3.2. Slučajne greške
..........................................................................................................................
11
3.3. Grube greške
............................................................................................................................ ..
11
4. STATIČKA KONTROLA PRI PREUZIMANJU PROIZVIDA
.................................
12
5. ZADATAK
...........................................................................................................................................
14
ZAKLJUČAK
.....................................................................................................................................
25
6. LITERATURA
................................................................................................................ ...................
26
7. PRILOZI
................................................................................................................................................
27
Visoka škola tehničkih strukovnih studija – Čačak 2015./2016.
Eksperimentalna merenja
4
2. EKSPERIMENTALNA ISTRAŢIVANJA
U teoriji eksperimentalnih istraživanja razvijeni su različiti metodi analize i rešavanja
složenih zadataka istraživanja, kao što su:
matematičko modeliranje pojava, procesa i sistema u prostoru i vremenu,
proučavanje mehanizama pojava i procesa i
optimalno upravljanje procesima i sistemima.
2.1. Modeliranje pojava, procesa i sistema
Za modeliranje i optimizaciju realnih procesa, sistema i objekata razvijaju se i primenjuju
različiti
fizički
i
matematički modeli.
Fizički modeli
su objekti, sistemi i generisani procesi, formirani na principima teorije
sličnosti tako da sve pojave, indetifikovane na modelu, po svojoj fizičkoj prirodi odgovaraju
pojavama na realnom objektu.
Matematički modeli,
u vidu jednačina ili sistema jednačina, su apstraktni, analitički
iskaz
fizičkih, geometrijskih i drugih karakteristika realnog sistema. Njima se iskazuje i simulira
ponašanje realnih sistema, procesa ili objekta.
Izbor matematičkog modela je rezultat poznavanja prirode objekta, preliminarnih
istraživanja, poznavanja teorije planiranja eksperimenta, sistematske identifikacije vrste i nivoa
variranja uticajnih faktora (parametara) itd. Tačnost i kvalitet matematičkog modela ne zavisi samo
od složenosti izabrane funkcije, već i od broja intervala variranja uticajnih faktora. Tačnost se
povećava izborom većeg broja uticajnih faktora i smanjenjem intervala njihovog variranja.
MeĎutim, to dovodi do složenije eksperimentalne procedure, povećanja utroška resursa (materijala,
energija...) i vremena realizacije eksperimenta. Istovremeno, opštost matematičkog modela je
ograničena na intervale variranja uticajnih faktora tako da model važi za izabrani eksperimentalni
prostor.
2.2. Dizajniranje eksperimenata – DoE
Eksperimentalna ispitivanja su osnova verifikacije teorijskih istraživanja i hipoteza, analize
složenih, neistraženih, pojava i procesa, modeliranja, simulacije i optimizacije pojava i procesa u
odreĎenoj oblasti. Eksperimentalna istraživanja su, od početne ideje do implementacije rezultata
ispitivanja, sklop kompleksnih aktivnosti koje zahtevaju i značajan utrošak raspoloživih resursa
(materijali, oprema, energija, vreme i td). Otuda je neophodno kvalitetno dizajniranje
eksperimenata i poštovanje pravila i dostignuća DoE metoda (metoda dizajniranja eksperimenata –
(slika 1) koje obuhvataju:
Preddizajniranje eksperimenta,
Dizajniranje eksperimenta,
Realizacija eksperimenta i
Obradu i analizu rezultata eksperimentalnih istraživanja.
U fazi
preddizajniranja eksperimenata
izvodi se sistematska teorijska analiza procesa,
ulaznih i izlaznih, zavisnih i nezavisnih veličina uticajnih na proces, broja, vrste i intervala
variranja uticajnih faktora, mogućih zavisnosti veličina (vrsta, oblik matematičkih zavisnosti),
sadržaj istraživanja itd.
Dizajniranje eksperimenata
podrazumeva utvrĎivanje toka (operacije eksperimenta –
opita), uslova izvoĎenja eksperimenta, principa realizacije eksperimenta, izbor metoda i postupka
ralizacije eksperimenata i obrade rezultata, izbor i projektovanje mernih lanaca itd.
Visoka škola tehničkih strukovnih studija – Čačak 2015./2016.
Eksperimentalna merenja
5
Realizacija eksperimenata
se ostvaruje prema utvrĎenom planu, programu i metodologiji
pri konstantim i strogo kontrolisanim uslovima. To podrazumeva maksimalno neutralisanje uticaja
okoline (mikroklime), sistematskih i subjektivnih grešaka itd.
Slika 1. Dizajniranje eksperimenata (DoE metoda)
Obrada, analiza i prikazivanje rezultata
je završna faza svakog eksperimenta. Plan se
zasniva na utvrĎivanju svih relevantnih veličina uticajnih na proces, a pre svega kontralabilnih i
nekontralabilnih faktora (varijabli) procesa .
Protokol eksperimenata se formira u vidu formulara, sveske ili obrasca na ekranu računara
(obavezno se unosi vreme, faktori, izmerene vrednosti, uslovi eksperimenta, istraživač, napomene).
2.3. Planiranje eksperimenata
Pojave, procesi, fenomeni ili stanja tehničkog sistema se proučavaju korišćenjem
analitičkih, eksperimentalnih ili analitičko-eksperimentalnih metoda i procedura. Eksperimentalne
metode, istorijski posmatrano se zasnivaju na primeni dva različita konceptra, dve teorije planiranja
I izvoĎenja eksperimenata,
klasične i savremene teorije
, tako da se eksperimentalni planovi mogu
podeliti u tri grupe:
Klasični eksperimentalni planovi
– planovi jednofaktorne analize,
Planovi višefaktorne analize ili
višefaktorni planovi
i
Tagučijevi planovi eksperimenata
.
U savremenim eksperimentalnim istraživanjima koriste skoro isključivo, višefaktorni i Tagučijevi
planovi eksperimenata.
Visoka škola tehničkih strukovnih studija – Čačak 2015./2016.
Eksperimentalna merenja
7
Slika 2. Dizajniranje sistema, parametara i tolerancija po Tagučiju
Dizajniranje parametara
je jezgro Tagučijeve metode. Primenom Tagučijevog metoda
planiranja eksperimenata obezbeĎuje se poboljšanje kvaliteta, uz istovremeno sniženje troškova.
Proizvodi i procesi se, na bazi funkcije gubitaka i odnosa signal - šum (S/N), projektuju robusnim
(neosetljivim) na poremećaje. Uticaji poremećaja se pooštravaju sve dok se smetnje ne dovedu pod
kontrolu ili eliminišu. Zato se, pri eksperimentu, variraju ključne upravljačke veličine. Iz analize
eksperimenata (primarnih efekata, varijanti, odnosa S/N, funkcije gubitaka) nalaze se optimalne
vrednosti upravljačkih veličina. Podešavanje optimalnih vrednosti dovodi do maksimalne vrednosti
odnosa signal - šum, smanjenja gubitaka i unapreĎenje kvaliteta. Eksperimentima verifikacije
potvrĎuju se i istražuje da li odabrane vrednosti upravljačkih veličina obezbeĎuju prognozirano
unapreĎenje kvaliteta.
U trećoj fazi,
dizajniranje tolerancija
, sledi ponovno utvrĎivanje tolerancija za parametre
proizvoda i procesa kod kojih se, uprkos optimizaciji, javljaju još uvek suviše velika rasipanja.
Korišćenjem funkcija gubitaka i kvaliteta procesa kao kriterijuma izvode se korektivne mere koje
podrazumevaju primenu kvalitetnijih mašina i alata, materijala i sl., sa ciljem dalje redukcije
rasipanja.
Tagučijevi planovi obezbeĎuju optimizaciju višefaktornih planova, uz značajno smanjenje
broja eksperimenata. Tako na primer, ocena uticaja 7 različitih faktora na dva nivoa variranja,
zahteva 128 eksperimenata (tabela 1).
Prema Tagučiju dovoljno je iskoristiti samo osam.
