Teljes faktoriális és frakcionális faktoriális kísérlettervvel nyert információk elemzése, optimumkeresés
Napjainkban a minőség, a hatékonyság, a költségcsökkentés és a gyors piacra kerülési idő alapvető követelmények. Mindezeken túl a tervezési folyamat során törekednünk kell a környezettudatosságra és a fenntartható fejlődésre is. Birtokunkban olyan szerkezet-és folyamatoptimálási módszerek állnak, amelyekkel a fent említett igényeket, követelményeket biztosítani tudjuk.
Dolgozatomban a kísérlettervezés (DOE = Design of Experiment) statisztikai módszereivel foglalkoztam. A kísérlettervezés a statisztikatudomány egyik ága. Feladata meghatározni, hogy optimálisan mennyi és milyen kísérletet kell elvégezni a folyamatra jelentős hatást gyakorló faktorok mellett, hogy az optimalizációs paraméterről, célfüggvényről a legtöbb adatot lehessen gyűjteni a lehető legkisebb ráfordítással, a legpontosabban. Számos kísérlettervezési módszer létezik. Ezek mindegyike más-más mennyiségű és elrendezésű kísérleti beállítást igényel, így befolyásolják a kísérleti eredményeket, a minőséget, a döntéshozatalt. Célom az volt, hogy a teljes faktoriális és frakcionális faktoriális (Box-Wilson, Taguchi, Central Composite-I, Central Composite-F) kísérletterveket elemezzem a kapott információk mennyisége, pontossága és a kísérletek elvégzésére és kiértékelésére szánt idő és a becsült költség alapján.
A kísérlettervezési módszereket egy 6082 típusú Al-ötvözet forgácsolásán keresztül elemeztem, kísérletterveket egy Kondia B640 típusú háromtengelyes NCT100 vezérlésű szerszámgépen végeztem. A forgácsolhatóság elemzését követően kiválasztottam azt a két faktort, amely a folyamatra leginkább hatást gyakorol: a forgácsoló sebességet és az előtolást. Ezen faktorok értékeit variáltam, értelmezési tartományukat meghatároztam. A forgácsolást befolyásoló többi független változó (pl.: fogásvétel, szerszám, hűtő kenő folyadék stb.) értékét azonos szinten tartottam, hogy hatásuk az optimalizációs paraméterekre ne változzon. Optimalizációs paraméternek a forgácsolási erő komponenseinek egyes statisztikai értékeit (pl.: F_(x_max ), F_(z_átl )) választottam a pontos, reprodukálható és egyszerű mérhetőség miatt. A forgácsolási erőket KISTLER 9257BA típusú háromkomponenses erőmérő cellával mértem.
A kísérletterveket a Minitab 17 statisztikai szoftver segítségével hoztam létre. A kísérleti beállítások elvégzéséhez CNC programot készítettem felhasználói makróhívással.
A kísérleti eredményeket a Microsoft Excel és Minitab 17 szoftverekkel elemeztem. Ehhez statisztikai módszereket alkalmaztam, majd válaszfüggvényeket generáltam a variálandó faktorok és az optimalizációs paraméterek függvényében, és megnéztem azok egymásra gyakorolt hatását. Az optimum pontokat az RSM (válasz felület módszer) segítségével kerestem, másodrendű polinomiális modelleket alkalmazva. Ezt követően megállapításokat tettem a kísérlettervezési módszerekre, és összehasonlítottam őket költséghatékonyságuk, megbízhatóságuk, pontosságuk és a becsült költség alapján. Kutatásom során elkészült egy esettanulmány, ami segítséget nyújthat a kutatóknak kísérlettervezési módszer választásban.
Irodalom:
Körtélyesi Gábor (szerk.): Mérnöki optimalizáció, Typotex Kiadó, 2012
Adler-Markova-Granovszkij: Kísérletek tervezése, optimális feltételek meghatározása, Műszaki Könyvkiadó, Budapest (Mir Könyvkiadó, Moszkva), 1977
Farooq, Nóvoa, Araújo, Tavares: An innovative approach for planning and execution of pre-experimental runs for Design of Experiments, European Research on Management and Business Economics, Vol. 22, No. 3, pp. 155-161, 2016
