原创《DOE在新产品设计中的应用》：本文关于新产品论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
摘 要：产品的设计质量不仅决定了新产品的品质、开发周期、还决定了其生产成本.如何设计出满足客户需求的高质量产品一直是设计工程师面临的挑战.DOE能极大提升产品设计质量,通过应用DOE可以显著提高产品的稳健性、缩短产品开发周期和降低产品开发成本.本文以座便器新产品设计为案例,选择4因子2水平的试验设计.运用Minitab软件对试验数据进行分析,找出了产品功能指标与因子参数之间的关系,并最终确定了该产品4个因子的参数值.
关健词：DOE；坐便器；设计参数；Minitab
1前言
坐便器的冲洗功能与用水量有着正相关性,既要坐便器用水量少,又要功能超越竞争者,产品设计者必须具备创新性的设计方法,并需要进行大量的实验验证工作.DOE（Design of Experiment）试验设计,一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法.主要对试验进行合理安排,以较小的试验规模（试验次数）、较短的试验周期和较低的试验成本,做到理想的试验结果以及做到出科学的结论.DOE实验设计将极大提升产品设计质量,产品设计者通过DOE可以显著提高产品的稳健性、缩短产品开发周期和降低产品开发成本.
本文以笔者设计开发的座便器新产品V1为案例,通过选择4特征（因子）2水平的试验设计,运用Minitab软件对试验数据进行分析,找出了功能指标与因子参数之间的关系,成功地开发出了用水量少、功能强劲的节水座便器.
2坐便器功能指标
在我国,坐便器产品开发是依据国标《GB6952-2015》要求的功能指标进行开发设计的.其指标为：1）洗净功能；2）球排放；3）颗粒排放；4）混合介质排放；5）排水管道输送；6）水封回复；7）污水置换功能；8）卫生纸试验等.V1坐便器开发,除了上述功能指标外,新增下列三项：1）便盆面清洗能力；2）坐便器防堵塞能力；3）固体排泄物测试.
现对本文涉及的DOE试验功能指标简要介绍如下：
（1）颗粒排放.颗粒材质为聚乙烯,其密度为951 kg/m3.颗粒的外形为圆柱状,其直径为4.2 mm、高度为2.7 mm.测试时,将65 g颗粒（见图1）投入坐便器水池内,在0.14 Mpa的静压力下进行坐便器的冲洗,记录冲洗后水池内剩余的颗粒数量.国标《GB6952 - 2015》要求该颗粒数量少于125个.
（2）盆面清洗能力.盆面清洗能力是通过被冲走的黄圈（见图2）的百分比来用评定.黄圈材质为普通纸.形状为圆圈,其厚度为0.15 mm,直径为26 mm.测试时,在0.14 Mpa的静压力下进行坐便器的冲洗,记录被冲走的黄圈与冲前黄圈的数量之比.
（3）固体排泄物测试.固体排泄物是用来模拟大便的豆瓣酱Miso（见图3）.其外形为圆柱形,长度为100 mm,重量为50 g.测试时,将数量为8根到20根不等的Miso投入坐便器水池内,启动一次坐便器的冲洗,记录被冲走的Miso总重量.
3V1坐便器因子及水平
V1坐便器功能主要受虹吸弯管、坑深、喷射水和盆面清洗水这四个特征影响.其对应的结构特征分别为：虹吸弯管内径A、坑口深度B、喷射直径C、分水孔D.（见图4）.
（1）虹吸弯管：虹吸弯管是坐便器的一个重要结构特征,其内径大小决定了坐便器防止堵塞和固体排泄能力.同时,弯管的内径大小也决定了虹吸持续时间的长短,从而影响了颗粒冲走能力.依据虹吸弯管内径尺寸大小与各功能指标的作用关系,V1坐便器弯管内径尺寸设为2个水平：分别为50.5 mm和53.5 mm.
（2）坑口：坑口尺寸决定了坐便器防止堵塞能力,同时,虹吸产生的迟早也取决于坑口的尺寸大小,进而对颗粒冲走能力产生影响.基于暂时无法确定最优值,V1坐便器坑口的尺寸是参考现有坐便器的尺寸数据,分别设为61 mm和67 mm 2个水平.
（3）喷射水：喷射水为虹吸弯管提供了产生虹吸的动能.是坐便器功能好坏的一个重要特征之一.根据CFD分析,V1坐便器的喷射孔分别设为27 mm和33 mm 2个水平.
（4）清洗水：清洗水用于清洗盆面.其清洗效果取决于清洗水的水量.增大清洗水会产生很好的盆面清洗效果,但会造成喷射水的水量减少,从而影响喷射水的效能.喷射水和清洗水的比例必须保持在一个合适的数值才能发挥坐便器最大功效.在本产品设计中将其分别设为22 mm和26 mm 2个水平.
4DOE基本术语、试验设计软件及流程
指标：试验的结果称为指标.本次DOE试验有三个指标,属于多指标的试验设计.对多指标试验设计,常用综合评分法和综合平衡法来进行分析[1].在本次试验中选用综合评分法.指标权重设计为冲走固体排泄物能力：盆面清洗能力：颗粒的比重为0.5：0.3：0.2.
因子：指标的输入变量.
水平：因子的设定值.
本次试验的分析软件为Minitab.该软件的DOE模块功能强大,界面简洁,是进行DOE实验的首选软件之一.
试验设计通常包括制定试验计划、实施试验和分析试验数据三个阶段[2].以此三个阶段作为一个循环,当这一循环到达了试验目标时,该DOE试验即可结束.
5制定试验计划
本次试验共4个因子：1）弯管内径,2）坑口高度,3）喷射孔直径,4）分水孔直径.对每个因子,分别设置了2个水平值.由于因子和水平数较少,选用全面搭配法.同时,为了验证试验的稳定性,试验时增加了3个中心点.在Minitab软件中,创建一个全面搭配法加3个中心点的试验设计.其操作过程如下（见图5）进入Minitab,统计 > DOE > 因子 > 创建因子设计.
在新弹出的对话框中选择：“2水平因子”,并在因子数中选择“4”（即4个因子,每个因子设为2水平）.选择“设计”后,新弹出“创建因子设计 - 设计”窗口.在该窗口选择全因子（即16次运行试验）.然后在“每個区组的中心点数”选择“3”（即设3个中心点）.最后,出现如下对话框.（见图6）.
新产品论文参考资料：
结论：DOE在新产品设计中的应用为关于本文可作为相关专业新产品论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文新产品论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
