Transcript 4-PripremaEksperimenata

4. Priprema
eksperimenta
4.1 Vrste eksperimenata
4.2 Postavljanje hipoteza
4.3 Usvajanje faktora i plan pokusa
4.4 Mjerna i kontrolna oprema
4.5 Troškovi eksperimenta
3. Pokusi Strojarski inženjeri koriste pokuse u poboljšanju postojećeg i razvoju novog:
(a) proizvoda (povećati efektivnost proizvoda, smanjiti troškove)
(b) procesa (povećanje efektivnosti procesa, smanjiti troškove)
s glavnim ciljem u neposrednom ili posrednom poboljšanju dobiti tvrtke.
Slijedeća su izlaganja posvećena pokusima u poboljšanju postojećih ili razvoju
novih procesa. Podrazumijeva se održavanje ili poboljšanje kvalitete proizvoda.
Pri tome treba:
1. formulirati problem
2. prikupiti dostupne informacije
3. obraditi i provjeriti prikupljene informacija
4. postaviti fizikalni model
5. pripremiti pokus
6. provesti pokus
7. obraditi i prikazati rezultate pokusa
8. provjeriti rezultate pokusa
9. formulirati zaključak
2
3. Pokusi 1. Formuliranje problema
Jasno formulirati problem koji se namjerava riješiti provedbom pokusa, pri čemu
treba odgovoriti na sljedeća pitanja:
(a) što je problem (kratko, jasno, nedvosmisleno)
(b) zašto se namjerava riješiti problem (analiza motiva često daje inženjeru
poticaj bitan za provedbu pokusa)
(b) što je uzrok problema
(c) koji se tip problema rješava (određivanje svojstava opreme i/ili procesa,
određivanje konstanti analitičkog izraza, istraživanje nedovoljno poznatog,
optimiranje)
(d) kako se problem namjerava riješiti (ko, što, kada, gdje, zašto i kako)
(d) kakav je značaj očekivanih rezultata (analiza značaja također često daje
inženjeru poticaj bitan za provedbu pokusa)
2. Prikupiti dostupne informacije
Svakako treba izbjeći dobivanje rezultata do kojih se moglo doći na lakši način
(Internet, konzultacije, literatura, podloge proizvođača, propisi).
Tijekom prikupljanja informacija osobitu pozornost posvetiti detaljima koji mogu
olakšati pripremu, provedbu pokusa i analizu rezultata.
3
3. Pokusi 3. Obrada i provjera prikupljenih informacija
Danas postoji velika vjerojatnost pojave prevelikog broja informacija (Internet) i
treba odbaciti nepotrebne, beznačajne i nevjerodostojne informacije, te
sistematizirati značajne informacije.
Analizom pokusa sličnih planiranom često se dolazi do korisnih informacija o
pogodnim rješenjima parcijalnih problema u pripremi pokusa, poteškoćama koje
se mogu očekivati u provedbi pokusa, metodama obrade i načinu tumačenja
dobivenih rezultata. Ponekad se korisne informacije dobivaju i analizom
ekvivalentnih radova iz drugih oblasti.
4. Postavljanje fizikalnog modela
Prije svega treba odrediti što će biti rezultati pokusa. Problem određivanja
rezultata dolazi do izražaja kod složenih pokusa, osobito u radu na optimiranju.
Kod optimiranja treba imati u vidu i cijenu proizvoda, odnosno, izbjeći slučaj
postizanja izvrsnih svojstava proizvoda uz tržišno neprihvatljivu cijenu.
Sljedeći je korak izbor faktora, od čega ovisi kvaliteta rezultata i cijena provedbe
pokusa. Pravilo je minimalan mogući broj faktora bez ispuštanja značajnih
faktora. Pri minimalizaciji broja faktora se koristi dimenzijska analiza i
provođenje probnih pokusa.
4
3. Pokusi Na temelju usvojenih rezultata i faktora se razrađuje idejno rješenje fizikalnog
modela u obliku laboratorijskog modela, pilot modela ili modela u pogonskim
uvjetima. Ako je to moguće treba postaviti i analogni matematski model.
Ovisno o rezultatima, faktorima i uvjetima postavlja se plan pokusa i definira
statistička hipoteza. Nakon toga se razrađuje projekt pokusa koji obuhvaća
sustav za mjerenje.
4. Provedba i korekcije
Na početku je pogodno provesti probni eksperiment za provjeru funkiconiranja
mjernog sustava i toka eksperimenta.
Nakon kritičke analize probnog eksperimenta, provodi se cio eksperiment po
postavljenom planu, bez ikakvih izmjena.
5. Zaključak
Obavlja se provjera izračunavanja.
Pri interpretaciji rezultata se ukazuje na njihov značaj, mogućnosti provjere i
ograničenja važenja. Rezultat provjere hipoteze treba kritički analizirati i usporediti s
rezultatima drugih autora. Na kraju treba ukazati na pravac daljeg rada na obradi
problema.
4
4.1 Vrste eksperimenata
4.1.1 Računalni eksperimenti
Ulazni i izlazni tokovi strojarskog sustava su analogni s ulaznim i izlaznim
informacijama matematičkog modela:
Original
Matematički
model
3.1 Računalni pokusi -
2
Značajne su koristi već od samog postavljanja matematičkog modela
(detaljna inženjerska analiza i otkrivanje nelogičnosti), a načela su:
1. koristiti jednostavne matematičke izraze (model pojednostavljivati do
2.
3.
4.
5.
6.
7.
matematičke obradivosti te ga po uočenim odstupanjima rezultata usložnjavati),
ne prilagođavati original modelu (besmisleno),
stroga logička analiza modela (logičke greške se kasnije teško otkrivaju) ,
provjeriti model (na prethodno urađenim primjerima),
postaviti granice važenja modela (granice naknadno iznimno oprezno proširivati),
kvalitetu modela ograničava kvaliteta ulaznih informacija (prikupiti se moraju
dovoljno kvalitetni podaci),
model ne zamjenjuje inženjera koji donosi odluku (inženjerski osjećaj).
3.1 Računalni pokusi Matematski se model koristi za simulaciju i/ili optimiranje:
Simulacija – vrijednosti veličina u veličinske jednadžbe matematičkog modela
• Ispitivanje i usporedba ponašanja matematičkog
modela te time i originala u stacionarnim,
dinamičkim i/ili ekstremnim radnim uvjetima.
• Simulacija se u pravilu obavlja s postavljenim
matematičkim modelima uz korištenje
suvremenih digitalnih računala.
Matematski model sustava
treba upotpuniti regresijskom
jednadžbom dobivenom
statističkom obradom
karakteristične krivulje crpke.
3
3.1 Računalni pokusi -
Optimiranje – određivanje uvjeta dobivanja najboljeg mogućeg rezultata.
Funkcija cilja: F 
opt
x j f(x1,x 2 ,...,xn 
matematički opis cilja –
matematički model cilja
 g1 (x1, x 2 , x 3 , ..., x n )   G1 
 g2 (x1, x 2 , x 3 , ..., x n )    G2 

Ograničenja: 
..............................    ... 

  
g
(x
,
x
,
x
,
...,
x
)
n  Gm 
 m 1 2 3
matematički opis ograničenja –
matematički model ograničenja
4
4.1.1 Laboratorijski
eksperimenti
Laboratorijski se pokusi provode u pogodnu uređenim laboratorijima. Za razliku
od normiranih pokusa, laboratorijski se pokusi provode s punom slobodom
izbora, ali, osobito je važno zabilježiti sve potrebne detalje koji osiguravaju
mogućnost ponavljanja pokusa i usporedbe rezultata.
Pilot pokusi se provode u uvjetima analognim pogonskim kada bi za provedbu
pogonskog pokusa bilo potrebno daleko više vremena i/ili financijskih sredstava,
ili se pokusi ne mogu provesti u pogonu. Kao i kod laboratorijskih pokusa,
osobito je važno zabilježiti sve potrebne detalje koji osiguravaju mogućnost
ponavljanja pokusa i usporedbe rezultata.
4.1.1 Pogonski eksperimenti
Pilot pokusi se provode u samom pogonu – u originalnim. Kao i u prethodna dva
slučaja osobito je važno zabilježiti sve potrebne detalje koji osiguravaju
mogućnost ponavljanja pokusa i usporedbe rezultata.
4.2 Postavljanje hipoteza
Normirani su pokusi do u detalje određeni u normama kojih se jednostavno
treba striktno pridržavati.
4.3 Usvajanje faktora i
plan pokusa
Normirani su pokusi do u detalje određeni u normama kojih se jednostavno
treba striktno pridržavati.
4.6 Uvjeti i troškovi
eksperimenta
4.6.1 Cijena pokusa
Jedinični trošak, ti ,NJ/JK
JK  Jedinice Količine: [množina] = kom, [masa] = t, [volumen] = m3
NJ  Novčana Jedinica: kn, €, $, 1000 kn, 1000 €, 1000000 $
Ti = tiQ
ukupni trošak
T = Ti
cijena koštanja
Ck = T
parcijalni trošak
količina