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高等品質管理 投石器 - 實驗設計

高等品質管理 投石器 - 實驗設計. 指導教授 : 童超塵 教授 第六組 Team Member ： 9721206 林昇坤 9721207 黃俊明 9721226 邱柏穎. 大綱. 案例說明 實驗的規劃 實驗的執行 實驗結果分析與確認 結論. 文獻探討. （一）中國投石器的歷史：

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高等品質管理 投石器 - 實驗設計

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Presentation Transcript

  1. 高等品質管理投石器-實驗設計 指導教授:童超塵 教授 第六組 Team Member： 9721206 林昇坤 9721207 黃俊明 9721226 邱柏穎

  2. 大綱 • 案例說明 • 實驗的規劃 • 實驗的執行 • 實驗結果分析與確認 • 結論

  3. 文獻探討 （一）中國投石器的歷史： 投石器在春秋時代已經有使用，不過沒有清楚的文獻記載，已不可考，那時候名為「炮」，再細分一點，分成炮車、單梢炮、雙梢炮、五梢炮、七梢炮、旋風炮、虎蹲炮、拄腹炮、獨角旋風炮、旋風車炮、臥車炮、車行炮、旋風五炮、合炮、火炮等，其功用也不同，有些適用來守城，有些則是在站場上大顯神威，有些則是專搞破壞。中國投石器的最早的詳細記載，是三國時代魏軍劉曄所發明，曹操用來對付袁紹的投石器。三國時代劉曄和孔明對於投石器都有很大的造詣，自然是「攻城掠地，無往不利」。 （二）西洋的投石器： • 外國對於投石器也有使用，如法國，英國等歷史悠久之國，大多有投石器的痕跡。投石器出現於西元前十三世紀，是由小型投石器開始發展，拿於手上，可拿2、3個，但那時還只是輕武裝的兵士，所以只負責輔助的工作。

  4. 文獻探討 （三）投石器之功用： 投石器在攻守城中往往扮演極重要的角色，因爲大多數的兵器都是直射武器，只有投石器是拋射武器，可以越過障礙攻擊敵人，但這些炮本身缺乏防護，所以多半必須倚城而戰，否則連射都還沒射，就躺在地上看星星囉。投石器也有射程記載，像單稍砲，射程為78.25公尺。投石器不只是攻城用，像羅馬人的貴族，就把投石器拿來遊戲，有點類似籃球，不過，投的進嗎？ （四）投石器的發展：  南宋時，投石器已成對重型投石器，利用繩子拉起，可以減輕拉的重量，以節省人力。 投石器的構造原理及威力，使許多人驚訝，進而進入電腦遊戲界，只要有關歐洲的歷史遊戲，大多有投石器的影子，如：AOCII（世紀帝國二）、危城之戰等。

  5. 文獻探討 投石器的科學原理： • 1.槓桿原理：「施力點」壓下去的地方，「支點」就像翹翹板中間支撐地板處，也就是曬衣夾中間鐵絲，「力臂」即施力點和支點的距離，「抗力點」投石器放乒乓球的地方 • 第三類槓桿，即施力點在中間的第一種槓桿。投射桿（抗力臂）越長，彈丸越輕，射得越遠。 • 2.能量守恆：彈力位能轉化為動能，使乒乓球彈射出去。並分為垂直動能與水平動能。垂直動能使乒乓球彈到高位置，得到位能；水平動能使乒乓球獲得水平方向的初速度，決定彈射的距離。

  6. 文獻探討 • 第三種槓桿例如：鑷子、烤肉夾子、筷子⋯⋯ 這種槓桿的力點一定比重點距離支點近(Type A)，所以永遠是費力的。 • 第一種槓桿例如：剪刀、釘鎚、拔釘器⋯⋯這種槓桿可能省力可能費力，也可能既不省力也不費力。這要看力點和支點的距離(type B)：力點離支點愈遠則愈省力，愈近就愈費力；如果重點、力點距離支點一樣遠，就不省力也不費力，只是改變了用力的方向。 • 第二種槓桿例如：開瓶器、榨汁器、胡桃鉗⋯⋯這種槓桿的力點一定比重點距離支點遠(Type C) ，所以永遠是省力的。

  7. 案例說明

  8. 案例說明 系統目標/範圍： • 古代戰爭用投石器互相攻打，因此我們想知道投石器擊中目標的準確度有多高？如何能夠調整發射條件並精確命中目標。 • 本組投石器實驗以能命中150 CM的目標值，並且將管制範圍控制在140 CM ~160 CM ，選出最佳的設定值。 選擇專案負責人及成員： • 專案負責人 • 林昇坤：負責實驗設計與 Minitab 運算 • 成員 • 黃俊明：負責投石器實驗 • 邱柏穎：負責數據記錄

  9. 投石器圖解

  10. 研究動機與目的 • 研究動機 • 古代戰爭用投石器互相攻打，因此讓我們想知道投石器擊中目標的準確度有多高？如何能夠調整發射條件並精確命中目標。 • 研究目的： • 探討投石器的三個因子，可以使物品精確距離? • 研究設備： • 器材： • 投石器、橡皮筋、乒乓球、皮尺

  11. 研究過程 方 法： ＜實驗一＞ • 探討投石器壓下去的那一種組合，可以使乒乓球達到150 CM+-10 CM 的範圍？ • 利用乒乓球分別在三因子兩水準各彈射四次，觀察紀錄及測量其距離。

  12. 特性要因圖

  13. 實驗的規劃

  14. 品質設計之定義 • 品質特性： • 投石器投球的距離 • 品質因子： • 投石器：投射桿距離、角度、 • 水準： • A(投射桿距離)：2水準 • B(角度)：2 水準 • C(橡皮筋拉力)：2 水準 • 需求： • 品質特性要接近目標值 150 CM ± 10 CM • 品質設計之分類 • 離散型水準

  15. 實驗的執行

  16. Full Factorial Design Full Factorial Design Factors: 3 Base Design: 3, 8 Runs: 32 Replicates: 4 Blocks: 1 Center pts (total): 0 All terms are free from aliasing. Results for: 第一次實驗 Factorial Fit: Y(距離） versus A(投射桿距離 ), B(角度 ), C(橡皮筋拉力 ) Estimated Effects and Coefficients for Y(距離） (coded units)

  17. 實驗結果分析與確認

  18. 研究結果 進行全因子實驗設計，本實驗只要進行8次的實驗，重複實驗次數4次共計32次。 R-Sq(adj) 91.39 % 解釋度為91.39%

  19. 研究結果 含A*B*C 的交互作用不顯著 P-Value為 0.07 R-Sq (adj) 91.39 % 解釋度為91.39 %

  20. 研究結果 將A*B*C 的交互作用不顯著的因素消除得到 R-Sq (adj) 90.50% 解釋度為90.50 % • Residual Error (合併誤差項)為1063.5 (Adj MS) • Lick of Fit P-Value 為 0.07

  21. 研究結果 • Main Effects : P-Value 為0.000 顯著差異 • 2-Way Interactions: P-Value 為0.000 顯著差異 • 3-Way Interactions : P-Value 為0.07 無顯著差異 • Residual Error 全數為Pure Error DF=24

  22. 研究結果-Effect Type Significant（有區別的）： A、B、C、AB、AC、BC

  23. 研究結果 • Normal Probability Plot of the Residuals 有顯著差異。 • A2B2C2為影響距離的主要因素

  24. 研究結果-交互作用圖 • 由圖形上所述並無交互作用。

  25. 研究結果 • Global Solution • A(投射桿距離 ) = 0.17002 • B(角度 ) = 0.16335 • C(橡皮筋拉力 ) = 0.31032 • D=1

  26. 結論 • 由實驗結果發現，A(投射桿距離 ) = 0.17002、B(角度 ) = 0.16335、C(橡皮筋拉力 ) = 0.31032 可以得到最佳值 150 CM + - 10 CM。 • 由實驗結果發現，乒乓球射出去之後的距離回因為人員的不同，而有所差異，且有些因子的距離因為，會碰到柱子而使的數據有影響，其次為射出去之後距離橡皮筋的彈力會影響距離。

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