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HEI - FC RAZE – TOLOSA
Plans d’expérience sur uneextrudeuse de tubes plastiques
HEI - FC RAZE – TOLOSA
Présentation
Trémie
Système dechauffage
FilièreCalibrée
Bain de refroidissement
Vis sansfin
Système de tirage
HEI - FC RAZE – TOLOSA
Cahier des charges
• Caractéristique dimensionnelle du tube :
SDR (Standard Diameter Ratio)
SDR = de
ep. de
ep.
• Spécification du cahier des charges
SDR = 11 0,1
HEI - FC RAZE – TOLOSA
• Facteurs jugés prépondérant à l’atteinte de la spécif.
1. Température moy. du bain de refroidissement
2. Vitesse de tirage
3. Température moy. en amont de la filière
4. Calibre de la filière
Trémie
Système dechauffage
FilièreCalibrée
Bain de refroidissement
Vis sansfin
Système de tirage
HEI - FC RAZE – TOLOSA
Objectifs
• Objectifs de l’étude :
1. confirmer ou infirmer l’importance des facteurs
2. ajuster les valeurs des paramètres
• Plans d’expériences :
1. Interactions d’ordre 1 et 2
2. Toutes les interactions
3. Plan fractionnaire
HEI - FC RAZE – TOLOSA
Plan d’expérience n°1
• modèle linéaire :
R = 0 + 1.X1 + 2.X2 + 12.X1X2 + … + e
1. R : réponse du système => SDR
2. Xi : variables
3. i : coefficients du modèle
4. e : variable aléatoire qui englobe le facteur d’erreur• Déroulement :
1. Estimation des coefficients du modèle => ai : Effets moyen des variables
2. Test de signification des coefficients ai
3. Test de signification du modèle linéaire
HEI - FC RAZE – TOLOSA
T° plastique 200 °C +1 180 °C -1
Vitesse 15 cm/s
+1 10 cm/s
-1
Calibre 52 mm +1 51 mm -1
T° refroidissement
55 °C +1 45 °C -1
Maxi Mini
• Variables
HEI - FC RAZE – TOLOSA
Exp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
moy Tr V Tf C Tr x V Tr x Tf Tr x C V x Tf V x C Tf x C
1 -1 -1 -1 -1
1 1 -1 -1 -1
1 -1 1 -1 -1
1 1 1 -1 -1
1 -1 -1 1 -1
1 1 -1 1 -1
1 -1 1 1 -1
1 1 1 1 -1
1 -1 -1 -1 1
1 1 -1 -1 1
1 -1 1 -1 1
1 1 1 -1 1
1 -1 -1 1 1
1 1 -1 1 1
1 -1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
-1 -1 -1 1 1 1
-1 1 1 -1 -1 1
1 -1 -1 -1 -1 1
1 -1 1 -1 1 -1
-1 1 -1 -1 1 -1
-1 -1 1 1 -1 -1
1 1 -1 1 -1 -1
1 1 -1 1 -1 -1
-1 -1 1 1 -1 -1
-1 1 -1 -1 1 -1
1 -1 1 -1 1 -1
1 -1 -1 -1 -1 1
-1 1 1 -1 -1 1
-1 -1 -1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
R
11,30
12,20
11,10
10,70
11,70
11,90
10,80
11,00
11,00
10,40
11,70
10,50
11,50
10,60
11,90
10,50
• Matrice d’expérience
Effet moyen a1= -0,20
HEI - FC RAZE – TOLOSA
R = 11,18 - 0,02 Tr – 0,15 V + 0,06 Tf – 0,16 C – 0,15 Tr.V – 0,04 Tr.Tf – 0,31 Tr.C - 0,04 V.Tf + 0,29 V.C + 0,05 Tf.C
• Expression du modèle avec les coefficients estimés
• Test de nullité des estimateurs
• Test de Student au risque de 5%
• Hypothèses :H0 = << ai = 0>>
H1 = << ai ≠ 0>>
• Tcritique = Test t(« n - p = 16 - 11 = 5 » ; 5%) = 2,67
HEI - FC RAZE – TOLOSA
Exp
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
R
11,30
12,20
11,10
10,70
11,70
11,90
10,80
11,00
11,00
10,40
11,70
10,50
11,50
10,60
11,90
10,50
Rest
11,43
12,03
10,93
10,93
11,60
12,05
10,95
10,80
11,05
10,40
11,70
10,45
11,43
10,63
11,93
10,53
ei
-0,13
0,17
0,17
-0,23
0,10
-0,15
-0,15
0,20
-0,05
0,00
0,00
0,05
0,07
-0,03
-0,03
-0,03
ei²
0,02
0,03
0,03
0,05
0,01
0,02
0,02
0,04
0,00
0,00
0,00
0,00
0,01
0,00
0,00
0,00
ei = R - Rest
Ces valeurs sont calculées avec le modèle et en remplaçant les variables par +1 ou -1
• Calcul des ti
1 n-p
S²= ∑ ei²
Variance des résidus :
si²=S²
n
Variance commune des ai :
ti = |ai|.si
HEI - FC RAZE – TOLOSA
• ti > tcritique(v, n), on rejette Ho au risque accepté, l’effet n’est pas significatif• ti < tcritique(v, n), on accepte Ho au risque accepté
• Résultats du test de Student
Significatifa2
Significatifa1
Significatifa0
RésultatsEffets
Non significatifa34
Significatifa24
Non significatifa23
Significatifa14
Non significatifa13
Significatifa12
Significatifa4
Non significatifa3
On obtient alors le modèle suivant :
R = 11,18 - 0,02 Tr – 0,15 V – 0,16 C
- 0,15 Tr.V – 0,31 Tr.C + 0,29 V.C
HEI - FC RAZE – TOLOSA
• Test de Fisher-Snedecor au risque de 5%
• Hypothèses :
• Validation du modèle linéaire
H0 : la régression n'est pas significative
H1 : la régression est globalement significative
Exp
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
13,00
14,00
15,00
16,00
R
11,30
12,20
11,10
10,70
11,70
11,90
10,80
11,00
11,00
10,40
11,70
10,50
11,50
10,60
11,90
10,50
Rest
11,43
12,03
10,93
10,93
11,60
12,05
10,95
10,80
11,05
10,40
11,70
10,45
11,43
10,63
11,93
10,53
ei
-0,13
0,17
0,17
-0,23
0,10
-0,15
-0,15
0,20
-0,05
0,00
0,00
0,05
0,07
-0,03
-0,03
-0,03
ei²
0,02
0,03
0,03
0,05
0,01
0,02
0,02
0,04
0,00
0,00
0,00
0,00
0,01
0,00
0,00
0,00
Calculs de :
• SCEL• SCER
HEI - FC RAZE – TOLOSA
Variation due des carrées DDLCarré
moyen F
Liaison SCEL 4,67 p-1 6 0,77791667 18,303922
Résidus SCER 0,3825 n-p 9 0,0425
Totale SCET 5,05 n-1 15 0,33666667
• Fcritique = F ( « p-1 » ; « n-p » ; 5%) = 3,37
• Résultat du test de linéarité
On accepte le modèle linéaire au risque 5%
HEI - FC RAZE – TOLOSA
Plan d’expérience n°2
• modèle linéaire :
Y = 0 + 1.X1 + 2.X2 + 12.X1X2 + … + e
• Déroulement :
1. Réalisation d’essais au centre du domaine
2. Estimation des coefficients du modèle => ai : Effets moyen des variables
3. Test de signification des coefficients ai
4. Test de signification du modèle linéaire
• On prend en compte toutes les interactions :
HEI - FC RAZE – TOLOSA
• Pourquoi les essais au centre du domaine ?
1. Prise en compte de toutes les interactions => Consommation de tous les degrés de liberté !
2. Détermination de l’écart type résiduel à partir de l’écart type expérimental des 6 essais
• Résultats
1. Coefficients
2. Modèle linéaire
HEI - FC RAZE – TOLOSA
• Conclusions sur les 2 plans d’expériences
• Plan d’expérience n°1 :
Aucune influence significative de la variable Tf (la température moy. de la matière en amont de la filière)
• Plan d’expérience n°2 :
Influence de la variable Tf pour les interactions d'ordre 3 et 4
La variable Tf n’est pas un facteur prépondérant
Ecart entre SDR « cahier des charges » et SDR « calculé » = 0,007
HEI - FC RAZE – TOLOSA
Plan d’expérience n°3 :
• Plan fractionnaire :
• Connaissance approfondie des facteurs
• Interactions d’ordre élevées négligeable
• Diminuer le nombre d’expériences
• Action :
• Réalisation d’un plan fractionnaire 24-1
• Aliaser la variable X3 avec l’interaction X1X2X4
• Réalisation de 8 essais + 3 autres au centre du domaine.
HEI - FC RAZE – TOLOSA
• Variables :Variables Niveau -1 Niveau 0 Niveau +1
Température moy. dubain de refroidissement
X1 (°C) 45 50 55
Vitesse de tirage X2 (cm/s) 10 12,5 15
Température moy. enen amont de la filière
X3 (°C) 180 190 200
Calibre de la filière X4 (mm) 51 51,5 52
• Matrice d’expérience :
Expérience Moy.X1 X2 X4 X1X2X4 X1X2 X1X4 X2X4
YX3X2X4 X3X1X4 X3X1X2 X3 X3X4 X3X2 X3X1
1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 11,3
2 1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 12,2
3 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 11,1
4 1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 10,7
5 1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 11
6 1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 10,4
7 1 -1 1 1 -1 -1 -1 1 11,7
8 1 1 1 1 1 1 1 1 10,5
HEI - FC RAZE – TOLOSA
• Coefficients du modèle :
• Exploitation des 3 expé. au centre du domaine :
Ycentre = 10,73
s* = 0,404 Ecart-type de l’estimateur d’un coef. du modèle = = 0,143
s*
8
Expérience Moy.X1 X2 X4 X1X2X4 X1X2 X1X4 X2X4
YX3X2X4 X3X1X4 X3X1X2 X3 X3X4 X3X2 X3X1
1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 11,3
2 1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 12,2
3 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 11,1
4 1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 10,7
5 1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 11
6 1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 10,4
7 1 -1 1 1 -1 -1 -1 1 11,7
8 1 1 1 1 1 1 1 1 10,5
Effet moyen a0 a1 a2 a4 a124 a12 a14 a24
valeur 11,113 -0,163 -0,113 -0,213 0,087 -0,238 -0,288 0,313
• Test de signification des coef.
ai > 0,264
HEI - FC RAZE – TOLOSA
• Etude des interactions X1X4 ; X3X2 ; X2X4 ; X3X1
• Résultats
X1X4 X4 = -1 X4 = +1 X3X2 X2 = -1 X2 = +1
X1 = -1 11,2 11,35 X3 = -1 10,85 11,2
X1 = +1 11,45 10,45 X3 = +1 11,6 10,8
X2X4 X4 = -1 X4 = +1 X3X1 X1 = -1 X1 = +1
X2 = -1 11,75 10,7 X3 = -1 11,5 10,55
X2 = +1 10,9 11,1 X3 = +1 11,05 11,35
Variables condition optimale
Température moy. dubain de refroidissement
X1 +1 soit 55°C
Vitesse de tirage X2 -1 soit 10cm/s
Température moy. enen amont de la filière
X3 +1 soit 200°C
Calibre de la filière X4 -1 soit 51mm
HEI - FC RAZE – TOLOSA
Questions