《制藥工藝的優(yōu)化》PPT課件.ppt

思考題,調(diào)查我校本科各年級(jí)體重情況，并給出平均體重?cái)?shù)值。,試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)選方法,制藥工藝的優(yōu)化,化學(xué)制藥工藝研究思路,確定工藝參數(shù),1.化學(xué)反應(yīng)類型的選擇 2.合成步驟和總收率 3.原輔材料供應(yīng) 4.原輔材料更換和合成步驟改變 5.單元反應(yīng)的次序安排 6.技術(shù)條件與設(shè)備要求 7.安全生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù),工藝影響因素,確定工藝路線,1)反應(yīng)物濃度與配料比 2)溶劑 3)反應(yīng)溫度和壓力 4)催化劑 5)攪拌 6)反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)終點(diǎn)控制 7)原料、中間體的質(zhì)量控制,1.單因素平行試驗(yàn)優(yōu)選法 2.多因素正交設(shè)計(jì)優(yōu)選法 3.多因素均勻設(shè)計(jì)優(yōu)選法,概述,在實(shí)驗(yàn)室工藝研究、中試放大研究及生產(chǎn)中都涉及化學(xué)反應(yīng)各種條件之間的相互影響等諸多因素。要在諸多因素中分清主次，就需要合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)選方法，為找出影響生產(chǎn)工藝的內(nèi)在規(guī)律以及各因素間相互關(guān)系，盡快找出生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)所要求的參數(shù)和生產(chǎn)工藝條件提供參考。 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)選方法是以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為理論基礎(chǔ)，安排試驗(yàn)的應(yīng)用技術(shù)。其目的是通過(guò)合理地安排試驗(yàn)和正確地分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以最少的試驗(yàn)次數(shù)，最少的人力、物力，最短的時(shí)間達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)工藝方案。 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)選方法過(guò)程包括：試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)實(shí)施和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析三個(gè)階段。,內(nèi)容,一 單因素平行試驗(yàn)優(yōu)選法,單因素平行試驗(yàn)優(yōu)選法是在其他條件不變的情況下，考察某一因素對(duì)收率、純度的影響，通過(guò)設(shè)立不同的考察因素平行進(jìn)行多個(gè)反應(yīng)來(lái)優(yōu)化反應(yīng)條件 1.確定評(píng)價(jià)結(jié)果好壞的方法和影響指標(biāo)的主要因素。 2.計(jì)算包含最優(yōu)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)范圍 3.進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 5.進(jìn)行下一輪實(shí)驗(yàn)，再分析結(jié)果，如此循環(huán)，直到得到滿意結(jié)果 6.如果發(fā)現(xiàn)3-5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)對(duì)指標(biāo)的改變并不大，可以認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)該因素不是主要影響因素，不必繼續(xù)對(duì)該因素進(jìn)行研究,1.平分法,使用平分法的基本要求是在試驗(yàn)范圍內(nèi)，不僅目標(biāo)函數(shù)應(yīng)是單調(diào)的，如圖36，而且每做一次試驗(yàn)，就能決定下一次試驗(yàn)的方向。 平分法對(duì)試驗(yàn)的安排原則是，在試驗(yàn)范圍的中點(diǎn)處安排試驗(yàn)，如圖37所示。試驗(yàn)時(shí)先考察范圍，然后在考察范圍的中間安排試驗(yàn)，若試驗(yàn)的結(jié)果滿意，則停止試驗(yàn)。若結(jié)果不好，可去掉中點(diǎn)以下的一半試驗(yàn)范圍，或去掉中點(diǎn)以上的部分。在余下的范圍內(nèi)繼續(xù)取中點(diǎn)試驗(yàn)，直到結(jié)果滿意為止。本法的特點(diǎn)是每次可劃掉一半的試驗(yàn)范圍，很快找到最適點(diǎn)。在藥物合成工藝考察中，許多問(wèn)題可劃為這種單因素試驗(yàn)。,例1,已知加堿會(huì)加速某反應(yīng)，且堿越多反應(yīng)時(shí)間越短，但堿過(guò)多又會(huì)使產(chǎn)品分解。某廠以前加堿1，反應(yīng)4h?，F(xiàn)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定堿量變化范圍在144，得下面試驗(yàn)結(jié)果,存在的問(wèn)題？,2. 0.618法,大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)為單峰函數(shù)(圖38)，即在試驗(yàn)范圍內(nèi)只有一個(gè)最佳點(diǎn)，再大些或再小些試驗(yàn)結(jié)果都不好，這時(shí)可采用0618法，也叫黃金分割法。本法是在試驗(yàn)范圍(a，b)內(nèi)，將第一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)x1設(shè)在0618位置上，而第二個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)x2是x1的對(duì)稱點(diǎn)。,例2,游離松香可由原料松香加堿制得，某廠由于原料松香的成分變化，加堿量掌握不好，游離松香一度僅含6.2，用黃金分割法選擇加堿量：固定原料松香100kg，溫度102106，加水100kg，考察范圍913kg，試驗(yàn)結(jié)果如下。,存在的問(wèn)題？,3.分?jǐn)?shù)法,適用于目標(biāo)函數(shù)為單峰函數(shù)的大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)。在預(yù)先確定了試驗(yàn)總次數(shù)(包括試驗(yàn)范圍及其劃分的精確度)或變量呈現(xiàn)非連續(xù)性變化時(shí)，分?jǐn)?shù)法比0.618法更為方便。,例3,某抗生素生產(chǎn)傳統(tǒng)工藝要求在37發(fā)酵16h。為了提高生產(chǎn)能力，欲提高發(fā)酵溫度來(lái)縮短發(fā)酵時(shí)間，準(zhǔn)備在2950范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)選試驗(yàn)，溫度間隔為1，故中間總試驗(yàn)點(diǎn)為20個(gè)。按Fn-1=20，n值為7，故最多只需要做6次試驗(yàn)就可找到最佳條件。,試驗(yàn)設(shè)計(jì)是數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的一個(gè)較大的分支，它的內(nèi)容十分豐富。我們對(duì)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行初步學(xué)習(xí)。,正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用“正交表”進(jìn)行科學(xué)地安排與分析多因素試驗(yàn)的方法。其主要優(yōu)點(diǎn)是能在很多試驗(yàn)方案中挑選出代表性強(qiáng)的少數(shù)幾個(gè)試驗(yàn)方案，并且通過(guò)這少數(shù)試驗(yàn)方案的試驗(yàn)結(jié)果的分析，推斷出最優(yōu)方案，同時(shí)還可以作進(jìn)一步的分析，得到比試驗(yàn)結(jié)果本身給出的還要多的有關(guān)各因素的信息。,二 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)選方法特點(diǎn)介紹： 正交設(shè)計(jì)在全面試驗(yàn)點(diǎn)中挑選出最具有代表性的點(diǎn)做試驗(yàn)，挑選的點(diǎn)在其范圍內(nèi)具有均勻分散和整齊可比的特點(diǎn)。 均勻分散是指試驗(yàn)點(diǎn)均衡地分布在試驗(yàn)范圍內(nèi)，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)有成分的代表性。 整齊可比是指試驗(yàn)結(jié)果分析方便，易于分析各個(gè)因素對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響。,正交表是一種特別的表格，是正交設(shè)計(jì)的基本工具。我們只介紹它的記號(hào)、特點(diǎn)和使用方法。,正交表的記號(hào)及含義,記號(hào)及含義,如,表示,？,表示各因素的水平數(shù)為2， 做8次試驗(yàn)，最多考慮7個(gè) 因素（含交互作用）的正 交表。,“L”表示正交表，“9”是行數(shù)，在試驗(yàn)中表示試驗(yàn)的條件數(shù)，“4”是列數(shù)，在試驗(yàn)中表示可以安排的因子的最多個(gè)數(shù)，“3”是表的主體只有三個(gè)不同數(shù)字，在試驗(yàn)中表示每一因子可以取的水平數(shù)。,正交表的特點(diǎn),1、正交表中任意一列中，不同的數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相等；,表示：在試驗(yàn)安排中，所挑選出來(lái)的水平組合是均勻 分布的（每個(gè)因素的各水平出現(xiàn)的次數(shù)相同） 均衡分散性,2、正交表中任意兩列，把同行的兩個(gè)數(shù)字看成有序數(shù) 對(duì)時(shí)，所有可能的數(shù)對(duì)出現(xiàn)的次數(shù)相同。,表示：任意兩因素的各種水平的搭配在所選試驗(yàn)中出現(xiàn) 的次數(shù)相等 整齊可比性,這是設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)表的基本準(zhǔn)則,正交表具有正交性，這是指它有如下兩個(gè)特點(diǎn)： （1）每列中不同的數(shù)字重復(fù)次數(shù)相同。 在表L9(34)中，每列有3個(gè)不同數(shù)字:1,2,3，每一個(gè)出現(xiàn)3次。 （2）將任意兩列的同行數(shù)字看成一個(gè)數(shù)對(duì)，那么一切可能數(shù)對(duì)重復(fù)次數(shù)相同。 在表L9(34)中，任意兩列有9種可能的數(shù)對(duì)：(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2),(3,3)每一對(duì)出現(xiàn)一次。,正交表的正交性可以看出： 正交表各列的地位是平等的，表中各列之間可以萬(wàn)相置換，稱為列間置換； 正交表各行之間也可相互置換，稱行間置換； 正交表中同一列的水平數(shù)字也可以相互置換，稱水平置換。,正交的類型：若記一般的正交表為L(zhǎng)n(tq), 則： （1）標(biāo)準(zhǔn)正交表：正交表的行數(shù)n， 列數(shù)q,水平數(shù)t間有如 下關(guān)系：n=ti+1,i=1,2,3,4,q=(ni-1)/(t-1) 如二水平正交表L4(23),L8(27),L16(215),L32(231)等，三水平正交表L9(34),L27(313)等， 這一類正交表不僅可以考察各因子對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響，還可以考察因子之間的交互作用影響。 （2）非標(biāo)準(zhǔn)正交表：另一類正交表的行數(shù)，列數(shù)，水平數(shù)之間不滿足上述的兩個(gè)關(guān)系，往往只能考察各因子的影響，不能用這些正交表來(lái)考察因子間的交互作用。如二水平正交表L12(211), L20(219)等，三水平正交表L18(37),L36(313)等，混合水平正交表L18(237),L36(23313)等。,常用正交表分類,回顧,在實(shí)驗(yàn)室工藝研究、中試放大研究及生產(chǎn)中都涉及化學(xué)反應(yīng)各種條件之間的相互影響等諸多因素。要在諸多因素中分清主次，就需要合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)選方法，為找出影響生產(chǎn)工藝的內(nèi)在規(guī)律以及各因素間相互關(guān)系，盡快找出生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)所要求的參數(shù)和生產(chǎn)工藝條件提供參考。,試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)選方法是以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為理論基礎(chǔ)，安排試驗(yàn)的應(yīng)用技術(shù)。其目的是通過(guò)合理地安排試驗(yàn)和正確地分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以最少的試驗(yàn)次數(shù)，最少的人力、物力，最短的時(shí)間達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)工藝方案。 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)選方法過(guò)程包括：試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)實(shí)施和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析三個(gè)階段。,回顧,1.正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本概念,正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用正交表來(lái)安排與分析多因素試驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法。它是由試驗(yàn)因素的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進(jìn)行試驗(yàn)的，通過(guò)對(duì)這部分試驗(yàn)結(jié)果的分析了解全面試驗(yàn)的情況，找出最優(yōu)的水平組合。,正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)是：用部分試驗(yàn)來(lái)代替全面試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)部分試驗(yàn)結(jié)果的分析，了解全面試驗(yàn)的情況。 正因?yàn)檎辉囼?yàn)是用部分試驗(yàn)來(lái)代替全面試驗(yàn)的，它不可能像全面試驗(yàn)?zāi)菢訉?duì)各因素效應(yīng)、交互作用一一分析；當(dāng)交互作用存在時(shí)，有可能出現(xiàn)交互作用的混雜。雖然正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)有上述不足，但它能通過(guò)部分試驗(yàn)找到最優(yōu)水平組合 ，因 而 很 受實(shí)際工作者青睞。,正交設(shè)計(jì)就是從選優(yōu)區(qū)全面試驗(yàn)點(diǎn)（水平組合）中挑選出有代表性的部分試驗(yàn)點(diǎn)（水平組合）來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。圖中標(biāo)有試驗(yàn)號(hào)的九個(gè)“()”，就是利用正交表L9(34)從27個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中挑選出來(lái)的9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。即： (1)A1B1C1 (2)A2B1C2 (3)A3B1C3 (4)A1B2C2 (5)A2B2C3 (6)A3B2C1 (7)A1B3C3 (8)A2B3C1 (9)A3B3C2,上述選擇，保證了A因素的每個(gè)水平與B因素、C因素的各個(gè)水平在試驗(yàn)中各搭配一次 。對(duì)于A、B、C 3個(gè)因素來(lái)說(shuō)，是在27個(gè)全面試驗(yàn)點(diǎn)中選擇9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，僅是全面試驗(yàn)的 三分之一。 從圖中可以看到 ，9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)在選優(yōu)區(qū)中分布是均衡的，在立方體的每個(gè)平面上 ，都恰是3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)；在立方體的每條線上也恰有一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。 9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均衡地分布于整個(gè)立方體內(nèi) ，有很強(qiáng)的代表性,夠比較全面地反映選優(yōu)區(qū)內(nèi)的基本情況。,根據(jù)以上特性，我們用正交表安排的試驗(yàn)，具有均衡分散和整齊可比的特點(diǎn)。 所謂均衡分散，是指用正交表挑選出來(lái)的各因素水平組合在全部水平組合中的分布是均勻的 。 由 上圖可以看出，在立方體中 ，任一平面內(nèi)都包含 3 個(gè)“()”， 任一直線上都包含1個(gè)“()” ，因此 ，這些點(diǎn)代表性強(qiáng) ，能夠較好地反映全面試驗(yàn)的情況。,整齊可比是指每一個(gè)因素的各水平間具有可比性。因?yàn)檎槐碇忻恳灰蛩氐娜我凰较露季獾匕硗庖蛩氐母鱾€(gè)水平 ，當(dāng)比較某因素不同水平時(shí)，其它 因素的效應(yīng)都彼此抵消。如在A、B、C 3個(gè)因素中，A因素的3個(gè)水平 A1、A2、A3 條件下各有 B 、C 的 3個(gè)不同水平，即：,在這9個(gè)水平組合中，A因素各水平下包括了B、C因素的3個(gè)水平，雖然搭配方式不同，但B、C皆處于同等地位，當(dāng)比較A因素不同水平時(shí)，B因素不同水平的效應(yīng)相互抵消，C因素不同水平的效應(yīng)也相互抵消。所以A因素3個(gè)水平間具有綜合可比性。同樣，B、C因素3個(gè)水平間亦具有綜合可比性。,正交表的三個(gè)基本性質(zhì)中，正交性是核心，是基礎(chǔ)，均衡分散和整齊可比性是正交性的必然結(jié)果,2.正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序,對(duì)于多因素試驗(yàn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)單常用的一種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)基本程序如圖所示。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序包括試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果分析兩部分。,試驗(yàn)?zāi)康呐c要求,試驗(yàn)指標(biāo),選因素、定水平,因素、水平確定,選擇合適正交表,表頭設(shè)計(jì),列試驗(yàn)方案,試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：,試驗(yàn)結(jié)果分析,進(jìn)行試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)結(jié)果,試驗(yàn)結(jié)果極差分析,計(jì)算K值,計(jì)算k值,計(jì)算極差R,繪制因素指標(biāo)趨勢(shì)圖,優(yōu)水平,因素主次順序,優(yōu)組合,結(jié) 論,試驗(yàn)結(jié)果分析：,試驗(yàn)結(jié)果方差分析,列方差分析表，進(jìn)行F 檢驗(yàn),計(jì)算各列偏差平方和、自由度,分析檢驗(yàn)結(jié)果，寫出結(jié)論,試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)（結(jié)合例1說(shuō)明）,（1） 明確試驗(yàn)?zāi)康?，確定試驗(yàn)指標(biāo),試驗(yàn)設(shè)計(jì)前必須明確試驗(yàn)?zāi)康?，即本次試?yàn)要解決什么問(wèn)題。試驗(yàn)?zāi)康拇_定后，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果如何衡量，即需要確定出試驗(yàn)指標(biāo)。試驗(yàn)指標(biāo)可為定量指標(biāo)，如強(qiáng)度、硬度、產(chǎn)量、出品率、成本等；也可為定性指標(biāo)如顏色、口感、光澤等。一般為了便于試驗(yàn)結(jié)果的分析，定性指標(biāo)可按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)打分或模糊數(shù)學(xué)處理進(jìn)行數(shù)量化，將定性指標(biāo)定量化。,無(wú)交互作用的正交設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析,（2） 選因素、定水平，列因素水平表,根據(jù)專業(yè)知識(shí)、以往的研究結(jié)論和經(jīng)驗(yàn)，從影響試驗(yàn)指標(biāo)的諸多因素中，通過(guò)因果分析篩選出需要考察的試驗(yàn)因素。一般確定試驗(yàn)因素時(shí)，應(yīng)以對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響大的因素、尚未考察過(guò)的因素、尚未完全掌握其規(guī)律的因素為先。試驗(yàn)因素選定后，根據(jù)所掌握的信息資料和相關(guān)知識(shí)，確定每個(gè)因素的水平，一般以2-4個(gè)水平為宜。對(duì)主要考察的試驗(yàn)因素，可以多取水平，但不宜過(guò)多（6），否則試驗(yàn)次數(shù)驟增。因素的水平間距，應(yīng)根據(jù)專業(yè)知識(shí)和已有的資料，盡可能把水平值取在理想?yún)^(qū)域。,（3） 選擇合適的正交表,正交表的選擇是正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題。確定了因素及其水平后，根據(jù)因素、水平及需要考察的交互作用的多少來(lái)選擇合適的正交表。正交表的選擇原則是在能夠安排下試驗(yàn)因素和交互作用的前提下，盡可能選用較小的正交表，以減少試驗(yàn)次數(shù)。,（4） 表頭設(shè)計(jì),所謂表頭設(shè)計(jì)，就是把試驗(yàn)因素和要考察的交互作用分別安排到正交表的各列中去的過(guò)程。 在不考察交互作用時(shí)，各因素可隨機(jī)安排在各列上；若考察交互作用，就應(yīng)按所選正交表的交互作用列表安排各因素與交互作用，以防止設(shè)計(jì)“混雜” 。,（5）編制試驗(yàn)方案，按方案進(jìn)行試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)結(jié)果。,把正交表中安排各因素的列（不包含欲考察的交互作用列）中的每個(gè)水平數(shù)字換成該因素的實(shí)際水平值，便形成了正交試驗(yàn)方案。,說(shuō)明：試驗(yàn)號(hào)并非試驗(yàn)順序，為了排除誤差干擾，試驗(yàn)中可隨機(jī)進(jìn)行； 安排試驗(yàn)方案時(shí)，部分因素的水平可采用隨機(jī)安排。,試驗(yàn)結(jié)果分析,分清各因素及其交互作用的主次順序，分清哪個(gè)是主要因素，哪個(gè)是次要因素； 判斷因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的顯著程度； 找出試驗(yàn)因素的優(yōu)水平和試驗(yàn)范圍內(nèi)的最優(yōu)組合，即試驗(yàn)因素各取什么水平時(shí)，試驗(yàn)指標(biāo)最好； 分析因素與試驗(yàn)指標(biāo)之間的關(guān)系，即當(dāng)因素變化時(shí)，試驗(yàn)指標(biāo)是如何變化的。找出指標(biāo)隨因素變化的規(guī)律和趨勢(shì)，為進(jìn)一步試驗(yàn)指明方向； 了解各因素之間的交互作用情況； 估計(jì)試驗(yàn)誤差的大小。,極差分析 方差分析,Kjm，kjm,計(jì)算簡(jiǎn)便，直觀，簡(jiǎn)單易懂，是正交試驗(yàn)結(jié)果分析最常用方法。以上例為實(shí)例來(lái)說(shuō)明極差分析過(guò)程。,3 正交試驗(yàn)的結(jié)果分析,3.1 直觀分析法極差分析法,極差分析法R法,1. 計(jì)算,2. 判斷,Rj,因素主次,優(yōu)水平,優(yōu)組合,Kjm為第j列因素m水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)指標(biāo)和，kjm為Kjm平均值。由kjm大小可以判斷第j列因素優(yōu)水平和優(yōu)組合。,Rj為第j列因素的極差，反映了第j列因素水平波動(dòng)時(shí)，試驗(yàn)指標(biāo)的變動(dòng)幅度。Rj越大，說(shuō)明該因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響越大。根據(jù)Rj大小，可以判斷因素的主次順序。,結(jié)果分析步驟,（1）計(jì)算Ki值。Ki為同一水平之和。,（2）計(jì)算各因素同一水平的平均值Ki。,注： 不考察交互作用的試驗(yàn)結(jié)果分析,（3）計(jì)算各因素的極差R，R表示該因素在其取值范圍內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)變化的幅度。 R=max（Ki）-min（Ki）,（4）根據(jù)極差大小，判斷因素的主次影響順序。R越大，表示該因素的水平變化對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響越大，因素越重要。 （5）做因素與指標(biāo)趨勢(shì)圖，直觀分析出指標(biāo)與各因素水平波動(dòng)的關(guān)系。,（6）選優(yōu)組合，即根據(jù)各因素各水平的平均值確定優(yōu)水平，進(jìn)而選出優(yōu)組合。,極差分析法簡(jiǎn)單明了，通俗易懂，計(jì)算工作量少便于推廣普及。但這種方法不能將試驗(yàn)中由于試驗(yàn)條件改變引起的數(shù)據(jù)波動(dòng)同試驗(yàn)誤差引起的數(shù)據(jù)波動(dòng)區(qū)分開來(lái)，也就是說(shuō)，不能區(qū)分因素各水平間對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果的差異究竟是由于因素水平不同引起的，還是由于試驗(yàn)誤差引起的，無(wú)法估計(jì)試驗(yàn)誤差的大小。此外，各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響大小無(wú)法給以精確的數(shù)量估計(jì)，不能提出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷所考察因素作用是否顯著。為了彌補(bǔ)極差分析的缺陷，可采用方差分析。,3.2 正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析,方差分析基本思想是將數(shù)據(jù)的總變異分解成因素引起的變異和誤差引起的變異兩部分，構(gòu)造F統(tǒng)計(jì)量，作F檢驗(yàn)，即可判斷因素作用是否顯著。,總偏差平方和各列因素偏差平方和+誤差偏差平方和,（1）偏差平方和分解：,（2）自由度分解：,（3）方差：,（4）構(gòu)造F統(tǒng)計(jì)量：,（5）列方差分析表，作F檢驗(yàn),若計(jì)算出的F值F0Fa，則拒絕原假設(shè)，認(rèn)為該因素或交互作用對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著影響；若F0Fa，則認(rèn)為該因素或交互作用對(duì)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)顯著影響。,均勻設(shè)計(jì)為我國(guó)數(shù)學(xué)家方開泰首創(chuàng)，可適用于多因素、多水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。試驗(yàn)點(diǎn)在試驗(yàn)范圍內(nèi)充分均衡分散，這就可以從全面試驗(yàn)中挑選更少的試驗(yàn)點(diǎn)為代表進(jìn)行試驗(yàn)，得到的結(jié)果仍能反映該分析體系的主要特征。這種從均勻性出發(fā)的設(shè)計(jì)方法，稱為均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)法。 均勻設(shè)計(jì)表用Un(t )表示。U表示均勻設(shè)計(jì)，t表示因素的水平數(shù)，q表示因素?cái)?shù)，n表示試驗(yàn)的次數(shù)。 均勻設(shè)計(jì)與正交設(shè)計(jì)一樣，也需要使用規(guī)范化的表格（均勻設(shè)計(jì)表）設(shè)計(jì)試驗(yàn)。均勻設(shè)計(jì)還有使用表，設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)必需將設(shè)計(jì)表與使用表聯(lián)合使用。,均勻設(shè)計(jì)及優(yōu)選法,q,U5（54）表為五行四列表。行數(shù)為水平數(shù)（試驗(yàn)次數(shù)），列數(shù)為安排的最大因素?cái)?shù)。如果一個(gè)試驗(yàn)按U5（54）表安排試驗(yàn)，考察2因素時(shí)，依據(jù)U5（54）使用表，選取1,2列安排試驗(yàn)；考察3因素選取1,2,4列安排試驗(yàn)等。,U5(54),U5(54)表的使用,均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟（類似于正交實(shí)驗(yàn)）,確定目標(biāo)、選定因素、確定水平；,2. 選用合適的均勻表；,3. 按選定的均勻表設(shè)計(jì)表頭，確定試驗(yàn)方案；,4. 組織實(shí)施試驗(yàn)；,5. 試驗(yàn)結(jié)果分析。,均勻設(shè)計(jì)表的選用。根據(jù)水平數(shù)選用，如5水平，選用U5（54）表；7水平選用U7（76）表等.附表中均為試驗(yàn)次數(shù)（水平數(shù)）為奇數(shù)的均勻設(shè)計(jì)表，當(dāng)水平數(shù)為偶數(shù)時(shí)，選用比水平數(shù)大1的奇數(shù)表劃去最后一行即可。,均勻設(shè)計(jì)結(jié)果分析。因?yàn)榫鶆蛟O(shè)計(jì)棄掉整齊可