試驗(yàn)設(shè)計(jì)(正交法)

1、12l工藝優(yōu)化的根本目的工藝優(yōu)化的根本目的l優(yōu)化工藝可實(shí)施的技術(shù)指標(biāo)優(yōu)化工藝可實(shí)施的技術(shù)指標(biāo)l工藝優(yōu)化策略和方法工藝優(yōu)化策略和方法 （因素和水平）（因素和水平）l利用統(tǒng)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化工藝的必要性（利用統(tǒng)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化工藝的必要性（DOES）3 “眾所周知眾所周知, 工業(yè)界沒有技術(shù)最優(yōu)工業(yè)界沒有技術(shù)最優(yōu), 只有經(jīng)濟(jì)最優(yōu)只有經(jīng)濟(jì)最優(yōu).” 降低成本降低成本,包括：原料成本和轉(zhuǎn)化成本；包括：原料成本和轉(zhuǎn)化成本； 提高產(chǎn)品質(zhì)量提高產(chǎn)品質(zhì)量。4l工藝優(yōu)化的目標(biāo)隨著項(xiàng)目的早期研發(fā)、放大直至投產(chǎn)的成功進(jìn)展而變化，工藝優(yōu)化的先后順序可根據(jù)工藝的性質(zhì)而有所不同，(另：產(chǎn)品應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)問題再回頭追蹤、優(yōu)化工藝，解決問

2、題)。所有工藝研發(fā)的最初目標(biāo)都是為了在相應(yīng)的條件下使產(chǎn)品收率最大化(質(zhì)量最優(yōu))；一旦工藝研發(fā)過程中的每一環(huán)節(jié)都得以優(yōu)化，獲取最大效益的可能成為現(xiàn)實(shí)。(如下圖) 1. 提高反應(yīng)效率 2. 提高產(chǎn)品收率和質(zhì)量 3. 減少成本工藝早期研究工藝早期研究 生產(chǎn)生產(chǎn) 4. 提高規(guī)模化生產(chǎn)力 5. 減少廢物排放 5 優(yōu)化某步反應(yīng)的工藝其首要步驟就是找出最初的或最基本的反應(yīng)條件，優(yōu)化某步反應(yīng)的工藝其首要步驟就是找出最初的或最基本的反應(yīng)條件，這往往可以通過文獻(xiàn)或化學(xué)工作者的經(jīng)驗(yàn)找到答案。通過改變反應(yīng)條件并這往往可以通過文獻(xiàn)或化學(xué)工作者的經(jīng)驗(yàn)找到答案。通過改變反應(yīng)條件并與最初反應(yīng)條件的結(jié)果作比較，化學(xué)工作者可以選

3、擇能夠?qū)崿F(xiàn)指標(biāo)與最初反應(yīng)條件的結(jié)果作比較，化學(xué)工作者可以選擇能夠?qū)崿F(xiàn)指標(biāo) (經(jīng)濟(jì)和經(jīng)濟(jì)和技術(shù)技術(shù))的最佳方法，如下表：某工藝的優(yōu)化順序。的最佳方法，如下表：某工藝的優(yōu)化順序。 改變反應(yīng)條件優(yōu)化反應(yīng)改變反應(yīng)條件優(yōu)化反應(yīng) 1.溫度：基準(zhǔn)溫度溫度：基準(zhǔn)溫度20或者更適合的溫度；或者更適合的溫度； 2.原料當(dāng)量；原料當(dāng)量； 3.原料的加料方法，順序、加料時(shí)間；原料的加料方法，順序、加料時(shí)間； 4.溶劑、助溶劑；溶劑、助溶劑； 5.濃度：基準(zhǔn)濃度的濃度：基準(zhǔn)濃度的50-200%之間變化；之間變化； 6.改變底物催化劑、配體；改變底物催化劑、配體； 7.攪拌，特別是非均相的反應(yīng)體系；攪拌，特別是非均相的反

4、應(yīng)體系； 8. 延長反應(yīng)時(shí)間檢測產(chǎn)品的耐受性；延長反應(yīng)時(shí)間檢測產(chǎn)品的耐受性； 9.考察其它操作條件，例如：壓力、考察其它操作條件，例如：壓力、pH值等。值等。6 1. 1. 一開始就嘗試以前報(bào)道的方法來節(jié)省工藝優(yōu)化時(shí)間一開始就嘗試以前報(bào)道的方法來節(jié)省工藝優(yōu)化時(shí)間, ,開始優(yōu)化時(shí)要充開始優(yōu)化時(shí)要充分利用觀察法，而不只是評估實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。分利用觀察法，而不只是評估實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。 2.2.采用適當(dāng)?shù)臋z測方法來監(jiān)控反應(yīng)結(jié)果的變化，而不是單純比較產(chǎn)品指采用適當(dāng)?shù)臋z測方法來監(jiān)控反應(yīng)結(jié)果的變化，而不是單純比較產(chǎn)品指標(biāo)，可達(dá)到快速優(yōu)化的目的。標(biāo)，可達(dá)到快速優(yōu)化的目的。了解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)對于監(jiān)測跟蹤很重要的。了解反應(yīng)

5、的動(dòng)力學(xué)對于監(jiān)測跟蹤很重要的。動(dòng)力學(xué)過程涉及產(chǎn)物形成速率及達(dá)到預(yù)期反應(yīng)終點(diǎn)所需時(shí)間。了解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程涉及產(chǎn)物形成速率及達(dá)到預(yù)期反應(yīng)終點(diǎn)所需時(shí)間。了解反應(yīng)終點(diǎn)的目的是有效地完成處理和防止因過度反應(yīng)導(dǎo)致的降解；反應(yīng)過程終點(diǎn)的目的是有效地完成處理和防止因過度反應(yīng)導(dǎo)致的降解；反應(yīng)過程中定時(shí)監(jiān)測能提供相關(guān)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。中定時(shí)監(jiān)測能提供相關(guān)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。7 3. 在優(yōu)化一個(gè)反應(yīng)過程時(shí)，化學(xué)工作者經(jīng)常需要了解這個(gè)反應(yīng)過程的在優(yōu)化一個(gè)反應(yīng)過程時(shí)，化學(xué)工作者經(jīng)常需要了解這個(gè)反應(yīng)過程的耐受限度和反應(yīng)成功進(jìn)行時(shí)反應(yīng)過程參數(shù)的范圍。耐受限度和反應(yīng)成功進(jìn)行時(shí)反應(yīng)過程參數(shù)的范圍。不理想的反應(yīng)參數(shù)范圍不理想的反應(yīng)參數(shù)范圍

6、為我們在最適當(dāng)條件下的大規(guī)模生產(chǎn)提供指導(dǎo)，例如組分過量或不足量以為我們在最適當(dāng)條件下的大規(guī)模生產(chǎn)提供指導(dǎo)，例如組分過量或不足量以及反應(yīng)溫度高于最適范圍時(shí)提供的數(shù)據(jù)，如下圖及反應(yīng)溫度高于最適范圍時(shí)提供的數(shù)據(jù)，如下圖： 1. 改變反應(yīng)成份的比例 增大加入量 改變摩爾比 產(chǎn)品生成后移除 除去不良雜質(zhì)（預(yù)處理、副產(chǎn)物，如：水、鹽酸） 2. 利用不同機(jī)理進(jìn)行 改變?nèi)軇?、試劑、催化劑、配體在其它步驟（反應(yīng)）中最低影響在其它步驟（反應(yīng)）中最低影響 在其它步驟中最大影響在其它步驟中最大影響 3. 改變官能團(tuán) 4. 改變路線4. 如果反應(yīng)不能在限定的時(shí)間達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，采用如果反應(yīng)不能在限定的時(shí)間達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)

7、，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。8 化學(xué)工作者通常依靠第一感覺來優(yōu)化反應(yīng)，但是當(dāng)?shù)谝桓杏X不能在化學(xué)工作者通常依靠第一感覺來優(yōu)化反應(yīng)，但是當(dāng)?shù)谝桓杏X不能在合理的時(shí)間范圍內(nèi)合理的時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)到優(yōu)化反應(yīng)的目的時(shí)，就會(huì)參考化學(xué)文獻(xiàn)和別人的達(dá)到優(yōu)化反應(yīng)的目的時(shí)，就會(huì)參考化學(xué)文獻(xiàn)和別人的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，然后重新開始研究，但有時(shí)盡管付出了很多努力，優(yōu)化結(jié)果實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，然后重新開始研究，但有時(shí)盡管付出了很多努力，優(yōu)化結(jié)果仍不理想。仍不理想。 工藝優(yōu)化的研究在傳統(tǒng)條件下也許會(huì)失敗，因?yàn)榻?jīng)典的方法就是每次工藝優(yōu)化的研究在傳統(tǒng)條件下也許會(huì)失敗，因?yàn)榻?jīng)典的方法就是每次修正一個(gè)變量（修正一個(gè)變量（OVAT方法

8、），但是很多工藝過程相當(dāng)復(fù)雜，而方法），但是很多工藝過程相當(dāng)復(fù)雜，而OVAT方法可能導(dǎo)致研發(fā)人員忽略來自于相互獨(dú)立變量的潛在優(yōu)化。方法可能導(dǎo)致研發(fā)人員忽略來自于相互獨(dú)立變量的潛在優(yōu)化。 一個(gè)較好的構(gòu)成的方法（應(yīng)用統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）對與包含多參數(shù)的條件一個(gè)較好的構(gòu)成的方法（應(yīng)用統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）對與包含多參數(shù)的條件優(yōu)化是很有必要的，具有顯著的優(yōu)勢優(yōu)化是很有必要的，具有顯著的優(yōu)勢。91011找出關(guān)鍵變量找出關(guān)鍵變量關(guān)鍵變量取值關(guān)鍵變量取值找出非關(guān)鍵關(guān)鍵變量，放寬工找出非關(guān)鍵關(guān)鍵變量，放寬工差，用低價(jià)材料替代差，用低價(jià)材料替代關(guān)鍵變量取值范圍關(guān)鍵變量取值范圍控制關(guān)鍵變量也就控制了過程控制關(guān)鍵變量也就控制了過

9、程12l響應(yīng)變量響應(yīng)變量（ResponseResponse）: :試驗(yàn)輸出的結(jié)果試驗(yàn)輸出的結(jié)果l因子因子（Factor):Factor):試驗(yàn)過程中的不同輸入變量如溫度、時(shí)間、粘度等試驗(yàn)過程中的不同輸入變量如溫度、時(shí)間、粘度等l水平水平（Level):Level):試驗(yàn)中對因子的不同設(shè)定值如溫度：試驗(yàn)中對因子的不同設(shè)定值如溫度：1010，20,30 20,30 l干擾干擾(Noise):(Noise):人不可控制的事物人不可控制的事物l主要影響主要影響(Main Effect):(Main Effect):對單個(gè)因子而言對單個(gè)因子而言, , 從一個(gè)水平到另一個(gè)水平的從一個(gè)水平到另一個(gè)水平的 變

10、化對輸出的平均影響；變化對輸出的平均影響；l交互作用交互作用(Interaction)(Interaction)：兩個(gè)因子合起來對總輸出的影響將高于兩個(gè)單：兩個(gè)因子合起來對總輸出的影響將高于兩個(gè)單 獨(dú)的因子造成的影響?yīng)毜囊蜃釉斐傻挠绊憀重復(fù)重復(fù)(Replication)(Replication)： 以隨機(jī)次序重新做一次試驗(yàn)以隨機(jī)次序重新做一次試驗(yàn)l隨機(jī)化隨機(jī)化(Randomization)(Randomization)：以一種無固定模式的次序做試驗(yàn)：以一種無固定模式的次序做試驗(yàn)l區(qū)組區(qū)組(Blocking):(Blocking):將干擾最小化的方法將干擾最小化的方法13敘述敘述試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康哪康?/p>

11、確定確定響應(yīng)響應(yīng)變量變量研究研究影響影響因子因子定義定義X X水平水平試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)收集收集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)圖形圖形分析分析分析分析模型模型簡化簡化模型模型殘差殘差分析分析反應(yīng)反應(yīng)優(yōu)化器優(yōu)化器驗(yàn)證驗(yàn)證試驗(yàn)試驗(yàn)1415l 所謂一次一個(gè)因素法（所謂一次一個(gè)因素法（OFATOFAT），就是先固定一種組合，就是先固定一種組合，而其它因子保而其它因子保持固定，然后每次改變一個(gè)條件，將相鄰的兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，以持固定，然后每次改變一個(gè)條件，將相鄰的兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，以估計(jì)兩個(gè)條件的效果差異估計(jì)兩個(gè)條件的效果差異。16FactorsFactors32LevelLevel243812793216845432

12、1718l 通過應(yīng)用通過應(yīng)用正交表正交表，它的建構(gòu)允許每一個(gè)因素的效果，可，它的建構(gòu)允許每一個(gè)因素的效果，可以在數(shù)學(xué)上，獨(dú)立予以評估。以在數(shù)學(xué)上，獨(dú)立予以評估。l 可以有效降低實(shí)驗(yàn)次數(shù)，進(jìn)而節(jié)省時(shí)間、金錢而且又可可以有效降低實(shí)驗(yàn)次數(shù)，進(jìn)而節(jié)省時(shí)間、金錢而且又可以得到相當(dāng)好的結(jié)果。以得到相當(dāng)好的結(jié)果。次次數(shù)數(shù)A AB BC CD DE EF FG G結(jié)果結(jié)果1 12 23 34 45 56 67 71 11 11 11 11 11 11 11 1Y1Y12 21 11 11 12 22 22 22 2Y2Y23 31 12 22 21 11 12 22 2Y3Y34 41 12 22 22 22

13、 21 11 1Y4Y45 52 21 12 21 12 21 12 2Y5Y56 62 21 12 22 21 12 21 1Y6Y67 72 22 21 11 12 22 21 1Y7Y78 82 22 21 12 21 11 12 2Y8Y8)72(8L正交表正交表19)72(8L202122所有正交表都具備以下兩個(gè)數(shù)學(xué)性質(zhì)：所有正交表都具備以下兩個(gè)數(shù)學(xué)性質(zhì)：任何一列，各水平出現(xiàn)的次數(shù)相同。任何一列，各水平出現(xiàn)的次數(shù)相同。任何兩列的同一橫行，有序數(shù)對出現(xiàn)次數(shù)相同。上述兩點(diǎn)，任何兩列的同一橫行，有序數(shù)對出現(xiàn)次數(shù)相同。上述兩點(diǎn)，缺少任何一點(diǎn)，表就不正交了。缺少任何一點(diǎn)，表就不正交了。2324

14、一一. 概念概念二二. 方法方法三三. 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)解析正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)解析25一一. 基本概念基本概念 1.1 正交試驗(yàn)法定義正交試驗(yàn)法定義 正交試驗(yàn)法就是正交試驗(yàn)法就是以人們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)以人們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)利用規(guī)格化的表（正交表）利用規(guī)格化的表（正交表）,科學(xué)科學(xué)地安排試驗(yàn)和分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。它幫助人們只進(jìn)行代表性很強(qiáng)的少量的若地安排試驗(yàn)和分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。它幫助人們只進(jìn)行代表性很強(qiáng)的少量的若干次試驗(yàn)找到最佳的工藝條件或設(shè)計(jì)參數(shù)，并預(yù)報(bào)出最佳條件下試驗(yàn)結(jié)果的變干次試驗(yàn)找到最佳的工藝條件或設(shè)計(jì)參數(shù)，并預(yù)報(bào)出最佳條件下試驗(yàn)結(jié)果的變動(dòng)范圍。動(dòng)范圍。 1.2 正交試驗(yàn)法優(yōu)勢正交試驗(yàn)法優(yōu)勢 (

15、1) 合理安排試驗(yàn)，減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，合理安排試驗(yàn)，減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，當(dāng)因素越多時(shí)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的這一優(yōu)越性越突當(dāng)因素越多時(shí)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的這一優(yōu)越性越突出；出； (2) 在眾多影響因素中，在眾多影響因素中，可分清因素主次，抓住主要矛盾；可分清因素主次，抓住主要矛盾； (3) 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是掌握各影響因素與產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)之間關(guān)系的有效手段，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是掌握各影響因素與產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)之間關(guān)系的有效手段，為生產(chǎn)為生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制提供有利的條件；過程的質(zhì)量控制提供有利的條件； (4) 找出最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝；找出最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝； (5) 指出進(jìn)一步試驗(yàn)方向指出進(jìn)一步試驗(yàn)方向。261.3 術(shù)語（指標(biāo)、因素

16、、水平）術(shù)語（指標(biāo)、因素、水平） 1.3.1 指標(biāo)指標(biāo) 定義定義：在試驗(yàn)中在試驗(yàn)中 根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康亩_定的衡量試驗(yàn)結(jié)果的特征量稱為指標(biāo)。它可根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康亩_定的衡量試驗(yàn)結(jié)果的特征量稱為指標(biāo)。它可以是產(chǎn)品的質(zhì)量參數(shù)以是產(chǎn)品的質(zhì)量參數(shù)(含量、壽命、精度含量、壽命、精度)也可以是成本、數(shù)量、效率等。也可以是成本、數(shù)量、效率等。 分類分類： 定量指標(biāo)，定性指標(biāo)。定量指標(biāo)，定性指標(biāo)。 在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，通常采用在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，通常采用將定性指標(biāo)定量化的方法（如評分法）將定性指標(biāo)化為定將定性指標(biāo)定量化的方法（如評分法）將定性指標(biāo)化為定量指標(biāo)進(jìn)行考核和分析。量指標(biāo)進(jìn)行考核和分析。 1.3.2 因素因素 定義：在試驗(yàn)

17、中，影響試驗(yàn)結(jié)果的試驗(yàn)條件稱為因素。定義：在試驗(yàn)中，影響試驗(yàn)結(jié)果的試驗(yàn)條件稱為因素。 分類分類：可控因素：在試驗(yàn)中可以人為地加以調(diào)節(jié)和控制的因素。在正交試驗(yàn)中，可控因素：在試驗(yàn)中可以人為地加以調(diào)節(jié)和控制的因素。在正交試驗(yàn)中，所考察的因素都是可控因素，通常以所考察的因素都是可控因素，通常以A、B、C表示。不可控因素：由于自然、技術(shù)表示。不可控因素：由于自然、技術(shù)和設(shè)備等條件的限制，暫時(shí)還不能為人們控制和調(diào)節(jié)的因素。和設(shè)備等條件的限制，暫時(shí)還不能為人們控制和調(diào)節(jié)的因素。 1.3.3 水平水平 因素在試驗(yàn)中所處的各種狀態(tài)和條件稱為因素的水平。在試驗(yàn)中往往要考慮某因因素在試驗(yàn)中所處的各種狀態(tài)和條件稱為

18、因素的水平。在試驗(yàn)中往往要考慮某因素的素的幾種狀態(tài)幾種狀態(tài)，那么就稱該因素為，那么就稱該因素為幾水平因素幾水平因素。271.4 正交表及其特點(diǎn)正交表及其特點(diǎn)l定義定義：是一種規(guī)格化的表格是一種規(guī)格化的表格,它是正交試驗(yàn)法的基本工具。它是正交試驗(yàn)法的基本工具。l代號代號l分類分類 （1）從各列水平數(shù)是否相同劃分 水平數(shù)相同的正交表 水平數(shù)不等的正交表（混合水平正交表） （2）交互作用是否單獨(dú)占列劃分 完備正交表 不完備正交表L12（211），L18（2137），L36（211313）)(mnKL正交表符號正交表行數(shù)（試驗(yàn)次數(shù)）字碼數(shù)（水平數(shù)）正交表列數(shù)（最多安排因素?cái)?shù)）281.5 因子交互作用特

19、點(diǎn)因子交互作用特點(diǎn) （1）在多因素試驗(yàn)中一個(gè)因素對試驗(yàn)結(jié)果的影響依賴于另一因素所取的水平時(shí)，稱兩因素有交互作用。 （2）在多因素對比試驗(yàn)中，某些因素對指標(biāo)的影響往往是互相制約、互相聯(lián)系的。 即在試驗(yàn)中不僅因素起作用，而且因素間有時(shí)聯(lián)合起來起作用，這種即在試驗(yàn)中不僅因素起作用，而且因素間有時(shí)聯(lián)合起來起作用，這種聯(lián)合作用并不等于各因素單獨(dú)作用所產(chǎn)生的影響之和，稱這種聯(lián)合作用為聯(lián)合作用并不等于各因素單獨(dú)作用所產(chǎn)生的影響之和，稱這種聯(lián)合作用為交互作用。交互作用。 我們所做試驗(yàn)的因子間關(guān)系也是如此。如某因子不論在其它因子的什么水平情況下，其試驗(yàn)值不是水平1比水平2好，就是水平2比水平1好。用正交表安排，

20、其R值（或F值）較小者，稱為該因子不與其它因子發(fā)生明顯稱為該因子不與其它因子發(fā)生明顯的交互作用。的交互作用。 反之，某一因子水平好壞是依賴于其它因子水平而定，用正交表安排，其R值（或F值）一定較大者，這種情況表明這兩個(gè)因子間存在有明顯的交這種情況表明這兩個(gè)因子間存在有明顯的交互作用?；プ饔?。29 1.6.1 性質(zhì)性質(zhì)l表中任一列，不同的數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相同；表中任一列，不同的數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相同；l表中任意兩列，把同一行的兩個(gè)數(shù)字看成有序數(shù)字對時(shí)，所有可能的表中任意兩列，把同一行的兩個(gè)數(shù)字看成有序數(shù)字對時(shí)，所有可能的數(shù)字對出現(xiàn)的次數(shù)相同。數(shù)字對出現(xiàn)的次數(shù)相同。 以上特性質(zhì)可判斷設(shè)計(jì)是否正確！以上特

21、性質(zhì)可判斷設(shè)計(jì)是否正確！1.6.2 不同水平正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)不同水平正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)（1 1）2 2水平有：水平有：L L4 4(2(23 3) )、L L8 8(2(27 7) )、L L1212(2(21111) )L L6464(2(26363) )（2 2）3 3水平有：水平有：L L9 9(3(34 4) )、L L1818(3(37 7) )、L L2727(3(33131) )L L8181(3(34040) )（3 3）4 4水平有：水平有：L L1616(4(45 5) )、L L3232(4(48 8) )、L L6464(4(42121) )30312.1 明確試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

22、確定指標(biāo)明確試驗(yàn)?zāi)康?、確定指標(biāo)2.2 選選因素、選水平，制定因素水平表因素、選水平，制定因素水平表 以上兩點(diǎn)主要靠專業(yè)知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來確定，是正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)順利完成以上兩點(diǎn)主要靠專業(yè)知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來確定，是正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)順利完成的關(guān)鍵；。的關(guān)鍵；。2.3 選擇正交表選擇正交表（1）根據(jù)水平數(shù)選擇正交表類型根據(jù)水平數(shù)選擇正交表類型 表頭設(shè)計(jì)就是將試驗(yàn)因素安排到所選正交表相應(yīng)的列中根據(jù)因素?cái)?shù)和水平數(shù)來選擇合適的正交表。（2）根據(jù)因素（含交互作用）數(shù)選擇正交表大小根據(jù)因素（含交互作用）數(shù)選擇正交表大小 一般要求：因素?cái)?shù)小于等于正交表列數(shù)，因素水平數(shù)與正交表對應(yīng)的水因素?cái)?shù)小于等于正交表列數(shù)，因素水平數(shù)與正

23、交表對應(yīng)的水平數(shù)一致，在滿足上述條件的前提下，選擇較小的表。平數(shù)一致，在滿足上述條件的前提下，選擇較小的表。2.4 確定試驗(yàn)方案確定試驗(yàn)方案 （1）因素隨機(jī)上列 （2）水平對號入座2.5 試驗(yàn)實(shí)施試驗(yàn)實(shí)施2.6 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析評價(jià)評價(jià)通過試驗(yàn)結(jié)果分析，可以得到因素主次順序因素主次順序、最佳水平組最佳水平組等有用信息。32（一）單指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果的直觀分析（一）單指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果的直觀分析3334 填寫實(shí)驗(yàn)指標(biāo)；填寫實(shí)驗(yàn)指標(biāo)； 計(jì)算表中各列的各水平效應(yīng)值及極差計(jì)算表中各列的各水平效應(yīng)值及極差R值；值； ：m列中列中f號的水平相應(yīng)指標(biāo)值之和；號的水平相應(yīng)指標(biāo)值之和；極差極

24、差R是反映數(shù)據(jù)波動(dòng)大小的重要指標(biāo)；是反映數(shù)據(jù)波動(dòng)大小的重要指標(biāo)；R（第（第m列）列）=第第m列的中列的中指標(biāo)最大值減去最小值之差；指標(biāo)最大值減去最小值之差；號碼水平的重復(fù)次數(shù)列的 fmKKmfmfmfK3536l常用的方法常用的方法1）指標(biāo)拆開單個(gè)處理綜合分析法）指標(biāo)拆開單個(gè)處理綜合分析法 第一步：第一步：將各個(gè)指標(biāo)值（實(shí)驗(yàn)結(jié)果）填入表內(nèi)。將多個(gè)指標(biāo)拆開，按將各個(gè)指標(biāo)值（實(shí)驗(yàn)結(jié)果）填入表內(nèi)。將多個(gè)指標(biāo)拆開，按各各 個(gè)單指標(biāo)正交實(shí)驗(yàn)分別計(jì)算各因素不同水平的效應(yīng)值及極差個(gè)單指標(biāo)正交實(shí)驗(yàn)分別計(jì)算各因素不同水平的效應(yīng)值及極差R R。 第二步：第二步：分指標(biāo)按極差大小列出因素的主次順序，經(jīng)綜合分析后確定

25、因分指標(biāo)按極差大小列出因素的主次順序，經(jīng)綜合分析后確定因素主次。素主次。 第三步：第三步：綜合考慮多個(gè)指標(biāo)，確定各因素的最佳水平。綜合考慮多個(gè)指標(biāo)，確定各因素的最佳水平。如下例：如下例：37383940l 對于某個(gè)因素，可能對某個(gè)指標(biāo)是主要因素，但對另外的指標(biāo)則可對于某個(gè)因素，可能對某個(gè)指標(biāo)是主要因素，但對另外的指標(biāo)則可能是次要因素，在確定該因素的優(yōu)水平時(shí)，能是次要因素，在確定該因素的優(yōu)水平時(shí)，應(yīng)首先選取作為主要因素時(shí)應(yīng)首先選取作為主要因素時(shí)的優(yōu)水平；的優(yōu)水平；l 若某因素對各指標(biāo)的影響程度相差不大，若某因素對各指標(biāo)的影響程度相差不大，這時(shí)可按這時(shí)可按“少數(shù)服從多數(shù)少數(shù)服從多數(shù)”的原則，選取出

26、現(xiàn)次數(shù)較多的優(yōu)水平；的原則，選取出現(xiàn)次數(shù)較多的優(yōu)水平；l 當(dāng)因素各水平相差不大時(shí)，當(dāng)因素各水平相差不大時(shí)，可依據(jù)降低消耗、提高效率的原則選取可依據(jù)降低消耗、提高效率的原則選取合適的水平；合適的水平；l 若各試驗(yàn)指標(biāo)的重要程度不同，若各試驗(yàn)指標(biāo)的重要程度不同，則在確定因素優(yōu)水平時(shí)應(yīng)首先滿足則在確定因素優(yōu)水平時(shí)應(yīng)首先滿足相對重要的指標(biāo)。相對重要的指標(biāo)。41 A)指標(biāo)疊加法：指標(biāo)疊加法：將多指標(biāo)按某種計(jì)算公式計(jì)算疊加，將多指標(biāo)化為單指標(biāo)，將多指標(biāo)按某種計(jì)算公式計(jì)算疊加，將多指標(biāo)化為單指標(biāo)，而后進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)直觀分析。而后進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)直觀分析。 疊加公式：疊加公式：y = ay1+by2+nyi y：多

27、指標(biāo)綜合后的指標(biāo)；：多指標(biāo)綜合后的指標(biāo)； y1，y2：各單項(xiàng)指標(biāo)；：各單項(xiàng)指標(biāo)； a,b：系數(shù)，其大小正負(fù)要視指標(biāo)性質(zhì)和重要程度而定，若各指標(biāo)：系數(shù)，其大小正負(fù)要視指標(biāo)性質(zhì)和重要程度而定，若各指標(biāo)同等重要，則同等重要，則a=b=c=1。 B)排隊(duì)評分法排隊(duì)評分法：將全部試驗(yàn)結(jié)果按照指標(biāo)從優(yōu)到劣進(jìn)行排隊(duì)，然后評分。將全部試驗(yàn)結(jié)果按照指標(biāo)從優(yōu)到劣進(jìn)行排隊(duì)，然后評分。最好的給最好的給100分，依次逐個(gè)減少，減少多少分大體上與它們效果的差距相分，依次逐個(gè)減少，減少多少分大體上與它們效果的差距相應(yīng)，這種方法雖然粗糙但比較簡便。應(yīng)，這種方法雖然粗糙但比較簡便。 結(jié)果分析的可靠性，主要取決于評分的合理性，如

28、果評分標(biāo)準(zhǔn)、評分結(jié)果分析的可靠性，主要取決于評分的合理性，如果評分標(biāo)準(zhǔn)、評分方法不合適，指標(biāo)的權(quán)數(shù)不恰當(dāng)，所得到的結(jié)論就不能反映全面情況，方法不合適，指標(biāo)的權(quán)數(shù)不恰當(dāng)，所得到的結(jié)論就不能反映全面情況，所以如何確定合理的評分標(biāo)準(zhǔn)和各指標(biāo)的權(quán)數(shù)，所以如何確定合理的評分標(biāo)準(zhǔn)和各指標(biāo)的權(quán)數(shù)，是綜合評分的關(guān)鍵，它是綜合評分的關(guān)鍵，它的解決有賴于專業(yè)知識、經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際要求，單純從數(shù)學(xué)上是無法解決的。的解決有賴于專業(yè)知識、經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際要求，單純從數(shù)學(xué)上是無法解決的。 42434445464748495051 檢查癌細(xì)胞，用到一種碘化鈉晶體40。要求應(yīng)力越小越好，希望不超過2度。退火工藝是影響質(zhì)量的一個(gè)主要環(huán)節(jié)。某廠經(jīng)過30多爐試驗(yàn) ，其他指標(biāo)都已經(jīng)合格，只是應(yīng)力未能低于7度?，F(xiàn)在通過正交試驗(yàn)，希望找到降低應(yīng)力的工藝條件。52試驗(yàn)?zāi)康模航档蛻?yīng)力，應(yīng)力越小越好試驗(yàn)?zāi)康模航档蛻?yīng)力，應(yīng)力越小越好 試驗(yàn)指標(biāo)：應(yīng)力（單位：度）試驗(yàn)指標(biāo)：應(yīng)力（單位：度）升溫速度A 恒溫溫度B 恒溫時(shí)間C 降溫速度D1300C/小時(shí)6000C6小時(shí)1.5安培2500C/小時(shí)4500C2小時(shí)1.7安培3100