试验设计与分析.ppt

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1、6.5 正交试验结果的直观分析,正交试验结果的统计分析方法直观分析法无交互作用等水平正交试验结果的直观分析单指标多指标有交互作用等水平正交试验结果的直观分析混合水平正交试验结果的直观分析方差分析法,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,例6-9 一种新型的仪器乳化剂可通过酯化反应制得，现对其合成工艺进行优化，以提高乳化剂的乳化能力。根据探索性试验，确定的因素与水平如下表所示，假定因素间无交互作用，试进行正交试验并分析试验结果。,因素,水平,因素水平数值的随机化,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,解 该问题属三因素三水平的正交试验设计与分析选正交表由于每个因素是三水平，因而选用三水平

2、正交表L(3*)表，自由度之和为 故所选正交表的行数 选正交表L9(34),6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,进行表头设计三因素可任意放入4列,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,明确试验方案,试验号,因素,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,按规定方案试验，得出试验结果,试验号,因素,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,计算极差，确定因素的主次顺序计算Ki：任一列水平号为i时所对应试验结果之和如第一列,试验号,因素,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,试验号,因素,计算极差，确定因素的主次顺序,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,试验号,因素,计算极差，

3、确定因素的主次顺序计算ki：任一列水平号为i所得结果算数平均值,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,计算极差，确定因素的主次顺序如第一列,试验号,因素,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,计算极差，确定因素的主次顺序计算极差R：或 如第一列 第二列 第三列 第四列,试验号,因素,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,计算极差，确定因素的主次顺序根据极差大小，确定因素主次极差越大，表示该列因素的数值在试验范围内的变化会导致试验指标在数值上有更大的变化极差最大的列，就是水平对试验结果影响最大的因素,试验号,因素,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,偶尔空白列的极差比其他列大的

4、可能原因试验误差的影响无交互作用时，一般反映了误差的影响如无交互作用和试验误差，空白列各水平均值一般应相等若某因素对试验结果的影响非常小，而试验误差又很大时，可能使空白列的极差大于某因素的极差空白列上虽没有安排因素，但实际存在着“因素”，即存在因素之间的交互作用漏掉了对试验结果有重要影响的因素，而且试验过程中该因素未能很好地保持在某一水平而发生了变化,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,优方案的确定：试验范围内，各水平的最佳组合A因素列：K2K3K1B因素列：K2K3K1C因素列：K2K3K1,试验号,因素,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,优方案的确定：试验范围内，各水平的最佳

5、组合确定优方案时，还应区分因素的主次，对于主要因素，一定要按有利于指标的要求选取最好的水平对于不重要的因素，可以根据有利于降低消耗、提高效率等目的来考虑水平,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,试验号,因素,A2B2C3,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,进行验证试验，作进一步的分析比较A2B2C2和A2B2C3A2B2C2不如A2B2C3的原因试验误差过大有因素未考虑，或未考虑交互作用因素水平选择不当一般应分析原因，再做试验，直到得出计算分析最优条件，才能说明考察指标是最优,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,画出因素与指标的关系趋势图,6.5.1 单指标正交试验结果的直

6、观分析,几点说明极差分析的各项计算都可以在表中直接进行，这样使得试验方案设计与结果分析融于一表，使试验设计形成了一个统一的整体，简明，直观，便于分析优化条件的确定是灵活的，对于主要的影响因素，一定要选优水平，对于次要因素，应权衡利弊极差分析所得优化工艺条件并不一定在所实施的正交试验方案中，为了考察优化条件的再现性，应追加验证性试验，从而进一步判断所找出的生产工艺条件是否最优,6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析,几点说明由极差分析得出的优化工艺条件，只有在试验所考察的范围内有意义，超出试验范围，情况有可能变化，欲扩大适用范围，必须再做扩大范围试验以确定结果在试验研究中，有时通过一轮试验不一

7、定能选出优化条件，特别是在缺乏有关资料的情况下，往往需要探索多次，这是要充分利用因素与指标趋势图，确定下一步试验的研究方向极差分析中，应计算空列的极差R,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,实际生产和科学试验中，试验结果的好坏往往不是一个指标能全面评判的多指标试验设计多指标试验中，不同指标的重要程度常常是不一致的各因素对不同指标的影响程度也不完全相同多指标试验的结果分析比较复杂,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,例6-10 在用乙醇提取葛根中有效成分的试验中，为提高提取率，对提取工艺进行优化，考察三项指标：提取物得率，提取物中葛根总黄酮含量、总黄酮中葛根素含量，三个指标都是越大越

8、好，根据前期探索性试验，选取3个相对重要的因素：乙醇浓度、液固比和提取剂回流次数进行正交试验，各选3水平如表所示，请分析找出较好的提取工艺条件。,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,解 本试验为三因素三水平试验，不考虑交互作用，可选择L9(34)安排试验，表头设计和试验方案见表,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,按规定方案试验，得出试验结果,试验号,因素,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,对每个试验指标分别计算极差，确定因素的主次顺序及优方案,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,对每个试验指标分别计算极差，确定因素的主次顺序及优方案,6.5.2 多指标正交试验结果的

9、直观分析,对每个试验指标分别计算极差，确定因素的主次顺序及优方案,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,做趋势图,C3A2B2/C3A2B3,A3C3B3,C3A3B2,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,对不同指标而言，不同因素的影响程度不一样，所以将3个因素对3个指标影响的重要性的主次顺序统一起来是行不通的综合平衡法综合评分法,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,综合平衡法因素A：后两个指标都是取A3好，对于指标2，A因素是最主要因素，在确定优水平时应重点考虑；对指标1则是A2好，从趋势图可以看出A取A2、A3时指标1相差不大，而且从极差可以看出，A为较次要因素，所以根据多

10、数倾向和A因素对不同指标的重要程度，选A3,C3A2B2/C3A2B3,A3C3B3,C3A3B2,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,综合平衡法因素B：对指标1，B2与B3相同，对指标2，取B3好，对指标3取B2好；对3个指标而言，B因素都是出于末位的次要因素，所以B取哪个水平对3个指标的影响都比较小，本着降低消耗的原则，取B2以减少溶剂消耗量,C3A2B2/C3A2B3,A3C3B3,C3A3B2,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,综合平衡法因素C：对3个指标来说，都是C3好，所以取C3,C3A2B2/C3A2B3,A3C3B3,C3A3B2,6.5.2 多指标正交试验结果的

11、直观分析,综合平衡法因素A：后两个指标都是取A3好，对于指标2，A因素是最主要因素，在确定优水平时应重点考虑；对指标1则是A2好，从趋势图可以看出A取A2、A3时指标1相差不大，而且从极差可以看出，A为较次要因素，所以根据多数倾向和A因素对不同指标的重要程度，选A3因素B：对指标1，B2与B3相同，对指标2，取B3好，对指标3取B2好；对3个指标而言，B因素都是出于末位的次要因素，所以B取哪个水平对3个指标的影响都比较小，本着降低消耗的原则，取B2以减少溶剂消耗量因素C：对3个指标来说，都是C3好，所以取C3综合以上分析，取优方案为A3B2C3,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,综合平

12、衡法对某个因素，可能对某个指标是主要因素，但对另外的指标可能是次要因素，在确定该因素的水平时，首先选取作为主要指标时的优水平各试验指标重要程度不同，在确定因素优水平时应首先满足相对重要的指标某因素对各指标的影响程度相差不大，可按“少数服从多数”的原则，选取出现次数较多的优水平当因素各水平的影响相差不大时，可依据降低消耗、提高效率的原则选取合适的水平,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,综合评分法指标叠加法,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,综合评分法排队评分法,6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析,综合评分法加权评分法（总分=0.4y1+0.4y2+0.2y3）,6.5.3

13、有交互作用试验结果的直观分析,例6-11 用石墨炉原子吸收分光光度计法测定食品中的铅，为提高测定灵敏度，希望吸光度大，为此，对A（灰化温度/）、B（原子化温度/）和C（灯电流/mA）三个因素进行考察，并考虑交互作用AB、AC，各因素及水平如下表，试进行正交试验，找出最优水平组合。,因素,水平,6.5.3 有交互作用试验结果的直观分析,解 选正交表由于每个因素是二水平，因而选用二水平正交表L(2*)表，自由度之和为 故所选正交表的行数 选正交表L8(27),6.5.3 有交互作用试验结果的直观分析,进行表头设计参照L8(27)表头设计表,6.5.3 有交互作用试验结果的直观分析,明确试验方案,试

14、验号,因素,6.5.3 有交互作用试验结果的直观分析,按规定方案试验，得出试验结果,试验号,因素,6.5.3 有交互作用试验结果的直观分析,计算极差，确定主次顺序,试验号,因素,6.5.3 有交互作用试验结果的直观分析,优方案的确定不考虑交互作用，选B2A2C1但AC比C的影响更大，所以C的水平确定要根据A、C的搭配来确定,试验号,因素,6.5.3 有交互作用试验结果的直观分析,优方案的确定,试验号,因素,6.5.3 有交互作用试验结果的直观分析,优方案的确定不考虑交互作用，选A2B2C1考虑交互作用，选A2B2C2,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,直接利用混合水平的正交表,试验号,列

15、号,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,直接利用混合水平的正交表L8(424)、L12(324)、L16(4212)、L16(4229)、L16(4326)、L16(4423)、L16(828)、L18(237)、L18(636)、L32(249)拟水平法将混合水平问题转化为等水平问题处理,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,例6-12 某人造板厂进行胶压板制造工艺的试验，以提高胶压板性能，因素及水平如表所示，胶压板性能指标采取综合评分方法，分数越高越好，忽略因素间的交互作用，试做正交试验并分析。,因素,水平,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,解 选正交表有3个因素，一个因素是四

16、水平，另外两个是2水平，不考虑交互作用，可以选用混合水平正交表L8(424),6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,进行表头设计A因素为4水平，放在第一列B、C为二水平，可任意放入后4列,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,明确试验方案,试验号,因素,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,按规定方案试验，得出试验结果,试验号,因素,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,计算极差，确定因素的主次顺序,试验号,因素,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,优方案的确定根据计算结果得到的优方案为A4B2C2考虑到C因素的影响较小，C1为9min，C2为12min，从经济性角度，也可选择A4

17、B2C1,试验号,因素,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,例6-13 某制药厂为提高某种药品的合格率，决定对缩合工序进行优化，因素水平如下表所示，忽略因素间的交互作用，试进行正交试验并分析。,因素,水平,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,解 选正交表有4个因素，一个因素是2水平，另外三个是3水平，不考虑交互作用，可以选用混合水平正交表L18(2137)需要做18次试验假设C因素也有3水平，可选择L9(34)，只需做9次试验,因素,水平,液,虚拟的水平，称为拟水平,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,试验号,因素,进行表头设计，明确试验方案，得到试验结果,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,试验号,因素,计算极差，确定因素的主次顺序，得到优方案,6.5.4 混合水平试验结果的直观分析,拟水平法不能保证整个正交表搭配均衡，只具有部分均衡搭配的性质不仅可以对一个因素虚拟水平，也可以对多个因素虚拟水平，是正交表的选用方便、灵活,