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一、概述

1、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法（正交試驗(yàn)法）－是利用正交表來合理安排試驗(yàn)的一種方法。

2、安排任何一項(xiàng)試驗(yàn)，首先要明確試驗(yàn)的目的是什么？用什么指標(biāo)來衡量考核的結(jié)果？對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)可能有影響的因素是什么？為了搞清楚影響因素，應(yīng)當(dāng)把因素選擇在哪些水平上？

3、指標(biāo)

就是試驗(yàn)要考核的效果。在正交試驗(yàn)中，主要設(shè)計(jì)可測(cè)量的定量指標(biāo)，常用X、Y、Z來表示。

4、因素

是指對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)可能產(chǎn)生影響的原因。因素是在試驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)加以考察的重點(diǎn)內(nèi)容，一般用A、B、C、•• • 來表示。在正交試驗(yàn)中，只選取可控因素參加試驗(yàn)。

5、水平

是指因素在試驗(yàn)中所處的狀態(tài)或條件。對(duì)于定量因素，每一個(gè)選定值即為一個(gè)水平。水平又叫位級(jí)，一般用1、2、3、•• • 來表示。在試驗(yàn)中需要考察某因素的幾種狀態(tài)時(shí)，則稱該因素為幾水平（位級(jí)）的因素。

 

二、正交表

正交表：在設(shè)計(jì)安排正交試驗(yàn)時(shí)制作好的標(biāo)準(zhǔn)化的表格。

1、正交表的性質(zhì)：

1）均衡分散性。由于每一列中各種字碼出現(xiàn)相同的次數(shù)，這就保證了試驗(yàn)條件均衡地分散在配合完全的水平組合中，因而代表性強(qiáng)，容易出現(xiàn)好條件。（效率高）

2）整齊可比性。由于任意兩列中全部有序的數(shù)字對(duì)出現(xiàn)相同的次數(shù)，這就保證了在各個(gè)水平的效果之中，最大限度地排除了其他因素的干擾，因而能最有效地進(jìn)行比較，作出展望。（效果好）

 

三、常用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

常用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析的步驟如下

1、明確試驗(yàn)?zāi)康模?/span>

2、確定考察的指標(biāo)；

3、挑因素，選水平（位級(jí)）；

4、設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案；

5、實(shí)施試驗(yàn)方案；

6、試驗(yàn)結(jié)果分析（一般用目測(cè)法、極差分析法、畫趨勢(shì)圖等）；

7、反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)以逼近最優(yōu)方案；

8、驗(yàn)證試驗(yàn)并通過生產(chǎn)驗(yàn)證確認(rèn)較優(yōu)方案。

 

三、常用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析－示例

1、明確試驗(yàn)?zāi)康?/span>

2,4－二硝基苯肼是×× 化工廠生產(chǎn)的一種試劑產(chǎn)品。過去的工藝過程長、工作量大，且產(chǎn)品經(jīng)常不合格。今采用2,4－二硝基氯代苯（以下簡(jiǎn)稱氯代苯）與水合肼在乙醇作溶劑下合成的新工藝，小試已初步成功，但產(chǎn)率只有45％，希望通過正交試驗(yàn)，找出好的生產(chǎn)條件，達(dá)到優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)的目的。

 

2、確定考察指標(biāo)

要考察的指標(biāo)：產(chǎn)率 （％ ）、外觀 （顏色 ）。

3、挑因素、選水平（位級(jí)），制定因素水平（位級(jí)）表

經(jīng)分析決定考察乙醇用量、水合肼用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、水合肼品種、攪拌速度六種等因素，每種因素各選出兩個(gè)水平（位級(jí)）。

4、設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案

1）因素順序上列

2）位級(jí)對(duì)號(hào)入座

5、實(shí)施試驗(yàn)方案

6、試驗(yàn)結(jié)果分析

1)直接看，可靠又方便。

        產(chǎn)率：    顏色：

2）算一算，有效又簡(jiǎn)單。

I ＝∑ A1， ∑B1， ∑C1，•••；

II＝∑ A2， ∑B2， ∑C2，•••；

3）比極差R：若 R大，表示該列因素對(duì)產(chǎn)率的影響敏感，是重要因素；

          若R小，表示該列因素對(duì)產(chǎn)率的影響不敏感，是不重要因素。

          確定因素排序：主→ 次（R：大→小）

4）比位級(jí)：若 I＞ II，則該列因素的位級(jí)1比位級(jí)2好；

               若I＜ II，則該列因素的位級(jí)2比位級(jí)1好。

               確定因素的位級(jí)或取舍。

 

6、試驗(yàn)結(jié)果分析

1)“直接看”和“算一算”的關(guān)系。

2)如果生產(chǎn)上急需，通常應(yīng)優(yōu)先補(bǔ)充試驗(yàn)“算一算”的好條件。經(jīng)過驗(yàn)證，如果效果真有所提高，就可將它交付生產(chǎn)上使用。

3)①倘若驗(yàn)證后的效果比不上“直接看”的好條件，就說明該試驗(yàn)的現(xiàn)象比較復(fù)雜。

②還有一種情況是，試驗(yàn)時(shí)間較長，等不到驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果。對(duì)于這兩種情況，生產(chǎn)上可先用“直接看”的好條件，也可結(jié)合具體情況作些修改；與此同時(shí)，另行安排試驗(yàn)，尋找更好的條件。

 

7、反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗(yàn)，逼近最優(yōu)方案
1）挑因素，選位級(jí)，制定因素位級(jí)表

2)利用正交表確定試驗(yàn)方案，實(shí)施試驗(yàn)方案。

3）試驗(yàn)結(jié)果分析

“直接看“：顏色：－加料速度是影響顏色的重要因素

 產(chǎn)率：第2號(hào)的產(chǎn)率（86％）最高

試驗(yàn)條件：水合肼用量為理論值的2.3倍，反應(yīng)時(shí)間為2h，慢速加料。

“算一算“：因素（主→次）     水合肼用量       加料速度    時(shí)間

           好位級(jí)               2.3倍           慢          2h

“算一算”的好條件與“直接看”的好條件一致。

運(yùn)用正交試驗(yàn)法的注意事項(xiàng)：

1)不應(yīng)隨便選取非正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2)當(dāng)選用日本正交表做試驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)按日本型正交試驗(yàn)的程序、方法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析；當(dāng)選用中國型正交表做試驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)按中國型正交試驗(yàn)的程序、方法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析。二者不能混用。

3)試驗(yàn)前要確定考察指標(biāo)，對(duì)多項(xiàng)考察指標(biāo)要分清主次，最好設(shè)法（如綜合評(píng)分）使之變成單項(xiàng)考察指標(biāo)。

4)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量多考察因素、水平（位級(jí)）。

5)在試驗(yàn)實(shí)施的過程中，因素水平（位級(jí)）要嚴(yán)格控制在規(guī)定的水平（位級(jí)）變化精度內(nèi)。

6)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)不是一次簡(jiǎn)單利用正交表就可以順利取得成功，而應(yīng)多次反復(fù)利用才能取得較佳效果。

7)試驗(yàn)結(jié)果的測(cè)試技術(shù)和手段的精度要有保證，計(jì)算應(yīng)正確無誤，避免發(fā)生分析失誤。