广东海洋大学食品科技学院：《试验设计与数据处理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 正交试验设计

第六章正交试验设计

第六章 正交试验设计

本章基本内容 第一节正交设计的基本思想 第二节正交表 第三节正交设计的基本程序 第四节试验方案的选择

本章基本内容 第一节 正交设计的基本思想 第二节 正交表 第三节 正交设计的基本程序 第四节 试验方案的选择

第一节正交设计的基本思想 、问题的提出-多因素的试验问题 例;为提高某化工产品的转化率,选择了三个有关的因 素进行条件试验,反应温度(A),反应时间(B),用碱 量(C),并确定了它们的试验范围:A:80-90℃,B:90- 53Min,C:5-7 试验目的是搞清楚因素A、B、C对转化率的影响,哪些 是主要因素,哪些是次要因素,从而确定最优生产条件,即 温度、时间及用碱量各为多少才能使转化率提高。试制定试 验方案

第一节 正交设计的基本思想 一、问题的提出--多因素的试验问题 例；为提高某化工产品的转化率，选择了三个有关的因 素进行条件试验，反应温度（A），反应时间（B），用碱 量（C），并确定了它们的试验范围：A：80-90℃ ，B：90- 153Min，C：5-7% 试验目的是搞清楚因素A、B、C对转化率的影响，哪些 是主要因素，哪些是次要因素，从而确定最优生产条件，即 温度、时间及用碱量各为多少才能使转化率提高。试制定试 验方案

这里,对因素A、B、C在试验范围内分别选取三个 水平 A:A1=80℃、A2=85℃、A3=90C B:Bl=90Min、B2=120Min、B3=150Min C:Cl=5%C2=6%、C3=7% 正交试验设计中,因素可以定量的,也可以使定性 的。而定量因素各水平间的距离可以相等也可以不等

这里，对因素A、B、C在试验范围内分别选取三个 水平 A：A1＝80℃、A2＝85℃、A3＝90℃ B：B1＝90Min、B2＝120Min、B3＝150Min C：C1＝5%、C2＝6%、C3＝7% 正交试验设计中，因素可以定量的，也可以使定性 的。而定量因素各水平间的距离可以相等也可以不等

取三因素三水平,通常有两种试验方法: (1)全面实验法: AIBICI A2BIC1 A3BICl AlBIC2 A2B1C2 A3B1C2 AIBIC3 A2BIC3 A3B1C3 AlB2C1 A2B2C1 A3B2C1 AlB2C2 A2B2C2 A3B2C2 B2 AlB2C3 A2B2C3 A3B2C3 AlB3C1 A2B3C1 A3B3C1 AlB3C2 A2B3C2 A3B3C2 AlB3C3 A2B3C3 A3B3C3 共有327次试验,如图所示,立方体包含了27个 节点,分别表示27次试验

取三因素三水平，通常有两种试验方法： （1）全面实验法： A1B1C1 A2B1C1 A3B1C1 A1B1C2 A2B1C2 A3B1C2 A1B1C3 A2B1C3 A3B1C3 A1B2C1 A2B2C1 A3B2C1 A1B2C2 A2B2C2 A3B2C2 A1B2C3 A2B2C3 A3B2C3 A1B3C1 A2B3C1 A3B3C1 A1B3C2 A2B3C2 A3B3C2 A1B3C3 A2B3C3 A3B3C3 共有3³=27次试验，如图所示，立方体包含了27个 节点，分别表示27次试验。 A1 A2 A3 B3 B2 B1 C1 C2 C3

全面试验法的优缺点: 优点:对各因素于试验指标之间的关系剖析 得比较清楚 缺点:试验次数太多,费时、费事,当因素 水平比较多时,试验无法完成。 例如选六个因素,每个因素选五个水平时, 全面试验的数目是56=15625次

• 全面试验法的优缺点： • 优点：对各因素于试验指标之间的关系剖析 得比较清楚 • 缺点：试验次数太多，费时、费事，当因素 水平比较多时，试验无法完成。 • 例如选六个因素，每个因素选五个水平时， 全面试验的数目是5 6 ＝15625次

(2)简单比较法 变化一个因素而固定其它因素,如首先固定B C于B1、Cl,使A变化之,则:B果 如果得出结果A3最好,则固定A于A3,C还是C1, 使B变化,则: AcI B2(好结果) 得出结果B2最好,则固定B于B2,A于A2,使C 变化,则 A3B2≤ C2(好结果) 试验结果以C3最好。于是得出最佳工艺条件为 A3B2C2

（2）简单比较法 变化一个因素而固定其它因素，如首先固定B、 C于B1、C1，使A变化之，则： 如果得出结果A3最好，则固定A于A3，C还是C1， 使B变化，则： 得出结果B2最好，则固定B于B2，A于A2，使C 变化，则： 试验结果以C3最好。于是得出最佳工艺条件为 A3B2C2。 A1 B1C1 A2 A3(好结果) B1 A3C1 B2(好结果) B3 C1 A3B2 C2 (好结果) C3

简单比较法的试验点

A1 A2 A3 B3 B2 B1 C1 C2 C3 简单比较法的试验点

简单比较法的优缺点: 优点:试验次数少 缺点 ①考察的因素水平仅局限于局部区域,不能全面 地反映因素的全面情况,找不出影响质量的主要因素, 无法再在三水平外继续找更好的配比组合(水平) ②如果不进行重复试验,试验误差就估计不出来, 因此无法确定最佳分析条件的精度

简单比较法的优缺点： 优点：试验次数少 缺点： ①考察的因素水平仅局限于局部区域，不能全面 地反映因素的全面情况，找不出影响质量的主要因素， 无法再在三水平外继续找更好的配比组合(水平)。 ②如果不进行重复试验，试验误差就估计不出来， 因此无法确定最佳分析条件的精度

正交试验的提出 考虑兼顾全面试验法和简单比较法的优点,利用根 据数学原理制作好的规格化表一一正交表来设计试 验不失为一种上策。 ·用正交表来安排试验及分析试验结果,这种方法叫 做正交试验法。 事实上,正交最优化方法的优点不仅表现在试验的 设计上,更表现在对试验结果的处理上

• 正交试验的提出： • 考虑兼顾全面试验法和简单比较法的优点，利用根 据数学原理制作好的规格化表－－正交表来设计试 验不失为一种上策。 • 用正交表来安排试验及分析试验结果，这种方法叫 做正交试验法。 • 事实上，正交最优化方法的优点不仅表现在试验的 设计上，更表现在对试验结果的处理上