正交试验设计的基本特点,正交试验设计概述
正交试验设计的基本特点,正交试验设计概述1.均衡分散性正交表是的正交性体现在因素、位级的均衡分散性和整齐可比性。j 表示每个因素的位级数。典型正交表举例:正交表的正交性
正交试验设计法是研究与处理多因素试验的一种科学方法。它在实践经验与理论认识的基础上,利用正交表从很多试验条件中,选出代表性强的少数次条件,并能通过对少数次试验条件的分析,找出最优或较优的试验方案,即较好的生产条件。
正交表的通用符号可写作:
式中:L表示正交表代号;
n表示该正交表所安排的试验次数,在正交表中是直列数;
i 表示该正交表最多可安排的因素数,在正交表中是横行数;
j 表示每个因素的位级数。
典型正交表举例:
正交表的正交性
正交表是的正交性体现在因素、位级的均衡分散性和整齐可比性。
1.均衡分散性
指在正交表中任意两列(两个因素)的位级搭配完全相同。这样,试验条件均衡地分散在因素、位级的完全组合中,因而代表性强,容易出好条件。
2.整齐可比性
指正交表中每一因素的每一位级所出现的次数完全相同。这样,在每列因素中,每一位级与其他位级出现的次数完全相同,保证了在各个位级的效果中,最大程度地排除了其他因素的干扰,因而能有效地进行比较、作出展望。
正交试验应用的基本程序
1)明确试验目的,确定考核指标;
2)挑因素、选位级,确定因素位级表;
3)选择适宜的正交表;
4)确定试验方案(因素位级上正交表),按方案进行试验;
5)试验结果分析:直接看(直接从试验结果中找出最好的结果);算一算(计算各因素各位级的贡献系数及其极差,排列最佳试验条件,因素位级组合);
6)反复试验,逼近最佳试验方案;
7)确定最优方案并进行生产验证;
8)生产技术文件标准化。
应用举例
望大值案例:2,4---二硝基苯肼的工艺改革正交试验设计
目的: 2,4---二硝基苯肼是一种试剂产品。过去工艺过程长,工作量大且产品经常不合格。某化工厂改革工艺,采用2,4---二硝基氯代苯与水合肼在乙醇作溶剂的条件下合成新工艺。小试验已初步成功,但产率只有45%,希望用正交法找出好生产条件,达到提高生产的目的。
考核指标:产率(%)与外观(颜色)
1)制定因素位级表
2)确定试验方案
表
最多能安排7个2位级的因素,本例有6个因素,可用该表来安排。3)列出试验条件
在下表中填写因素、位级。
4)试验结果分析
将考察指标:产品的产率和颜色的试验结果填入表格,进行计算和分析。
直接看:2号试验产率为65%最高;其次为5号试验63%,但颜色不合格。
算一算:
1.计算每一因素各位级参加试验的各次结果的累加值,即位级的贡献系数;
2.计算各因素位级贡献系数的极差R;
3.将各因素按极差大小,由大到小依次排列;
4.根据各因素各位级贡献系数值确定好位级,展望好条件。
好位级的选择准则:
I)望大值质量特性,贡献系数大好;
II)望小值质量特性,贡献系数小好;
III)望目值质量特性,贡献系数平均值接近目标值好。
根据算一算步骤和展望好条件准则,本例的好条件是:B1C2F2D2A1E1。
说明:第1列的R=5,第5列的R=1,极差值都很小,说明两个位级的产率差不多,因而是次要因素,本着减少工序、节约成本的原则,可以选用不加乙醇(A2)和用粗品水合肼(E2)这两个位级。
为弄清影响颜色的原因及进一步提高产率,再撒小网,做第二批正交试验,考虑新的因素,最后得到86%的产率和颜色合格的产品。