第8章 正交试验设计和统计分析.ppt

第八章 正交试验设计及统计分析 8.1 正交试验概述 6.2 考虑交互作用的正交试验设计及分析 6.3 考虑交互作用的正交试验设计及分析 6.4 正交试验设计的多元分析 8.1 正交试验概述 一、正交试验 二、正交表 三、正交试验设计的基本步骤 四、正交试验结果分析法 一、正交试验 正交试验是用正交表（确定试验点）来安排的试验，是复因子试验的一种不完全区组设计方法，具简单易行，均衡分散、整齐可比的特点。 用较少的处理数获得较好的结果。解决生产中多因子、多指标、周期长的试验问题。 二、正交表 　　　综合可比性?保证在每列因素各个水平的效果中，最大限度地排队其他因素的干扰。 代表性：在部分试验中，所有因素的所有水平信息及两两因素间的所有组合信息都无遗漏?虽是部分试验，但且能了解到全面试验的情况，部分试验的优化结果有与全部试验一致的趋势。 (2)可伸可缩，效应明确 三、选用正交表设计的步骤 原则：在能安排下试验因子和要考察的交互作用的前提下，尽可能选用小号正交表，以减少试验次数，另外，为考察试验误差，所选正交表安排完因素及要考察的交互作用后，最好有一列空白列，否则必须进行重复试验以考察试验误差。 四、正交试验结果分析法 统计方法有两种：直观分析法（极差分析法）和方差分析法 直观分析法简单方便，易于掌握，但不能估计试验误差，故不能保证结论有一定的可靠性。方差分析法能估计误差，保证结论有一定的可靠性，但计算复杂，不易掌握。 8.2 考虑交互作用的正交试验设计及分析 一、试验方案设计实例 二、试验结果分析 一、试验方案设计实例 例：为提高山楂原料的利用率，某研究组研究了酶法液化工艺制造山楂清汁。拟通过正交试验寻找酶法液化工艺的最佳工艺条件。 3.选一张适合的正交表 所选正交必须符合两个条件： 1．正交表各列的水平数必须等于和研究因子水平数 　　? 3水平正交表 2．正交表自由度≥∑df各因子＝2+2+2+2＝8 　　? 正交表横行数≥9 4.表头设计 就是将试验因素分别安排到所选正交表的各列中去的过程。 5.编制试验方案 在表头设计的基础上，将所选正交表中各列的水平数字换成对应因素的具体水平值，便形成了试验方案。 二、试验结果分析 1．正交试验极差（直观）分析法 例：为提高山楂原料的利用率，某研究组研究了酶法液化工艺制造山楂清汁。拟通过正交试验寻找酶法液化工艺的最佳工艺条件。 说明与讨论： 实际科研和生产中，最优组合的确定是灵活的，即对于主要因素，一定要选最优水平，而对次要因素，则应权衡利弊，综合考虑来选取水平，而得到符合生产实际的最优或较优的生产工艺条件。 本例最优工艺条件A2B3C3D1并不在实施的个试验之中。这表明优化结果不仅反映了已做的试验处理而且反映了全面试验信息。因此，我们尽可放心地按正交表设计的试验方案进行部分实施，而没有必要进行全面试验。 得出的最优工艺条件，只有在试验所考察的范围内才有意义，超出了这个范围的试验，能否扩大其使用范围应由再次试验结果分析决定。如试验只使用了一种果胶酶，如果改用别的果酶胶，本例的结果就不一定是最优条件，就需要再次试验。 若条件允许，还应做验证性试验。 P347[例11-2] 鸭肉保鲜天然复合剂的筛选。虽然有机酸和盐处理对鸭肉保鲜有明显效果，但是大部分有机酸及盐类属于合成的化学药剂，在卫生安全上得不到保证，并且不符合消费者纯天然、无污染的要求。 试验以茶多酚作为天然复合保鲜剂的主要成分，分别添加不同的增效剂、被膜剂和不同的浸泡时间，进行了4因素、4水平的正交试验。 ①明确目的，确定指标 试验目的:寻求一个最佳的鸭肉天然复合保鲜剂。 ②挑因素，选水平 ③选择正交表：选用4水平表；本试验不考虑交互作用，一共有4个因素，要占4列，因此选L16（45）最合适，并且有1个空列，可以作为试验误差以衡量试验的可靠性。 表11-12鸭肉保鲜天然复合添加剂筛选的试验方案 从而得出试验的16个处理，即：1233，2412，3434，4211，1314，2131，3113，4332，1142，2323，3341，4124，1421，2244，3222，4443。 6.3 考虑交互作用的 正交试验设计及分析 原则： 1.忽略高级交互作用 2.有选择地考察一级交互作用，试验因素尽量取二个水平。 实例：石墨炉原子吸收分光光度法测定食品中的铅，为了提高测定灵敏度，希望吸光度越大越好，今欲研究影响吸光度的