用Minitab做正交试验设计(李娟)讲解

5)列出试验设计 实验设计可用minitab帮助实现，见图1.
图1
图2
图3
图4
图5
6） 试验和记录 为了减少或避免事先某些考虑不周及环境
条件变化所引起的系统误差常采用试验次序 随机化，本实例采用试验编号随机抽签的方 法来进行试验，并将试验结果记录于C5中。 7）数据分析 A) 直观分析
Minitab软件不仅具有包括数据管理、统计分析、图 表分析、输出管理等在内的基本统计功能，还有着强大的 实验设计（design of experiments,DOE）功能，用正交表 安排试验方案，以误差因素模拟造成产品质量波动的各种 干扰，通过对各种实验方案得统计分析，找出抗干扰能力 最强、调整性最好、性能最稳定、可靠的设计方案。所以 ，这个模块可以完成正交表格设计、数据分析以及结果预 测等。
用Minitab做正交 试验设计
品质检测科：李 娟 2014.09.19
关于Minitab软件
Minitab软件作为世界著名的数据分析软件已有几十 年的开发历史，具有体积小、功能大、操作简单、易于掌 握、计算精确、兼容性好等特点，已成为统计领域最为普 及的软件工具之一，在教育、研究企业管理等各个领域有 着广泛的运用。
单因素实验：选择6个因素（温度、pH值、接种量、金属离子、 碳源、氮源）来测定其对辣椒内生拮抗菌X对病原菌的影响，选出抑 制率最大的单因素组合工艺参数。其中，对X抑制病原菌的最适温度 为28℃；最适pH值为7.0；最适接种量为1%；最佳金属离子、碳源、 氮源分别为NaCl、葡萄糖、酵母膏。
响应曲面法设计：运用Minitab 15数据统计分析软件使用未编码 单位对试验数据进行多元回归拟合分析，设接种量、酵母膏、葡萄糖 、NaCl，分别记作A、B、C、D，为4个自变量，设五个试验水平，分 别以-2、-1、0、l、2进行编码，编码表采取全因子，共31个实验的 实验设计。
【因素】作试验研究过程的自变量，常常是造成 试验指标按某种规律发生变化的那些原因
例如：y=ax+b
【水平】试验中因素所处的具体状态或情况，又 称为等级
实例：某化工厂希望寻找提高产品转化率的生产工艺
条件。
1）实验目的：提高转化率
2）试验指标：转化率越大越好，这一指标是一个望大 特性。
3）因子与水平
经分析影响转化率的影响因素有3个，相对应的水 平见表1
单因素实验结果 温度对X抑制病原菌的影响
pH值对X抑制病原菌的影响
接种量对X抑制病原菌的影响
金属离子对X抑制病原菌的影响
不同碳源对X抑制病原菌的影响
不同氮源对X抑制病原菌的影响
响应曲面法优化辣椒拮抗内生菌X的 发酵条件的结果分析
响应曲面优化辣椒拮抗内生菌X的发 酵条件的结果
P<0.01 表示影响极显著
0.01<P<0.05 表示影响显著
P>0.05 表示影响不显著
实例2：响应曲面法优化辣椒拮抗内生菌的发 酵条件
实验目的：在单因素试验的基础上，运用Minitab15响应曲面法 的中心复合试验设计原理对辣椒拮抗内生菌菌株X的发酵条件进行优 化，以菌株X对三种病原菌的平均抑制率为指标，优化出抑制率最大 的单因素的组合，为提高拮抗内生菌对病原菌的拮抗作用提供一定的 基础。
4）选用正交表和设计表头
由于因子均为3水平，故选用三水平正交表，由正交 表每列自由度f等于各列的水平数减1，两交互作用的 自由度等于两因素的自由度的乘积。则因子与交互作 用的自由度之和为：fA+fB+fC =6
据选择正交表的必要条件，其行数n应满足：n>6，为 了避免表头出现混杂现象，并且尽量保证试验次数尽 量少，此例不考虑交互作用，表头设计见表2.
图6-1
图6-2
图7
图8
图9
图10
“望大、望目、望小”是指你希望你的实验 效果参数Y是越大越好，离目标值越近越好还
是越小越好。
图11
图12
B）方差分析 图13
图14
图15
图16
• 正交试验方差Biblioteka Baidu析
利用方差分析的方法来进一步估计误差的 大小，精确估计各因素对实验结果影响的重要 性，弥补直观分析法的不足。方差分析结果中， SeqSS表示连续平方和；AdjSS表示校正平方和； AdjMS表示校正均方。其中：
为了验证响应曲面法的可靠性，同时考虑到实际操作的可 行性，将上述单因素组合工艺条件修正为：接种量为0.80%,酵 母膏为0.5%,葡萄糖为2.5%，NaCl为0.13%。
课后作业： 1、L9(34)表示什么意思？
2、正交试验的基本步骤有哪些？
3、单独用Minitab15软件操作PPT中所举的第 一个实例。
1.食品防腐剂概念：
能有效防止食品中的微生物生长和繁殖，延 长食品货架期的一类合成物质或天然物质，该类 物质必须符合食品质量与安全的要求，进行了安 全性评估。
防腐剂： 在适当的条件下，抑制微生物生长
杀菌剂：在较短的时间内，杀死微生物。
【试验指标】作为试验研究过程的因变量，常为 试验结果特征的量
试验设计
试验设计可分为单因素问题试验设计与多因素试验设计。
常用的单因素试验设计方法有：对分法、0.618 法、分数实 验法等等。
常用的多因素试验设计方法有：曲面响应法、全因子试验法、 正交试验设计等。其中正交试验设计法是研究与处理多因素实 验的一种科学方法。利用规格化的表格—正交表,科学地挑选试 验条件,合理安排实验。该方法是在上世纪50 年代由日本质量 管量专家田口玄一提出的，由于其具有均衡分配、整齐可比的 特点，所需工作量小，却可得到全面的试验分析结果，因而得 到了广泛的应用，称为国际标准型正交试验法，又称为田口设 计。我国于上世纪70 年代由数学家张里千教授经过简化得到了 中国型正交试验法。两者的主要区别在于中国型采用极差分析 的方法对试验结果进行评价，计算量小、简单；田口型采用方 差分析的方法，可得到因素间相互影响大小的结论。