正交试验设计法与价值工程简介

• R＝ AI－AII ， BI－BII ， CI－CII ，•••； • 比极差R：若 R大，表示该列因素对产率的影响敏感，是重要因素；
•
若R小，表示该列因素对产率的影响不敏感，是不重要因素。
•
确定因素排序：主→ 次（R：大→ 小）
• 比位级：若 I＞ II，则该列因素的位级1比位级2好；
•
若I＜ II，则该列因素的位级2比位级1好。
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二、正交表
• 正交表的性质：
1. 均衡分散性。由于每一列中各种字码出现相同的次数， 这就保证了试验条件均衡地分散在配合完全的水平组合中， 因而代表性强，容易出现好条件。（效率高）
2. 整齐可比性。由于任意两列中全部有序的数字对出现相 同的次数，这就保证了在各个水平的效果之中，最大限度地 排除了其他因素的干扰，因而能最有效地进行比较，作出展 望。（效果好）
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2、确定考察指标
• 要考察的指标： •产率 （ ％ ）； •外观 （ 颜色 ）。
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3、挑因素、选水平（位级），制定因素水平（位级）表
• 经分析决定考察乙醇用量、水合肼用量、反应温度、反应时间、水 合肼品种、搅拌速度六种等因素，每种因素各选出两个水平（位级）。
• 安排任何一项试验，首先要明确试验的目的是什么？用什么指标来 衡量考核的结果？对试验指标可能有影响的因素是什么？为了搞清楚影 响因素，应当把因素选择在哪些水平上？。
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一、概述
• 指标 就是试验要考核的效果。在正交试验中，主要设计可测量的 定量指标，常用X、Y、Z来表示。
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二、正交表
• 正交表 在设计安排正交试验时制作好的标准化的表格。
• L4（23）正交表
行（试
列号
验）号
1
2
3
1
1
1
1
2
2
1
2
3
1
2
2
4
2
2
1
•正交表代 号
•
•正交表字码总数 •（可安排的水平数）
L4 （23）
•正交表行 数
•正交表列 •（可数安排的因素数）
搅拌速度 F
中速
快速
不同操作方法对产率和质量的影响。
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4、设计试验方案
1. 因素顺序上列
2. 位级对号入座
• L8（26）
因素
试 验
乙醇用量
水合肼用量
温度
时间
号 A1 A2 BI B2 C1 C2 D1 D2
200ml 0 ml 2倍 1.2倍 回流 60 ℃ 4h 2h
正交试验设计法与价值 工程简介
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2020/11/22
正交试验设计法与价值工程简介
第一节 正交试验设计法
• 一、概述 • 二、正交表 • 三、常用正交试验设计与分析
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正交试验设计法与价值工程简介
一、概述
• 正交试验设计法（正交试验法）－是利用正交表来合理安排试验的 一种方法。
200ml 0 ml 2倍 1.2倍 回流 60 ℃
时间
D1 D2 4h 2h
试验结果
水合肼纯度
E1 E2 精品 粗品
搅拌速度
F1 F2 中速 快速
产率 (％)
颜色
11Biblioteka Baidu
1
1
2
21
56 合格
2
21
2
21
1
65 紫色
31
2
2
2
2
2 54 合格
4
2
21
21
2 43 合格
51
1
1
1
1
2 63 合格
6
21
21
2
2 60 合格
71
2
21
1
1
42 紫色
8
2
21
1
21
42 合格
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6、试验结果分析
1) 直接看，可靠又方便。
• 产率： • 颜色：
2) 算一算，有效又简单。
• I ＝∑ A1， ∑ B1， ∑ C1，•••；
• II＝∑ A2， ∑ B2， ∑ C2，•••；
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三、常用正交试验设计与分析－示例
•1、明确试验目的
• 2,4－二硝基苯肼是× × 化工厂生产的一种试剂产品。 过去的工艺过程长、工作量大，且产品经常不合格。今采用 2,4－二硝基氯代苯（以下简称氯代苯）与水合肼在乙醇作溶 剂下合成的新工艺，小试已初步成功，但产率只有45％，希 望通过正交试验，找出好的生产条件，达到优质增产的目的。
•因素位级表
因素
位级
1
2
考察原因
乙醇用量 A（ml）
200
0
能否省下乙醇，砍掉中途加乙醇这道工序
水合肼用量 B
理论量的2倍 理论量的1.2倍 水合肼用量应超出理论量多少？
温度 C（℃ ）
回流
60
回流温度便于操作，但对反应是否有利？
时间 D（h）
4
2
不同操作方法对产率和质量的影响。
水合肼纯度 E 精品（50％） 粗品（20％） 能否用粗品取代精品，以降低成本，保障原材料供应
• 因素 是指对试验指标可能产生影响的原因。因素是在试验中应当 加以考察的重点内容，一般用A、B、C、• • • 来表示。在正交试验中， 只选取可控因素参加试验。
• 水平 是指因素在试验中所处的状态或条件。对于定量因素，每一 个选定值即为一个水平。水平又叫位级，一般用1、2、3、• • • 来表示。 在试验中需要考察某因素的几种状态时，则称该因素为几水平（位级） 的因素。
11
1
1
2
2
21
2
2
31
2
2
2
4
2
2
1
2
51
1
1
1
6
21
2
1
71
2
2
1
8
2
2
1
1
水合肼纯度 搅拌速度
E1 E2 F1 F2 精品 粗品 中速 快速
2
1
1
1
2
2
1
2
1
2
2
2
1
1
2
1
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5、实施试验方案
•L8（26）
因素
试 验
乙醇用量
水合肼用量
温度
号 A1 A2 BI B2 C1 C2
•
确定因素的位级或取舍
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6、试验结果分析
3) “直接看”和“算一算”的关系。
• 如果生产上急需，通常应优先补充试验“算一算”的好条件。经过 验证，如果效果真有所提高，就可将它交付生产上使用。
• ①倘若验证后的效果比不上“直接看”的好条件，就说明该试验的 现象比较复杂。②还有一种情况是，试验时间较长，等不到验证试验的 结果。对于这两种情况，生产上可先用“直接看”的好条件，也可结合 具体情况作些修改；与此同时，另行安排试验，寻找更好的条件。
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三、常用正交试验设计与分析
•常用正交试验设计与分析的步骤如下：
1. 明确试验目的； 2. 确定考察的指标； 3. 挑因素，选水平（位级）； 4. 设计试验方案； 5. 实施试验方案； 6. 试验结果分析（一般用目测法、极差分析法、画趋势图等）； 7. 反复调优试验以逼近最优方案； 8. 验证试验并通过生产验证确认较优方案。