06试验设计和数据分析(7)

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1、第七章试验设计和数据分析当试验涉及的因素在三个或三个以上时，且有的因素间可能存在交互作用时，此时使用其他的设计方法就不合适了。这种情况下可以使用正交设计。它利用统计学家专门设计的一套规格化的正交表将各试验因素、各水平之间的组合进行均匀搭配，从而可以用比较少的、有代表性的处理组合数，提供充分有用的信息。与普通的多因素试验相比，它在仍然可以分析主效应与交互作用的同时大大减少了样本量，因而是一种高效、快速的多因素试验设计方法。正交设计的步骤是：（一）试验的设计在安排试验时，一般应考虑如下步骤：1、明确试验目的：即为什么要进行试验。2、确定试验指标：即试验的结果变量（因变量、应变量）是什么。

2、3、确定因子与水平：即确定自变量是什么？每个自变量又选择几个状态。4、选用合适的正交表。在通常的试验设计中，这是一个关键步骤，因为如果试验的设计错误，后边的各个步骤的结果就很难得到正确的结果。而选择并找到一个合适的正交表是试验设计的一个重要步骤，正交表的样式见表7-1。而正交表又是多种多样的，一般的企业单位缺少这方面的详细资料，即在实际工作中往往难以找到合适的正交表。使用SPSS可以使您省去这些麻烦，它可以根据您对试验因子、水平的要求，自动生成正交表，并使以后的交互作用的计算也省去了许多麻烦。表7-1L9（34）正交表列号试验号1234123456789111112221333212

3、322312312313232133321（二）进行试验并记录试验结果（三）数据分析包括数据的直观分析和方差分析。试验设计数据分析中的方差分析与前面介绍的方差分析基本相同，只不过因子比方差分析多了一些，计算更加复杂一些。在理解原理的基础上使用SPSS计算，可以很方便地达到数据分析的目的。127（四）验证试验作为试验设计的技术人员，包括质量工作者，工作量比较大有两项工作，即：1、正交表的选择；2、数据分析。恰好，SPSS统计软件可以在这两方面大大减少技术人员的工作量，并且能够达到快捷、准确的目的。当然，试验设计绝不单单是正交试验设计，根据试验目的的区别和因子水平的不同，有选择地应用适当

4、的试验设计可以达到事半功倍的效果。常用的还有完全随机设计、配伍设计、交叉设计、析因设计、拉丁方设计、星点设计、嵌套设计、裂区设计等，这些设计都可以用SPSS来进行数据分析。由于本书篇幅有限，不可能一一介绍。第一节无交互作用的正交试验设计与数据分析（一）正交表的选择按照传统的做法，要根据试验的因子和水平选择正交表，然后再进行表头设计。有了表头设计之后就可以写出试验计划。由于正交表是预先设计好的，并且有国家标准对其进行规范，再加上不同的因子和水平对应不同的正交表，正交表的数量比较多。有时可能由于资料不全难以找到合适的正交表，特别是有交互作用的情况下，有时候进行表头设计还比较麻烦。利用SP

5、SS进行正交表的选择非常方便。【例7-1】详见《质量工程师教材》中级教材。磁鼓电机是彩色录像机磁鼓组件的关键部件之一，按质量要求其输出力矩应大于0.0210N·m。某生产厂过去这项指标的合格率较低，从而希望通过试验找出好的条件，以提高磁鼓电机的输出力矩（详见表7-2）。表7-水平2磁鼓电机的因子和水平表因子一二三A：充磁量（特）B：定位角度（度）C：定子线圈匝数（匝）90011001300101112708090可见，在这个例子中，有三个因子，每个因子有三个水平，并且不考虑交互作用的影响。下面就使用SPSS来生成正交表。【步骤1】打开SPSS，选择Data，在OrthogonalDe

6、sign→Generate，如图7-1所示。图7-1打开SPSS，选择Data，在OrthogonalDesign→Generate127出现如图7-2所示的数据框：图7-2GenerateOrthogonalDesign对话框【步骤2】根据题意，该试验共有3个因子，每个因子均为3水平，可以直接使用OrthogonalDesign过程进行设计，SPSS能够帮助您自动生成正交表。步骤如下：1、输入因子，并确定因子的名称，然后按Add按钮添加到数据框中，如图7-3所示。图7-3输入因子，并确定因子的名称，然后按Add按钮添加到数据框中2、选中因子，按DefineValues键，确定因子的

7、水平。127图7-4选中因子，按DefineValues键，确定因子的水平3、全部因子选定后，按Continue完成。在Datafile中，选定Replaceworkingdatafile选择项。4、按OK键，正交表生成。图7-5按OK键，正交表生成大家可以对照一下，与《质量工程师教材》上给出的正交表完全一样，图7-6进行了对照，值得注意的是，SPSS会自动给出误差的有关数据，这里就没有必要再单独设立一列误差因子了。否则，SPSS将按照4因子给出正交表，而