正交设计实验讲座

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1、实验设计与数据处理概论一、《实验设计与数据处理》课程性质任何自然科学都离不开实验，如最佳配方、工艺条件，产品性能的优化，对产品质量、环境质量作出评价等“实验设计与数据处理”课是关于实验前的设计理论、知识、方法、技能，以及实验后对实验数据进行科学处理的理论、知识、方法与技能的课程。是以数理统计、专业知识和实践经验为基础，科学地安排试验，并对试验数据进行计算分析，迅速找到优化方案的一种科学计算方法。是产品设计、质量管理和科学研究的重要工具。实验设计与数据处理是一项通用技术，是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。概论二、《

2、实验设计与数据处理》工程应用1.进行科学的实验方案设计，实现高效、科学的实验。用最少的试验次数得到最佳工艺参数2.实现多因素参数的最优化组合、工程设计方案的最优化选择、生产工艺参数的最优化制定3.建立实验质量指标与影响因素间的数学模型，即回归方程4.实验结论正确性评估三、《实验设计与数据处理》讲座基本内容1.实验设计方法与应用2.试验数据分析处理3.软件应用:正交设计软件第1章实验设计§1-1概论1．实验设计概念是以概率论和数理统计为理论基础，经济地，科学地安排试验的一项技术。就是用最少的试验次数得到最佳参数的一种实用方法

3、2.实验设计内容：明确实验目的，确定测定参数，选择实验方法和测试仪器，确定实测精度要求，实验方案设计和数据处理步骤等。3.实验设计目的：⑴提高产量；⑵减少质量的波动，提高产品质量水准；⑶大大缩短新产品试验周期；最大限度地提高实验效率、最大限度地提高实验精度，得到可靠的结论⑷降低成本；§1-2实验设计基本要素①指标——用来衡量试验效果好坏的特征值（转化率）②因素——对实验指标有影响的原因或要素（A、B、C）③水平——因素在实验中所处的不同状态（因素的各项取值）。例1－1影响某化工产品的转化率的因素为反应温度（A），反应时间（

4、B），用碱量（C），并确定了它们的试验范围：A：80-90℃B：90-150MinC：5-7%试验目的是搞清楚因素A、B、C对转化率的影响，哪些是主要因素，哪些是次要因素，从而确定最优生产条件，即温度、时间及用碱量各为多少才能使转化率提高。试制定试验方案。⑴指标——用来衡量试验效果好坏的特征值①指标分类：a)定量指标（数量指标，如强度、重量、产量、合格率、成活率、废品率、转化率等。）b)定性指标（非数量指标，如颜色、味道、光泽等）②指标的选择要求：选择客观性强的指标，选择易于量化即经过仪器测量而获得的指标；选择灵敏度高的指

5、标，选择精确性强的参数作为指标。§1-2实验设计基本要素§1-2实验设计基本要素因素也称为因子，它是在进行实验时重点考察的内容。因素一般用大写字母ABC……来标记，如因素A、因素B、因素C等。①因素分类：a)可控因素（温度、时间、压力……）b)不可控因素（……）⑵因素——对实验指标有影响的原因或要素§1-2实验设计基本要素a）抓住主要因素（将影响较大的因素选入试验）同时要考虑因素之间的交互作用。主要因素：在注塑成型工艺中，保压压力、熔体温度、冷却时间、充模时间、保压时间和模具温度交互作用因素：模具温度与熔体温度熔体温度与冷

6、却时间b）找出非主要因素，并使其在实验中保持不变，以消除其干扰作用。②选择因素的原则§1-2实验设计基本要素选择水平的原则：①水平宜取三水平为宜②水平应是等间隔的原则③水平是具体的④水平的选择必须在技术上现实可行。表1试验因素的水平表因子水平A反应温度/℃B反应时间/MinC用碱量/%18090５285120６390150７⑶水平——因素在实验中所处的不同状态例1－1影响某化工产品的转化率的因素为反应温度（A），反应时间（B），用碱量（C），并确定了它们的试验范围：A：80-90℃B：90-150MinC：5-7%§1-3

7、实验设计方法⑴实验设计方法种类针对不同的具体情况，有不同的实验设计方法。单因素试验设计双因素试验设计正交实验设计各种试验方法的目的、出发点各不相同。⑵实验方案设计的步骤①明确实验目的，确定实验指标。②挑选因素，选取水平。③选定实验设计方法。④实验点安排。2021/7/20本章主要内容·多因素试验问题、正交试验、正交表符号的意义。·因素、水平、自由度、试验指标、交互作用。均衡分散性、整齐可比性、表头设计。·正交表的特点、用正交表安排试验及结果分析。正交试验的步骤。第2章多因素正交实验设计正交试验基本方法§2.1问题的提出——

8、多因素的试验问题对于单因素或两因素试验，因其因素少，试验的设计、实施与分析都比较简单。但在实际工作中，常常需要同时考察3个或3个以上的试验因素，若进行全面试验，则试验的规模将很大，往往因试验条件的限制而难于实施。正交试验设计就是安排多因素试验、寻求最优水平组合的一种高效率试验设计方法。第2章多因素正交实