DOE實驗設(shè)計實例分析(附理論培訓(xùn)教程)課件

DOE實驗設(shè)計案例分析(實例）DOE實驗設(shè)計DOE計劃一、試驗?zāi)繕?biāo)投射距離可以根據(jù)目標(biāo)的變動隨之變動參數(shù)符合距離要求。二、現(xiàn)狀投擲器的現(xiàn)狀是投擲距離的平均值為176.43cm，標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.19cm。三、試驗工具盒尺－測量范圍（0-2m)，測量精度1cm投擲器DOE計劃一、試驗?zāi)繕?biāo)投射距離和散布環(huán)境-U投射倉位置-C固定臂位置-C投射臂位置-C投射器底座位置-C投射球-C投射機(jī)猴皮筋-C投射機(jī)位置的固定-C投射者的技巧和情緒、配合－U投射過程四、定義輸入輸出變量DOE計劃投射距離和散布環(huán)境-U投射倉位置-C固定臂位置-C投射臂位置X1-橡皮筋X2-投擲球X3-固定臂位置X4-投射臂位置X5-投射倉位置X6-底座角度對彈射距離的有影響的因素分析如下：1-11-11-11-1DOE計劃X1-橡皮筋X2-投擲球X3-固定臂位置X4-投射臂位置X5□試驗影響因素分析試驗的影響因素主要包括的影響因素及水平如下：DOE計劃□試驗影響因素分析DOE計劃五、試驗步驟1、篩選試驗：通過8次的篩選試驗，將不重要的因素去除，以減少正式試驗的因素數(shù)，減少試驗次數(shù)。篩選試驗時每個試驗做5次重復(fù)試驗。2、正式試驗根據(jù)篩選試驗進(jìn)行正式試驗，正式試驗采用解析度大于4的試驗方案。正式試驗時每個試驗做5次重復(fù)試驗。3、驗證實驗根據(jù)正式試驗的最優(yōu)結(jié)果進(jìn)行驗證試驗，驗證實驗共做20次。根據(jù)試驗結(jié)果求出投擲距離。DOE計劃五、試驗步驟DOE計劃一、篩選試驗篩選試驗首先進(jìn)行8次的篩選試驗，以篩選重要因素，試驗數(shù)據(jù)和結(jié)果如下：一、篩選試驗篩選試驗首先進(jìn)行8次的篩選試驗，以篩選重要因素，篩選試驗篩選試驗影響因素的排列圖篩選試驗篩選試驗影響因素的排列圖EstimatedEffectsandCoefficientsfory(codedunits)TermEffectCoefConstant1.60950橡皮筋1.300000.65000投擲球0.135000.06750固定臂位置0.394000.19700投擲臂位置0.448000.22400投射倉位置0.307000.15350底座角度1.266000.63300橡皮筋*底座角度0.351000.17550AnalysisofVariancefory(codedunits)SourceDFSeqSSAdjSSAdjMSFPMainEffects67.52237.52231.2537**2-WayInteractions10.24640.24640.2464**ResidualError00.00000.00000.0000Total77.7687篩選試驗篩選試驗影響因素方差分析主因素和兩因素交互作用的P值均未出現(xiàn)EstimatedEffectsandCoeffici篩選試驗篩選試驗結(jié)果分析從篩選試驗的排列圖中可以看出，圖中并未出現(xiàn)紅線，說明8次試驗并未區(qū)分出主要的影響因素。同時sesson中的p值數(shù)據(jù)也顯示，主因素與2因素的交互作用均不顯著。因此可以分析得出以下的結(jié)論：篩選試驗的試驗次數(shù)較少，不能反映出主因素與因素交互作用對Y值的影響，需要追加實驗，進(jìn)一步分析。篩選試驗篩選試驗結(jié)果分析從篩選試驗的排列圖中DOE試驗采用在8次篩選試驗基礎(chǔ)上追加8次試驗的試驗方法，試驗布置和結(jié)果如下：DOE試驗采用在8次篩選試驗基礎(chǔ)上追加8次試驗的試驗方法，試試驗影響因素的排列圖DOE分析試驗影響因素的排列圖DOE分析EstimatedEffectsandCoefficientsfory(codedunits)TermEffectCoefSECoefTPConstant1.625630.0188886.130.007Block-0.016130.01888-0.850.550橡皮筋1.288250.644120.0188834.130.019投擲球-0.05475-0.027370.01888-1.450.384固定臂位置0.432750.216370.0188811.460.055投擲臂位置0.374750.187380.018889.930.064投擲倉位置0.160250.080120.018884.250.147底座角度1.181250.590620.0188831.290.020橡皮筋*投擲球0.073250.036630.018881.940.303橡皮筋*固定臂位置0.146750.073370.018883.890.160橡皮筋*投擲臂位置0.189750.094880.018885.030.125橡皮筋*投擲倉位置-0.03875-0.019380.01888-1.030.492橡皮筋*底座角度0.313250.156630.018888.300.076投擲球*固定臂位置0.084750.042380.018882.250.267投擲球*投擲臂位置0.011750.005880.018880.310.808AnalysisofVariancefory(codedunits)SourceDFSeqSSAdjSSAdjMSFPBlocks10.00420.00420.004160.730.550MainEffects613.645313.64532.27422398.970.0382-WayInteractions70.67940.67940.0970617.030.185ResidualError10.00570.00570.00570Total1514.3346主因素和兩因素交互作用的P值均已出現(xiàn)，主交互因素的P值顯著，二因素交互作用的P值不顯著。需要刪除不顯著的交互作用。試驗影響因素方差分析刪除P值較大的兩項交互作用DOE分析EstimatedEffectsandCoeffici刪除兩項交互后的排列圖DOE分析刪除兩項交互后的排列圖DOE分析EstimatedEffectsandCoefficientsfory(codedunits)TermEffectCoefSECoefTPConstant1.625630.01598101.720.000Block-0.016130.01598-1.010.387橡皮筋1.288250.644120.0159840.310.000投擲球-0.05475-0.027370.01598-1.710.185固定臂位置0.432750.216370.0159813.540.001投擲臂位置0.374750.187380.0159811.720.001投擲倉位置0.160250.080120.015985.010.015底座角度1.181250.590620.0159836.960.000橡皮筋*投擲球0.073250.036630.015982.290.106橡皮筋*固定臂位置0.146750.073370.015984.590.019橡皮筋*投擲臂位置0.189750.094880.015985.940.010橡皮筋*底座角度0.313250.156630.015989.800.002投擲球*固定臂位置0.084750.042380.015982.650.077AnalysisofVariancefory(codedunits)SourceDFSeqSSAdjSSAdjMSFPBlocks10.00420.00420.004161.020.387MainEffects613.645313.64532.27422556.550.0002-WayInteractions50.67290.67290.1345732.930.008ResidualError30.01230.01230.00409Total1514.3346試驗影響因素方差分析主因素和兩因素交互作用的P值均已出現(xiàn)，主交互因素和二因素交互作用的P值均顯著，表示主因素和兩因素的交互作用對投射距離均有很大的影響。DOE分析EstimatedEffectsandCoeffici主效果分析從主效果分析圖中可以看出，因素橡皮筋、固定臂位置、投擲臂位置、投射倉位置和底座角度對于投射距離均為正相關(guān)，投擲球與投射距離負(fù)相關(guān)。在6個因素中橡皮筋和底座角度對于投射距離的影響最大。DOE分析主效果分析從主效果分析圖中可以看出，因素橡皮筋、固定臂位置、交互作用分析DOE分析從交互作用的圖中可以看出投擲球與投擲倉位置、固定臂位置和投擲臂位置、投擲球和固定臂位置均有較大的交互作用。交互作用分析DOE分析從交互作用的圖中可以看出投擲球與投擲倉DOE分析數(shù)學(xué)模型的建立根據(jù)方差分析的數(shù)據(jù)可以計算出數(shù)學(xué)模型的回歸方程為：Y＝1.62563+0.64412A-0.02737B+0.21637C+0.18738D+0.08012E+0.59062F+0.03663AB+0.07337AC+0.09488AD+0.15663AE+0.4238BC其中：Y－投擲距離A－橡皮筋B－投擲球C－固定臂位置D－投擲臂位置E－投擲倉位置F－底座角度DOE分析數(shù)學(xué)模型的建立根據(jù)方差分析的數(shù)據(jù)可以計算出數(shù)學(xué)模型優(yōu)化設(shè)計

本實驗的實驗?zāi)繕?biāo)是望大，根據(jù)實驗?zāi)繕?biāo)進(jìn)行優(yōu)化的結(jié)果如下：所有的6個影響因素均取1水平時，投射距離最遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)的距離為3.7207米。

最優(yōu)水平的實驗在本實驗的16次實驗中已經(jīng)作過，就是試驗標(biāo)號為2的實驗，在實驗中5次的平均值為3.71，與目標(biāo)值十分接近。優(yōu)化設(shè)計本實驗的實驗?zāi)繕?biāo)是望大，根據(jù)實驗?zāi)繕?biāo)進(jìn)反應(yīng)表面方法RSM

通過6.22的DOE試驗，發(fā)現(xiàn)在6個因素中橡皮筋和底座角度對于投射距離的影響最大。重點(diǎn)針對此兩個因素進(jìn)行反應(yīng)表面方法。

其他因素的選擇如下：0α1-α-1反應(yīng)表面方法RSM通過6.22的DOE試驗，發(fā)一、試驗設(shè)計反應(yīng)表面方法RSM試驗進(jìn)行2因子中央組合，試驗方案如下：一、試驗設(shè)計反應(yīng)表面方法RSM試驗進(jìn)行2因子中央組合，試驗方反應(yīng)表面方法RSM試驗

通過13次試驗，每次試驗進(jìn)行5次。試驗數(shù)據(jù)如下：反應(yīng)表面方法RSM試驗通過13次試驗，每次試驗主效果圖主效果圖方差分析表TermCoefSECoefTPConstant233.208.00429.1370.000A88.746.32714.0240.000B-68.036.327-10.7520.000A*A-41.396.785-6.1000.000B*B10.686.7851.5740.159A*B-13.708.948-1.5310.170S=17.90R-Sq=98.1%R-Sq(adj)=96.7%AnalysisofVarianceforC11SourceDFSeqSSAdjSSAdjMSFPRegression511452211452222904.471.510.000Linear210002210002250010.9156.150.000Square213750137506874.821.460.001Interaction1751751750.82.340.170ResidualError722422242320.3Lack-of-Fit318551855618.46.390.053PureError438738796.7Total12116764Lack-of-Fit>0.05,可以符合性假設(shè)成立方差分析表TermCoef表面圖和等高線圖表面圖和等高線圖數(shù)學(xué)模型的建立根據(jù)方差分析的數(shù)據(jù)可以計算出數(shù)學(xué)模型的回歸方程為：Y＝233.2+88.74A-68.03B-41.39A*A+10.68B*B-13.70AB其中：Y－投擲距離A－底座角度B－橡皮筋長度數(shù)學(xué)模型的建立根據(jù)方差分析的數(shù)據(jù)可以計算出數(shù)學(xué)模型的回歸方程反應(yīng)優(yōu)化器當(dāng)目標(biāo)設(shè)置為2m（200cm）時反應(yīng)優(yōu)化器當(dāng)目標(biāo)設(shè)置為2m（200cm）時過渡頁過渡頁實驗設(shè)計（DOE）方法

培訓(xùn)教案實驗設(shè)計（DOE）方法

培訓(xùn)教案第一節(jié)6Sigma品質(zhì)改善策略一、實驗設(shè)計（DOE）流程二、實驗設(shè)計（DOE）分析三、實驗設(shè)計（DOE）意義四、實驗設(shè)計（DOE）計劃第一節(jié)6Sigma品質(zhì)改善策略一、實驗設(shè)計（DOE）流程實驗設(shè)計（DOE）流程實驗設(shè)計（DOE）是6Sigma品質(zhì)改善的利器通過“M-A-I-C”循環(huán)可達(dá)到品質(zhì)改善之目的，圖（一）表示它們的關(guān)系。實驗設(shè)計（DOE）流程實驗設(shè)計（DOE）是6Sigma品質(zhì)改過程能力是否0K？測量measurement分析Analysis修改設(shè)計Modifydesign改善Improvement過程能力（capability)j是否OK？控制ControlNNNYRedesign重新設(shè)計YCharacterizationDesign性能實驗DOE設(shè)計ScreeningDesign篩選DOE設(shè)計OptimizationDesign

優(yōu)化設(shè)計DOEModelingDesign

機(jī)種設(shè)計過程能力測量分析修改設(shè)計改善過程能力控制NNNYRede實驗設(shè)計（DOE）分析不同程度或分辨率DOE設(shè)計，對應(yīng)不同產(chǎn)品設(shè)計要素。表（一）是DOE實驗設(shè)計分級表。ITEM程度或分辨率等級應(yīng)用特點(diǎn)ScreeningDesigns篩選DOE設(shè)計III級1、因子數(shù)較多2、兩個水平CharacterizationDesigns性能實驗DOEIV級V級1、因子數(shù)較少2、兩個或兩個以上水平OptimizationDressings優(yōu)化設(shè)計DOEV或最高級1、兩個或三個因子2、用精確的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理表一實驗設(shè)計（DOE）分析不同程度或分辨率DOE設(shè)計，對應(yīng)不同產(chǎn)實驗設(shè)計（DOE）的意義1、優(yōu)化設(shè)計的必要性優(yōu)化因子水平用于建立與原材料或部件制造有關(guān)的工藝，使其在規(guī)定的范圍內(nèi)。使設(shè)計的產(chǎn)品能夠穩(wěn)定或者牢靠運(yùn)行于實際的環(huán)境中減少總的工程設(shè)計周期減少ECN的數(shù)量改善產(chǎn)品性能、質(zhì)量及成本，最大限度地滿足客戶要求。改善產(chǎn)品的可制造性。減少實際制造工藝中的問題。減少產(chǎn)品的檢查和性能測試強(qiáng)度實驗設(shè)計（DOE）的意義1、優(yōu)化設(shè)計的必要性2、實驗設(shè)計的作用基本研究(BasicResearch)1、發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題2、明了技術(shù)要點(diǎn)產(chǎn)品設(shè)計（ProductDesign)1、靈敏度分析2、建立可靠性的公差3、特征組件4、特征結(jié)構(gòu)5、包括低成本組件6、包括低等級物料7、最小的變化8、性能的改善工藝研發(fā)（ProcessDevelopment)1、變量研究2、變量的優(yōu)化設(shè)置3、建立可靠公差表二2、實驗設(shè)計的作用基本研究1、發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題產(chǎn)品設(shè)計1、靈敏度工藝研發(fā)（ProcessDevelopment)4、發(fā)現(xiàn)降低成本的解決辦法5、養(yǎng)活變化6、改善過程中心7、減少生產(chǎn)周期8、降低壞品率9、改善產(chǎn)品的可靠性基本研究（BasicResearch)1、發(fā)明相關(guān)問題2、明了技術(shù)問題工藝改善（ProcessImprovement)1、解決問題2、明了變量及過程之關(guān)系3、進(jìn)行過程能力研究4、設(shè)備及方法比較計量(Metrology)1、進(jìn)行測量系統(tǒng)研究2、判定誤差的主要來源3、最小測量誤差工藝研發(fā)4、發(fā)現(xiàn)降低成本的解決辦法基本研究1、發(fā)明相關(guān)問題工四、實驗設(shè)計（DOE）計劃1、實驗設(shè)計中需考慮的60個因素實驗中包含的變量數(shù)或因子數(shù)判定誤差引起的結(jié)果工序的穩(wěn)定狀況潛在因素影響程度非線性影響的可能性有多大均方差正態(tài)分布趨勢、變動、周期對變量的影響相關(guān)平均值錯誤數(shù)據(jù)的影響四、實驗設(shè)計（DOE）計劃1、實驗設(shè)計中需考慮的60個因素錯誤數(shù)據(jù)的影響需要重復(fù)實驗的次數(shù)樣本標(biāo)記和可判斷性測量的精度抽樣的成本測試成本勞動力成本實驗及其方向性影響抽樣偏差混淆及其影響背景變量及其影響人為偏差（有意或無意）實驗中所含儀器設(shè)備的影響重復(fù)性數(shù)據(jù)收集控制要求保持其有效性研究問題的知識主要因子影響程度比較實驗誤差測量影響測試靈敏度定義平均值定義方差值過程控制環(huán)境的影響錯誤數(shù)據(jù)的影響實驗中所含儀器設(shè)備的影響材料的影響機(jī)器設(shè)備的影響測試設(shè)備的影響領(lǐng)導(dǎo)者的支持制造者支持工程部門的支持優(yōu)化后的合格率配合度測量精密隨機(jī)抽樣塊的區(qū)分決定區(qū)分程度假設(shè)構(gòu)造測量方法管理者支持將實驗結(jié)果圖表化確定主要因子計算出各因子影響大小作出相關(guān)因子影響圖連續(xù)樣本從樣本收集到樣本測量的時間誤差復(fù)合影響因子量化及分層表示樣本復(fù)雜性分析因變量及其影響材料的影響測量方法2、DOE實驗計劃在進(jìn)行DOE實驗之前，要充分考慮Y=f（x1、x2……xn)因變量Y和自變量x的關(guān)系。確定實驗因子的人數(shù)，據(jù)此可確定實驗因子表進(jìn)行實驗，一般實驗計劃包括如下內(nèi)容。確定實驗?zāi)康模阂幸粋€明確的實驗?zāi)康?，以此才能達(dá)到需要的目標(biāo)。確定實驗因子：要分析影響因變量變化的因子個數(shù)，進(jìn)行全因子的DOE實驗。確定實驗因子水平：不同的實驗因子水平會影響實驗結(jié)果。選定DOE實驗表格：根據(jù)因子數(shù)和因子水平確定DOE實驗表格。安排實驗時間：根據(jù)DOE進(jìn)行次數(shù)確定實驗時間。考慮過程的連續(xù)性，盡量安排在同一階段進(jìn)行實驗為好。2、DOE實驗計劃分析實驗結(jié)果：將實驗結(jié)果進(jìn)行方差分析，確定實驗因子的重要性及各因子對實驗結(jié)果的影響程度。重復(fù)性實驗：將重要因子或影響實驗的主要因素進(jìn)行評估，重新進(jìn)行DOE實驗，以確定其實驗的真實性。作出結(jié)論：對實驗結(jié)果進(jìn)行分析后作出結(jié)論。分析實驗結(jié)果：將實驗結(jié)果進(jìn)行方差分析，確定實驗因子的重要性及第二節(jié)實驗設(shè)計（DOE）方法根據(jù)具體要求選擇DOE實驗方法實驗設(shè)計的基本策略篩選實驗設(shè)計方法全因子和分部DOE第二節(jié)實驗設(shè)計（DOE）方法根據(jù)具體要求選擇DOE實驗根據(jù)具體要求選擇DOE實驗方法DOE實驗方法流程如圖(二)所示實驗設(shè)計的基本策略1、確定問題為解決何種問題，需要進(jìn)行的何種實驗，應(yīng)做到心中有數(shù)，有的放矢。2、建立實驗?zāi)繕?biāo)實驗要達(dá)到何種目的，要達(dá)到怎樣的指標(biāo)，應(yīng)從實際出發(fā)，根據(jù)當(dāng)時當(dāng)?shù)氐膶嵡?，確定實驗?zāi)繕?biāo)，不要夸大其辭，矯揉造作。根據(jù)具體要求選擇DOE實驗方法DOE實驗方法流程如圖(二)所確定實驗?zāi)繕?biāo)從中選定自變量觀察實際影響Y進(jìn)行篩選DOE進(jìn)行性能DOE目標(biāo)達(dá)成情況？實驗因子數(shù)是否大于8？Y優(yōu)化設(shè)計DOE高分辨率要求？NNY結(jié)束N需要實驗嗎？開始YNYN圖（二）確定實從中選定觀察實Y進(jìn)行篩選DOE進(jìn)行性能DOE目標(biāo)達(dá)成實3、選擇因變量Y實驗中因子隨自量變X的變化而變化的變量叫因變量。因變量和自變量的關(guān)系為Y=f（x1，x2……xn).4、選擇自變量x實驗中因子不隨因變量變化而變化的變量叫自變量。也叫受控制變量。5、選擇因子水平不同的因子水平必然會引起不同的實驗結(jié)果，根據(jù)實驗要求，確定因子水平，也是實驗成功與否的關(guān)鍵一環(huán)。這不僅要有豐富的實際經(jīng)驗，而且要有把握問題本質(zhì)的能力。6、收集數(shù)據(jù)實驗要用數(shù)據(jù)說話，一切的實驗數(shù)據(jù)從實驗中來，切忌弄虛作假，DOE實驗是科學(xué)，來不得半點(diǎn)虛假的東西，否則就會失去的實驗的本來意義。3、選擇因變量Y7、分析數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)為實驗提供了強(qiáng)有力的佐證，說明了什么問題，是一清二楚的，因此需認(rèn)真分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行科學(xué)運(yùn)算，以找出實驗本質(zhì)的可以代表實驗結(jié)果的東西。8、作出結(jié)論有實驗數(shù)據(jù)，給問題下一個令人信服而又真實的結(jié)論，找出問題的癥結(jié)所在。9、達(dá)到目的通過實驗解決品質(zhì)中存在的問題，使過程能力得到提升，使我們又向6σ靠近了一步。7、分析數(shù)據(jù)篩選實驗設(shè)計方法選擇因變量Y（實驗結(jié)果）選擇實驗因子且確信是最重要的因子確定因子水平——只允許有兩個水平根據(jù)因子水平數(shù)量確定實驗表格對每一個實驗，根據(jù)實驗表格按一個水平進(jìn)行，根據(jù)重復(fù)運(yùn)行的結(jié)果計算出平均值（Y）按標(biāo)準(zhǔn)計算軟件或EXCEL進(jìn)行計算篩選實驗設(shè)計方法選擇因變量Y（實驗結(jié)果）作出實驗因子的影響及關(guān)系圖進(jìn)行方差分析，用以決定實驗因子是否重要，用P值進(jìn)行衡量（P〈0.05)對方差分析結(jié)果進(jìn)行評價,以確定因子對實驗的影響程度選擇重要因子(通常不超過4個)而進(jìn)行全因子DOE實驗,以確定實驗的最終結(jié)果作出實驗因子的影響及關(guān)系圖全因子和分部DOE確定問題建立實驗?zāi)繕?biāo)選拔因變量和自變量關(guān)系Y=f(x1,x2…..xn)選擇因子水平選擇實驗表格,全因子DOE每一個因子或水平都要進(jìn)行實驗,分部DOE相對于全因子DOE來說有少的實驗次數(shù),因為分部DOE可對部分因子進(jìn)行組合收集數(shù)據(jù)并篩先DOE方法進(jìn)行方差分析計算分析數(shù)據(jù)及實驗結(jié)果分析實驗誤碼差對實驗結(jié)果的影響作出結(jié)論達(dá)到實驗?zāi)繕?biāo)全因子和分部DOE確定問題第三節(jié)：正交試驗設(shè)計

正交試驗設(shè)計法是研究與處理多因素試驗的一種科學(xué)方法。它在實踐經(jīng)驗與理論認(rèn)識的基礎(chǔ)上，利用規(guī)范化的表格——正交表，科學(xué)地挑選試驗條件，合理安排試驗。其優(yōu)點(diǎn)在于能從很多試驗條件中選出代表性強(qiáng)的少數(shù)次條件，并能通過對少數(shù)次試驗條件的分析，找出較好的生產(chǎn)條件即最優(yōu)或較優(yōu)的試驗方案。正交試驗設(shè)計法最早由日本質(zhì)量管理專家田口玄一提出際標(biāo)準(zhǔn)型（田口型）正交試驗法。針對田口型正交試驗設(shè)計法計算復(fù)查的問題（方差分析），中國數(shù)學(xué)家張里千教授發(fā)明的中國型正交試驗設(shè)計法，由于應(yīng)用計算簡便的極差分析法，非常適合工業(yè)企業(yè)和生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用。第三節(jié)：正交試驗設(shè)計正交試驗設(shè)計法是研究與處理多因素一、名詞介紹1、試驗因素試驗因素指當(dāng)試驗條件變化，試驗考核指標(biāo)也發(fā)生變化時，影響考核指標(biāo)取值的量稱為試驗因素（因子），一般記為A，B，C等。試驗因素可以理解為試驗過程中的自變量，如：化學(xué)試驗中的溫度、壓力、時間、催化劑用量；機(jī)械加工中的切削速度、吃刀量、刀具的幾何參數(shù)等。從廣義上講，試驗因素可理解為若干變量間的某種確定關(guān)系，如原料的配方比例、供貨單位、工藝流程等也都可以看作為一種廣義因素。一、名詞介紹1、試驗因素

因素有可能按數(shù)量表示，如溫度、時間、壓力等稱為定量描述的因素。但也有不能用數(shù)量表示而只能定性描述的，如材料的品種、產(chǎn)品的型號、工藝流程的類別等，稱為定性描述的因素。在試驗過程中有些因素所處的狀態(tài)是可以控制或調(diào)節(jié)的，如加熱溫度、溶化溫度、切削速度等，這樣的因素稱為可控因素。反之，別外一些因素所處的狀態(tài)是不能控制或調(diào)節(jié)的，如未裝空調(diào)的生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度等，稱為不可控因素或干擾因素。在正交試驗設(shè)計應(yīng)用過程中，如無特殊規(guī)定，因素一般是指可控因素。在試驗過程中只考察一個因素對試驗結(jié)果（考核指標(biāo)）影響的試驗，稱為單因素試驗。若同時考察兩個以上因素，則稱為多因素試驗。單因素試驗設(shè)計一般可應(yīng)用優(yōu)選法進(jìn)行，而多因素試驗設(shè)計必須應(yīng)用正交試驗設(shè)計法解決。因素有可能按數(shù)量表示，如溫度、時間、壓力等稱為定2、因素的位級試驗因素的位級（水平）是指試驗因素所處的狀態(tài)。一般試驗方案是由若干個試驗因素所組成的若干組合，因素的幾種狀態(tài)，就稱為有幾個位級（水平）。例如，在化學(xué)試驗中，溫度、時間、壓力這些因素允許在一定范圍內(nèi)變化，但在一個試驗方案中，溫度、時間、壓力等因素總是固定在幾個狀態(tài)中變化。例如：溫度可以是100℃，120℃，150℃等；時間可以是1h，1.5h，2h等；壓力可以是1MPa，1.5MPa，2MPa等。這稱為試驗中因素的三個位級（水平）。2、因素的位級3、考核指標(biāo)考核指標(biāo)是在試驗設(shè)計中，根據(jù)試驗?zāi)康亩x定的用來衡量試驗效果的量值（指標(biāo)）?？己酥笜?biāo)可以是定量的，也可以是定性的。定量指標(biāo)如硬度、強(qiáng)度、壽命、成本、幾何尺寸、各種特性等。定量指標(biāo)根據(jù)試驗結(jié)果的預(yù)期要求，又可分為望目值、望小值、望大值三種類型。定性指標(biāo)不是按數(shù)而是按質(zhì)區(qū)分，如質(zhì)量的好與壞，天氣的晴與陰，指標(biāo)可以用加權(quán)的方法量化為不同等級?？己酥笜?biāo)可以是一個，也可以是多個。前者稱為單指標(biāo)試驗設(shè)計，后者稱為多指標(biāo)試驗設(shè)計。在多指標(biāo)試驗設(shè)計中，一般根據(jù)指標(biāo)的重要程度予以加權(quán)，確定為一個綜合性考核指標(biāo)，以便進(jìn)行計算。3、考核指標(biāo)4、完全因素位級組合完全因素位級組合指參與試驗的全部因素與全部位級相互之間的全部組合次數(shù)，即全部的試驗次數(shù)。A1B1B2C1C2C1C2A2B1B2C2C1C2C1圖5—1三因素兩位組的完全因素位級組合4、完全因素位級組合A1B1B2C1C2C1C2A2B1B

若試驗中共有i個因素，每個因素各有j個位級，則其完全因素位級組合數(shù)（全部試驗的次數(shù)）應(yīng)有N=ji次。如，對于一個具有3個因素（A，B，C），每個因素各有兩個位級（A1，A2，B1，B2，C1，C2），其完全因素位級組合數(shù)為N=23=8次，其實際組合情況如圖5—1所示。隨著因素位級數(shù)的增加，完全因素位級組合數(shù)也隨之增加：34=8127=12845=1024215=33768231=2146983648……

理論上認(rèn)為只有經(jīng)過全部試驗（完全因素位級組合）后才能準(zhǔn)確找出最佳的因素位級組合（最佳的試驗方案）。但是，當(dāng)因素位級數(shù)比較多時，實現(xiàn)完全因素位級組合又是不可能的。若試驗中共有i個因素，每個因素各有j個位級，則其完5、部分因素位級組合部分因素位級組合是從全部因素位級組合中抽取一部分因素位級組合構(gòu)成試驗方案，實際上是一種抽樣。（1）單因素輪換法在正交試驗設(shè)計未發(fā)明之前，人們采用單因素輪換法實現(xiàn)部分因素位級組合的抽樣。單因素輪換法是在若干試驗因素中逐個因素輪換去考慮哪一位級試驗結(jié)果好，考慮一個因素時其他因素處于確定的位級。如對一個三因素三位級的試驗，按圖5—2的程度試驗。先將A，B因素確定在A1，B1位級，考慮C1、C2和C3哪個位級好，試驗結(jié)果C2好。然后將A，C因素確定在A1，C2位級，考慮B1、B2和B3哪個位級好，試驗結(jié)果B3好。最后將B，C因素確定在B3，C2位級，考慮A1、A2和A3。5、部分因素位級組合

哪個位級好，試驗結(jié)果A2好。于是，下結(jié)論A2B3C2是最佳試驗方案。顯然，單因素輪換法是不合理、不科學(xué)的抽樣。因為確定C2位級好的前提是與A1，B1組合，但試驗方案是C2位級與A2B3組合，與前提條件不符。采用單因素輪換法時，因不比位級越多，結(jié)論的可信度越差，而且提供的信息不夠豐富，且若不進(jìn)行重復(fù)試驗也給不出誤差估計。（2）正交試驗設(shè)計法正交試驗設(shè)計法由于應(yīng)用正交表安排試驗方案，正交表的正交性保證了在一定置信度下的統(tǒng)計抽樣。因此，正交試驗設(shè)計是科學(xué)的、合理的部分因素位級組合。哪個位級好，試驗結(jié)果A2好。于是，下結(jié)論A2B3C2是最佳A1B1C1C2C3A1C2B1B2B3B3C2A1A1A1圖5—2單因素輪換法應(yīng)用程度A1B1C1C2C3A1C2B1B2B3B3C2A1A1A1二、正交表1、正交表的符號正交表是正交試驗設(shè)計法的基本工具。它是運(yùn)用組合數(shù)學(xué)理論在正交拉丁方的基礎(chǔ)上構(gòu)造的一種規(guī)格化的表格正交表的符號是：

Ln(ji)

其中：L——正交表的代號；

n——正交表的行數(shù)（試驗次數(shù)、試驗方案數(shù)）；

j——正交表中的數(shù)碼（因素的位級數(shù)）；

i——正交表的列數(shù)（試驗因素的個數(shù)）；

N=ji——全部試驗次數(shù)（完全因素位級組合數(shù)）。二、正交表1、正交表的符號2、正交表的結(jié)構(gòu)應(yīng)用正交試驗設(shè)計法，必須了解正交集，本書給出了常用的24種正交表。現(xiàn)在通過對最常用的兩種正交表L8（27）（表5—1）和L9（34）（表5—2），介紹正交表的結(jié)構(gòu)。2、正交表的結(jié)構(gòu)表5—1正交表L8（27）列號試驗號12345671234567811112222112112122222122111222121221122122111111212列號試驗號1234123456789113221113123122122333212131323223331表5—2正交表L9（34）表5—1正交表L8（27）列號12

（1）正交表L8（27）該表為可容納7個因素各2個位級，具有8個試驗方案的正交表，其特點(diǎn)如下：

1具有8個橫行，表示8個試驗方案的因素位級組合；

2具有7個直列，表示最多可容納7個試驗因素；

3正交表中橫行與直列交點(diǎn)的數(shù)碼，表示該列因素的位級。正交表L8（27）中的數(shù)碼，表現(xiàn)為每個因素的每個位級各出現(xiàn)4次，即每個數(shù)碼出現(xiàn)的機(jī)會是完全均等的。任意兩列其橫向組合的8個數(shù)字對（1，1），（1，2），（2，1），（2，2）恰好各出現(xiàn)2次，即任意兩列間位級的搭配是均衡的。（1）正交表L8（27）

（2）正交表L9（34）該表為可容納4個因素各3個位級，具有9個試驗方案的正交表。其特點(diǎn)如下：

1具有9個橫行，表示9個試驗方案的因素位級組合；

2個有4個直列，表示最多可容納4個試驗因素；

3正交表橫行與直列交點(diǎn)的數(shù)碼，表示該列因素的位級。正交表L9（34）中的數(shù)碼，表現(xiàn)為每個因素的每個位級各出現(xiàn)3次，即每個數(shù)碼出現(xiàn)的機(jī)會是完全均等的。任意兩列其橫向組合的9個數(shù)字對中，（1，1），（1，2），（1，3），（2，1），（2，2）（2，3），（3，1），（3，2）和（3，3）各出現(xiàn)1次，即任意兩列間位級的搭配是均衡的。（2）正交表L9（34）三、正交試驗設(shè)計法的基本應(yīng)用程序

正交試驗設(shè)計法有兩大類型，即國際標(biāo)準(zhǔn)型（田口型）和中國型。這里主要介紹中國型正交試驗設(shè)計的應(yīng)用。

——明確試驗?zāi)康模_定考核指標(biāo)。

——挑因素、選位級，確定因素位級表。

——選擇適宜的正交表。注：中國型正交試驗設(shè)計根據(jù)因素位級數(shù)量，直接選用正交表，因素可以填滿直列，也可以不填滿直列。田口型正交試驗設(shè)計法還需要考慮因素之間的交互作用，進(jìn)行表頭設(shè)計，同時因素不能填滿直列，最少要空出一個直列以便進(jìn)行方差計算。三、正交試驗設(shè)計法的基本應(yīng)用程序正交試驗設(shè)計法有兩大——因素位級正交表，確定試驗方案，并按試驗方案進(jìn)行試驗。

——試驗結(jié)果分析（析因分析）。注：中國型正交試驗法對試驗結(jié)果采用極差分析法進(jìn)行分析。田口型正交試驗設(shè)計法采用方差分析法進(jìn)行分析。極差分析法的應(yīng)用步驟：（1）看一看，可靠又方便：直接從諸試驗方案的試驗結(jié)果中找出最好的試驗結(jié)果。（2）算一算，有效又簡單：計算各因素、各位級的貢獻(xiàn)系數(shù)K，注：貢獻(xiàn)系數(shù)為每位級參加試驗各次考核結(jié)果的累加值。計算各因素貢獻(xiàn)系數(shù)的極差R?！蛩匚患壵槐?，確定試驗方案，并按試驗方案進(jìn)

注：極差為該因素各位級貢獻(xiàn)系數(shù)中最大值與最小值之差。將諸因素按極差的大小，由大向小依次排列。注：極差大小反映該因素的重要度。根據(jù)各因素各位級貢獻(xiàn)系數(shù)值確定好位級，展望好的試驗條件。注：好位級的選擇：

望大值質(zhì)量特性，貢獻(xiàn)系數(shù)大好；望小值質(zhì)量特性，貢獻(xiàn)系數(shù)小好；望目值質(zhì)量特性，貢獻(xiàn)系數(shù)的平均值接近目標(biāo)值好。

——進(jìn)行調(diào)優(yōu)試驗，必要時反復(fù)調(diào)優(yōu)，逼近最優(yōu)試驗方案。注：極差為該因素各位級貢獻(xiàn)系數(shù)中最大值與最小值之差。

調(diào)優(yōu)試驗時，選擇因素的原則：

1、重要因素有苗頭處加密；

2、次要因素按技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩方面綜合確定；

3、有疑問的因素重復(fù)考慮；

4、意外發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充考慮；

5、第一輪試驗結(jié)果若與期望目標(biāo)相差太遠(yuǎn)或試驗結(jié)果不理想，是由于因素位級選擇不當(dāng)，應(yīng)重新考慮選擇因素位級。

——確定最優(yōu)方案并進(jìn)行生產(chǎn)驗證上；

——標(biāo)準(zhǔn)化。調(diào)優(yōu)試驗時，選擇因素的原則：

案例

2，4-二硝基苯肼的工藝改革試驗?zāi)康模?，4-二硝基苯肼是一種試劑產(chǎn)品，過去的工藝程長、工作量大且產(chǎn)品經(jīng)常不合格。北京化工廠改革了工藝，采用2，4-二硝基氯化苯（以下簡稱氯化苯）與水合肼在乙醇作溶劑的條件下合成的新工藝。小試驗已初步成功，但收率只有45％，希望用正交法找出好生產(chǎn)條件，達(dá)到提高知產(chǎn)的目的?？己酥笜?biāo)：產(chǎn)率（％）與外觀（顏色）。（一）制定因素位級有影響試驗結(jié)果的在素是多種多樣的。通過分析矛盾，在集思廣益的基礎(chǔ)上，決定本試驗需考察乙醇用量、水合肼用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、水合肼品種和攪拌速度六種因素。案例對于這六個要考察的因素，現(xiàn)分別按具體情況選出要考察、比較的條件——正交法中稱之為位極。因素A——乙醇用量第一位級A1=200mL,第二位級A2=0mL（即不用乙醇）（挑選這個因素與相應(yīng)的位級，是為了考察一下能否省下乙醇，砍掉中途加乙醇這道工序？）因素B——水合肼用量第一位級B1=理論量的2倍，第二位級B2=理論量的1.2倍。（水合肼的用量應(yīng)超過理論量，但應(yīng)超過多少？心中無數(shù).經(jīng)過討論，選了2倍和1.2倍兩個位級來試一試）。因素C——反應(yīng)溫度第一位級C1=回流溫度，第二位級C2=60℃（回流溫度容易掌握，便于操作，但對反應(yīng)是否有利呢？現(xiàn)另選一個60℃跟它比較。）對于這六個要考察的因素，現(xiàn)分別按具體情況選出要考察、

因素D——反應(yīng)時間第一位級D1=4h，第二位級D2=2h

因素E——水合肼純度第一位級E1=精品（濃度為50％），第二位級E2=粗品（濃度為20％）。（考察這個因素是為了看看能否用粗品取代精品，以降低成本與保障原料的供應(yīng)。）因素F——攪拌速度第一位級=中快速，第二位級=快速。（考察本因素及反應(yīng)時間D，是為了看看不同的操作方法對于產(chǎn)率和質(zhì)量的影響。）現(xiàn)把以上的討論，綜合成因素位級表（見表5-3）。因素D——反應(yīng)時間

表5-3因素位級表因素乙醇用量A水合肼用量B溫度C時間D水合肼純度E攪拌速度F位級1位級2200mL0mL理論量的2倍理論量的1.2倍回流60℃4h2h精品粗品中快快速（二）確定試驗方案表L8（27）最多能安排7個2位級的因素。本例有6個因素，可用該表來安排。具體過程如下：

1、因素順序上列：按照因素位級表中固定下來的六種因素的次序，A（乙醇用量）、B（水合肼用量）、C（反應(yīng)速度），D（反應(yīng)時間）、E（水合肼純度）和F（攪拌速度），順序地放到L8（27）前面的六個縱列上，每列上放一種，第7列沒有放因素，那么，它在安排試驗條件上不起作用，我們可抹掉它。表52、位級對號入座：六種因素分別在各列上安置好以后，再來把相應(yīng)的位級，按因素位級表所確定的關(guān)系，對號入座。具體來說：第1列由A（乙醇用量）所占有，那么，在第1列的四個號碼“1”的后面，都寫上（200ml），即因素位級表中因素A的位級1所對應(yīng)的具體用量A1，在第1列的四個號碼“2”的后面都寫上（0ml），即A2。第2列由B（水合肼用量）所占有，那么，在第2列的四個號碼“1”的后面都寫上（2倍），即因素B的位級1對應(yīng)的實際用量B1=理論量的2倍，在第2列四個數(shù)碼“2”的后面都寫上（1.2倍），即因素B的位級2對應(yīng)的實際用量B2=理論量的1.2倍。2、位級對號入座：六種因素分別在各列上安置好以后，再

第3，4，5和6列的填法也一樣。這樣就填得下面的表：表5-4試驗計劃表

因素列號試驗號乙醇用量A水合肼用量B溫度C時間D水合肼純度E攪拌速度F123456123456781(200mL)2(0mL)1(200mL)2(0mL)1(200mL)2(0mL)1(200mL)2(0mL)1(2倍)1(2倍)2(1.2倍)2(1.2倍)1(2倍)1(2倍)2(1.2倍)2(1.2倍)1(回流)2(60℃)2(60℃)1(回流)2(60℃)1(回流)1(回流)2(60℃)1(2h)2(2h)2(2h)2(2h)1(4h)1(4h)1(4h)1(4h)2(粗品)1(精品)2(粗品)1(精品)1(精品)2(粗品)1(精品)2(粗品)1(中塊)1(中塊)2(快)2(快)2(快)2(快)1(中塊)1(中塊)第3，4，5和6列的填法也一樣。這樣就填得下面的表：3、列出試驗條件：表5-4是一張列好的試驗方案表。表的每一橫行代表要試驗的一種條件。每種條件試驗一次，該表共8個橫行，因此要做8次試驗。8次試驗的具體條件如下：第1號試驗：A1B1C1D2E2F1，具體內(nèi)容是：乙醇用量：200mL；水合肼用量：理論量的2倍反應(yīng)溫度：回流溫度；反應(yīng)時間：2h；水合肼純度：粗品；攪拌速度：中快。3、列出試驗條件：表5-4是一張列好的試驗方案表。表的每

第3號試驗：A1B2C2D2E2F2，具體內(nèi)容是：乙醇用量：200mL；水合肼用量：理論量的1.2倍；反應(yīng)溫度：60℃；反應(yīng)時間：2h；水合肼純度：粗品；攪拌速度：快速。至于第2，4，5，6，7，8號試驗的具體條件，讀者可作為練習(xí)，自行排出。到這里，完成了試驗方案的制訂工作。隨后的任務(wù)是，按照方案中規(guī)定的每號條件嚴(yán)格操作，并記錄下每號條件的試驗結(jié)果。至于8個試驗的順序，并無硬性規(guī)定，看看怎么第3號試驗：A1B2C2D2E2F2，具體內(nèi)容是：方便而定。對于沒有參加正交表的因素，最好讓它們保持良好固定狀態(tài)，如果試驗前已知其中某些因素的影響較小，也可以讓它們停留在容易操作的自然狀態(tài)。（三）試驗結(jié)果的分析本例的考察指標(biāo)是產(chǎn)品的產(chǎn)率和顏色。八個試驗的結(jié)果填在表1的右方，得表5-5。怎樣充分利用這八個試驗的結(jié)果呢？

1、直接看，可靠又方便直接比較八個試驗的產(chǎn)率，容易看出：方便而定。對于沒有參加正交表的因素，最好讓它們保持

表5-5試驗結(jié)果分析試驗計劃試驗結(jié)果

乙醇用量A水合肼用量B溫度C時間D水合肼純度E攪拌速度F產(chǎn)率（％）顏色123456123456781(200mL)2(0mL)1212121(2倍)12(1.2倍)211221(回流)2(60℃)2121122(2h)2221(4h)1112(粗品)1(精品)2112121(中塊)12(快)222115665544363604242合格紫色合格合格合格合格紫色合格I=位級1四次產(chǎn)率之和Ⅱ=位級2四次產(chǎn)率之和215210244181201224207218213212205220

極差R=I、Ⅱ中，大數(shù)-小數(shù)5632311115

表

第2號試驗的產(chǎn)率為65％，最高；其次是第5號試驗，為63％。這些好效果，是通過試驗的實踐直接得到的比較可靠。對于另一項指標(biāo)——外觀，第2號和第7號是紫色，顏色不合格，而第2號的產(chǎn)率還是最高。為弄清出現(xiàn)紫色的原因，對這兩號條件又重復(fù)做一次試驗。結(jié)果是，產(chǎn)率依舊，奇怪的是，其顏色卻得到桔黃色的合格品。這表明，對于產(chǎn)率，試驗是比較準(zhǔn)確的，對于顏色，還有重要因素沒有列入要考察的因素，而又沒有固定在某個狀態(tài)。工人師傅對這兩號試驗的前后兩種情況進(jìn)行具體分析后推測，影響顏色的重要因素可能是加料速度，決定在下批試驗中進(jìn)一步考察。第2號試驗的產(chǎn)率為65％，最高；其次是第5號試驗，2、算一算，有效又簡單對于正交試驗的數(shù)量結(jié)果，通過簡單的計算，往往能由此找出更好的條件，也能粗略地估計一下哪些因素比較重要，以及各因素的好位級在什么地方。怎么算呢？如表5-5每一列的下方，分別列出了I、Ⅱ與極差R，它們的算法如下：如第1列的因素是乙醇用量A。它的I=215，是由這一列四個位級1（A1）的產(chǎn)率加在一起得出的。第1列的數(shù)碼“1”所相應(yīng)的試驗號是第1，3，5和7號，所以（產(chǎn)率和數(shù)）I=①+③+⑤+⑦=56+54+63+42=215

其他五列的計算I、Ⅱ的方法，跟第1列相同。為了檢查計算是否正，對每列算得的I和Ⅱ進(jìn)行驗證：2、算一算，有效又簡單I+Ⅱ=425（即8次試驗產(chǎn)率的總合）倘若不等，要找出差錯，把它改正。至于各列的極差R，由各列I、Ⅱ兩數(shù)中，用大數(shù)減去小數(shù)即得。如：第1列乙醇用量的R=215-210=5

第2列水合肼用量的R=244-181=63

怎樣看待這些計算所得的結(jié)果呢？首先，對于各列，比較其產(chǎn)率和數(shù)I和Ⅱ的大小。如I比Ⅱ大，則占有該列的因素的位級1，在產(chǎn)率上通常比位級2好；如Ⅱ比I大，則占有該列的因素的位級2比位級1好。比如第4列的Ⅱ=218，它比I=207大，這大致表明了時間因素以2位級為好，即反應(yīng)時間2小時優(yōu)于4小時。I+Ⅱ=425（即

極差R的大小用來衡量試驗中相應(yīng)因素作用的大小。極差大的因素，意味著它的兩個位級對于產(chǎn)率所造成的差別比較大，通常是重要因素，而極差小的因素往往是不重要的因素。在本例中，第2列（水合肼用量B所占有）的R=63，比其它各列的極差大。它表明對產(chǎn)率來說，水合肼用量是重要因素，理論量的2倍比1.2倍明顯地提高產(chǎn)率。要想再提高產(chǎn)率，可對水合肼用量詳加考察，決定在第二批試驗中進(jìn)行。第3，6和4列的R分別是23、15和11，相對來說居中，表明反應(yīng)溫度、攪拌速度和反應(yīng)時間是二等重要因素，生產(chǎn)中可采用它們的好位級。第1列的R=5，第5列的R=1，極差值都很小，說明兩個位級的產(chǎn)率差不多，因而這兩個因素是次要因素。本著減少工序、節(jié)約原料、降低成本和保障供應(yīng)的要求，選用了不加乙醇（砍掉這道工序）極差R的大小用來衡量試驗中相應(yīng)因素作用的大小。極差大A2和用粗品水合肼E2這兩個位級。對于次要因素，選用哪個位級都可以，應(yīng)根據(jù)節(jié)約方便的原則來選用?，F(xiàn)在，按照極差R的大小，把諸因素按極差從大到小排列確定出主次因素。注：極差分析法的分析過程比方差分析法粗，后面對本案例的方差分析結(jié)果可以看出在諸因素中只有B因素（水合肼用量）對試驗結(jié)果有顯著影響。表5-6將選用的位級排列，幫助大家看得更清楚。表5-6因素

因素從主到次水合肼用量反應(yīng)溫度攪拌速度反應(yīng)時間乙醇用量水合肼純度位級數(shù)值B1C2F2D2A2E2理論量的2倍60℃快速2h0mL(不用）粗品A2和用粗品水合肼E2這兩個位級。對于次要因素，選用哪個因素

（四）直接看和算一算的關(guān)系怎樣看待“直接看”與“算一算”的好條件呢？在本例中，正交試驗向我們提供了“直接看”的好條件A2B1C2D2E1F1與“算一算的好條件A2B1C2D2E2F2。本例有六個兩位級的因素，可產(chǎn)生26=64個試驗條件，由正交表選出的八個條件是其中的一部分。然而藉正交表的正交性，這8個條件均衡地分散在64個條件中，它們的代表性很強(qiáng)。所以“直接看”的好條件A2B1C2D2E1F1的產(chǎn)率65％，在全體64個條件中會是相當(dāng)高的。大量實踐表明，這種好結(jié)果，在生產(chǎn)上常能起到很大的作用。但八個條件畢竟只占全體的八分之一，即使不改進(jìn)位級，也還有繼續(xù)提高的可能?！八阋凰恪钡哪康?，就是為了展望一下更好的條件。對于大多數(shù)項目，“算一算”的好條件（當(dāng)它不在（四）直接看和算一算的關(guān)系已做過的八個條件中時），將會超過“直接看”的好條件。不過，對于少部分項目，“算一算”的好條件卻比不上“直接看”的。由此可見，“算一算”的好條件（本例中A2B1C2D2E2F2），還只是一種可能好的配合。如果生產(chǎn)上急需，通常應(yīng)優(yōu)先補(bǔ)充試驗“算一算”的好條件。經(jīng)過驗證，如果效果真有提高，就可將它交付生產(chǎn)上使用。倘若驗證后的效果比不上“直接看”的好條件，就說明該試驗的現(xiàn)象比較復(fù)雜。還有一種情況是，由于試驗的時間較長，等不到驗證試驗的結(jié)果。對于這兩種情況，生產(chǎn)上可先用“直接看”的好條件，也可結(jié)合具體情況作些修改，而與此同時，另行安排試驗，尋找更好的條件。已做過的八個條件中時），將會超過“直接看”的好條件。不（五）調(diào)優(yōu)試驗（第二輪試驗，撒小網(wǎng)）在第一輪試驗的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高產(chǎn)出率（收率）和弄清影響產(chǎn)品的顏色（合格品率）的原因，決定按調(diào)優(yōu)原則進(jìn)行第二輪試驗（習(xí)慣上稱其為撒小網(wǎng)）。第二輪正交試驗設(shè)計：

1、挑因素、選位級，制定因素位級表根據(jù)第一輪試驗結(jié)果的分析和調(diào)優(yōu)試驗原則，第二輪試驗決定挑選下面三個要考察的因素及相應(yīng)的位級。（1）重要因素有苗頭處加密因素A——粗品水合肼用量。位級1：A1=理論用量的1.7倍。位級2：A2=理論用量的2.3倍。（五）調(diào)優(yōu)試驗（第二輪試驗，撒小網(wǎng)）

水合肼用量是每一輪試驗中的重要因素，應(yīng)該詳細(xì)考察。在第一輪試驗中好位級2倍用量的附近加密，選擇1.7倍和2.3倍兩個新用量繼續(xù)試驗。至于水合肼的品種,在第一輪試驗結(jié)果的極差分析中可知,它們的極差很小。這表明粗品和精品基本上沒有差別。本著次要因素按技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩方面綜合考慮的原則，決定第二輪試驗一律采用粗品。注：水合肼的精品又貴又少，北京化工廠原工藝采用的精品是對采購的粗品進(jìn)行提純加工所得?，F(xiàn)改用粗品后，撤消了提純車間、減少了環(huán)境污染和對工人的身體損傷，降低了生產(chǎn)成本，是一舉多得的善舉。水合肼用量是每一輪試驗中的重要因素，應(yīng)該詳細(xì)考

（2）有疑問的因素重復(fù)考慮因素B——反應(yīng)時間。位級1：B1=2h，位級2：B2=4h，在第一輪試驗結(jié)果的分析中可知，2h的反應(yīng)，其產(chǎn)出率優(yōu)于4h的反應(yīng)，這與一般的專業(yè)理論似乎不相符合，而且，生產(chǎn)第一線的工程技術(shù)人員對2h的反應(yīng)時間優(yōu)于4h反應(yīng)時間很感興趣，為慎重起見，再一次比較2h和4h這兩個位級。（3）意外發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充考慮因素C——加料速度。位級1：C1=快速加料。位級2：C2=慢速加料。（2）有疑問的因素重復(fù)考慮

在追查出現(xiàn)紫色產(chǎn)品的原因的驗證試驗中。意外發(fā)現(xiàn)加料速度可能是影響產(chǎn)品顏色的重要原因。因此，在第二輪試驗中要重點(diǎn)考察這一意外發(fā)現(xiàn)。綜合以上，得因素位級表5-7：表5-7因素水合肼用量時間加料速度位級1位級21.7倍2.3倍2h4h快慢在追查出現(xiàn)紫色產(chǎn)品的原因的驗證試驗中。意外發(fā)現(xiàn)加

至于上批試驗的其他因素，為了節(jié)約與方便，這一批決定砍掉中途“加乙醇”這道工序，用“快速攪拌”?！胺磻?yīng)溫度60℃，雖然比回流好，但60℃難于控制，決定用60℃-70℃之間。另外，由于第一批試驗效果很好，在第二批試驗中，打算除去“精制主料氯化苯”這道危險工序，而一律采用工業(yè)氯化苯。

2、利用正交表確定試驗方案

L4（23）是兩位級的表，最多能安排3個兩位級的因素，本批試驗用它來安排是很合適的。至于填表及確定試驗方案的過程，即所謂“因素順序上列”、“位級對號入座”及列出試驗條件的過程已經(jīng)介紹過，不再描述。現(xiàn)將試驗計劃與試驗結(jié)果列于表5-8。至于上批試驗的其他因素，為了節(jié)約與方便，這一批決

表5-8試驗計劃試驗結(jié)果

因素列號試驗號水合肼用量A時間B加料速度C產(chǎn)率%顏色12312341(1.7倍)1(2h)1(快)2(2.3倍)12(慢)12(4h)222162867070

不合格合格合格不合格I=位級1二次產(chǎn)率之和II=位級2二次產(chǎn)率之和132148132156140156I+II=288=總和極差R=I、II中,大數(shù)小數(shù)24824

3、試驗結(jié)果的分析關(guān)于顏色，“快速加速”的第1，4號試驗都出現(xiàn)紫色不合格品，而“慢速加料”的第2，3號試驗都出現(xiàn)桔黃色的合格品。另外兩個因素的各個位級，紫色和桔黃色各出現(xiàn)一次，這說明它們對于顏色不起決定性的影響。由此看出，加料速度是影響顏色的重要因素，應(yīng)該慢速加料。關(guān)于產(chǎn)率：直接看：第2號的86%最高（比第一批的好產(chǎn)率65%又提高了不少），試驗條件是：水合肼用量為理論量的2.3倍；反應(yīng)時間為2h；慢速加料。3、試驗結(jié)果的分析

算一算：因素從主到次水合肼用量加料速度時間好位級2.3倍慢2h“算一算”的好條件和“直接看”的好條件一致。最后順便提一下投產(chǎn)效果。通過正交試驗法，決定用下列工藝投產(chǎn)：用工業(yè)2，4-二硝基氯化苯與粗品水合肼在乙醇溶劑中合成；水合肼用量為理論量的2.3倍，反應(yīng)時間為2h，溫度掌握在60℃-70℃之間，采用慢速加料攪拌。效果是：