管理統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)演示文稿

管理統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)演示文稿當(dāng)前1頁，總共117頁。（優(yōu)選）管理統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)當(dāng)前2頁，總共117頁。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)——是指為節(jié)省人力、財(cái)力、迅速找到最佳條件，揭示事物內(nèi)在規(guī)律，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中不同問題，在實(shí)驗(yàn)前利用數(shù)學(xué)原理科學(xué)編排實(shí)驗(yàn)的過程。以概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)為理論基礎(chǔ)，為獲得可靠試驗(yàn)結(jié)果和有用信息，科學(xué)安排試驗(yàn)的一種方法論，亦是研究如何高效而經(jīng)濟(jì)地獲取所需要的數(shù)據(jù)與信息的方法。正確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅節(jié)省人力，物力和時(shí)間，并且是得到可信的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要保證。即經(jīng)過設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，效果大大提高，與不經(jīng)過設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)相比，情況大不相同。廣義上說，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模_定測(cè)定參數(shù)，確定需要控制或改變的條件，選擇實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)試儀器，確定實(shí)測(cè)精度要求，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理步驟等。當(dāng)前3頁，總共117頁。實(shí)驗(yàn)的分類驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：對(duì)已知的理論進(jìn)行驗(yàn)證，以加深對(duì)理論的認(rèn)識(shí)探索性實(shí)驗(yàn)：為了揭示尚未完全認(rèn)識(shí)的事物，發(fā)現(xiàn)其發(fā)生與發(fā)展的規(guī)律，以完成工程與科研任務(wù)，具有很強(qiáng)的探索性（工程中經(jīng)常碰到）當(dāng)前4頁，總共117頁。實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備→實(shí)驗(yàn)→實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理1．實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備①提出問題，弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）③擬訂實(shí)驗(yàn)大綱④實(shí)驗(yàn)設(shè)備、測(cè)試儀器的準(zhǔn)備2．實(shí)驗(yàn)（1）測(cè)試（2）記錄3．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、處理通過一定的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析，去偽存真，提煉出我們需要的信息，以發(fā)現(xiàn)事物的規(guī)律。4．提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告或科研報(bào)告當(dāng)前5頁，總共117頁。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本要素①指標(biāo)——用來衡量試驗(yàn)效果好壞的特征值。②因素——對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)有影響的原因或要素。③水平——因素在實(shí)驗(yàn)中所處的不同狀態(tài)，可能引起指標(biāo)的變化。當(dāng)前6頁，總共117頁。1）指標(biāo)——用來衡量試驗(yàn)效果好壞的特征值①指標(biāo)分類：a)定量指標(biāo)（數(shù)量指標(biāo)，如強(qiáng)度、重量、產(chǎn)量、合格率、成活率、廢品率、轉(zhuǎn)化率等。）b)定性指標(biāo)（非數(shù)量指標(biāo)，如顏色、味道、光澤等）②指標(biāo)的選擇要求：選擇客觀性強(qiáng)的指標(biāo)，選擇易于量化即經(jīng)過儀器測(cè)量而獲得的指標(biāo)；選擇靈敏度高的指標(biāo)，選擇精確性強(qiáng)的參數(shù)作為指標(biāo)。當(dāng)前7頁，總共117頁。2）因素——對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)有影響的原因或要素因素也稱為因子，它是在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)重點(diǎn)考察的內(nèi)容。因素一般用大寫字母ABC……來標(biāo)記，如因素A、因素B、因素C等。①因素分類：a)可控因素（溫度、時(shí)間、種類、濃度……）b)不可控因素（風(fēng)速、氣溫、……）當(dāng)前8頁，總共117頁。②選擇因素的原則

a）抓住主要因素（將影響較大的因素選入試驗(yàn)）同時(shí)要考慮因素之間的交互作用。b）找出非主要因素，并使其在實(shí)驗(yàn)中保持不變，以消除其干擾作用。

當(dāng)前9頁，總共117頁。3）水平——因素在實(shí)驗(yàn)中所處的不同狀態(tài)

選擇水平的原則：①水平是具體的②水平的選擇必須在技術(shù)上現(xiàn)實(shí)可行

當(dāng)前10頁，總共117頁。舉例例1：某化工工程師欲研究化學(xué)反應(yīng)溫度（60℃、70℃、80℃）、反應(yīng)時(shí)間（1h、1.5h、2h）、催化劑用量（2kg、2.5kg、3kg）對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量（指標(biāo)）的影響，根據(jù)找出的規(guī)律，確立最佳生產(chǎn)條件。當(dāng)前11頁，總共117頁。舉例例2：研究紙漿中木材濃度的分率、容器的壓強(qiáng)、煮漿時(shí)間對(duì)紙張強(qiáng)度的影響。指標(biāo)：紙張強(qiáng)度因素及水平：紙漿中木材濃度的分率(%)2、4、8容器的壓強(qiáng)(kPa)400、500、650煮漿時(shí)間(h)3、4當(dāng)前12頁，總共117頁。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

針對(duì)不同的具體情況，有不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)雙因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)均勻設(shè)計(jì)當(dāng)前13頁，總共117頁。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的步驟①明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模_定實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。②挑選因素，選取水平。③選定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。④實(shí)驗(yàn)點(diǎn)安排。當(dāng)前14頁，總共117頁。第二節(jié)單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)（single-factorexperiment）是指整個(gè)試驗(yàn)中只比較一個(gè)試驗(yàn)因素的不同水平的試驗(yàn)。單因素試驗(yàn)方案由該試驗(yàn)因素的所有水平構(gòu)成。這是最基本、最簡(jiǎn)單的試驗(yàn)方案。例如在豬飼料中添加4種劑量的土霉素，進(jìn)行飼養(yǎng)試驗(yàn)。這是一個(gè)有4個(gè)水平的的單因素試驗(yàn)，添加土霉素的4種劑量，即該因素的4個(gè)水平就構(gòu)成了試驗(yàn)方案。當(dāng)前15頁，總共117頁。試驗(yàn)設(shè)計(jì)（例）一個(gè)烤漆工廠，針對(duì)噴漆后烤漆所使用的時(shí)間及溫度各使用一元多次實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以了解哪一種條件下密著性（附著度）最好。先決條件：1、底材要一樣；2、油漆要一樣；3、溶劑要一樣；4、粘度要一樣；試驗(yàn)因素：1、烘烤溫度；2、烘烤時(shí)間；當(dāng)前16頁，總共117頁。附著度-溫度溫度℃附著度結(jié)論：溫度在130度及140度最理想當(dāng)前17頁，總共117頁。附著度-時(shí)間附著度時(shí)間分結(jié)論：時(shí)間在40分到60分最理想當(dāng)前18頁，總共117頁。試驗(yàn)設(shè)計(jì)（例）在上例中，將時(shí)間及溫度以外的各條件予以固定，并將溫度及時(shí)間予二元二次法作實(shí)驗(yàn)。時(shí)間溫度40分50分130℃AB140℃CDA組：130℃×40分B組：130℃×50分C組：140℃×40分D組：140℃×50分將產(chǎn)品分為4組：在四組不同的樣品中，經(jīng)試驗(yàn)后何者為最佳的作業(yè)條件，即可制訂為作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的條件。當(dāng)前19頁，總共117頁。

例:茶是一種飲料，它含有葉酸（folacin），這是一種維他命B。如今要比較各種茶葉中的葉酸含量。 現(xiàn)選定綠茶，這是一個(gè)因子，用A表示。 又選定四個(gè)產(chǎn)地的綠茶，記為A1,A2,A3,A4，它是因子A的四個(gè)水平。 為測(cè)定試驗(yàn)誤差，需要重復(fù)。各水平重復(fù)數(shù)相等的設(shè)計(jì)稱為平衡設(shè)計(jì).各水平重復(fù)數(shù)不等的設(shè)計(jì)稱為不平衡設(shè)計(jì). 如今我們選用不平衡設(shè)計(jì)，即A1,A2,A3,A4分別制作了7,5,6,6個(gè)樣品，共有24個(gè)樣品等待測(cè)試。當(dāng)前20頁，總共117頁。隨機(jī)化

在1到24個(gè)試驗(yàn)號(hào)中一個(gè)接一個(gè)地隨機(jī)抽取，得到如下序列

9，13，2，20，18，10，5，7，14，1，6，15，23，…這里一次測(cè)試就是一次試驗(yàn).試驗(yàn)次序要隨機(jī)化，為此把這24次試驗(yàn)按序編號(hào).把試驗(yàn)結(jié)果“對(duì)號(hào)入坐”，填寫試驗(yàn)結(jié)果.

當(dāng)前21頁，總共117頁。四個(gè)產(chǎn)地綠茶葉酸含量的打點(diǎn)圖（dotplot）圖上○表示葉酸含量，–線表示樣本均值。下述一些直觀的印象是重要.圖中每種綠茶的葉酸含量有高有低.從樣本均值看，A1與A2的葉酸含量偏高一些.從樣本極差看，A1，A2，A3

的極差接近，A4的略小一點(diǎn)。當(dāng)前22頁，總共117頁。單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法均分法對(duì)分法0.618法(黃金分割法)當(dāng)前23頁，總共117頁。均分法均分法是單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。它是在試驗(yàn)范圍（a,b）內(nèi)，根據(jù)精度要求和實(shí)際情況，均勻地排開試驗(yàn)點(diǎn)，在每一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)上進(jìn)行試驗(yàn)，并相互比較，以求的最優(yōu)點(diǎn)的方法。作法：如試驗(yàn)范圍L=b–a，試驗(yàn)點(diǎn)間隔為N，則試驗(yàn)點(diǎn)n為：n=—+1=————+1LNb-aN當(dāng)前24頁，總共117頁。均分法（例）對(duì)采用新鋼種的某零件進(jìn)行磨削加工，砂輪轉(zhuǎn)速范圍為420轉(zhuǎn)/分~720轉(zhuǎn)/分，擬經(jīng)過試驗(yàn)找出能使光潔度最佳的砂輪轉(zhuǎn)速值。N=30轉(zhuǎn)/分n=————+1=——————+1=11b-aN720-42030試驗(yàn)轉(zhuǎn)速：420，450，480，510，540，570，600，630，660，690，720★當(dāng)前25頁，總共117頁。均分法這種方法的特點(diǎn)是對(duì)所試驗(yàn)的范圍進(jìn)行“普查”，常常應(yīng)用于對(duì)目標(biāo)函數(shù)的性質(zhì)沒有掌握或很少掌握的情況。其試驗(yàn)精度取決于試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)目的多少。使用條件：當(dāng)前26頁，總共117頁。對(duì)分法對(duì)分法也叫平分法，是單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法適用于試驗(yàn)范圍（a,b）內(nèi)，目標(biāo)函數(shù)為單調(diào)（連續(xù)或間斷）的情況下，求最優(yōu)點(diǎn)的方法。使用條件：每做一次試驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果可以決定下次試驗(yàn)的方向。a b連續(xù)單調(diào)f(x)間斷單調(diào)a bf(x)當(dāng)前27頁，總共117頁。對(duì)分法的作法每次選取因素所在試驗(yàn)范圍（a,b）的中點(diǎn)處C做試驗(yàn)。計(jì)算公式：C=——————（a+b)2×abcd=——————（c+b)2d×★每試驗(yàn)一次，試驗(yàn)范圍縮小一半，重復(fù)做下去，直到找出滿意的試驗(yàn)點(diǎn)為止。當(dāng)前28頁，總共117頁。對(duì)分法（例）某毛紡廠為解決色染不勻問題，優(yōu)選起染溫度，采用對(duì)分法。具體如下。原工藝中的起染溫度為40℃，升溫后的最高溫度達(dá)100℃，故試驗(yàn)范圍先確定在40℃~100℃。當(dāng)前29頁，總共117頁。0.618法0.618是單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，又叫黃金分割法。這種方法是在試驗(yàn)范圍內(nèi)（a,b）內(nèi)，首先安排兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，再根據(jù)兩點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果，留下好點(diǎn)，去掉不好點(diǎn)所在的一段范圍，再在余下的范圍內(nèi)尋找好點(diǎn)，去掉不好的點(diǎn)，如此繼續(xù)地作下去，直到找到最優(yōu)點(diǎn)為止?！羇bX2★X1×0.6180.3821－W=W2W1-W當(dāng)前30頁，總共117頁。0.618法×abX2★X1×0.6180.382X1=a+0.618(b-a)X2=a+b–X1第一點(diǎn)=小+0.618(大-小)第二點(diǎn)=小+大–第一點(diǎn)（前一點(diǎn)）第一點(diǎn)是經(jīng)過試驗(yàn)后留下的好點(diǎn)；當(dāng)前31頁，總共117頁。0.618法（例）鑄鋁件最佳澆鑄溫度的優(yōu)選試驗(yàn)。某廠鑄鋁件殼體廢品率高達(dá)55%，經(jīng)分析認(rèn)為鋁水溫度對(duì)此影響很大，現(xiàn)用0.618法優(yōu)選。優(yōu)選范圍在690℃~740℃之間。第一點(diǎn)=690+0.618(740-690)=721第二點(diǎn)=690+740–721=709當(dāng)前32頁，總共117頁。0.618法（例）×690740×709721第一點(diǎn)合格率低×690×709721702第三點(diǎn)=690+721–709=702第二點(diǎn)合格率低第四點(diǎn)=690+709–702=697×690×709702697第三點(diǎn)合格率低第五點(diǎn)=690+702-697=695×690702697×695當(dāng)前33頁，總共117頁。0.618法0.618法要求試驗(yàn)結(jié)果目標(biāo)函數(shù)f(x)是單峰函數(shù)，即在試驗(yàn)范圍內(nèi)只有一個(gè)最優(yōu)點(diǎn)d，其效果f（d）最好，比d大或小的點(diǎn)都差，且距最優(yōu)點(diǎn)d越遠(yuǎn)的試驗(yàn)效果越差。這個(gè)要求在大多數(shù)實(shí)際問題中都能滿足。abdxf(x)o當(dāng)前34頁，總共117頁。第二節(jié)多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)多因素試驗(yàn)是指在同一試驗(yàn)中同時(shí)研究?jī)蓚€(gè)或兩個(gè)以上試驗(yàn)因素的試驗(yàn)。多因素試驗(yàn)方案由該試驗(yàn)的所有試驗(yàn)因素的水平組合（即處理）構(gòu)成。多因素試驗(yàn)方案分為完全方案和不完全方案兩類。當(dāng)前35頁，總共117頁。（1）完全方案

在列出因素水平組合（即處理）時(shí)，要求每一個(gè)因素的每個(gè)水平都要碰見一次，這時(shí)，水平組合（即處理）數(shù)等于各個(gè)因素水平數(shù)的乘積。例如以3種飼料配方對(duì)3個(gè)品種肉鴨進(jìn)行試驗(yàn)。兩個(gè)因素分別為飼料配方（A）、品種（B）。飼料配方（A）分為A1、A2、A3水平，品種（B）分為B1、B2、B3水平。共有A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2、A3B3共3×3=9個(gè)水平組合（處理）。這9個(gè)水平組合（處理）就構(gòu)成了這兩個(gè)因素的試驗(yàn)方案。當(dāng)前36頁，總共117頁。

根據(jù)完全試驗(yàn)方案進(jìn)行的試驗(yàn)稱為全面試驗(yàn)。全面試驗(yàn)既能考察試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響，也能考察因素間的交互作用，并能選出最優(yōu)水平組合，從而能充分揭示事物的內(nèi)部規(guī)律。全面試驗(yàn)的主要不足是，當(dāng)因素個(gè)數(shù)和水平數(shù)較多時(shí)，水平組合（處理）數(shù)太多，以至于在試驗(yàn)時(shí)，人力、物力、財(cái)力、場(chǎng)地等都難以承受，試驗(yàn)誤差也不易控制。因而全面試驗(yàn)宜在因素個(gè)數(shù)和水平數(shù)都較少時(shí)應(yīng)用。當(dāng)前37頁，總共117頁。（2）不完全方案

它是將試驗(yàn)因素的某些水平組合在一起形成少數(shù)幾個(gè)水平組合。這種試驗(yàn)方案的目的在于探討試驗(yàn)因素中某些水平組合的綜合作用。這種在全部水平組合中挑選部分水平組合獲得的方案稱為不完全方案。根據(jù)不完全方案進(jìn)行的試驗(yàn)稱為部分試驗(yàn)。后面要介紹的正交設(shè)計(jì)和均勻設(shè)計(jì)都屬于部分試驗(yàn)。當(dāng)前38頁，總共117頁。擬定試驗(yàn)方案的要點(diǎn)實(shí)驗(yàn)因素?cái)?shù)目要適中在正確掌握生產(chǎn)中存在的問題后，對(duì)試驗(yàn)?zāi)康摹⑷蝿?wù)進(jìn)行仔細(xì)分析，抓住關(guān)鍵，突出重點(diǎn)。首先要挑選對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響較大的關(guān)鍵因素。若只考察一個(gè)因素，則可采用單因素試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)因素的水平范圍應(yīng)該盡可能大水平的數(shù)目要適當(dāng)水平數(shù)目過多，不僅難以反映出各水平間的差異，而且加大了處理數(shù)；水平數(shù)太少又容易漏掉一些好的信息，至使結(jié)果分析不全面。實(shí)驗(yàn)指標(biāo)要計(jì)量當(dāng)前39頁，總共117頁。

擬定試驗(yàn)方案的要點(diǎn)

1、根據(jù)試驗(yàn)的目的、任務(wù)和條件挑選試驗(yàn)因素

擬定方案時(shí)，在正確掌握生產(chǎn)中存在的問題后，對(duì)試驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)進(jìn)行仔細(xì)分析，抓住關(guān)鍵，突出重點(diǎn)。首先要挑選對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響較大的關(guān)鍵因素。若只考察一個(gè)因素，則可采用單因素試驗(yàn)。若是考察兩個(gè)以上因素，則應(yīng)采用多因素試驗(yàn)。應(yīng)該注意，一個(gè)試驗(yàn)中研究的因素不宜過多，否則處理數(shù)太多，試驗(yàn)過于寵大，試驗(yàn)干擾因素難以控制。凡是能用簡(jiǎn)單方案的試驗(yàn)，就不用復(fù)雜方案。當(dāng)前40頁，總共117頁。

（1）水平的數(shù)目要適當(dāng)

水平數(shù)目過多，不僅難以反映出各水平間的差異，而且加大了處理數(shù)；水平數(shù)太少又容易漏掉一些好的信息，至使結(jié)果分析不全面。

（2）水平間的差異要合理有些因素在數(shù)量等級(jí)上只需少量的差異就反映出不同處理的效應(yīng)。而有些則需較大的差異才能反應(yīng)出不同處理效應(yīng)來。2、根據(jù)各試驗(yàn)因素的性質(zhì)分清水平間差異

當(dāng)前41頁，總共117頁。（3）試驗(yàn)方案中各因素水平的排列要靈活掌握

一般可采用等差法（即等間距法）、等比法和隨機(jī)法3種。

等差法是指各相鄰兩個(gè)水平數(shù)量之差相等，如每鏟的鏟煤重量為：5kg、6kg、7kg、8kg、9kg、10kg，每個(gè)相隔1kg。

等比法是指各相鄰兩個(gè)水平的數(shù)量比值相同，如每鏟的鏟煤重量為：1kg、2kg、4kg、8kg、16kg。隨機(jī)法是指因素各水平隨機(jī)排列。當(dāng)前42頁，總共117頁。

3、實(shí)驗(yàn)處理之間應(yīng)遵循唯一差異原則

這是指在進(jìn)行處理間比較時(shí)，除了實(shí)驗(yàn)處理不同外，其它所有條件應(yīng)當(dāng)盡量一致或相同，使其具有可比性，才能使處理間的比較結(jié)果可靠。當(dāng)前43頁，總共117頁。多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法一全面試驗(yàn)法二單因素輪換法三正交試驗(yàn)法四均勻設(shè)計(jì)法例：以符號(hào)A、B、C表示因素。以A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3分別表示因素A、B、C的三個(gè)水平，試比較三種方法的試驗(yàn)點(diǎn)。

當(dāng)前44頁，總共117頁。一全面試驗(yàn)法定義：將三因素三水平組合搭配而成的各種試驗(yàn)條件全面進(jìn)行試驗(yàn)而進(jìn)行比較選優(yōu)的方法。試驗(yàn)次數(shù)：33=27次，即立方體的27個(gè)交點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：能全面剖析出事物內(nèi)部規(guī)律性。缺點(diǎn)：試驗(yàn)次數(shù)太多，當(dāng)水平較多時(shí)試驗(yàn)量是驚人的。A1A2A3B1B2B3C2C1C3·······BAC····················當(dāng)前45頁，總共117頁。二單因素輪換法輪換方法：即B1C1

A3C1

A3B1

得到較優(yōu)水平組合為A3B1C3試驗(yàn)次數(shù)：7次缺點(diǎn)：七個(gè)點(diǎn)完全分布在立方體的個(gè)別邊、面上。在很大范圍無試驗(yàn)點(diǎn)。因此試驗(yàn)缺乏代表性，不能反映事物全貌。特別是因素間有交互作用時(shí)，更不易找到最優(yōu)方案C3*C2C1B3B2B1*A3*A2A1A1A2A3B1B2B3C2C1C3·······BAC當(dāng)前46頁，總共117頁。三正交試驗(yàn)法特點(diǎn)：均衡分散，整齊可比優(yōu)點(diǎn)：多、快、好、省ABC123123456789111222333123123123123231312No.列號(hào)因素·A1A2A3B1B2B3C2C1C3······BAC··當(dāng)前47頁，總共117頁。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

對(duì)于單因素或雙因素試驗(yàn)，因其因素少，試驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)施與分析都比較簡(jiǎn)單。但在實(shí)際工作中，常常需要同時(shí)考察3個(gè)或3個(gè)以上的試驗(yàn)因素，若進(jìn)行全面試驗(yàn)，則試驗(yàn)的規(guī)模將很大，往往因試驗(yàn)條件的限制而難于實(shí)施。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)就是安排多因素試驗(yàn)、尋求最優(yōu)水平組合的一種高效率試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法當(dāng)前48頁，總共117頁。1.1正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本概念

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用正交表來安排與分析多因素試驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法。它是由試驗(yàn)因素的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進(jìn)行試驗(yàn)的，通過對(duì)這部分試驗(yàn)結(jié)果的分析了解全面試驗(yàn)的情況，找出最優(yōu)的水平組合。1正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的概念及原理當(dāng)前49頁，總共117頁。例如，要考察增稠劑用量、pH值和殺菌溫度對(duì)豆奶穩(wěn)定性的影響。每個(gè)因素設(shè)置3個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)。A因素是增稠劑用量，設(shè)A1、A2、A33個(gè)水平；B因素是pH值，設(shè)B1、B2、B33個(gè)水平；C因素為殺菌溫度，設(shè)C1、C2、C33個(gè)水平。這是一個(gè)3因素3水平的試驗(yàn)，各因素的水平之間全部可能組合有27種。當(dāng)前50頁，總共117頁。取三因素三水平，通常有兩種試驗(yàn)方法：（1）全面實(shí)驗(yàn)法：A1B1C1 A2B1C1A3B1C1A1B1C2 A2B1C2 A3B1C2A1B1C3 A2B1C3 A3B1C3A1B2C1 A2B2C1 A3B2C1A1B2C2 A2B2C2 A3B2C2A1B2C3 A2B2C3 A3B2C3A1B3C1 A2B3C1 A3B3C1A1B3C2 A2B3C2 A3B3C2A1B3C3 A2B3C3 A3B3C3共有33=27次試驗(yàn)，如圖所示，立方體包含了27個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別表示27次試驗(yàn)。A1A2A3B3B2B1C1C2C3當(dāng)前51頁，總共117頁。1.2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原理

當(dāng)前52頁，總共117頁。

正交設(shè)計(jì)就是從選優(yōu)區(qū)全面試驗(yàn)點(diǎn)中挑選出有代表性的部分試驗(yàn)點(diǎn)來進(jìn)行試驗(yàn)。上圖1中標(biāo)有試驗(yàn)號(hào)的9個(gè)“(·)”，就是利用正交表L9(34)從27個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中挑選出來的9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。即：(1)A1B1C1(2)A2B1C2(3)A3B1C3(4)A1B2C2(5)A2B2C3(6)A3B2C1(7)A1B3C3(8)A2B3C1(9)A3B3C2當(dāng)前53頁，總共117頁。A因素的每個(gè)水平與B因素、C因素的各個(gè)水平在試驗(yàn)中各搭配一次。對(duì)于A、B、C3個(gè)因素來說，是在27個(gè)全面試驗(yàn)點(diǎn)中選擇9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，僅是全面試驗(yàn)的三分之一。從圖中可以看到，9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)在選優(yōu)區(qū)中分布是均衡的，在立方體的每個(gè)平面上，都恰是3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)；在立方體的每條線上也恰有一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。當(dāng)前54頁，總共117頁。1.3正交表及其基本性質(zhì)1.3.1正交表

當(dāng)前55頁，總共117頁。1.3.2正交表的基本性質(zhì)

1.3.2.1正交性（1）任一列中，各水平都出現(xiàn)，且出現(xiàn)的次數(shù)相等

例如L8(27)中不同數(shù)字只有1和2，它們各出現(xiàn)4次；L9(34)中不同數(shù)字有1、2和3，它們各出現(xiàn)3次。當(dāng)前56頁，總共117頁。（2）任兩列之間各種不同水平的所有可能組合都出現(xiàn)，且對(duì)出現(xiàn)的次數(shù)相等

例如L8(27)中(1,1),(1,2),(2,1),(2,2)各出現(xiàn)兩次；L9(34)中(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2),(3,3)各出現(xiàn)1次。即每個(gè)因素的一個(gè)水平與另一因素的各個(gè)水平所有可能組合次數(shù)相等，表明任意兩列各個(gè)數(shù)字之間的搭配是均勻的。當(dāng)前57頁，總共117頁。1.3.2.2代表性

一方面：

（1）任一列的各水平都出現(xiàn)，使得部分試驗(yàn)中包括了所有因素的所有水平；（2）任兩列的所有水平組合都出現(xiàn)，使任意兩因素間的試驗(yàn)組合為全面試驗(yàn)。另一方面：由于正交表的正交性，正交試驗(yàn)的試驗(yàn)點(diǎn)必然均衡地分布在全面試驗(yàn)點(diǎn)中，具有很強(qiáng)的代表性。因此，部分試驗(yàn)尋找的最優(yōu)條件與全面試驗(yàn)所找的最優(yōu)條件，應(yīng)有一致的趨勢(shì)。當(dāng)前58頁，總共117頁。

根據(jù)以上特性，我們用正交表安排的試驗(yàn)，具有均衡分散和整齊可比的特點(diǎn)。所謂均衡分散，是指用正交表挑選出來的各因素水平組合在全部水平組合中的分布是均勻的。由圖可以看出，在立方體中，任一平面內(nèi)都包含3個(gè)“(·)”，任一直線上都包含1個(gè)“(·)”，因此，這些點(diǎn)代表性強(qiáng)，能夠較好地反映全面試驗(yàn)的情況。

當(dāng)前59頁，總共117頁。整齊可比是指每一個(gè)因素的各水平間具有可比性。如在A、B、C3個(gè)因素中，A因素的3個(gè)水平A1、A2、A3條件下各有B、C的3個(gè)不同水平，即：當(dāng)前60頁，總共117頁。在這9個(gè)水平組合中，A因素各水平下包括了B、C因素的3個(gè)水平，雖然搭配方式不同，但B、C皆處于同等地位.當(dāng)比較A因素不同水平時(shí)，B因素不同水平的效應(yīng)相互抵消，C因素不同水平的效應(yīng)也相互抵消。所以A因素3個(gè)水平間具有綜合可比性。同樣，B、C因素3個(gè)水平間亦具有綜合可比性。當(dāng)前61頁，總共117頁。1.4正交表的類別

1、等水平正交表

各列水平數(shù)相同的正交表稱為等水平正交表。如L4(23)、L8(27)、L12(211)等各列中的水平為2，稱為2水平正交表；L9(34)、L27(313)等各列水平為3，稱為3水平正交表。2、混合水平正交表

各列水平數(shù)不完全相同的正交表稱為混合水平正交表。如L8(4×24)表中有一列的水平數(shù)為4，有4列水平數(shù)為2。也就是說該表可以安排一個(gè)4水平因素和4個(gè)2水平因素。再如L16(44×23)，L16(4×212)等都混合水平正交表。當(dāng)前62頁，總共117頁。2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序包括試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果分析當(dāng)前63頁，總共117頁。試驗(yàn)?zāi)康呐c要求試驗(yàn)指標(biāo)選因素、定水平因素、水平確定選擇合適正交表表頭設(shè)計(jì)列試驗(yàn)方案試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：試驗(yàn)結(jié)果分析當(dāng)前64頁，總共117頁。進(jìn)行試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果極差分析計(jì)算K值計(jì)算k值計(jì)算極差R繪制因素指標(biāo)趨勢(shì)圖優(yōu)水平因素主次順序優(yōu)組合結(jié)論試驗(yàn)結(jié)果分析：試驗(yàn)結(jié)果方差分析列方差分析表，進(jìn)行F檢驗(yàn)計(jì)算各列離差平方和、自由度分析檢驗(yàn)結(jié)果，寫出結(jié)論當(dāng)前65頁，總共117頁。2.1試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)例：為提高山楂原料的利用率，研究酶法液化工藝制造山楂原汁，擬通過正交試驗(yàn)來尋找酶法液化的最佳工藝條件。（1）明確試驗(yàn)?zāi)康?，確定試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)本試驗(yàn)而言，試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱颂岣呱介系睦寐省Ｋ钥梢砸砸夯蕒液化率=[(果肉重量-液化后殘?jiān)亓?/果肉重量]×100%}為試驗(yàn)指標(biāo)，來評(píng)價(jià)液化工藝條件的好壞。液化率越高，山楂原料利用率就越高。當(dāng)前66頁，總共117頁。一般確定試驗(yàn)因素時(shí)，應(yīng)以對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響大的因素、尚未考察過的因素、尚未完全掌握其規(guī)律的因素為先。試驗(yàn)因素選定后，根據(jù)所掌握的信息資料和相關(guān)知識(shí)，確定每個(gè)因素的水平，一般以2-4個(gè)水平為宜。對(duì)主要考察的試驗(yàn)因素，可以多取水平，但不宜過多（≤6），否則試驗(yàn)次數(shù)驟增。因素的水平間距，應(yīng)根據(jù)專業(yè)知識(shí)和已有的資料，盡可能把水平值取在理想?yún)^(qū)域。（2）選因素、定水平，列因素水平表

當(dāng)前67頁，總共117頁。

對(duì)本試驗(yàn)分析，影響山楂液化率的因素很多，如山楂品種、山楂果肉的破碎度、果肉加水量、原料pH值、果膠酶種類、加酶量、酶解溫度、酶解時(shí)間等等。經(jīng)全面考慮，最后確定果肉加水量、加酶量、酶解溫度和酶解時(shí)間為本試驗(yàn)的試驗(yàn)因素，分別記作A、B、C和D，進(jìn)行四因素正交試驗(yàn)，各因素均取三個(gè)水平，因素水平表見表3所示。

水平試驗(yàn)因素加水量（mL/100g）A加酶量（mL/100g）B酶解溫度（℃）C酶解時(shí)間（h）D1101201.52504352.53907503.5表3因素水平表當(dāng)前68頁，總共117頁。正交表的選擇原則是在能夠安排下試驗(yàn)因素和交互作用的前提下，盡可能選用較小的正交表，以減少試驗(yàn)次數(shù)。試驗(yàn)因素的水平數(shù)應(yīng)等于正交表中的水平數(shù)；因素個(gè)數(shù)（包括交互作用）應(yīng)不大于正交表的列數(shù)；（3）選擇合適的正交表當(dāng)前69頁，總共117頁。La（bc）正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)總次數(shù)，行數(shù)因素水平數(shù)因素個(gè)數(shù)，列數(shù)等水平正交表La（bc）當(dāng)前70頁，總共117頁。

此例有4個(gè)3水平因素，可以選用L9(34)或L27(313)當(dāng)前71頁，總共117頁。

所謂表頭設(shè)計(jì)，就是把試驗(yàn)因素安排到正交表的各列中去的過程。將加水量(A)、加酶量(B)和酶解溫度(C)、酶解時(shí)間（D）依次安排在L9(34)的第1、2、3、4列上，見表4所示。（4）表頭設(shè)計(jì)列號(hào)1234因素ABCD表4表頭設(shè)計(jì)當(dāng)前72頁，總共117頁。

把正交表中安排各因素的列中的每個(gè)水平數(shù)字換成該因素的實(shí)際水平值，便形成了正交試驗(yàn)方案（表5）。（5）編制試驗(yàn)方案，按方案進(jìn)行試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)前73頁，總共117頁。試驗(yàn)號(hào)因素ABCD111112122231333421235223162312731328321393321表5試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果1（10）2（50）3（90）2（4）3（7）1（1）2（35）1（20）3（50）3(3.5)2(2.5)1(1.5)試驗(yàn)結(jié)果（液化率%）0172412472811842當(dāng)前74頁，總共117頁。例2鴨肉保鮮天然復(fù)合劑的篩選。試驗(yàn)以茶多酚作為天然復(fù)合保鮮劑的主要成分，分別添加不同增效劑、被膜劑和不同的浸泡時(shí)間，進(jìn)行4因素4水平正交試驗(yàn)。試設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案。有機(jī)酸和鹽處理對(duì)鴨肉保鮮有明顯效果，但大部分屬于合成的化學(xué)試劑，在衛(wèi)生安全上得不到保證，并且不符合滿足消費(fèi)者純天然、無污染的要求。①明確目的，確定指標(biāo)。本例的目的是通過試驗(yàn)，尋找一個(gè)最佳的鴨肉天然復(fù)合保鮮劑。②選因素、定水平。根據(jù)專業(yè)知識(shí)和以前研究結(jié)果，選擇4個(gè)因素，每個(gè)因素定4個(gè)水平，因素水平表見表6。當(dāng)前75頁，總共117頁。③選擇正交表。此試驗(yàn)為4因素4水平試驗(yàn)，不考慮交互作用，4因素共占4列，選L16（45）最合適，并有1空列，可以作為試驗(yàn)誤差以衡量試驗(yàn)的可靠性。表頭設(shè)計(jì)。4因素任意放置。編制試驗(yàn)方案。試驗(yàn)方案見表7。水平因素A茶多酚濃度/％B增效劑種類C被膜劑種類D浸泡時(shí)間/min10.10.5％維生素C0.5％海藻酸鈉120.20.1％檸檬酸0.8％海藻酸鈉230.30.2％β-CD1.0％海藻酸鈉340.4生姜汁1.0％葡萄糖4表6天然復(fù)合保鮮劑篩選試驗(yàn)因素水平表當(dāng)前76頁，總共117頁。試驗(yàn)號(hào)A茶多酚濃度/％B增效劑種類C被膜劑種類D浸泡時(shí)間/minE空列結(jié)果11233236.2022412231.5433434330.0944211329.3251314431.7762131435.0273113132.3784332132.6491142338.79102323330.90113341232.87124124234.54131421138.02142244135.62153222434.02164443432.80表7天然復(fù)合保鮮劑篩選試驗(yàn)方案當(dāng)前77頁，總共117頁。2.2試驗(yàn)結(jié)果分析分清各因素及其交互作用的主次順序，分清哪個(gè)是主要因素，哪個(gè)是次要因素；判斷因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的顯著程度；找出試驗(yàn)因素的優(yōu)水平和試驗(yàn)范圍內(nèi)的最優(yōu)組合；分析因素與試驗(yàn)指標(biāo)之間的關(guān)系，即當(dāng)因素變化時(shí)，試驗(yàn)指標(biāo)是如何變化的。找出指標(biāo)隨因素變化的規(guī)律和趨勢(shì)，為進(jìn)一步試驗(yàn)指明方向；了解各因素之間的交互作用情況；估計(jì)試驗(yàn)誤差的大小。極差分析方差分析當(dāng)前78頁，總共117頁。計(jì)算簡(jiǎn)便，直觀，簡(jiǎn)單易懂，是正交試驗(yàn)結(jié)果分析最常用方法。以上例為實(shí)例來說明極差分析過程。3正交試驗(yàn)的結(jié)果分析3.1直觀分析法－極差分析法當(dāng)前79頁，總共117頁。（1）確定試驗(yàn)因素的優(yōu)水平和最優(yōu)水平組合

分析A因素各水平對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響。由表5可以看出，A1的影響反映在第1、2、3號(hào)試驗(yàn)中，A2的影響反映在第4、5、6號(hào)試驗(yàn)中，A3的影響反映在第7、8、9號(hào)試驗(yàn)中。A因素的1水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)指標(biāo)之和為KA1=y1+y2+y3=0+17+24=41，kA1=KA1/3=13.7；A因素的2水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)指標(biāo)之和為KA2=y4+y5+y6=12+47+28=87，kA2=KA2/3=29；A因素的3水平所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)指標(biāo)之和為KA3=y7+y8+y9=1+18+42=61，kA3=KA3/3=20.3。3.1.1不考察交互作用的試驗(yàn)結(jié)果分析當(dāng)前80頁，總共117頁。根據(jù)正交設(shè)計(jì)的特性，對(duì)A1、A2、A3來說，三組試驗(yàn)的試驗(yàn)條件是完全一樣的（綜合可比性），可進(jìn)行直接比較。如果因素A對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)無影響時(shí)，那么kA1、kA2、kA3應(yīng)該相等，但由上面的計(jì)算可見，kA1、kA2、kA3實(shí)際上不相等。說明，A因素的水平變動(dòng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響。因此，根據(jù)kA1、kA2、kA3的大小可以判斷A1、A2、A3對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響大小。由于試驗(yàn)指標(biāo)為液化率，而kA2>kA3>kA1，所以可斷定A2為A因素的優(yōu)水平。當(dāng)前81頁，總共117頁。同理，可以計(jì)算并確定B3、C3、D1分別為B、C、D因素的優(yōu)水平。四個(gè)因素的優(yōu)水平組合A2B3C3D1為本試驗(yàn)的最優(yōu)水平組合，即酶法液化生產(chǎn)山楂清汁的最優(yōu)工藝條件為加水量50mL/100g，加酶量7mL/100g，酶解溫度為50℃,酶解時(shí)間為1.5h。當(dāng)前82頁，總共117頁。

根據(jù)極差Rj的大小，可以判斷各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響主次。本例極差Rj計(jì)算結(jié)果見表8，比較各R值大小，可見RB>RA>RD>RC,所以因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的主→次順序是BADC。即加酶量影響最大，其次是加水量和酶解時(shí)間，而酶解溫度的影響較小。（2）確定因素的主次順序以各因素水平為橫坐標(biāo)，試驗(yàn)指標(biāo)的平均值（kjm）為縱坐標(biāo)，繪制因素與指標(biāo)趨勢(shì)圖。由因素與指標(biāo)趨勢(shì)圖可以更直觀地看出試驗(yàn)指標(biāo)隨著因素水平的變化而變化的趨勢(shì)，可為進(jìn)一步試驗(yàn)指明方向。（3）繪制因素與指標(biāo)趨勢(shì)圖以上即為正交試驗(yàn)極差分析的基本程序與方法當(dāng)前83頁，總共117頁。表8試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)號(hào)因素液化率％ABCD1111102122217313332442123125223147623122873132183213189332142K141134689K287827146K361947254k113.74.315.329.7k229.027.323.715.3k320.331.324.018.0極差R15.327.08.714.3主次順序B>A>D>C優(yōu)水平A2B3C3D1優(yōu)組合A2B3C3D1當(dāng)前84頁，總共117頁。用極差分析例2的試驗(yàn)結(jié)果(表7)作為本次的作業(yè)1當(dāng)前85頁，總共117頁。極差分析法簡(jiǎn)單明了，通俗易懂，計(jì)算工作量少便于推廣普及。但這種方法不能將試驗(yàn)中由于試驗(yàn)條件改變引起的數(shù)據(jù)波動(dòng)同試驗(yàn)誤差引起的數(shù)據(jù)波動(dòng)區(qū)分開來，也就是說，不能區(qū)分因素各水平間對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果的差異究竟是由于因素水平不同引起的，還是由于試驗(yàn)誤差引起的，無法估計(jì)試驗(yàn)誤差的大小。此外，各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響大小無法給以精確的數(shù)量估計(jì)，不能提出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來判斷所考察因素作用是否顯著。為了彌補(bǔ)極差分析的缺陷，可采用方差分析。3.2正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析當(dāng)前86頁，總共117頁。

3.2.1正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析

方差分析基本思想是將數(shù)據(jù)的總變異分解成因素引起的變異和誤差引起的變異兩部分，構(gòu)造F統(tǒng)計(jì)量，作F檢驗(yàn)，即可判斷因素作用是否顯著。當(dāng)前87頁，總共117頁?？傠x差平方和＝各列因素離差平方和+誤差離差平方和（1）離差平方和分解：（2）自由度分解：（3）方差：當(dāng)前88頁，總共117頁。（4）構(gòu)造F統(tǒng)計(jì)量：（5）列方差分析表，作F檢驗(yàn)若計(jì)算出的F值F0>Fa，則拒絕原假設(shè)，認(rèn)為該因素或交互作用對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著影響；若F0?Fa，則認(rèn)為該因素或交互作用對(duì)試驗(yàn)結(jié)果無顯著影響。當(dāng)前89頁，總共117頁。（6）正交試驗(yàn)方差分析說明由于進(jìn)行F檢驗(yàn)時(shí)，要用誤差離差平方和SSe及其自由度dfe，因此，為進(jìn)行方差分析，所選正交表應(yīng)留出一定空列。當(dāng)無空列時(shí)，應(yīng)進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，以估計(jì)試驗(yàn)誤差。誤差自由度一般不應(yīng)小于2，dfe很小，F(xiàn)檢驗(yàn)靈敏度很低，有時(shí)即使因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)有影響，用F檢驗(yàn)也判斷不出來。當(dāng)前90頁，總共117頁。表20L9(34)正交表處理號(hào)第1列（A）第2列第3列第4列試驗(yàn)結(jié)果yi11111y121222y231333y342123y452231y562312y673132y783213y893321y9分析第1列因素時(shí)，其它列暫不考慮，將其看做條件因素。因素A第1水平3次重復(fù)測(cè)定值因素A第2水平3次重復(fù)測(cè)定值因素A第3水平3次重復(fù)測(cè)定值因素重復(fù)1重復(fù)2重復(fù)3A1y1y2y3A2y4y5y6A3y7y8y9單因素試驗(yàn)數(shù)據(jù)資料格式和y1+y2+y3K1y4+y5+y6K2y7+y8+y9K3當(dāng)前91頁，總共117頁。表頭設(shè)計(jì)AB……試驗(yàn)數(shù)據(jù)列號(hào)12…kxixi2試驗(yàn)號(hào)11………x1x1221………x2x22…………………nm………xnxn2K1jK11K12…K1kK2jK21K22…K2k……………KmjKm1Km2…KmkK1j2K112K122…K1k2K2j2K212K222K2k2……………Kmj2Km12Km22…Kmk2SSjSS1SS2…SSk表21Ln（mk）正交表及計(jì)算表格當(dāng)前92頁，總共117頁。總離差平方和：列離差平方和：試驗(yàn)總次數(shù)為n，每個(gè)因素水平數(shù)為m個(gè)，每個(gè)水平作r次重復(fù)r＝n/m。當(dāng)m＝2時(shí)，當(dāng)前93頁，總共117頁?？傋杂啥龋阂蛩刈杂啥龋寒?dāng)前94頁，總共117頁。

3.2.2不考慮交互作用等水平正交試驗(yàn)方差分析

例：自溶酵母提取物是一種多用途食品配料。為探討啤酒酵母的最適自溶條件，安排三因素三水平正交試驗(yàn)。試驗(yàn)指標(biāo)為自溶液中蛋白質(zhì)含量（％）。試驗(yàn)因素水平表見表22，試驗(yàn)方案及結(jié)果分析見表23。試對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析。水平試驗(yàn)因素溫度（℃）ApH值B加酶量（％）C1506.52.02557.02.43587.52.8表22因素水平表當(dāng)前95頁，總共117頁。處理號(hào)ABC空列試驗(yàn)結(jié)果yi11（50）1（6.5）1（2.0）16.25212（7.0）2（2.4）24.97313（7.5）3（2.834.5442（55）1237.53522315.54623125.573（58）13211.48321310.9933218.95K1j15.7625.1822.6520.74K2j18.5721.4121.4521.87K3j31.2518.9921.4822.97K1j2248.38634.03513.02430.15K2j2344.84458.39460.10478.30K3j2976.56360.62461.39527.62表23試驗(yàn)方案及結(jié)果分析表當(dāng)前96頁，總共117頁。（1）計(jì)算計(jì)算各列各水平的K值計(jì)算各列各水平對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)之和K1j、K2j、K3j及其平方K1j2、K2j2、K3j2。計(jì)算各列離差平方和及自由度同理，SSB=6.49，SSC=0.31SSe=0.83（空列）當(dāng)前97頁，總共117頁。自由度：dfA＝dfB＝dfC＝dfe＝3-1=2計(jì)算方差（2）顯著性檢驗(yàn)根據(jù)以上計(jì)算，進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，列出方差分析表，結(jié)果見表24變異來源平方和自由度均方F值Fa顯著水平A45.40222.7079.6F0.05(2,4)=6.94**B6.4923.2411.4F0.01(2,4)=18.0*C△0.3120.16誤差e0.8320.41誤差e△

1.1440.285總和53.03表24方差分析表當(dāng)前98頁，總共117頁。因素A高度顯著，因素B顯著，因素C不顯著。因素主次順序A-B-C。（3）優(yōu)化工藝條件的確定本試驗(yàn)指標(biāo)越大越好。對(duì)因素A、B分析，確定優(yōu)水平為A3、B1；因素C的水平改變對(duì)試驗(yàn)結(jié)果幾乎無影響，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，選C1。優(yōu)水平組合為A3B1C1。即溫度為58℃，pH值為6.5，加酶量為2.0%。當(dāng)前99頁，總共117頁。進(jìn)行試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果極差分析計(jì)算K值計(jì)算k值計(jì)算極差R繪制因素指標(biāo)趨勢(shì)圖優(yōu)水平因素主次順序優(yōu)組合結(jié)論試驗(yàn)結(jié)果分析：試驗(yàn)結(jié)果方差分析列方差分析表，進(jìn)行F檢驗(yàn)計(jì)算各列離差平方和、自由度分析檢驗(yàn)結(jié)果，寫出結(jié)論當(dāng)前100頁，總共117頁。作業(yè)2：對(duì)表8做方差分析(把表8中，因素D當(dāng)成空白列，也就是說，假設(shè)表8是一個(gè)三因素（A，B，C）三水平的實(shí)驗(yàn)結(jié)果）。當(dāng)前101頁，總共117頁。當(dāng)前102頁，總共117頁。3.2.3考慮交互作用正交試驗(yàn)方差分析例：用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定食品中的鉛，為了提高測(cè)定靈敏度，希望吸光度越大越好，今欲研究影響吸光度的因素，確定最佳測(cè)定條件。（1）計(jì)算

計(jì)算各列各水平對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)之和K1j、K2j及（K1j-K2j）；計(jì)算各列離差平方和及自由度。當(dāng)前103頁，總共117頁?？傠x差平方和：列離差平方和：試驗(yàn)總次數(shù)為n，每個(gè)因素水平數(shù)為m個(gè)，每個(gè)水平作r次重復(fù)r＝n/m。當(dāng)m＝2時(shí)，當(dāng)前104頁，總共117頁。表25試驗(yàn)方案及結(jié)果分析表試驗(yàn)號(hào)ABA×BCA×CB×C空列吸光度111111112.42211122222.24312211222.66412222112.58521212122.36621221212.4722112212.79822121122.76K1j9.99.4210.2110.2310.2410.1210.19K2j10.3110.79109.989.9710.0910.02K1j-K2j-0.41-1.370.210.250.270.030.17SSj0.0210.2350.00550.00780.00910.00010.0036當(dāng)前105頁，總共117頁。變異來源平方和自由度均方F值臨界值Fa顯著水平A0.021010.0216.82F0.05(1,3)=10.13B0.234610.23576.19F0.01(1,3)=34.12**A×B△0.005510.006C0.007810.0082.53A×C0.009110.0092.96B×C△0.000110.000誤差e0.003610.004誤差e△

0.092330.00308總和0.2818表26方差分析表（2）顯著性檢驗(yàn)因素B高度顯著，因素A、C及交互作用A×B、A×C、B×C均不顯著。各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的主次順序?yàn)椋築、A、A×C、C、A×B、B×C。當(dāng)前106頁，總共117頁。（3）優(yōu)化條件確定交互作用均不顯著，確定因素的優(yōu)水平時(shí)可以不考慮交互作用的影響。對(duì)顯著因素B，通過比較K1B和K2B的大小確定優(yōu)水平為B2；同理A取A2，C取C1或C2。優(yōu)組合為A2B2C1或A2B2C2。方差分析可以分析出試驗(yàn)誤差的大小，從而知道試驗(yàn)精度；不僅可給出各因素及交互作用對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的主次順序，而且可分析出哪些因素影響顯著，哪些影響不顯著。對(duì)于顯著因素，選取