配方优化设计方法简介

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1、橡塑技术与装备CHINARUBBER/PLASTICSTECHNOLOGYANDEQUIPMENT配方优化设计方法简介刘莉，辛振祥(青岛科技大学，山东青岛266042)摘要：本文综述了配方实验优化设计方法及数据处理方法，并综合分析了各种方法的优缺点和应用范围。关键词：配方优化设计；单因素变量；正交实验法；回归设计；均匀设计；方差分析；回归分析；遗传算法；神经网络中图分类号：TQ330.61文献标识码：B文章编号：1009-797X(2004)10-0008-05配方优化问题是材料领域中的一个重要研计、正交回归设计。它们在优化设计中的地位究内容。为了获得性能优异、能满

2、足使用要求与作用是毋庸置疑的[2]。近年来，又出现了许多的配方，需根据产品的性能要求和工艺条件，新型的实验设计方法，如均匀设计法、信噪比通过试验、优化、鉴定，合理地选用原材料，确实验设计、物理实验设计、数学实验设计等新定各种原材料的用量配比关系。对于这样一个型的实验设计方法[3]。复杂的多目标配方体系，试验方法的设计就显试验设计可分为单因素变量的试验设计和得尤为重要。近年来对配方优化设计的应用研多因素变量的试验设计，根据目标优化选择分究十分活跃，新的试验方法不断出现，旧的方为单目标最优化问题和多目标最优化问题。法不断改进，文献报道较多，但这方面的综述1.1单因素变量

3、试验方法报道却很少。面对如此多的设计方法，如何合单因素变量法比较简单，特别是用来鉴定理选用已成为配方设计者的一大难题。本文针新材料，或生产中原材料变动时，只做较少的对这一问题对近年来各种实验方法的优缺点及试验，就可做出判断，见效快，试验数据易于应用范围进行综合分析，希望有助于配方设计处理，通过图表直观比较即可得出结论。正因者合理选用试验设计方法及优化方法。为如此，这种方法在配方试验中仍然有一定的价值。实验方法如：黄金分割法、平分法（对1试验设计方法分法）、分批试验法（均匀分批试验法、比例分试验设计是配方设计的基础。理想的试验割分批试验法）、分数法（裴波那契法）、爬山

4、设计方案应当是以尽可能少的试验次数反映尽法、抛物线法等。可能多的信息，试验点在试验空间中的分布要1.2多因素试验设计方法合理，既有一定的均匀性，又便于试验结果的在大多数的配方研究中，需要同时考虑两分析与模型的建立。橡胶配方优化研究中最早个或两个以上的变量因子对性能的影响规律，使用的实验方法是单因子实验，后来是正交设这即是多因素配方试验设计的问题。与单因素配方设计不同的是，在基本配方拟定中选择了作者简介：刘莉（1970-），女，青岛科技大学高分子科学与两个或两个以上的不同组份因素，然后考察这工程学院在读研究生，主要从事橡胶配方优化设计及高分子材料加工方面的研究。些因素

5、对配方性能的影响规律，这无疑使研究收稿日期：2003-06-02问题变得复杂化，试验次数也将增多。第8页第30卷第10期刘莉等·配方优化设计方法简介借助于统计数学的数理统计方法，可以改坏的F检验。变传统试验设计法中试验点分布不合理、试验（1）回归的正交设计法一方面利用正交表次数多、不能反映因子间交互作用等诸多缺点。的正交性、均衡搭配和综合可比的原理，可以应用于多因素试验设计的方法很多，有等高线有计划、合理的在正交表上安排少的试验次图形法、正交试验设计法、正交回归实验设计、数；另一方面可以通过试验实践，利用回归分组合试验设计法、中心复合试验设计法、均匀析中最小二乘法原

6、理，使变量之间建立起经验设计法等。公式，并把两者的优点有机结合起来。（2）回归的旋转设计即要求离中心点距离2实验方法相等的点的预测值方差相等，这将便于寻找最2.1正交试验法[1]优条件。正交试验设计是安排和分析多因子试验的2.3标准的中心复合设计数学方法。正交试验设计是通过一套精心设计此法的基本思想是在二水平正交试验设计的表来进行试验设计的。因为正交表具有正交的基础上，增添一部分与中心点等距离的星点性、均衡分散和整齐可比的特点，所以每一号和若干中心点进行试验。试验都有很强的代表性，只要做完正交表规定即是2k（或2k-n）正交试验设计（n）+星点c的试验就能够比较全面

7、的反映出试验的情况，（n）+中心点（n）ao然后对正交试验设计法的配方进行结果分析，试验次数N=2k（或2k-n）+2K+n=n+n+nocao一种是直观分析，另一种是方差分析。通过对式中：试验结果（数据）的分析，能够确定以下内容：N——试验次数；①对指标影响显著的因子和对指标无关紧要的K——变量数；因子；②对指标最为有利的水平搭配；③在最n——1，2，3，⋯，n