DOE正交试验培训PPT(58).ppt

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1、第二节正交试验设计一、试验设计的基本概念与正交表（一）试验设计在生产和科研活动中，为保证质量，降低成本，经常会遇到如何选择最优方案的问题。如怎样选择合适的配方，最合理的工艺参数，最佳的生产条件，安排试验方案能做到时间最省，效果最好，成本最低。要进行试验就牵涉到试验次数和试验因素的搭配问题，也就是试验安排问题。多因素试验遇到的最大困难是试验次数太多，如何搞好试验安排就成为一件十分重要的工作。如果试验安排得当，就能使试验的次数少，各种因素状态之间的关系考虑周全，取得事半功倍的效果。（二）正交试验正交试验是一种科学安排和分析试验的方法。它是利用“均衡分散性”和

2、“整齐可比性”的正交性原理，从大量的试验点中挑出适量的、具有代表性、典型的试验点以解决多因素问题的试验方法。它在各个专业的设计和试验中都得到广泛应用。正交试验的主要优点是合理安排试验，减少试验次数；找出较好的试验方案；找出质量指标与影响因素的关系；找到进一步改进产品质量的试验方向等。（三）正交表的结构与特点所谓正交表是有规律的，按顺序排成的表格，是正交试验的工具，正交试验是通过正交表进行的，最简单的正交表是，如表7–12所示。表7–12正交表列号试验号1231111212232124221常用的正交表有两大类。若记一般的正交表为，其含义如下：为正交表符号

3、，其右下角为正交表的行数，即试验次数，如表试验次数为4次，括号中的数字的右上角为正交表的列数，即最多可安排因素数，表最多可安排3个因素，数字为每个因素有个水平，表每个因素可安排2个水平。该类正交表的行数、列数和水平数间有如下关系：如二水平正交表、、、等，三水平正交表、等，四水平正交表等，五水平正交表等，这一类正交表不仅可考察各因素对试验指标的影响，还可考察因素间交互作用的影响。另一类正交表的行数、列数、水平数之间不满足上面两式的关系，往往只能考察各因素的影响，不能用这些正交表来考察因素间的交互作用。如二水平正交表、等，三水平正交表、等，混合水平正交表、等

4、。正交表有如下特点：（1）每一列中，每个数字出现的次数都相等。如表中，第1列“1”出现2次，“2”也出现2次，第2列中“1”和“2”也是各出现2次。（2）任意两列中，将同一横行的两个数字看成有序数组（即左边的数放在前，右边的数在后），按这一次序排出的数组，每种数组出现的次数相等，如表里的有序数组共有四种，即（1，1）、（1，2）、（2，1）、（2，2），它们各出现一次。二、无交互作用的正交设计与数据分析（一）试验的设计下面通过一个实例来说明应用正交表来安排试验的一般步骤和基本原理。例4某工厂生产一种检查某种疾病用的碘化钠晶体，要求应力越小越好。退火工艺

5、是影响质量的一个重要环节。现通过正交试验希望能找到降低应力的工艺条件。在安排试验时，一般应考虑如下几步：1．明确试验目的：降低碘化钠晶体的应力。2．试验指标：碘化钠晶体的应力，应力越小越好。3．制定因素水平表：经过考察、分析，本试验中有升温速度、恒温温度和恒温时间共3个因素。选因素的水平，首先应考虑选择范围。对技术上明显坏的或实际上不能使用的水平值，通常不包括在选择范围。本例中每个因素取3个水平，因素水平表如表7–13所示。表7–13试验因素水平表因素水平升温速度A恒温温度B恒温时间C130℃/小时600℃6小时250℃/小时450℃2小时3100℃/小

6、时500℃4小时4．选正交表、排表头：因素水平确定之后就可选用合适的正交表，然后排表头。本例有3个因素，每个因素有3个水平，可选用正交表，因素安排如表7–14所示。表7–14表头安排列号1234因素选正交表的原则是正交表的列数要等于或大于因素的个数，试验次数应取最少的。在不考虑交互作用的场合排表头时，各因素可任意排在各列中，但是一经排定，在试验过程中就不能再变动。5．排列试验条件：表头排好之后，将表中每一列的数字1，2，3看成该列中每个因素应取的水平，每一行就是每次试验的条件。例如表的第一列是升温速度，在1的位置上写上℃/小时，在2的位置上写上℃/小时，

7、在3的位置上写上℃/小时，，其他因素也是同样写法（叫对号入座），如表7–15所示。表7–15试验方案因素试验号升温速度℃/小时恒温温度℃恒温时间小时试验结果（应力）度123456789（1）30（2）50（3）100（1）30（2）50（3）100（1）30（2）50（3）100（1）600（1）600（1）600（2）450（2）450（2）450（3）500（3）500（3）500（3）4（1）6（2）2（2）2（3）4（1）6（1）6（2）2（3）4表7–15就是具体的实验方案，表中试验9次，每次试验都是不同因素不同水平的随机搭配，例如第一个试验就

8、是，即升温速度为30℃/小时，恒温温度为600℃，恒温时间为4小时。6．按试验方