正交试验设计法与价值工程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七,章,章,正,正,交,交试,验,验设,计,计法,与,与价,值,值工,程,程简,介,介,第一,节,节正交,试,试验,设,设计,法,法,第二,节,节价值,工,工程,简,简介,返回,目,目录,第一,节,节,正,正,交,交试,验,验设,计,计法,一、概述,二、正交,表,表,三、常用,正,正交,试,试验,设,设计,与,与分,析,析,一、,概,概述,正交,试,试验,设,设计,法,法（,正,正交,试,试验,法,法）,是,利,利用,正,正交,表,表来,合,合理,安,安排,试,试验,的,的一,种,种方,法,法。,安排,任,任何,一,一项,试,试验,，,，首,先,先要,明,明确,试,试验,的,的目,的,的是,什,什么,？,？用,什,什么,指,指标,来,来衡,量,量考,核,核的,结,结果,？,？对,试,试验,指,指标,可,可能,有,有影,响,响的,因,因素,是,是什,么,么？,为,为了,搞,搞清,楚,楚影,响,响因,素,素，,应,应当,把,把因,素,素选,择,择在,哪,哪些,水,水平,上,上？,。,。,一、,概,概述,指标,就是,试,试验,要,要考,核,核的,效,效果,。,。在,正,正交,试,试验,中,中，,主,主要,设,设计,可,可测,量,量的,定,定量,指,指标,，,，常,用,用,X、Y、Z,来表,示,示。,因素,是指,对,对试,验,验指,标,标可,能,能产,生,生影,响,响的,原,原因,。,。因,素,素是,在,在试,验,验中,应,应当,加,加以,考,考察,的,的重,点,点内,容,容，,一,一般,用,用,A、B、C、,来表,示,示。,在,在正,交,交试,验,验中,，,，只,选,选取,可,可控,因,因素,参,参加,试,试验,。,。,水平,是指,因,因素,在,在试,验,验中,所,所处,的,的状,态,态或,条,条件,。,。对,于,于定,量,量因,素,素，,每,每一,个,个选,定,定值,即,即为,一,一个,水,水平,。,。水,平,平又,叫,叫位,级,级，,一,一般,用,用,1、2、3、,来表,示,示。,在,在试,验,验中,需,需要,考,考察,某,某因,素,素的,几,几种,状,状态,时,时，,则,则称,该,该因,素,素为,几,几水,平,平（,位,位级,）,）的,因,因素,。,。,二、,正,正交,表,表,正交,表,表,在设,计,计安,排,排正,交,交试,验,验时,制,制作,好,好的,标,标准,化,化的,表,表格,。,。,行（试验）号,列号,1,2,3,1,1,1,1,2,2,1,2,3,1,2,2,4,2,2,1,L,4,（2,3,）正交表,L,4,（2,3,）,正交表代,号,号,正交表行,数,数,正交表字码总数,（可安排的水平数）,正交表列数,（可安排的因素数）,二、正交,表,表,正交表的,性,性质：,均衡分散,性,性。由于,每,每一列中,各,各种字码,出,出现相同,的,的次数，,这,这就保证,了,了试验条,件,件均衡地,分,分散在配,合,合完全的,水,水平组合,中,中，因而,代,代表性强,，,，容易出,现,现好条件,。,。（效率,高,高）,整齐可比,性,性。由于,任,任意两列,中,中全部有,序,序的数字,对,对出现相,同,同的次数,，,，这就保,证,证了在各,个,个水平的,效,效果之中,，,，最大限,度,度地排除,了,了其他因,素,素的干扰,，,，因而能,最,最有效地,进,进行比较,，,，作出展,望,望。（效,果,果好）,三、常用,正,正交试验,设,设计与分,析,析,常用正交,试,试验设计,与,与分析的,步,步骤如下,：,：,明确试验,目,目的；,确定考察,的,的指标；,挑因素，,选,选水平（,位,位级）；,设计试验,方,方案；,实施试验,方,方案；,试验结果,分,分析（一,般,般用目测,法,法、极差,分,分析法、,画,画趋势图,等,等）；,反复调优,试,试验以逼,近,近最优方,案,案；,验证试验,并,并通过生,产,产验证确,认,认较优方,案,案。,三、常用,正,正交试验,设,设计与分,析,析示例,1、明确,试,试验目的,2,4,二,二硝基苯,肼,肼是,化工厂生,产,产的一种,试,试剂产品,。,。过去的,工,工艺过程,长,长、工作,量,量大，且,产,产品经常,不,不合格。,今,今采用2,4二,硝,硝基氯代,苯,苯（以下,简,简称氯代,苯,苯）与水,合,合肼在乙,醇,醇作溶剂,下,下合成的,新,新工艺，,小,小试已初,步,步成功，,但,但产率只,有,有45,，,，希望通,过,过正交试,验,验，找出,好,好的生产,条,条件，达,到,到优质增,产,产的目的,。,。,2、确定,考,考察指标,要考察的,指,指标：,产率,（,）,）；,外观,（颜色,）,）。,3、挑因,素,素、选水,平,平（位级,）,），制定,因,因素水平,（,（位级）,表,表,经分析决,定,定考察乙,醇,醇用量、,水,水合肼用,量,量、反应,温,温度、反,应,应时间、,水,水合肼品,种,种、搅拌,速,速度六种,等,等因素，,每,每种因素,各,各选出两,个,个水平（,位,位级）。,因素,位级,考察原因,1,2,乙醇用量,A,（ml）,200,0,能否省下乙醇，砍掉中途加乙醇这道工序,水合肼用量,B,理论量的2倍,理论量的1.2倍,水合肼用量应超出理论量多少？,温度,C,（）,回流,60,回流温度便于操作，但对反应是否有利？,时间,D,（h）,4,2,不同操作方法对产率和质量的影响。,水合肼纯度,E,精品（50）,粗品（20）,能否用粗品取代精品，以降低成本，保障原材料供应,搅拌速度,F,中速,快速,不同操作方法对产率和质量的影响。,因素位级,表,表,4、设计,试,试验方案,因素顺序,上,上列,位级对号,入,入座,试验号,因素,乙醇用量,水合肼用量,温度,时间,水合肼纯度,搅拌速度,A1,200ml,A2,0 ml,BI,2倍,B2,1.2倍,C1,回流,C2,60,D1,4h,D2,2h,E1,精品,E2,粗品,F1,中速,F2,快速,1,1,1,1,2,2,1,2,2,1,2,2,1,1,3,1,2,2,2,2,2,4,2,2,1,2,1,2,5,1,1,1,1,1,2,6,2,1,2,1,2,2,7,1,2,2,1,1,1,8,2,2,1,1,2,1,L,8,（2,6,）,5、实施,试,试验方案,试验号,因素,试验结果,乙醇用量,水合肼用量,温度,时间,水合肼纯度,搅拌速度,产率,(),颜色,A1,200ml,A2,0 ml,BI,2倍,B2,1.2倍,C1,回流,C2,60,D1,4h,D2,2h,E1,精品,E2,粗品,F1,中速,F2,快速,1,1,1,1,2,2,1,56,合格,2,2,1,2,2,1,1,65,紫色,3,1,2,2,2,2,2,54,合格,4,2,2,1,2,1,2,43,合格,5,1,1,1,1,1,2,63,合格,6,2,1,2,1,2,2,60,合格,7,1,2,2,1,1,1,42,紫色,8,2,2,1,1,2,1,42,合格,L,8,（2,6,）,6、试验,结,结果分析,直接看，,可,可靠又方,便,便。,产率：,颜色：,算一算，,有,有效又简,单,单。,I,A1，,B1，,C1，,；,II,A2，,B2，,C2，,；,比位级：,若,若 I,II，则,该,该列因素,的,的位级1,比,比位级2,好,好；,若I,II，则,该,该列因素,的,的位级2,比,比位级1,好,好。,确定因素,的,的位级或,取,取舍,比极差R,：,：若 R,大,大，表示,该,该列因素,对,对产率的,影,影响敏感,，,，是重要,因,因素；,若R小，,表,表示该列,因,因素对产,率,率的影响,不,不敏感，,是,是不重要,因,因素。,确定因素,排,排序：主,次（R：,大,大,小）,R A,I,A,II,，B,I,B,II,，C,I,C,II,，,；,6、试验,结,结果分析,“,直接看,”,和,“,算一算,”,的关系。,如果生产,上,上急需，,通,通常应优,先,先补充试,验,验“算一,算,算”的好,条,条件。经,过,过验证，,如,如果效果,真,真有所提,高,高，就可,将,将它交付,生,生产上使,用,用。,倘,若,若,验,验,证,证,后,后,的,的,效,效,果,果,比,比,不,不,上,上,“,“,直,直,接,接,看,看,”,”,的,的,好,好,条,条,件,件,，,，,就,就,说,说,明,明,该,该,试,试,验,验,的,的,现,现,象,象,比,比,较,较,复,复,杂,杂,。,。,还,有,有,一,一,种,种,情,情,况,况,是,是,，,，,试,试,验,验,时,时,间,间,较,较,长,长,，,，,等,等,不,不,到,到,验,验,证,证,试,试,验,验,的,的,结,结,果,果,。,。,对,对,于,于,这,这,两,两,种,种,情,情,况,况,，,，,生,生,产,产,上,上,可,可,先,先,用,用,“,“,直,直,接,接,看,看,”,”,的,的,好,好,条,条,件,件,，,，,也,也,可,可,结,结,合,合,具,具,体,体,情,情,况,况,作,作,些,些,修,修,改,改,；,；,与,与,此,此,同,同,时,时,，,，,另,另,行,行,安,安,排,排,试,试,验,验,，,，,寻,寻,找,找,更,更,好,好,的,的,条,条,件,件,。,。,6,、,、,试,试,验,验,结,结,果,果,分,分,析,析,L,8,（2,6,）,试验号,因素,试验结果,乙醇用量,水合肼用量,温度,时间,水合肼纯度,搅拌速度,产率,(),颜色,A1,200ml,A2,0 ml,BI,2倍,B2,1.2倍,C1,回流,C2,60,D1,4h,D2,2h,E1,精品,E2,粗品,F1,中速,F2,快速,1,1,1,1,2,2,1,56,合格,2,2,1,2,2,1,1,65,紫色,3,1,2,2,2,2,2,54,合格,4,2,2,1,2,1,2,43,合格,5,1,1,1,1,1,2,63,合格,6,2,1,2,1,2,2,60,合格,7,1,2,2,1,1,1,42,紫色,8,2,2,1,1,2,1,42,合格,I,215,244,201,207,213,205,425,II,210,181,224,218,212,220,III425,R,5,63,23,11,1,15,L,8,（2,6,）,7,、,、,反,反,复,复,调,调,优,优,试,试,验,验,，,，,逼,逼,近,近,最,最,优,优,方,方,案,案,挑,因,因,素,素,，,，,选,选,位,位,级,级,，,，,制,制,定,定,因,因,素,素,位,位,级,级,表,表,因,素,素,位,位,级,级,表,表,因素,位级,粗品水合肼用量,反应时间,加料速度,1,1.7倍,2h,快,2,2.3倍,4h,慢,考察原因,是最重要的因素，在好用量周围再取两个用量继续试验。,由于一线人员对2h很感兴趣，为慎重起见，再比较一次。,追查出现紫色原因的验证试验后，猜想加料速度可能是影响颜色的重要原因，重点考察。,7,、,、,反,反,复,复,调,调,优,优,试,试,验,验,，,，,逼,逼,近,近,最,最,优,优,方,方,案,案,利,用,用,正,正,交,交,表,表,确,确,定,定,试,试,验,验,方,方,案,案,，,，,实,实,施,施,试,试,验,验,方,方,案,案,试验计划,试验结果,因素,试验号 列号,水合肼用量 A,反应时间 B,加料速度 C,产率（）,颜色,1,2,3,1,1（1.7倍）,1（2h）,1（快）,62,不合格,2,2（2.3倍）,1,2（慢）,86,合格,3,1,2（4h）,2,70,合格,4,2,2,1,70,不合格,I,二次产率,位级1,132,148,132,288（总和）,II,二次产率,位级2,156,140,156,III288,RI、II 中，大数小数,24,8,24,L,4,（2,3,）,7,、,、,反,反,复,复,调,调,优,优,试,试,验,验,，,，,逼,逼,近,近,