8－第七章正交试验设计法与价值

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 正交试验设计法与价值工程简介,第一节,正交试验设计法,第二节,价值工程简介,返回目录,第一节,正,正,交,交试验设,计,计法,一、概述,二、正交表,三、常用正交,试,试验设计,与,与分析,一、概述,正交试验,设,设计法（,正,正交试验,法,法）是,利,利用正交,表,表来合理,安,安排试验,的,的一种方,法,法。,安排任何,一,一项试验,，,，首先要,明,明确试验,的,的目的是,什,什么？用,什,什么指标,来,来衡量考,核,核的结果,？,？对试验,指,指标可能,有,有影响的,因,因素是什,么,么？为了,搞,搞清楚影,响,响因素，,应,应当把因,素,素选择在,哪,哪些水平,上,上？。,一、概述,指标,就是试验,要,要考核的,效,效果。在,正,正交试验,中,中，主要,设,设计可测,量,量的定量,指,指标，常,用,用,X、Y、Z,来表示。,因素,是指对试,验,验指标可,能,能产生影,响,响的原因,。,。因素是,在,在试验中,应,应当加以,考,考察的重,点,点内容，,一,一般用,A、B、C、,来表示。,在,在正交试,验,验中，只,选,选取可控,因,因素参加,试,试验。,水平,是指因素,在,在试验中,所,所处的状,态,态或条件,。,。对于定,量,量因素，,每,每一个选,定,定值即为,一,一个水平,。,。水平又,叫,叫位级，,一,一般用,1、2、3、,来表示。,在,在试验中,需,需要考察,某,某因素的,几,几种状态,时,时，则称,该,该因素为,几,几水平（,位,位级）的,因,因素。,二、正交,表,表,正交表,在设计安,排,排正交试,验,验时制作,好,好的标准,化,化的表格,。,。,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,常用正交试验设,计,计与分析的步骤,如,如下：,明确试验目的；,确定考察的指标,；,；,挑因素，选水平,（,（位级）；,设计试验方案；,实施试验方案；,试验结果分析（,一,一般用目测法、,极,极差分析法、画,趋,趋势图等）；,反复调优试验以,逼,逼近最优方案；,验证试验并通过,生,生产验证确认较,优,优方案。,三、常用正交试,验,验设计与分析,示,示例,1、明确试验目,的,的,2,4二硝基,苯,苯肼是,化工厂生产的一,种,种试剂产品。过,去,去的工艺过程长,、,、工作量大，且,产,产品经常不合格,。,。今采用2,4,二硝基氯代苯,（,（以下简称氯代,苯,苯）与水合肼在,乙,乙醇作溶剂下合,成,成的新工艺，小,试,试已初步成功，,但,但产率只有45,，希望通过正,交,交试验，找出好,的,的生产条件，达,到,到优质增产的目,的,的。,2、确定考察指,标,标,要考察的指标：,产率,（）,；,；,外观,（颜色,）,）。,3、挑因素,、,、选水平（,位,位级），制,定,定因素水平,（,（位级）表,经分析决定,考,考察乙醇用,量,量、水合肼,用,用量、反应,温,温度、反应,时,时间、水合,肼,肼品种、搅,拌,拌速度六种,等,等因素，每,种,种因素各选,出,出两个水平,（,（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,4、设计试,验,验方案,因素顺序上,列,列,位级对号入,座,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,实,施,施,试,试,验,验,方,方,案,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,试,验,验,结,结,果,果,分,分,析,析,直,接,接,看,看,，,，,可,可,靠,靠,又,又,方,方,便,便,。,。,产,率,率,：,：,颜,色,色,：,：,算,一,一,算,算,，,，,有,有,效,效,又,又,简,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。,倘若验证,后,后的效果,比,比不上“,直,直接看”,的,的好条件,，,，就说明,该,该试验的,现,现象比较,复,复杂。,还有一种,情,情况是，,试,试验时间,较,较长，等,不,不到验证,试,试验的结,果,果。对于,这,这两种情,况,况，生产,上,上可先用,“,“直接看,”,”的好条,件,件，也可,结,结合具体,情,情况作些,修,修改；与,此,此同时，,另,另行安排,试,试验，寻,找,找更好的,条,条件。,6、试验,结,结果分析,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、反复,调,调优试验,，,，逼近最,优,优方案,挑因素，,选,选位级，,制,制定因素,位,位级表,因素位级,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、反复,调,调优试验,，,，逼近最,优,优方案,利用正交,表,表确定试,验,验方案，,实,实施试验,方,方案,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、反复,调,调优试验,，,，逼近最,优,优方案,试验结果,分,分析：,“直接看,“,“：颜色,：,：加料,速,速度是影,响,响颜色的,重,重要因素,产率：第2号的产,率,率（86,）最高,试验条件,：,：水合肼,用,用量为理,论,论值的2.3倍，,反,反应时间,为,为2h，,慢,慢速加料,。,。,“算一算,“,“：,因素（主,次）,水,水,合,合肼用量,加,加,料,料速度,时,时间,好位级2.3,倍,倍,慢,慢2h,“算一算,”,”的好条,件,件与“直,接,接看”的,好,好条件一,致,致。,7、反复,调,调优试验,，,，逼近最,优,优方案,不应随便,选,选取非正,交,交表进行,正,正交试验,。,。,当选用日,本,本正交表,做,做试验时,，,，则应按,日,日本型正,交,交试验的,程,程序、方,法,法进行试,验,验设计与,分,分析；当,选,选用中国,型,型正交表,做,做试验时,，,，则应按,中,中国型正,交,交试验的,程,程序、方,法,法进行试,验,验设计与,分,分析。二,者,者不能混,用,用。,试验,前,前要,确,确定,考,考察,指,指标,，,，对,多,多项,考,考察,指,指标,要,要分,清,清主,次,次，,最,最好,设,设法,（,（如,综,综合,评,评分,）,）使,之,之变,成,成单,项,项考,察,察指,标,标。,进行,正,正交,试,试验,设,设计,时,时应,尽,尽量,多,多考,察,察因,素,素、,水,水平,（,（位,级,级）,。,。,在试,验,验实,施,施的,过,过程,中,中，,因,因素,水,水平,（,（位,级,级）,要,要严,格,格控,制,制在,规,规定,的,的水,平,平（,位,位级,）,）变,化,化精,度,度内,。,。,正交,试,试验,设,设计,不,不是,一,一次,简,简单,利,利用,正,正交,表,表就,可,可以,顺,顺利,取,取得,成,成功,，,