《试验设计与分析》PPT课件.ppt
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1、1S1S6.5 正交试验结果的直观分析正交试验结果的直观分析正交试验结果的统计分析方法正交试验结果的统计分析方法直观分析法直观分析法无交互作用等水平正交试验结果的直观分析无交互作用等水平正交试验结果的直观分析单指标单指标多指标多指标有交互作用等水平正交试验结果的直观分析有交互作用等水平正交试验结果的直观分析混合水平正交试验结果的直观分析混合水平正交试验结果的直观分析方差分析法方差分析法2S2S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析例例6-9 一种新型的仪器乳化剂可通过酯化反应制得,现对其合一种新型的仪器乳化剂可通过酯化反应制得,现对其合成工艺进行优化,以提高乳化剂
2、的乳化能力。根据探索性试验,成工艺进行优化,以提高乳化剂的乳化能力。根据探索性试验,确定的因素与水平如下表所示,假定因素间无交互作用,试进确定的因素与水平如下表所示,假定因素间无交互作用,试进行正交试验并分析试验结果。行正交试验并分析试验结果。A温度(温度()B酯化时间酯化时间(h)C催化剂种类催化剂种类11303甲甲21202乙乙31104丙丙因素因素水平水平因素水平数值的随机化因素水平数值的随机化3S3S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析解解 该问题属三因素三水平的正交试验设计与分析该问题属三因素三水平的正交试验设计与分析选正交表选正交表由于每个因素是三水
3、平,因而选用三水平正交表由于每个因素是三水平,因而选用三水平正交表L(3*)表,表,自由度之和为自由度之和为 故所选正交表的行数故所选正交表的行数 选正交表选正交表L9(34)4S4S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析进行表头设计进行表头设计三因素可任意放入三因素可任意放入4列列因素因素A空列空列BC列号列号12345S5S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析明确试验方案明确试验方案A空列空列BC试验方案试验方案11111A1B1C121222A1B2C231333A1B3C342123 A2B2C352231 A2B3C162
4、312 A2B1C273132 A3B3C283213 A3B1C393321 A3B2C1试验号试验号因素因素6S6S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析按规定方案试验,得出试验结果按规定方案试验,得出试验结果A空列空列BC乳化能力乳化能力111110.56212220.74313330.57421230.87522310.85623120.82731320.67832130.64933210.66试验号试验号因素因素7S7S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析计算极差,确定因素的主次顺序计算极差,确定因素的主次顺序计算计算Ki
5、:任一列水平号为:任一列水平号为i时所对应试验结果之和时所对应试验结果之和如第一列如第一列A空列空列BC乳化能力乳化能力111110.56212220.74313330.57421230.87522310.85623120.82731320.67832130.64933210.66试验号试验号因素因素8S8S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析A空列空列BC乳化能力乳化能力111110.56212220.74313330.57421230.87522310.85623120.82731320.67832130.64933210.66K11.872.102.022
6、.07K22.542.232.272.23K31.972.052.092.08试验号试验号因素因素计算极差,确定因素的主次顺序计算极差,确定因素的主次顺序9S9S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析A空列空列BC乳化能力乳化能力111110.56212220.74313330.57421230.87522310.85623120.82731320.67832130.64933210.66K11.872.102.022.07K22.542.232.272.23K31.972.052.092.08试验号试验号因素因素计算极差,确定因素的主次顺序计算极差,确定因素的主
7、次顺序计算计算ki:任一列水平号为:任一列水平号为i所得结果算数平均值所得结果算数平均值10S10S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析计算极差,确定因素的主次顺序计算极差,确定因素的主次顺序如第一列如第一列A空列空列BCK11.872.102.022.07K22.542.232.272.23K31.972.052.092.08试验号试验号因素因素k10.6230.7000.6730.690k20.8470.7430.7570.743k30.6570.6830.6970.69311S11S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析计算极
8、差,确定因素的主次顺序计算极差,确定因素的主次顺序计算极差计算极差R:或或 如第一列如第一列 第二列第二列 第三列第三列 第四列第四列A空列空列BCK11.872.102.022.07K22.542.232.272.23K31.972.052.092.08试验号试验号因素因素k10.6230.7000.6730.690k20.8470.7430.7570.743k30.6570.6830.6970.69312S12S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析计算极差,确定因素的主次顺序计算极差,确定因素的主次顺序根据极差大小,确定因素主次根据极差大小,确定因素主次极差
9、越大,表示该列因素的数值在试验范围内的变化会导致试极差越大,表示该列因素的数值在试验范围内的变化会导致试验指标在数值上有更大的变化验指标在数值上有更大的变化极差最大的列,就是水平对试验结果影响最大的因素极差最大的列,就是水平对试验结果影响最大的因素A空列空列BCK11.872.102.022.07K22.542.232.272.23K31.972.052.092.08k10.6230.7000.6730.690k20.8470.7430.7570.743k30.6570.6830.6970.693极差极差R0.670.180.250.16因素主因素主-次次A-B-C试验号试验号因素因素13S1
10、3S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析偶尔空白列的极差比其他列大的可能原因偶尔空白列的极差比其他列大的可能原因试验误差的影响试验误差的影响无交互作用时,一般反映了误差的影响无交互作用时,一般反映了误差的影响如无交互作用和试验误差,空白列各水平均值一般应相等如无交互作用和试验误差,空白列各水平均值一般应相等若某因素对试验结果的影响非常小,而试验误差又很大时,可若某因素对试验结果的影响非常小,而试验误差又很大时,可能使空白列的极差大于某因素的极差能使空白列的极差大于某因素的极差空白列上虽没有安排因素,但实际存在着空白列上虽没有安排因素,但实际存在着“因素因素”,即
11、存在因素之间的交互作用即存在因素之间的交互作用漏掉了对试验结果有重要影响的因素,而且试验过程漏掉了对试验结果有重要影响的因素,而且试验过程中该因素未能很好地保持在某一水平而发生了变化中该因素未能很好地保持在某一水平而发生了变化14S14S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析优方案的确定:试验范围内,各水平的最佳组合优方案的确定:试验范围内,各水平的最佳组合A因素列:因素列:K2K3K1B因素列:因素列:K2K3K1C因素列:因素列:K2K3K1A空列空列BCK11.872.102.022.07K22.542.232.272.23K31.972.052.092.0
12、8k10.6230.7000.6730.690k20.8470.7430.7570.743k30.6570.6830.6970.693极差极差R0.670.180.250.16因素主因素主-次次A-B-C优方案优方案A2B2C2试验号试验号因素因素15S15S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析优方案的确定:试验范围内,各水平的最佳组合优方案的确定:试验范围内,各水平的最佳组合确定优方案时,还应区分因素的主次,对于主要因素,一定确定优方案时,还应区分因素的主次,对于主要因素,一定要按有利于指标的要求选取最好的水平要按有利于指标的要求选取最好的水平对于不重要的因素
13、,可以根据有利于降低消耗、提高效率等对于不重要的因素,可以根据有利于降低消耗、提高效率等目的来考虑水平目的来考虑水平16S16S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析A空列空列BC乳化能力乳化能力111110.56212220.74313330.57421230.87522310.85623120.82731320.67832130.64933210.66K11.872.102.022.07K22.542.232.272.23K31.972.052.092.08k10.6230.7000.6730.690k20.8470.7430.7570.743k30.6570
14、.6830.6970.693极差极差R0.670.181.251.16因素主因素主-次次ABC优方案优方案A2B2C2试验号试验号因素因素A2B2C317S17S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析进行验证试验,作进一步的分析进行验证试验,作进一步的分析比较比较A2B2C2和和A2B2C3A2B2C2不如不如A2B2C3的原因的原因试验误差过大试验误差过大有因素未考虑,或未考虑交互作用有因素未考虑,或未考虑交互作用因素水平选择不当因素水平选择不当一般应分析原因,再做试验,直到得出计算分析最优条件,才一般应分析原因,再做试验,直到得出计算分析最优条件,才能说明考察
15、指标是最优能说明考察指标是最优18S18S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析画出因素与指标的关系画出因素与指标的关系趋势图趋势图19S19S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析几点说明几点说明极差分析的各项计算都可以在表中直接进行,这样使极差分析的各项计算都可以在表中直接进行,这样使得试验方案设计与结果分析融于一表,使试验设计形得试验方案设计与结果分析融于一表,使试验设计形成了一个统一的整体,简明,直观,便于分析成了一个统一的整体,简明,直观,便于分析优化条件的确定是灵活的,对于主要的影响因素,一优化条件的确定是灵活的,对于主要
16、的影响因素,一定要选优水平,对于次要因素,应权衡利弊定要选优水平,对于次要因素,应权衡利弊极差分析所得优化工艺条件并不一定在所实施的正交极差分析所得优化工艺条件并不一定在所实施的正交试验方案中,为了考察优化条件的再现性,应追加验试验方案中,为了考察优化条件的再现性,应追加验证性试验,从而进一步判断所找出的生产工艺条件是证性试验,从而进一步判断所找出的生产工艺条件是否最优否最优20S20S6.5.1 单指标正交试验结果的直观分析单指标正交试验结果的直观分析几点说明几点说明由极差分析得出的优化工艺条件,只有在试验所考察由极差分析得出的优化工艺条件,只有在试验所考察的范围内有意义,超出试验范围,情况
17、有可能变化,的范围内有意义,超出试验范围,情况有可能变化,欲扩大适用范围,必须再做扩大范围试验以确定结果欲扩大适用范围,必须再做扩大范围试验以确定结果在试验研究中,有时通过一轮试验不一定能选出优化在试验研究中,有时通过一轮试验不一定能选出优化条件,特别是在缺乏有关资料的情况下,往往需要探条件,特别是在缺乏有关资料的情况下,往往需要探索多次,这是要充分利用因素与指标趋势图,确定下索多次,这是要充分利用因素与指标趋势图,确定下一步试验的研究方向一步试验的研究方向极差分析中,应计算空列的极差极差分析中,应计算空列的极差R21S21S6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析多指标正交试验结果的直观分析
18、实际生产和科学试验中,试验结果的好坏往往不是一实际生产和科学试验中,试验结果的好坏往往不是一个指标能全面评判的个指标能全面评判的多指标试验设计多指标试验设计多指标试验中,不同指标的重要程度常常是不一致的多指标试验中,不同指标的重要程度常常是不一致的各因素对不同指标的影响程度也不完全相同各因素对不同指标的影响程度也不完全相同多指标试验的结果分析比较复杂多指标试验的结果分析比较复杂22S22S6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析多指标正交试验结果的直观分析例例6-10 在用乙醇提取葛根中有效成分的试验中,为提高提取在用乙醇提取葛根中有效成分的试验中,为提高提取率,对提取工艺进行优化,考察三项指
19、标:提取物得率,提取率,对提取工艺进行优化,考察三项指标:提取物得率,提取物中葛根总黄酮含量、总黄酮中葛根素含量,三个指标都是越物中葛根总黄酮含量、总黄酮中葛根素含量,三个指标都是越大越好,根据前期探索性试验,选取大越好,根据前期探索性试验,选取3个相对重要的因素:乙醇个相对重要的因素:乙醇浓度、液固比和提取剂回流次数进行正交试验,各选浓度、液固比和提取剂回流次数进行正交试验,各选3水平如表水平如表所示,请分析找出较好的提取工艺条件。所示,请分析找出较好的提取工艺条件。乙醇浓度乙醇浓度(%)A液固比液固比B回流次数回流次数C18071260623708323S23S6.5.2 多指标正交试验结
20、果的直观分析多指标正交试验结果的直观分析解解 本试验为三因素三水平试验,不考虑交互作用,可选择本试验为三因素三水平试验,不考虑交互作用,可选择L9(34)安排试验,表头设计和试验方案见表安排试验,表头设计和试验方案见表试验试验试验因素试验因素AB空白列空白列C试验方案试验方案11111A1B1C121222A1B2C231333A1B3C342123A2B1C352231A2B2C162312A2B3C273132A3B1C283213A3B2C393321A3B3C124S24S6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析多指标正交试验结果的直观分析按规定方案试验,得出试验结果按规定方案试验,得
21、出试验结果试验方案试验方案试验结果试验结果AB空白列空白列C提取物得提取物得率率/%葛根总黄葛根总黄酮含量酮含量/%葛根素含葛根素含量量/%111116.25.12.1212227.46.32.5313337.87.22.6421238.06.92.4522317.06.42.5623128.26.92.5731327.47.32.8832138.28.03.1933216.67.02.2试验号试验号因素因素25S25S6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析多指标正交试验结果的直观分析对每个试验指标分别计算极差,确定因素的主次顺序及优方案对每个试验指标分别计算极差,确定因素的主次顺序及优方案
22、AB空白列空白列C提取物得率提取物得率总黄酮含量总黄酮含量葛根素含量葛根素含量111116.25.12.1212227.46.32.5313337.87.22.6421238.06.92.4522317.06.42.5623128.26.92.5731327.47.32.8832138.28.03.1933216.67.02.2提提取取物物得得率率K121.421.622.619.8K223.222.62223K322.222.622.224k17.137.27.536.6k27.737.537.337.67k37.47.537.48极差极差R1.810.64.2因素主次因素主次C-A-B优方
23、案优方案C3A2B2或或C3A2B326S26S6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析多指标正交试验结果的直观分析对每个试验指标分别计算极差,确定因素的主次顺序及优方案对每个试验指标分别计算极差,确定因素的主次顺序及优方案AB空白列空白列C提取物得率提取物得率总黄酮含量总黄酮含量葛根素含量葛根素含量111116.25.12.1212227.46.32.5313337.87.22.6421238.06.92.4522317.06.42.5623128.26.92.5731327.47.32.8832138.28.03.1933216.67.02.2总总黄黄酮酮含含量量K118.619.3201
24、8.5K220.220.720.220.5K322.321.120.922.1k16.26.436.676.17k26.736.96.736.83k37.437.036.977.37极差极差R3.71.80.93.6因素主次因素主次A-C-B优方案优方案A3C3B327S27S6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析多指标正交试验结果的直观分析对每个试验指标分别计算极差,确定因素的主次顺序及优方案对每个试验指标分别计算极差,确定因素的主次顺序及优方案AB空白列空白列C提取物得率提取物得率总黄酮含量总黄酮含量葛根素含量葛根素含量111116.25.12.1212227.46.32.5313337
25、.87.22.6421238.06.92.4522317.06.42.5623128.26.92.5731327.47.32.8832138.28.03.1933216.67.02.2葛葛根根素素含含量量K17.27.37.76.8K27.48.17.17.8K38.17.37.98.1k12.42.432.572.27k22.472.72.372.6k32.72.432.632.7极差极差R0.90.80.81.3因素主次因素主次C-A-B优方案优方案C3A3B228S28S6.5.2 多指标正交试验结果的直观分析多指标正交试验结果的直观分析做趋势图做趋势图29S29S6.5.2 多指标正交
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