一、概述

1、正交試驗設計法（正交試驗法）－是利用正交表來合理安排試驗的一種方法。

2、安排任何一項試驗，首先要明確試驗的目的是什么？用什么指標來衡量考核的結果？對試驗指標可能有影響的因素是什么？為了搞清楚影響因素，應當把因素選擇在哪些水平上？

3、指標

就是試驗要考核的效果。在正交試驗中，主要設計可測量的定量指標，常用X、Y、Z來表示。

4、因素

是指對試驗指標可能產生影響的原因。因素是在試驗中應當加以考察的重點內容，一般用A、B、C、•• • 來表示。在正交試驗中，只選取可控因素參加試驗。

5、水平

是指因素在試驗中所處的狀態(tài)或條件。對于定量因素，每一個選定值即為一個水平。水平又叫位級，一般用1、2、3、•• • 來表示。在試驗中需要考察某因素的幾種狀態(tài)時，則稱該因素為幾水平（位級）的因素。

二、正交表

正交表：在設計安排正交試驗時制作好的標準化的表格。

1、正交表的性質：

1）均衡分散性。由于每一列中各種字碼出現(xiàn)相同的次數(shù)，這就保證了試驗條件均衡地分散在配合完全的水平組合中，因而代表性強，容易出現(xiàn)好條件。（效率高）

2）整齊可比性。由于任意兩列中全部有序的數(shù)字對出現(xiàn)相同的次數(shù)，這就保證了在各個水平的效果之中，最大限度地排除了其他因素的干擾，因而能最有效地進行比較，作出展望。（效果好）

三、常用正交試驗設計與分析

常用正交試驗設計與分析的步驟如下

1、明確試驗目的；

2、確定考察的指標；

3、挑因素，選水平（位級）；

4、設計試驗方案；

5、實施試驗方案；

6、試驗結果分析（一般用目測法、極差分析法、畫趨勢圖等）；

7、反復調優(yōu)試驗以逼近最優(yōu)方案；

8、驗證試驗并通過生產驗證確認較優(yōu)方案。

三、常用正交試驗設計與分析－示例

1、明確試驗目的

2,4－二硝基苯肼是×× 化工廠生產的一種試劑產品。過去的工藝過程長、工作量大，且產品經(jīng)常不合格。今采用2,4－二硝基氯代苯（以下簡稱氯代苯）與水合肼在乙醇作溶劑下合成的新工藝，小試已初步成功，但產率只有45％，希望通過正交試驗，找出好的生產條件，達到優(yōu)質增產的目的。

2、確定考察指標

要考察的指標：產率 （％ ）、外觀 （顏色 ）。

3、挑因素、選水平（位級），制定因素水平（位級）表

經(jīng)分析決定考察乙醇用量、水合肼用量、反應溫度、反應時間、水合肼品種、攪拌速度六種等因素，每種因素各選出兩個水平（位級）。

4、設計試驗方案

1）因素順序上列

2）位級對號入座

5、實施試驗方案

6、試驗結果分析

1)直接看，可靠又方便。

        產率：    顏色：

2）算一算，有效又簡單。

I ＝∑ A1， ∑B1， ∑C1，•••；

II＝∑ A2， ∑B2， ∑C2，•••；

3）比極差R：若 R大，表示該列因素對產率的影響敏感，是重要因素；

          若R小，表示該列因素對產率的影響不敏感，是不重要因素。

          確定因素排序：主→ 次（R：大→小）

4）比位級：若 I＞ II，則該列因素的位級1比位級2好；

               若I＜ II，則該列因素的位級2比位級1好。

               確定因素的位級或取舍。

6、試驗結果分析

1)“直接看”和“算一算”的關系。

2)如果生產上急需，通常應優(yōu)先補充試驗“算一算”的好條件。經(jīng)過驗證，如果效果真有所提高，就可將它交付生產上使用。

3)①倘若驗證后的效果比不上“直接看”的好條件，就說明該試驗的現(xiàn)象比較復雜。

②還有一種情況是，試驗時間較長，等不到驗證試驗的結果。對于這兩種情況，生產上可先用“直接看”的好條件，也可結合具體情況作些修改；與此同時，另行安排試驗，尋找更好的條件。

7、反復調優(yōu)試驗，逼近最優(yōu)方案
1）挑因素，選位級，制定因素位級表

2)利用正交表確定試驗方案，實施試驗方案。

3）試驗結果分析

“直接看“：顏色：－加料速度是影響顏色的重要因素

 產率：第2號的產率（86％）最高

試驗條件：水合肼用量為理論值的2.3倍，反應時間為2h，慢速加料。

“算一算“：因素（主→次）     水合肼用量       加料速度    時間

           好位級               2.3倍           慢          2h

“算一算”的好條件與“直接看”的好條件一致。

運用正交試驗法的注意事項：

1)不應隨便選取非正交表進行正交試驗。

2)當選用日本正交表做試驗時，則應按日本型正交試驗的程序、方法進行試驗設計與分析；當選用中國型正交表做試驗時，則應按中國型正交試驗的程序、方法進行試驗設計與分析。二者不能混用。

3)試驗前要確定考察指標，對多項考察指標要分清主次，最好設法（如綜合評分）使之變成單項考察指標。

4)進行正交試驗設計時應盡量多考察因素、水平（位級）。

5)在試驗實施的過程中，因素水平（位級）要嚴格控制在規(guī)定的水平（位級）變化精度內。

6)正交試驗設計不是一次簡單利用正交表就可以順利取得成功，而應多次反復利用才能取得較佳效果。

7)試驗結果的測試技術和手段的精度要有保證，計算應正確無誤，避免發(fā)生分析失誤。