第五章 试验设计试验设计韩韩 之之 俊俊南京理工大学经济管理学院南京理工大学经济管理学院目 录5.1 正交表简介 5.2 二水平正交试验 5.3 三水平正交试验 5.4 水平数不等的正交试验 5.5 正交试验设计案例 5.6 问题与讨论5.1 正交表简介N0.1234567 11111111 21112222 31221122 41222211 52121212 62122121 72211221 82212112(1) 正交表L8(27)(2) L8(27)两列间交互作用表列 列1234567(1)325476(2)16745(3)7654(4)123(5)32(6)1(3) 正交表L9(34)No. 1 2 3 41 1 1 1 12 1 2 2 23 1 3 3 34 2 1 2 35 2 2 3 16 2 3 1 27 3 1 3 28 3 2 1 39 3 3 2 1(4) 水平数不等的正交表L8(4124)No.12345 111111212222321122422211531212632121741221842112(5) 正交表L12(211) No.1234567891011111111111111 211111222222 311222111222 412122122112 512212212121 612221221211 721221122121 821212221112 921122212211 1022211112212 1122121211122 1222112121221(6) 正交表L18(2137)列号No.123456781 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 181 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 21 1 1 2 2 2 3 3 3 1 1 1 2 2 2 3 3 31 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 31 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 2 3 1 3 1 21 2 3 2 3 1 1 2 3 3 1 2 3 1 2 2 3 11 2 3 2 3 1 3 1 2 2 3 1 1 2 3 3 1 21 2 3 3 1 2 2 3 1 2 3 1 3 1 2 1 2 31 2 3 3 1 2 3 1 2 1 2 3 2 3 1 2 3 15.2 二水平正交试验5.2.1 基本步骤 (1)明确目的、确定指标 (2)挑因素、选水平、制定因素水平表 (3)选正交表 (4)表头设计 (5)试验方案设计 (6)试验实施(7)试验数据分析法一：直观分析法法二：极差分析法法三：方差分析法 (8)最佳方案确定 (9)工程平均估计 (10)验证试验5.2.2 案例案例：乙酰胺苯磺化反应正交试验（1）目的与指标目的优化工艺 指标收率（2）因素水平表不搅拌272702搅拌17（%）1（h)50( )1DCBA因素水 平（3）表头设计列 号1234567因 素ABA BCD（4） 试验数据表NO.A 1B 2AB 3C 456D 7yi（%）11111111652111222274 312211227141222211735212121270621221217372211221628221211267T1283282268268276275273T=555T2272273287287279280282R1191919359CT=38503.125 S15.12510.12545.12545.1251.1253.12510.125ST=129.875（5） 方差分析表 来源SfvF值A15.125115.1257.12B10.125110.1254.76AB45.125145.12521.24*C45.125145.12521.24*D10.125110.1254.76e4.25022.125T129.8757注:F12(0.99)=98.49, F12(0.95)=18.51（6） A、B二元配置表B1B2A1139144A21431295.3 三水平正交试验序号123456疵点 类型搭丝漏焊拉尖半焊气孔其它合计权数a1= 0.45a2= 0.20a3= 0.12a4= 0.10a5= 0.08a6= 0.051.00频数C1C2C3C4C5C6C案例: 波焊工艺优化（1） 目的与指标目的优化波焊工艺 指标加权平均缺陷数（2） 波焊试验因素水平表因素水平A 焊接温度 ()B 焊接速度 (cm/s)C 锡波高度 (cm)D 预热时间 (s)12504220225552.52532606330（3） 波焊试验数据表NO.A 1B 2C 3D 4yi1111142.31 2122235.23 3133325.30 4212340.48 5223111.40 6231214.39 7313228.10 8321316.67 9332121.58 T1102.84110.8973.3775.29T=235.46 T266.2763.3097.2977.72 T366.3561.2764.8082.45 R36.5749.6232.497.16CT=6160.16S296.54525.67189.028.85ST=1020.08（4） 波焊试验方差分析表来源SfVF值A296.542148.2733.47 *B525.672262.8459.33 *C189.02294.5121.33 *D8.85*2 *(e)(8.85)(2)(4.43)T1020.088F22 (0.95 ) =19.00， F22 (0.99) =99.015.4 水平数不等的正交试验5.4.1 混合水平正交表法5.4.2 正交表的灵活应用5.4.1 混合水平正交表法案例：化油器的优化设计（1）目的与指标目的寻找一种在不同天气条件下均有较小比油耗的化油器。指标比油耗 （2）因素水平表 （3）试验数据表因素一水平二水平三水平A：大喉管直径323436B：中喉管直径222120C：小喉管直径1098D：空气量管直径1.21.00.8E：天气高气压低气压No.EABCDy 12345678 111111111240.7 211222222230.1 311333333236.5 412112233217.1 512223311210.5 612331122306.8 713121323247.1 813232131228.3 913313212237.7 1021133221208.4 1121211332253.3 1221322113232.0 1322123132209.2 1422231213245.1 1522312321234.1 1623132312217.7 1723213123209.7 1823321231339.8 T12154.81340.21392.61632.81426.7T=4304.1 sT=19770.5T22149.31377.01468.71359.21478.2 T31580.91442.81312.01399.2 s1.75904.1499.09997.3536.1（4）方差分析表来源sfVF比 A5904.1 22952.0 9.92* B499.02249.5 C9997.3 24998.7 16.79* * D 536.12268.0 E 1.711.7 e 2832.3 8354.0 (e)(3869. 1)(13)(297.6 ) T19770. 5175.4.2 正交表的灵活应用5.4.2.1 并列法案例：聚氨酯合成橡胶工艺优化 （1）目的与指标目的优化工艺 指标抗胀强度 （2）因素水平表考虑交互作用AB,A CA44A33D2C2B2A22D1C1B1A11DCBA水平因素（3）选正交表L16(215) （4）表头设计（5）试验数据表因素 A B AB C AC D 列号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 No.ABABCACDY-100 123456789101112131415 1111111111111175 21111122222222131 31222211112222-3 4122222222111136 5211221122112269 62112222112211987222111122221162 8222112211112242 9312121212121250 103121221212121125 11321211212212170 123212121211212140 13412211221122191 14412212112211289 154211212212112104 16421122112122190 T1239728777679700518647511672593610654647T=126 9 sT=21 159T2271541492590569751622758597670659615622 T3385 T4374 s401921865077495107333993938133524311509539（6）方差分析表来源SfVF比A40193134014.11B21861218623.01C33931339335.72D43114314.54AB66453221523.32A C42043140114.75e284395T2115915F0.95(1,3)=10.13,F0.95(3,3)=9.28（7）A，B的二元配置表（8）A，C的二元配置表A1A2A3A4B1103.083.587.590.0B216.552.0105.097.0A1A2A3A4C136.065.560.097.5C283.570.0132.589.55.4.2.2 拟水平法案例：三甲脂合成工艺优化（1）目的与指标目的优化合成工艺指标转化率（2）因素水平表ABC1A1B1C12A2B2C23B3C3（3）选正交表L9(34) （4）表头设计（5）试验数据表因素 A B C列号 1 2 3 4No.ABCy 1234 1111180.5 2122287.5 3133389.0 4212379.6 5223182.8 6231288.2 7213278.2 8221383.3 9232183.4 T1257.0238.3252.0251.7T=757.5 ST=141.18T2500.5253.6255.5253.9 T3265.6250.0251.9 S10.12124.825.170.99（6）方差分析表来源SfVF比 A10.12110.1228.11* B124.82262.41173.36* C5.1722.597.19 e1.0830.36 T141.188F0.95(1,3)=10.1,F0.99(2,3)=30.85.5 正交试验设计案例5.5.1 多指标正交试验设计5.5.2 钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计5.5.3 农药生产工艺