韩之俊教授课件---试验设计(5)

1、第五章第五章 目目 录录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 正交表简介正交表简介N0.12345671111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112(1) 正交表正交表L8(27)(2) L8(27)两列间交互作用表两列间交互作用表 列列1234567(1)325476(2)16745(3)7654(4)123(5)32(6)1(3) 正交表正交表L9(34) No. 1 2 3 4 1 1 1 1 1 2 1

2、2 2 2 3 1 3 3 3 4 2 1 2 3 5 2 2 3 1 6 2 3 1 2 7 3 1 3 2 8 3 2 1 3 9 3 3 2 1(4) 水平数不等的正交表水平数不等的正交表L8(4124)No.12345111111212222321122422211531212632121741221842112(5) 正交表正交表L12(211) No.123456789101111111111111121111122222231122211122241212212211251221221212161222122121172122112212182121222111292112221

3、2211102221111221211221212111221222112121221(6) 正交表正交表L18(2137)列号列号No.123456781234567891011121314151617181111111112222222221112223331112223331231231231231231231231232313122313121232311233123122311232313122311233121233122312313121231233123121232312315.2 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(

4、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 案例案例案例：乙酰胺苯磺化反应正交试验案例：乙酰胺苯磺化反应正交试验（1）目的与指标）目的与指标 目的目的优化工艺优化工艺 指标指标收率收率（2）因素水平表）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）表头设计列号1234567因素ABA BCD（4） 试验数据表试验数据表NO.A1B2AB3C456D7yi（%）1111111165211122227

5、4312211227141222211735212121270621221217372211221628221211267T1283282268268276275273T=555T2272273287287279280282R1191919359CT=38503.125S15.12510.12545.12545.1251.1253.12510.125ST=129.875（5） 方差分析表方差分析表 来源SfvF值A15.125115.1257.12B10.125110.1254.76AB45.125145.12521.24*C45.125145.12521.24*D10.125110.1254

6、.76e4.25022.125T129.8757注:F12(0.99)=98.49, F12(0.95)=18.51（6） A、B二元配置表二元配置表B1B2A1139144A21431295.3 三水平正交试验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案例案例: 波焊工艺优化波焊工艺优化（1） 目的与指标目的与指标 目的目的优化波焊工艺优化波焊工艺 指标指标加权平均缺陷数加权平均缺陷数（2） 波焊试验因素水平表波焊试验因素水平表 因素水平A焊接

7、温度()B焊接速度(cm/s)C锡波高度(cm)D预热时间(s)12504220225552.52532606330（3） 波焊试验数据表波焊试验数据表NO.A1B2C3D4yi1111142.312122235.233133325.304212340.485223111.406231214.397313228.108321316.679332121.58T1102.84110.8973.3775.29T=235.46T266.2763.3097.2977.72T366.3561.2764.8082.45R36.5749.6232.497.16CT=6160.16S296.54525.6718

8、9.028.85ST=1020.08（4） 波焊试验方差分析表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）

9、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.EABCDy12345678111111111240.7211222222230.1311333333236.5412112233217.1512223311210.5612331122306.8713121323247.1813232131228.3913313212237.71021133221208.41121211332253.31221322113232.01322123132209.214222312

10、13245.11522312321234.11623132312217.71723213123209.71823321231339.8T12154.81340.21392.61632.81426.7T=4304.1sT=19770.5T22149.31377.01468.71359.21478.2T31580.91442.81312.01399.2s1.75904.1499.09997.3536.1 （4）方差分析表来源sfVF比A5904.122952.09.92*B499.02249.5C9997.324998.716.79*D 536.12268.0E 1.711.7e 2832.383

11、54.0(e)(3869.1) (13)(297.6)T19770.5 17 5.4.2 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-1001234567891011121314151111111111111175211111

12、2222222213131222211112222-341222222221111365211221122112269621122221122119872221111222211628222112211112242931212121212125010312122121212112511321211212212170123212121211212140134122112211221911441221211221128915421121221211210416421122112122190T1239728777679700518647511672593610654647T=1269sT=21159

13、T2271541492590569751622758597670659615622T3385T4374s401921865077495107333993938133524311509539 （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A1A2A3A4B1103.083.587.590.0

14、B216.552.0105.097.0A1A2A3A4C136.065.560.097.5C283.570.0132.589.5 5.4.2.2 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.ABCy12341111180.52122287.53133389.04212379.65223182.86231288.27213278.28221383.39232183.4T1257.0238.3252.

15、0251.7T=757.5ST=141.18T2500.5253.6255.5253.9T3265.6250.0251.9S10.12124.825.170.99 （6）方差分析表来源SfVF比A10.12110.1228.11*B124.82262.41173.36*C5.1722.597.19e1.0830.36T141.188F0.95(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 农药生产工艺优化的正交试验设计 5.5.1多指标正交试验设计1.多指标正交试验设计方法（1

16、）综合平衡法（2）综合指标法（3）排队评分法2.案例5.5.1多指标正交试验设计一、目的与指标一、目的与指标试验目的试验目的：优选精矿粉造球配方试验指标试验指标：（1）抗压强度（kg)Y1 （2）落下强度（0.5m/次） Y2 （3）裂纹度Y3 （4）综合评分Z 5.5.1多指标正交试验设计多指标正交试验设计二、因素水平表二、因素水平表表5.5.1 精矿粉造球配方因素水平表 因素水平 A粒度（%） B水分（%） C膨润土（%） D碱度（%） 1 3091.51.4 2 60102.01.2 3 8081.01.65.5.1多指标正交试验设计多指标正交试验设计三、试验数据表三、试验数据表No.A

17、BCD试验指标评分1234Y1Y2Y3Z1111111.31.0265212224.43.53503133310.84.5360421237.01.0255522317.81.51656231223.615.00100731329.91.0260832138.04.51709332113.220.00955.5.1多指标正交试验设计多指标正交试验设计四、极差分析四、极差分析Response Table for MeansResponse Table for MeansLevel A B C DLevel A B C D1 58.33 60.00 78.33 75.001 58.33 60.00

18、 78.33 75.002 73.33 61.67 66.67 70.002 73.33 61.67 66.67 70.003 75.00 85.00 61.67 61.673 75.00 85.00 61.67 61.67Delta 16.67 25.00 16.67 13.33Delta 16.67 25.00 16.67 13.33Rank 2.5 1 2.5 4Rank 2.5 1 2.5 45.5.1多指标正交试验设计多指标正交试验设计M Me ea an n o of f M Me ea an ns s32184787266603213218478726660321ABCDM Ma

19、 ai in n E Ef ff fe ec ct ts s P Pl lo ot t ( (d da at ta a m me ea an ns s) ) f fo or r M Me ea an ns s四、极差分析四、极差分析5.5.2 钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计一、试验目的与试验指标一、试验目的与试验指标试验目的试验目的：钢丝镀锌工艺优化试验指标试验指标： （1）粗丝淬火强度的信噪比1 （2）粗丝锌层重量的信噪比2 （3）粗丝延伸率的信噪比3 （4）细丝强度的信噪比4 （5）细丝锌层重量的信噪比5 （6）细丝扭转次数的信噪比6 （7）细丝打结率的信噪比

20、7 （8）综合信噪比= 1+ 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 75.5.2 钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计二、因素水平表二、因素水平表 因素水平A (g/l)ZnSO4浓度B (0C)炉温C（0C）铅温D(g/l)H2SO4E(A/根）单丝电流F(r/min)转速1A1B1C1D1E1F12A1-100B1-20C1-30D1-40E1-30F1-13A1+100B1+20C1+30D1+40E1+30F1+1容差20510102005.5.2 钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计三、表头设计三、表头设计 正交表L18(21*37)

21、列号12345678因素ABCDEF5.5.2 钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计四、信噪比数据表四、信噪比数据表No.1234567133.9624.30-6.732.1627.734.0-31.43113.99230.6426.6-5.629.3027.630.8-31.39108.04330.1027.7-5.632.2428.234.0-31.50115.14428.6123.8-4.823.0825.233.0-31.67897.22532.0524.6-2.828.5327.334.6-31.47112.81629.6121.3-7.533.3126.03

22、3.6-31.46104.86731.7118.6-2.628.4225.729.8-31.50100.13832.5126.9-7.629.9427.530.8-31.51100.54930.5726.9-3.927.8227.833.2-31.70110.691031.5919.9-5.230.4725.733.9-31.70104.661131.4029.8-5.730.2928.334.2-31.66116.631232.3524.6-7.229.9027.632.3-31.50108.051332.1226.0-0.328.3924.733.4-31.31113.001433.402

23、3.9-5.728.0025.633.3-31.87106.631529.0127.9-6.529.8427.833.8-31.39110.481630.8930.0-8.430.6328.331.6-31.48111.541729.8920.9-5.728.6928.532.5-31.83100.251831.3017.2-5.730.0425.934.5-31.63101.615.5.2 钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计 五、极差分析五、极差分析Response Table for MeansResponse Table for MeansLevel C1 A

24、C3 B C D E FLevel C1 A C3 B C D E F1 107.0 111.1 106.8 108.2 107.3 106.8 110.6 107.31 107.0 111.1 106.8 108.2 107.3 106.8 110.6 107.32 108.1 107.5 107.5 107.3 106.0 104.8 104.7 110.82 108.1 107.5 107.5 107.3 106.0 104.8 104.7 110.83 104.1 108.5 107.2 109.4 111.1 107.4 104.63 104.1 108.5 107.2 109.4

25、111.1 107.4 104.6Delta 1.0 7.0 1.7 1.0 3.4 6.3 5.9 6.2Delta 1.0 7.0 1.7 1.0 3.4 6.3 5.9 6.2Rank 7 1 6 8 5 2 4 3Rank 7 1 6 8 5 2 4 35.5.2 钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计钢丝镀锌工艺优化的正交试验设计五、极差分析五、极差分析M Me ea an n o of f M Me ea an ns s21110.0107.5105.0321321321110.0107.5105.0321321321110.0107.5105.0321C1AC3BCDEFM Ma ai in n E Ef ff fe ec ct ts s P Pl lo ot t ( (d da at ta a m me ea an ns s) ) f fo or r M Me ea an ns s 5