一正交法試驗設(shè)計ppt

1、知識回顧知識回顧優(yōu)選法優(yōu)選法單因素單因素雙因素雙因素單峰情形單峰情形多峰情形多峰情形0.6180.618法法分?jǐn)?shù)法分?jǐn)?shù)法對分法對分法縱橫對折法縱橫對折法單峰情形單峰情形從好點出發(fā)法從好點出發(fā)法平行線法平行線法雙因素雙因素盲人爬山法盲人爬山法分批試驗法分批試驗法盲人爬山法盲人爬山法新課導(dǎo)入新課導(dǎo)入在前面的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)學(xué)過了：在前面的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)學(xué)過了：在單因素或雙因素的情況下，應(yīng)該怎樣在單因素或雙因素的情況下，應(yīng)該怎樣分析，怎樣解決問題分析，怎樣解決問題.那么，當(dāng)我們遇到多因素應(yīng)該怎樣那么，當(dāng)我們遇到多因素應(yīng)該怎樣做呢？做呢？想一想想一想在多因素的情況下，我們在多因素的情況下，我們強(qiáng)調(diào)抓

2、住主強(qiáng)調(diào)抓住主要矛盾，對各個因素進(jìn)行分析，找出主要要矛盾，對各個因素進(jìn)行分析，找出主要因素，略去次要因素，化多為少因素，略去次要因素，化多為少.但在某些但在某些情況下，我們需要反復(fù)做試驗情況下，我們需要反復(fù)做試驗.新產(chǎn)品的試制新產(chǎn)品的試制.舊工藝的革新舊工藝的革新在進(jìn)行試驗時，在進(jìn)行試驗時，如何如何安排試驗安排試驗？安排得好，試？安排得好，試驗次數(shù)不多就能得出規(guī)律驗次數(shù)不多就能得出規(guī)律性認(rèn)識，引出正確結(jié)論，性認(rèn)識，引出正確結(jié)論，安排得不好，往往做了很安排得不好，往往做了很多次試驗仍得不到明確結(jié)多次試驗仍得不到明確結(jié)果果.是否有一種方是否有一種方法，只做少量一部法，只做少量一部分試驗，就能對多分

3、試驗，就能對多個因素同時進(jìn)行考個因素同時進(jìn)行考察，察，快速解決問題快速解決問題呢？呢？ 人們在長期的科學(xué)試驗和時間中，人們在長期的科學(xué)試驗和時間中，總結(jié)出了一種解決這類安排多因素試驗總結(jié)出了一種解決這類安排多因素試驗問題的方法問題的方法正交試驗設(shè)計法正交試驗設(shè)計法.教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)知識與能力知識與能力過程與方法過程與方法.了解正交試驗設(shè)計的思想和方法了解正交試驗設(shè)計的思想和方法.了解正交試驗設(shè)計方法解決問題的過程了解正交試驗設(shè)計方法解決問題的過程.能夠正確應(yīng)用正交法能夠正確應(yīng)用正交法.通過對現(xiàn)實中多個因素問題的分析與解通過對現(xiàn)實中多個因素問題的分析與解決，學(xué)會使用正交試驗設(shè)計方法來分析與解決，

4、學(xué)會使用正交試驗設(shè)計方法來分析與解決問題決問題.情感態(tài)度與價值觀情感態(tài)度與價值觀通過對現(xiàn)實問題的分析，能夠通過對現(xiàn)實問題的分析，能夠?qū)φ槐淼奶匦杂斜容^感性的認(rèn)識，對正交表的特性有比較感性的認(rèn)識，提高學(xué)生對現(xiàn)實生活中問題的觀察提高學(xué)生對現(xiàn)實生活中問題的觀察與分析能力與分析能力.教學(xué)重難點教學(xué)重難點重點重點難點難點了解用正交試驗設(shè)計方法解決簡單問題了解用正交試驗設(shè)計方法解決簡單問題的過程，會合理地選擇正交表，正確安排試的過程，會合理地選擇正交表，正確安排試驗并對試驗結(jié)果作出正確分析驗并對試驗結(jié)果作出正確分析.了解正交試驗的思想和方法，正確應(yīng)用了解正交試驗的思想和方法，正確應(yīng)用正交表正交表.本節(jié)導(dǎo)

5、航本節(jié)導(dǎo)航.正交試驗設(shè)計法正交試驗設(shè)計法利用正交表來合理安排試驗的一種方法利用正交表來合理安排試驗的一種方法.指標(biāo)指標(biāo)試驗要考核的效果試驗要考核的效果.在正交試驗中，主要設(shè)在正交試驗中，主要設(shè)計可測量的定量指標(biāo)，常用計可測量的定量指標(biāo)，常用X、Y、Z來表示來表示.因素因素指對試驗指標(biāo)可能產(chǎn)生影響的原因指對試驗指標(biāo)可能產(chǎn)生影響的原因.因素是因素是在試驗中應(yīng)當(dāng)加以考察的重點內(nèi)容，一般用在試驗中應(yīng)當(dāng)加以考察的重點內(nèi)容，一般用A、B、C、 來表示來表示.在正交試驗中，只選取可控在正交試驗中，只選取可控因素參加試驗因素參加試驗. .水平水平是指因素在試驗中所處的狀態(tài)或條件是指因素在試驗中所處的狀態(tài)或條件

6、.對于定量因素，每一個選定值即為一對于定量因素，每一個選定值即為一個水平個水平.水平又叫水平又叫位級位級， 一般用一般用1 1、2 2、3 3、 來表示來表示.在試驗中需要考察某因素的幾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）種狀態(tài)時，則稱該因素為幾水平（位級）的因素的因素.L L4 4（2 23 3）正交表）正交表1 12 22 24 42 22 21 13 32 21 12 22 21 11 11 11 13 32 21 1列號列號列列號號試驗試驗號號A AB BC CL L4 4 （2 23 3）正交表代號正交表代號正交表行數(shù)正交表行數(shù)正交表字碼總數(shù)正交表字碼總數(shù)（

7、可安排的水平數(shù)）（可安排的水平數(shù)）正交表列數(shù)正交表列數(shù)（可安排的因素數(shù)）（可安排的因素數(shù)）正交試驗設(shè)計分析步驟：正交試驗設(shè)計分析步驟：1.1.明確試驗?zāi)康?；明確試驗?zāi)康模?.2.確定考察的指標(biāo)；確定考察的指標(biāo)；3.3.挑因素，選水平（位級）；挑因素，選水平（位級）；4.4.設(shè)計試驗方案；設(shè)計試驗方案；5.5.實施試驗方案；實施試驗方案；6.6.試驗結(jié)果分析（一般用目測法、極差試驗結(jié)果分析（一般用目測法、極差分析法、畫趨勢圖等）；分析法、畫趨勢圖等）；7.7.反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗以逼近最優(yōu)方案；反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗以逼近最優(yōu)方案；8.8.驗證試驗并通過生產(chǎn)驗證確認(rèn)較優(yōu)方驗證試驗并通過生產(chǎn)驗證確認(rèn)較優(yōu)方案案.案例

8、案例1某化工產(chǎn)品的產(chǎn)量受到溫度、反應(yīng)時間某化工產(chǎn)品的產(chǎn)量受到溫度、反應(yīng)時間B B和催化劑濃度和催化劑濃度C C三個因素的影響。一工人在具體三個因素的影響。一工人在具體生產(chǎn)過程中，根據(jù)經(jīng)驗，溫度、反應(yīng)時間及催生產(chǎn)過程中，根據(jù)經(jīng)驗，溫度、反應(yīng)時間及催化劑濃度分別可以取化劑濃度分別可以取兩個水平兩個水平：溫度：溫度：A A1 1=80,A=80,A2 2=90;=90;反應(yīng)時間：反應(yīng)時間：B B1 1=1h,B=1h,B2 2=2h;=2h;催化劑濃度：催化劑濃度：C C1 1=5%,C=5%,C2 2=6%.=6%.現(xiàn)要在上述的情況下找出產(chǎn)量最佳的因素現(xiàn)要在上述的情況下找出產(chǎn)量最佳的因素組合方案，

9、并分析影響結(jié)果的主次因素組合方案，并分析影響結(jié)果的主次因素.請同學(xué)們幫幫他請同學(xué)們幫幫他.大家來幫忙大家來幫忙大家經(jīng)過試驗，將試驗大家經(jīng)過試驗，將試驗的結(jié)果，即產(chǎn)量列在表中的結(jié)果，即產(chǎn)量列在表中.列號列號試驗號試驗號1010C C1 1(5%)(5%)B B2 2(2)(2)A A2 2(90)(90)4 41919C C2 2(6%)(6%)B B1 1(1)(1)A A2 2(90)(90)3 31313C C2 2(6%)(6%)B B2 2(2)(2)A A1 1(80)(80)2 21717C C1 1(5%)(5%)B B1 1(1)(1)A A1 1(80)(80)1 1產(chǎn)量產(chǎn)量

10、C C催化劑催化劑濃度濃度B B反應(yīng)時間反應(yīng)時間(h)(h)溫度溫度()()大大家家談?wù)劦降鬃顑?yōu)方案該怎樣選擇呢？請大家到底最優(yōu)方案該怎樣選擇呢？請大家分析根據(jù)前面案例的試驗表進(jìn)行討論分析根據(jù)前面案例的試驗表進(jìn)行討論.從表中的試驗結(jié)果列可以看從表中的試驗結(jié)果列可以看到，第號試驗在個試驗中的到，第號試驗在個試驗中的產(chǎn)量最高產(chǎn)量最高.總結(jié)總結(jié)在直接對比時，如果在直接對比時，如果試驗中考察因素之外的其試驗中考察因素之外的其他因素的狀態(tài)差異難以把他因素的狀態(tài)差異難以把握，握，試驗誤差帶有隨機(jī)性試驗誤差帶有隨機(jī)性，我們該怎樣設(shè)法克服隨即我們該怎樣設(shè)法克服隨即誤差對分析試驗結(jié)果的影誤差對分析試驗結(jié)果的影響

11、呢？響呢？使用直觀分析法使用直觀分析法列號列號試驗號試驗號1010C C1 1(5%)(5%)B B2 2(2)(2)A A2 2(90)(90)4 41919C C2 2(6%)(6%)B B1 1(1)(1)A A2 2(90)(90)3 31313C C2 2(6%)(6%)B B2 2(2)(2)A A1 1(80)(80)2 21717C C1 1(5%)(5%)B B1 1(1)(1)A A1 1(80)(80)1 1產(chǎn)量產(chǎn)量C C催化劑催化劑濃度濃度B B反應(yīng)時間反應(yīng)時間(h)(h)溫度溫度()()k k1q1q=1/2K=1/2K1q1qk k2q2q=1/2K=1/2K2q2

12、q151514.514.5181811.511.513.513.51616R Rq q0.50.56.56.52.52.5k kpqpq=K=Kpqpq/ /第第q q列中水平列中水平p p重復(fù)的次數(shù)重復(fù)的次數(shù)(q=1,2,3,p=1,2)(q=1,2,3,p=1,2)R Rq q=maxk=maxk1q1q,k,k2q2q-mink-mink1q1q,k,k2q2q,q=1,2,3.q=1,2,3.1.1.均衡分散性：均衡分散性：由于每一列中各種字碼出現(xiàn)相同的次數(shù)，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

13、而代表性強(qiáng)，容易出現(xiàn)好的水平組合中，因而代表性強(qiáng)，容易出現(xiàn)好條件條件.（效率高）（效率高）每一列中，不同的數(shù)字出現(xiàn)每一列中，不同的數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相等，即統(tǒng)一因素的任一的次數(shù)相等，即統(tǒng)一因素的任一水平在試驗中出現(xiàn)的機(jī)會相等水平在試驗中出現(xiàn)的機(jī)會相等.2.2.整齊可比性：整齊可比性：由于任意兩列中全部有序的數(shù)字對出現(xiàn)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，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(jìn)行比較，作出展望因而能最有效地進(jìn)行比較，作出展望.（效果（效果好）好）任何兩因素的各

14、種水平搭配，任何兩因素的各種水平搭配，在試驗中出現(xiàn)的機(jī)會也相等在試驗中出現(xiàn)的機(jī)會也相等.課堂小結(jié)課堂小結(jié)正交表介紹正交表介紹正交試驗設(shè)計正交試驗設(shè)計正交試驗應(yīng)用正交試驗應(yīng)用確定試驗的因素和水平確定試驗的因素和水平正交表特性正交表特性選擇合適的正交表選擇合適的正交表做表頭設(shè)計做表頭設(shè)計確定試驗方案確定試驗方案試驗結(jié)果分析，選出最佳組合試驗結(jié)果分析，選出最佳組合課堂練習(xí)課堂練習(xí)答：水平答：水平. .在進(jìn)行試驗時，為了方便起見，在試在進(jìn)行試驗時，為了方便起見，在試驗中變化的因素，驗中變化的因素，表示，因素表示，因素在試驗中所取的不同狀態(tài)稱為在試驗中所取的不同狀態(tài)稱為_._.2.2.請簡述正交表試驗設(shè)

15、計的步驟請簡述正交表試驗設(shè)計的步驟答：答：1 1）. .明確試驗?zāi)康?；明確試驗?zāi)康模? 2）. .確定考察的指標(biāo)；確定考察的指標(biāo)；3 3）. .挑因素，選水平（位級）；挑因素，選水平（位級）；4 4）. .設(shè)計試驗方案；設(shè)計試驗方案；5 5）. .實施試驗方案；實施試驗方案；6 6）. .試驗結(jié)果分析（一般用目測法、極差分試驗結(jié)果分析（一般用目測法、極差分析法、畫趨勢圖等）；析法、畫趨勢圖等）；7 7）. .反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗以逼近最優(yōu)方案；反復(fù)調(diào)優(yōu)試驗以逼近最優(yōu)方案；8 8）. .驗證試驗并通過生產(chǎn)驗證確認(rèn)較優(yōu)方案驗證試驗并通過生產(chǎn)驗證確認(rèn)較優(yōu)方案3. 3. 正交試驗設(shè)計法正交試驗設(shè)計法是指是指_

16、答：答：利用正交表來合理安排試驗的一利用正交表來合理安排試驗的一種方法種方法.4.4.正交表具有均衡分散性和整齊可比性，正交表具有均衡分散性和整齊可比性，那么：這兩個特性具體指的是什么？那么：這兩個特性具體指的是什么？答：答：均衡分散性：由于每一列中各種字碼出現(xiàn)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(qiáng)，容在配合完全的水平組合中，因而代表性強(qiáng)，容易出現(xiàn)好條件易出現(xiàn)好條件.（效率高）（效率高）整齊可比性：由于任意兩列中全部有序的整齊可比性：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

17、就保證了在各個水?dāng)?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(jìn)行比較，作出展望干擾，因而能最有效地進(jìn)行比較，作出展望.（效果好）（效果好）5.5.已知某化學(xué)反應(yīng)中較重要的因素有：已知某化學(xué)反應(yīng)中較重要的因素有：催化劑的量，：溶劑的用量，：反應(yīng)時間催化劑的量，：溶劑的用量，：反應(yīng)時間.各因素的取值如下表，應(yīng)選擇怎樣的正交表？各因素的取值如下表，應(yīng)選擇怎樣的正交表？353520201.51.53 3303015151.21.22 2202010100.90.91 1（）（）（）（）（）（）因素因素水平水平答：答：L L9 9(3(34 4) )教材習(xí)題答案教材習(xí)題答案.解答：解答：由正交表的特性來保證，按正交表安排的由正交表的特性來保證，按正交表安排的試點的分布很均勻，選出的試點具有很強(qiáng)的代試點的分布很均勻，選出的試點具有很強(qiáng)的代表性，各種因素和水平都有相碰且僅有一次，表性，各種因素和水平都有相碰且僅有一次，這個就保證了按照正交表來安排試驗只做一部這個就保證了按照正