正交试验设计的直观分析就是要通过计算,将各因素、水平对试验结果指标的影响大小,通过极差分析,综合比较,以确定最优化试验方案的方法.有时也称为极差分析法.
例9.7 中试验结果转化率列在表9.21 中,在9 次试验中,以第9 次试验的指标86 为最高,其生产条件是A3B3C2D1.由于全面搭配试验有81 种,现只做了9 次.9 次试验中最好的结果是否一定是全面搭配试验中最好的结果呢?还需进一步分析.
(1)极差计算
在代表因素A 的表9.21 的第1 列中,将与水平“1”相对应的第1,2,3 号3 个试验结果相加,记作T11,求得T11=151.同样,将第1 列中与水平“2”对应的第4,5,6 号试验结果相加,记作T21,求得T21=183.
一般地,定义Tij为表9.21 的第j 列中,与水平i 对应的各次试验结果之和(i=1,2,3.j=1,2,3,4).记T 为9 次试验结果的总和,Rj 为第j 列的3 个Tij中最大值与最小值之差,称为极差.
显然T=,j=1,2,3,4.此处T11 大致反映了A1 对试验结果的影响,
T21大致反映了A2 对试验结果的影响.
T31大致反映了A3 对试验结果的影响.
T12,T22和T32分别反映了B1,B2,B3 对试验结果的影响.
T13,T23和T33分别反映了C1,C2,C3 对试验结果的影响.
T14,T24和T34分别反映了D1,D2,D3 对试验结果的影响.
Rj 反映了第j 列因素的水平改变对试验结果的影响大小,Rj 越大反映第j 列因素影响越大.上述结果列表9.22.
表9.22
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(2)极差分析
由极差大小顺序排出因素的主次顺序:
这里,Rj 值相近的两因素间用“,”号隔开,而Rj 值相差较大的两因素间用“;”号隔开.由此看出,特别要求在生产过程中控制好因素B,即反应时间.其次是要考虑因素A 和D,即要控制好反应温度和真空度.至于原料配比就不那么重要了.
选择较好的因素水平搭配与所要求的指标有关.若要求指标越大越好,则应选取指标大的水平.反之,若希望指标越小越好,应选取指标小的水平.在例9.7 中,希望转化率越高越好,所以应在第1 列选最大的T31=185,即取水平A3.同理可选B3C1D3.故例9.7 中较好的因素水平搭配是A3B3C1D3.
例9.8 某试验被考察有A,B,C,D,E5 个因素.每个因素有两个水平.选用正交表L8(27),现分别把A,B,C,D,E 安排在表L8(27)的第1,2,4,5,7 列上,空出第3,6 列仿例9.7做法,按方案试验.记下试验结果,进行极差计算,得表9.23.
表9.23
试验目的要找出试验结果最小的工艺条件及因素影响的主次顺序.从表9.23 的极差Rj的大小顺序排出因素的主次顺序为
最优工艺条件为A2B1C1D2E1.
表9.23 中因没有安排因素而空出了第3,6 列.从理论上说,这两列的极差Rj 应为0,但因存有随机误差,这两个空列的极差值实际上是相当小的.
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