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正交设计的特点

正交设计的特点

的有关信息介绍如下:

正交设计的特点

先了解几个术语:

因素,作为试验研究过程的自变量,常常是造成试验指标按某种规律发生变化的那些原因;

水准,试验中因素所处的具体状态或情况,又称为等级 ;

[例1]为提高某打印机的打印速率,选择了三个有关因素进行条件 试验,温度(X),反应时间(Y),耗墨量(Z),并确定了它们的试验范围:

X:10-20℃

Y:5-10秒钟

Z:5-7%

试验目的是搞清楚因素X、Y、Z对打印速率有什么影响,哪些因素是主要的,哪些是次要的,从而确定最适合的生产条件,即温度、时间及用耗墨量各为多少才能使打印速率高。

如何安排试验?

1,全组合方法

取三个因素所有水准之间的组合,即x0y0z0,x0y0z1,x0y1z0, ……,x1y1z1,共有23 =8次试验 用图表示就是图1 立方体的8个节点。这种试验法称做全面试验法。

优缺点:

考虑了所有可能的因素。当因素的数目比较多,每个因素的水准数目也多时。试验量会大得惊人。如选六个因素,每个因素取五个水准时,如果要做全面试验,则需56 =15625次试验,这规模就相当大,造成严重的资源浪费。

先了解几个术语:

因素,作为试验研究过程的自变量,常常是造成试验指标按某种规律发生变化的那些原因;

水准,试验中因素所处的具体状态或情况,又称为等级 ;

[例1]为提高某打印机的打印速率,选择了三个有关因素进行条件 试验,温度(X),反应时间(Y),耗墨量(Z),并确定了它们的试验范围:

X:10-20℃

Y:5-10秒钟

Z:5-7%

试验目的是搞清楚因素X、Y、Z对打印速率有什么影响,哪些因素是主要的,哪些是次要的,从而确定最适合的生产条件,即温度、时间及用耗墨量各为多少才能使打印速率高。

如何安排试验?

1,全组合方法

取三个因素所有水准之间的组合,即x0y0z0,x0y0z1,x0y1z0, ……,x1y1z1,共有23 =8次试验 用图表示就是图1 立方体的8个节点。这种试验法称做全面试验法。

优缺点:

考虑了所有可能的因素。当因素的数目比较多,每个因素的水准数目也多时。试验量会大得惊人。如选六个因素,每个因素取五个水准时,如果要做全面试验,则需56 =15625次试验,这规模就相当大,造成严重的资源浪费。

2,简单对比法

简单对比法,即变化一个因素而固定其他因素,如首先固定Y、Z于y0、z0,使X变化之:

↗x0

y0z0 →x1(好结果)

如得出结果x1最好,则固定X于x1,Z还是z0,使Y变化之:

↗y0

x1z0 →y1 (好结果)

得出结果以y1为最好,则固定Y于y1,X于x1,使Z变化之:

↗z0

x1y1→z1 (好结果)

试验结果以z1最好。于是就认为最好的组合是x1y1z1。

优缺点:

简单对比法的最大优点就是试验次数少,例如六因素五水准试验,在不重复时,只用5+(6-1)×(5-1)=5+5×4=25次试验就可以了。 但缺点很多。首先这种方法的选点代表性很差,如按上述方法进行试验,试验点完全分布在一个角上,而在其他一个很大的范围内没有选点。因此这种试验方法不全面,所选的组合x2y2z2不一定是8个组合中最好的。其次,用这种方法比较条件好坏时,只是把单个的试验数据拿来,进行数值上的简单比较,而试验数据中必然要包含着误差成分,所以单个数据的简单比较不能剔除误差的干扰,必然造成结论的不准确。

3,正交实验法

正交表是运用组合数学理论构造的一种规格化的表格,特点如下:

【整齐可比性】:每一列中所有数字出现的次数是相等的

【均衡分散性】:任意两列间横向组合的数字对搭配次数也是相等的

特征:参考【例1】【图1】,与因素X (包含水准x0、x1)对应的有(x0yz)和(x1yz)二个平面,同样对于Y、Z也各有二个平面,共6个平面。则在选择试验点时,这6个平面上的试验点都应当一样多,即对每个因素的每个水准我们都要同等看待。(讨论)

结论:在6个平面中每个平面上都恰好有2个点而每个平面的每条直线都有一个点,而且只有一个点,总共4个点。这样的试验方案,试验点的分布很均匀,试验次数也不多。