正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的又一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了"均勻分散，齊整可比"的特點(diǎn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是分析因式設(shè)計(jì)的主要方法。是一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。所以，下面就為大家推薦正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，希望對(duì)大家有所幫助。

　　正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法

　　正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法的基本思想

　　正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用已建立的正交表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安排和數(shù)據(jù)分析的一種方法。它簡單、表格化，用戶可以快速掌握。下面以一個(gè)例子說明正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的基本思想。

　　【例1】為了提高某化工產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率，選取反應(yīng)溫度(a)、反應(yīng)時(shí)間(B)、堿含量(C)三個(gè)因素進(jìn)行條件試驗(yàn)，確定其試驗(yàn)范圍。

　　答:80 - 90 C

　　B: 90 - 150分鐘

　　C: 5 - 7%

　　實(shí)驗(yàn)的目的是找出哪些因素,B和C的轉(zhuǎn)化率,這是主要因素,哪些是次要因素,從而確定最優(yōu)生產(chǎn)條件,如溫度、時(shí)間和堿的用量,使轉(zhuǎn)化率高。試制試驗(yàn)計(jì)劃。

　　這里，對(duì)于因子A，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)選取三個(gè)等級(jí);因子B和因子C也有三個(gè)層次:

　　A: Al = 80c, A2 = 85 C, A3 = 90c

　　B: Bl = 90, B2 = 120, B3 = 150

　　C: Cl = 5%， C2 = 6%， C3 = 7%

　　當(dāng)然，在正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，因素是可以量化的。

　　它也可以是定性的。這取決于數(shù)量因素的水平。

　　距離可以相等也可以不相等。

　　這個(gè)三因素三水平的實(shí)驗(yàn)通常有兩種條件測試。

　　實(shí)驗(yàn)方法:

　　(I)將各級(jí)別的三個(gè)因素，即AlBlC1、A1BlC2、A1B2C1、…A3B3C3、共享

　　33 = 27倍

　　實(shí)驗(yàn)。圖1中立方體的27個(gè)節(jié)點(diǎn)用圖表表示。這種測試方法稱為綜合測試方法。

　　綜合測試中明確各因素與指標(biāo)之間的關(guān)系。但是有太多的實(shí)驗(yàn)。特別是當(dāng)因子數(shù)量較大時(shí)，各因子的水平也較大。實(shí)驗(yàn)的數(shù)量是驚人的。如果選擇6個(gè)因子，每個(gè)因子選擇5個(gè)水平，那么綜合測試需要56 = 15625個(gè)試驗(yàn)，這在實(shí)際中是不可能實(shí)現(xiàn)的。如果采用正交實(shí)驗(yàn)法，只進(jìn)行25個(gè)實(shí)驗(yàn)。從某種意義上說，這25個(gè)試驗(yàn)代表了1565個(gè)試驗(yàn)。

　　圖1綜合測試方法點(diǎn)…

　　(二)簡單對(duì)比法，即先改變一個(gè)因素，再固定其他因素，如先在Bl、Cl中固定B、C，以改變A:

　　A1

　　B1C1到A2

　　A3(好的結(jié)果)

　　如果A3的結(jié)果是最好的，將A固定為A3, C或Cl，將B改為B1。

　　A3C1 B2(成績良好)

　　B3

　　結(jié)果表明，B2是最好的，B在B2中固定，A在A3中固定，C在C1中變化。

　　A3B2 C2(效果良好)

　　C3

　　C2是最好的測試結(jié)果。所以最佳工藝條件是A3B2C2。

　　一般來說，這種方法有一定的效果，但也有很多缺點(diǎn)。首先，選擇這種方法

　　點(diǎn)的代表性很差，如果用上面的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)

　　點(diǎn)完全分布在一個(gè)角落里，但面積很大。

　　沒有選擇。因此，這種測試方法是不全面和選擇的。

　　A3B2C2的工藝條件不一定是27種組合中最好的。

　　。其次，當(dāng)以這種方式比較好和壞的條件時(shí)，以下是正確的。

　　采用單次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的數(shù)值比較。

　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須包含誤差分量，因此單因素法簡單易行。

　　簡單的數(shù)據(jù)比較并不能消除誤差的干擾，這將不可避免地導(dǎo)致不穩(wěn)定的結(jié)論。簡單比較法最大的優(yōu)點(diǎn)是測試次數(shù)少，如六因素五水平測試。沒有重復(fù)，只能使用5+(6-1)某5-1=5+5某4=25個(gè)測試。

　　考慮到這兩種測試方法的優(yōu)點(diǎn)，從綜合測試點(diǎn)中選取典型點(diǎn)和代表性點(diǎn)，使測試點(diǎn)均勻分布在測試范圍內(nèi)，能夠反映整體情況。但是，我們希望盡可能少的實(shí)驗(yàn)場地，所以我們應(yīng)該考慮一些具體的問題。

　　例如，A、Al、A2、A3對(duì)應(yīng)三個(gè)平面，B、C對(duì)應(yīng)三個(gè)平面，共9個(gè)平面。這9個(gè)平面應(yīng)該有相同數(shù)量的測試點(diǎn)，也就是說，每個(gè)因素的每一層都應(yīng)該被平等對(duì)待。具體來說，每個(gè)平面上有三行和三列，要求每一行和每列上有相同數(shù)量的點(diǎn)。這樣就完成了如圖2所示的設(shè)計(jì)，測試點(diǎn)用我們可以看到，在9個(gè)平面中，每個(gè)平面上恰好有3個(gè)點(diǎn)，每個(gè)平面的行和列上都有一個(gè)點(diǎn)，只有一個(gè)點(diǎn)，總共9個(gè)點(diǎn)。在這樣的測試方案中，測試點(diǎn)的分布非常均勻，測試的次數(shù)并不多。