《正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)》PPT課件.ppt

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1、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)什么是試驗(yàn)設(shè)計(jì)方差分析方法是根據(jù)已取得的數(shù)據(jù)資料有效地分析一個(gè)或兩個(gè)因子對(duì)所研究對(duì)象的指標(biāo)的影響程度試驗(yàn)設(shè)計(jì)是研究如何科學(xué)地安排各種試驗(yàn)因素，使我們能夠嚴(yán)格控制試驗(yàn)誤差，用較小的人力、物力和時(shí)間，最大限度獲得豐富而可靠的資料試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方差分析完全隨機(jī)化設(shè)計(jì)因子設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)隨機(jī)化區(qū)組設(shè)計(jì)可重復(fù)雙因素方差分析單因素方差分析無(wú)重復(fù)雙因素方差分析完全隨機(jī)化設(shè)計(jì)“處理”被隨機(jī)地指派給試驗(yàn)單元的一種設(shè)計(jì)“處理”是指可控制的因素的各個(gè)水平“試驗(yàn)單元(experimentunit)”是接受“處理”的對(duì)象或?qū)嶓w在試驗(yàn)性研究中，感興趣的變量是明確規(guī)定的

2、，因此，研究中的一個(gè)或多個(gè)因素可以被控制，使得數(shù)據(jù)可以按照因素如何影響變量來(lái)獲取對(duì)完全隨機(jī)化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采用單因素方差分析完全隨機(jī)化設(shè)計(jì)-例題分析【例】一家種業(yè)開(kāi)發(fā)股份公司研究出三個(gè)新的小麥品種：品種1、品種2、品種3。為研究不同品種對(duì)產(chǎn)量的影響，需要選擇一些地塊，在每個(gè)地塊種上不同的品種，然后獲得產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這一過(guò)程就是試驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程這里的“小麥品種”就是試驗(yàn)因子或因素，品種1、品種2、品種3就是因子的三個(gè)不同水平，稱(chēng)為處理假定選取3個(gè)面積相同的地塊，這里的“地塊”就是接受處理的對(duì)象或?qū)嶓w，稱(chēng)為試驗(yàn)單元將每個(gè)品種隨機(jī)地指派給其中的一個(gè)地塊

3、，這一過(guò)程就是隨機(jī)化設(shè)計(jì)過(guò)程完全隨機(jī)化設(shè)計(jì)的“可重復(fù)性”原則每個(gè)試驗(yàn)條件下試驗(yàn)可重復(fù)進(jìn)行。如，在上面例子中，由于只抽取3個(gè)地塊，只能獲得3個(gè)產(chǎn)量的數(shù)據(jù)，也就是對(duì)應(yīng)于每個(gè)處理的樣本容量為1；為獲得每個(gè)品種的更多數(shù)據(jù)，必須重復(fù)基本試驗(yàn)步驟。假定不是抽取3個(gè)地塊，而是12個(gè)地塊，然后將每個(gè)品種之一隨機(jī)地指派給其中的4個(gè)地塊，這就相當(dāng)于重復(fù)做了4次試驗(yàn)。完全隨機(jī)化設(shè)計(jì)-例題分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)：隨機(jī)化區(qū)組設(shè)計(jì)先按一定規(guī)則將試驗(yàn)單元?jiǎng)澐譃槿舾赏|(zhì)組，稱(chēng)為“區(qū)組（block）”再將各種處理隨機(jī)地指派給各個(gè)區(qū)組比如在上面的例子中，首先根據(jù)土壤的好壞分成幾個(gè)區(qū)組，假定

4、分成四個(gè)區(qū)組：區(qū)組1、區(qū)組2、區(qū)組3、區(qū)組4，每個(gè)區(qū)組中有三個(gè)地塊在每個(gè)區(qū)組內(nèi)的三個(gè)地塊以抽簽方式?jīng)Q定所種的小麥品種分組后再將每個(gè)品種（處理）隨機(jī)地指派給每一個(gè)區(qū)組的設(shè)計(jì)就是隨機(jī)化區(qū)組設(shè)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用無(wú)重復(fù)雙因素方差分析隨機(jī)化區(qū)組設(shè)計(jì)-例題分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)：因子設(shè)計(jì)感興趣的因素有兩個(gè)如：小麥品種和施肥方式假定有甲、乙兩種施肥方式，這樣三個(gè)小麥品種和兩種施肥方式的搭配共有3×2=6種。如果我們選擇30個(gè)地塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每一種搭配可以做5次試驗(yàn)，也就是每個(gè)品種(處理)的樣本容量為5，即相當(dāng)于每個(gè)品種(處理)重復(fù)做了5次試驗(yàn)考慮兩個(gè)因素(可推廣到多個(gè)因素)

5、的搭配試驗(yàn)設(shè)計(jì)稱(chēng)為因子設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)主要用于分析兩個(gè)因素及其交互作用對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用可重復(fù)雙因素方差分析因子設(shè)計(jì)-例題分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)：正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)多個(gè)因素多水平的因子的研究，會(huì)遇到試驗(yàn)次數(shù)太多的具體困難如，三個(gè)四水平的因子，則全部不同水平的搭配共有64（43）個(gè)，需做64次試驗(yàn)，成本較高。有時(shí)全因子試驗(yàn)甚至無(wú)法實(shí)施。問(wèn)題：能否從全部搭配中應(yīng)該挑幾個(gè)組合來(lái)做試驗(yàn)？若能的話，從全部搭配中具體挑選哪幾個(gè)組合來(lái)做試驗(yàn)？正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)能既方便，又有效地解決多個(gè)多水平的因子的試驗(yàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題什么是正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)研究多因素多水平的又一種設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)一步分析對(duì)

6、所研究對(duì)象的指標(biāo)的影響程度它是根據(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)是一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，并可以得到基本令人滿(mǎn)意的結(jié)果應(yīng)用場(chǎng)合：改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、采用新工藝、試驗(yàn)新產(chǎn)品、改進(jìn)技術(shù)管理正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)用正交表安排試驗(yàn)正交表是一整套規(guī)則的設(shè)計(jì)表格利用正交表的特點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)所具有的“均勻分散性”和“綜合可比性”是使試驗(yàn)次數(shù)減少，試驗(yàn)效果完美的兩個(gè)特點(diǎn)有可能從眾多的處理組合中選出最優(yōu)的處理組合例：L9(34)L:正交表記號(hào)9:該表有9行，可以做九個(gè)不同條件的試驗(yàn)4:該表有4列，最多只能考慮四個(gè)因子3:這

7、張表的主體中僅有三個(gè)不同的數(shù)字，每個(gè)因子取三個(gè)水平一個(gè)正交表中也可以各列的水平數(shù)不相等，我們稱(chēng)它為混合型正交表列號(hào)試驗(yàn)號(hào)1234123456789111112221333212322312312313232133321L9(34)正交表安排三因子三水平試驗(yàn)選點(diǎn)示意圖123456789A1A3A2C1C2B2B3C3B1正交表的特點(diǎn)每個(gè)因素的每個(gè)水平與另一個(gè)因素各水平各碰一次，這就是正交性每一列中，不同數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相等---均勻分散性任意兩列中，將同一橫行的兩個(gè)數(shù)字看成有序數(shù)對(duì)時(shí)，每種數(shù)對(duì)出現(xiàn)的次數(shù)相等---綜合可比性將正交表中的任兩行交換，或

8、任兩列交換，仍然還是正交表將某一列中的各數(shù)碼作對(duì)換或輪換，結(jié)果仍然是正交表正交表的表頭設(shè)計(jì)原則選定正交表后，把因子放到正交表的列上去，稱(chēng)為表頭設(shè)計(jì)一列