第6章-SPSS正交试验设计-第六章

1、第第6 6章章 正交试验设计正交试验设计(O(Orthogonal Experimental Design) 第第6 6章章 正交试验设计正交试验设计(O(Orthogonal Experimental Design) 正交试验是一种高效正交试验是一种高效,快速的多因素试验方快速的多因素试验方法法, 能同时对多个因素能同时对多个因素,多个水平进行比较。多个水平进行比较。正交试验利用一套规格化的正交表正交试验利用一套规格化的正交表,使每次使每次试验的因素试验的因素,水平得到最合理的安排水平得到最合理的安排, 所以能所以能以较少的试验次数提供因素以较少的试验次数提供因素,交互影响等有交互影响等有关

2、信息关信息,作出统计推断。通过试验常能找出作出统计推断。通过试验常能找出最佳实验条件最佳实验条件,最好的生产条件最好的生产条件,最合适的配最合适的配料方案等。料方案等。正交试验设计基本步骤基本步骤正交试验设计正交试验设计 结果分析：结果分析：直观分析法直观分析法方差分析法方差分析法 与与SPSS实现实现正交实验设计的基本步骤1234明确实验明确实验目的，确目的，确定考察指定考察指标，挑因标，挑因素，选水素，选水平平选择合选择合适的正适的正交表交表进行表进行表头设计头设计排出实排出实验方案验方案正交试验的结果分析直观分析法计算计算KiKi值和值和KiKi值值计算各因素列的极差计算各因素列的极差R

3、 R根据极差根据极差R R的大小，进行因素的主次排队的大小，进行因素的主次排队选出最优的水平组合选出最优的水平组合验证试验验证试验正交试验的结果分析 方差分析法与SPSS实现1无重复正交试无重复正交试验的方差分析验的方差分析23有重复正交试有重复正交试验的方差分析验的方差分析有交互作用正有交互作用正交试验的方差交试验的方差分析分析须有空列，用须有空列，用空列来估算实空列来估算实验误差验误差SPSS操作步骤如下nStep1：将相关数据输入：将相关数据输入SPSS数据编辑窗口数据编辑窗口后，依次选择后，依次选择AnalyzeGeneral Linear Model Univariate，即可打开，

4、即可打开【Univariate】主对话框。】主对话框。nStep2：将左边：将左边“目标值目标值”变量选入右边变量选入右边“Dependent Variable” （因变量列表），（因变量列表），a、b和和c项目选入项目选入“Fixed Factor(s)”（自变量），（自变量），“d”因子因子(即空列即空列)不动，用于估算试验误差。不动，用于估算试验误差。SPSS操作步骤如下nStep3：选择【：选择【Model 】按钮，打开】按钮，打开【 Univariate Model】子对话框。在此对话】子对话框。在此对话框中选择框中选择“Custom”（自定义模型），将左（自定义模型），将左边边a、

5、b和和c项目选入项目选入“Model”中，按中，按【Continue】按钮返回】按钮返回【 Univariate】主对】主对话框。话框。nStep4：选择【：选择【Post Hoc 】打开【】打开【Post Hoc Multiple Comparisons for 】对话框，将】对话框，将左边左边a、b和和c项目选入项目选入“Post Hoc Tests for”中，选择中，选择“Duncan”，单击，单击【Continue】返】返回回【 Univariate】主对话框。】主对话框。SPSS操作步骤如下nStep4：单击单击【OK】完成。】完成。正交表的设计可以通过正交表的设计可以通过Data

6、-orthogonal design.正交设计菜单项在SPSS中可以直接进行正交设计，Orthogonal Design子菜单项就是专门用于完成该任务的，具体做法用下面的例子说明如下：选择Data-Orthogonal Design-generate，弹出的就是正交设计窗口，操作如下：正交设计菜单项n(1)Factor name框：输入A；单击ADD钮； n(2)确定变量A被选中，单击Define value钮； n(3)Value列：头三行分别输入1、2和3，代表变量A的三个水平； 单击continue钮； n(4)Factor name框：输入B；单击ADD钮； n(5)确定变量B被选中，

7、单击Define value钮； n(6)Value列：头两行分别输入1、2，代表变量B的两个水平；单击continue钮； n(7)单击OK。 6.2.1 单指标正交试验设计及其结果的直观分析单指标正交试验设计及其结果的直观分析(Intiutive analysis of the results of orthogonal experimental design with single index) 例例6-2 (P128P130)单指标：乳化能力单指标：乳化能力 因素水平：因素水平：3因素因素3水平（假定因素间无交互作用）水平（假定因素间无交互作用）（3）明确试验方案）明确试验方案(Def

8、ining testing program )温度温度酯化时间酯化时间催化剂种类催化剂种类Variable ViewData View输出1自变量概况表表中可看出，因素表中可看出，因素A、B、C均有均有3个水平，每个水平有个水平，每个水平有3次次重复。重复。输出2试验结果方差分析表表中可看出，因素的表中可看出，因素的Sig.值均大于值均大于0.05，说明各因素试验结，说明各因素试验结果均无显著影响。果均无显著影响。输出3“A”因素对转化率影响的Duncan多重比较表表中可看出，表中可看出，A因素的第二水平最好。第一水平与第三水平因素的第二水平最好。第一水平与第三水平无显著差异。无显著差异。输出

9、4“B”因素对转化率影响的Duncan多重比较表表中可看出，表中可看出，B因素的水平差异不明显，以第二水平因素的水平差异不明显，以第二水平(2小时小时)相对较好。相对较好。输出5“C”因素对转化率影响的Duncan多重比较表表中可看出，表中可看出，C因素的水平差异不明显，以第二水平因素的水平差异不明显，以第二水平(乙种乙种催化剂催化剂)相对较好。相对较好。（3）有交互作用的正交试验设计及其结果的）有交互作用的正交试验设计及其结果的直观分析直观分析 (Intiutive analysis of the results of orthogonal experimental design with

10、interaction)例例6-5 用石墨炉原子吸收分光光度计法测定用石墨炉原子吸收分光光度计法测定食品中的铅，为提高测定灵敏度，希望吸食品中的铅，为提高测定灵敏度，希望吸光度大。为提高吸光度，对光度大。为提高吸光度，对A（灰化温度（灰化温度/）、）、B（原子化温度（原子化温度/）和）和C（灯电流（灯电流/mA）三个因素进行了考察，并考虑交互）三个因素进行了考察，并考虑交互作用作用AB、AC，各因素及水平如表，各因素及水平如表6-16。试进行正交试验，找出最优水平组合。试进行正交试验，找出最优水平组合。（3）有交互作用的正交试验设计及其结果的）有交互作用的正交试验设计及其结果的直观分析直观分析

11、(Intiutive analysis of the results of orthogonal experimental design with interaction) 3因素因素2水平水平n交互作用：交互作用：AB、ACn指标：吸光度指标：吸光度 ，越大越好，越大越好 水平水平ABC1300180082700240010明确试验方案、进行试验、得到试验结果明确试验方案、进行试验、得到试验结果 输出1自变量概况表表中可看出，因素表中可看出，因素A、B、C、均有、均有2个水平，每个水平有个水平，每个水平有2次重复，每个水平在试验组合中出现次重复，每个水平在试验组合中出现4次。次。输出2试验结

12、果方差分析表表中可看出，因素的主次，水平的搭配还是不行！表中可看出，因素的主次，水平的搭配还是不行！有重复正交试验方差分析Variable View输出1自变量概况表表中可看出，因素表中可看出，因素A、B、C、D均有均有3个水平，每个水平有个水平，每个水平有2次重复，每个水平在试验组合中出现次重复，每个水平在试验组合中出现6次。次。输出2试验结果方差分析表表中可看出，只有因素表中可看出，只有因素B的的Sig.值大于值大于0.05，其余的均小于，其余的均小于0.05，说明，说明A、C、D对试验结果有显著影响，对试验结果有显著影响，B影响不显著。影响不显著。输出3“A”因素对转化率影响的Duncan多重比较表表中可看出，表中可看出，A因素的第三水平最好。因素的第三水平最好。输出4“B”因素对转化率影响的Duncan多重比较表表中可看出，表中可看出，B因素的水平差异不明显，以第二水平相对较因素的水平差异不明显，以第二水平相对较好。好。输出5“C”因素对转化率影响的Duncan多重比较表表中可看出，表中可看出，C因素的第一水平最好。因素的第一水平最好。输出6“D”因素对转化率影响的Duncan多重比较表表中可看出，表中可看出，D因素的第三水平最好。因素的第三水平最好。有交互作用正交试验方差分析Variable View输出1