正交試驗設計及極差分析步驟總結

五水平三因素響應面需要幾組試驗

正交試驗設計時試驗最佳化的常用方法。它可以透過科學合理地規劃設計，達到用較少的試驗次數，取得較為準確可靠的結果。

一、研究背景

當前有一項研究，研究大豆出油率分別與3個因素的關係情況，分別是萃取液，溫度和處理時間。需要設計一個三因素三水平的正交試驗表，並收集試驗資料後進行分析，希望找出3個因素時各水平的最佳大豆出油率組合。

二、正交實驗設計

進入SPSSAU系統，選擇［實驗/醫學研究］——［正交實驗］。

確定因子個數及水平數，點選［開始分析］。得到正交表L9。3。4，總共進行9次試驗。

三、資料收集

確定選用的正交表後，把表中各列因子下的數字“1”、“2”、“3”，分別換成各因子在試驗中的水平值，並根據此表格安排試驗方案。

下一步按照試驗方案進行試驗，將對應資料收集填入表中。

本案例資料如下表：表格中水平數量使用數字表示，比如因子2（溫度）裡面的數字1表示20度，數字2表示35度。

四、

資料分析

上傳資料，對試驗資料進行分析。

選擇［實驗/醫學研究］——［極差分析］。

放置分析項操作如下：

SPSSAU輸出結果如下：

極差分析可用於研究正交試驗資料，包括因素間的優勢或因素間具體水平的優劣。表格中各指標含義說明如下：

極差分析表格中可知：從3個因素來看，結合R值（因素極差值）的大小對比可知，因子2溫度是最優因素，其次是因子1萃取液量，最後是因子3處理時間。因而3個因素的優劣排序為：因子2（溫度）>因子1（萃取液量）>因子3（處理時間）。

具體結合各因子的最佳水平可知，因子1萃取液量時第2個水平即50時最優，因子2溫度以第3個水平即50度最優，因子3處理時間以第3個水平即3。5小時最優。

綜合上述分析可知：最優因子為溫度。最優組合為“溫度50度，萃取液量50，處理時間3。5小時”。

透過圖形可直觀檢視如下：