用Minitab做正交试验设计(李娟)

用Minitab做正交 试验设计品质检测科：李 娟 2014.09.19

关于Minitab软件Minitab软件作为世界著名的数据分析软件已有几十 年的开发历史，具有体积小、功能大、操作简单、易于掌 握、计算精确、兼容性好等特点，已成为统计领域最为普 及的软件工具之一，在教育、研究企业管理等各个领域有 着广泛的运用。 Minitab软件不仅具有包括数据管理、统计分析、图 表分析、输出管理等在内的基本统计功能，还有着强大的 实验设计(design of experiments,DOE)功能，用正交表 安排试验方案，以误差因素模拟造成产品质量波动的各种 干扰，通过对各种实验方案得统计分析，找出抗干扰能力 最强、调整性最好、性能最稳定、可靠的设计方案。所以 ，这个模块可以完成正交表格设计、数据分析以及结果预 测等。

试验设计 试验设计可分为单因素问题试验设计与多因素试验设计。 常用的单因素试验设计方法有：对分法、0.618 法、分数实 验法等等。 常用的多因素试验设计方法有：曲面响应法、全因子试验法、 正交试验设计等。其中正交试验设计法是研究与处理多因素实 验的一种科学方法。利用规格化的表格—正交表,科学地挑选试 验条件,合理安排实验。该方法是在上世纪50 年代由日本质量 管量专家田口玄一提出的，由于其具有均衡分配、整齐可比的 特点，所需工作量小，却可得到全面的试验分析结果，因而得 到了广泛的应用，称为国际标准型正交试验法，又称为田口设 计。我国于上世纪70 年代由数学家张里千教授经过简化得到了 中国型正交试验法。两者的主要区别在于中国型采用极差分析 的方法对试验结果进行评价，计算量小、简单；田口型采用方 差分析的方法，可得到因素间相互影响大小的结论。

1.食品防腐剂概念：能有效防止食品中的微生物生长和繁殖，延 长食品货架期的一类合成物质或天然物质，该类 物质必须符合食品质量与安全的要求，进行了安 全性评估。 防腐剂： 在适当的条件下，抑制微生物生长 杀菌剂：在较短的时间内，杀死微生物。

【试验指标】作为试验研究过程的因变量，常为 试验结果特征的量 【因素】作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 例如：y=ax+b 【水平】试验中因素所处的具体状态或情况，又 称为等级

实例：某化工厂希望寻找提高产品转化率的生产工艺条件。1)实验目的：提高转化率 2)试验指标：转化率越大越好，这一指标是一个望大 特性。 3)因子与水平

经分析影响转化率的影响因素有3个，相对应的水 平见表1

4)选用正交表和设计表头由于因子均

为3水平，故选用三水平正交表，由正交 表每列自由度f等于各列的水平数减1,两交互作用的 自由度等于两因素的自由度的乘积。则因子与交互作 用的自由度之和为：fA+fB+fC =6 据选择正交表的必要条件，其行数n应满足：n>6,为 了避免表头出现混杂现象，并且尽量保证试验次数尽 量少，此例不考虑交互作用，表头设计见表2.

5)列出试验设计 实验设计可用minitab帮助实现，见图1.

图1

图2

图3

图4