正交试验设计经典案例_L9(34)正交表

2024-12-0815:46:41创业资讯0

一、案例概览

本案例旨在从特定草中提取植物酚,并探索最佳提取条件。通过专业知识,已知可能有三个影响因素及各自三个水平影响植物酚的提取效果。尽管不需要考虑交互项,但依然希望透过实验确定最佳条件,以植物酚含量为评价标准(请注意,此案例数据纯属虚构,不具实际参考意义)。数据详情如下所述:

二、问题剖析与解决方案

目标是寻找提取植物酚的最佳条件,涉及三个因素及各自三个水平。若逐一进行实验分析并对比结果,将需进行333=27次实验,明显耗时且效率不高。为此,可利用正交实验来节省时间并高效获得结果。而要找出最佳提取条件,可采用方差分析进行研究。

三、软件操作与结果解读指南

(一) 正交表设计操作

1. 软件操作步骤

在SPSSAU软件中进入医学实验/研究模块,选择正交实验功能。接着,设定因子个数及每个因子的水平数。因本案例有三个因子且每个因子有三个水平,故如此操作后点击开始分析。

2. 设计结果概览

生成的正交表包含9次实验,且满足每列中不同数字出现次数相等、任意两列横向数字对出现次数相等的特性。此表可上传至SPSSAU系统进行下一步分析。

(二) 数据处理与导入

1. 数据格式整理

为进行后续分析,需整理正确的数据格式,确保数据带有相应标签。如因子1中的数字1代表某一特定加水量,数字2代表另一加水量,以此类推。

2. 数据导入操作

将整理好的数据通过SPSSAU系统右上角的“上传数据”按钮进行导入。点击上传文件,将数据上传即可。

随后进行方差分析。

(三) 方差分析详解

1. 软件操作细节

在进行多因素方差分析时,因变量为“含量”,自变量为“加水量”、“时间”及“次数”。故选择三因素方差分析功能,并进行相应操作。

2. 结果解读

从三因素方差分析结果可见,加水量、次数等均呈现出显著性。例如,加水量F值及P值分别为32.738和0.030(P值小于0.1),表明其主效应存在。对于哪个水平最优的问题,可通过图形直观查看或进后多重比较来分析。

考虑到图形的直观性和易于分析的特点,本例选择以图形方式进行分析。结果展示如下:横坐标代表因子水平数,图形中显示加水量为8L、煎时间为1.5h、煎次数为2时效果最优。最优组合为“加水量8L、时间为1.5h、含水量30%、煎次数2次”。

四、总结提炼

综合利用正交实验及三因素方差分析,我们得到了关于三个因素三水平的正交表,并进行了正确的数据处理与上传。经过分析,得出三个因素的主次关系及最优组合。

五、知识小贴士

(1) 为什么无法进行多因素方差分析?

有时即便有正交表,若实验次数过少导致自由度不足,则无法进行多因素方差分析。如需进行多因素方差分析,需确保实验次数及自由度满足要求。

(2) 正交表种类与差异?

正交表有多种,即便因子数量及水平数相同,生成的正交表也可能不同。

(3) 事后多重比较的类型选择?

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