DoE，即Design of Experiment，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)稱，是一種安排實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法。
讓我們舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)加深我們的理解:
為了提高物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率，工藝工程師需要研究反應(yīng)溫度和溶液濃度對(duì)物質(zhì)A轉(zhuǎn)化率的影響，經(jīng)過(guò)以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和運(yùn)行測(cè)試，得到如下表所示的結(jié)果:
從上表可以看出，這是一個(gè)兩因素兩水平的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。響應(yīng)是物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率，因素是反應(yīng)溫度和溶液濃度，有兩個(gè)水平(反應(yīng)溫度的高水平為100℃，低水平為85℃，溶液濃度的高水平為15%，低水平為10%)。
分析了反應(yīng)溫度的主要影響。當(dāng)處于85℃的低水平時(shí)，平均轉(zhuǎn)化率為56。當(dāng)處于100℃的高水平時(shí)，平均轉(zhuǎn)化率為68%；轉(zhuǎn)化率從56提高到68完全是由于反應(yīng)溫度的變化，這是反應(yīng)溫度因素的主要影響。
同樣的分析方法，當(dāng)溶液濃度從10%增加到15%時(shí)，平均轉(zhuǎn)化率從66降低到58，這是溶液濃度因子的主要影響。
此外，無(wú)論反應(yīng)溫度是85℃還是100℃，溶液濃度從10%增加到15%都會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率降低8%。無(wú)論溶液濃度是10%還是15%，反應(yīng)溫度從85℃提高到100℃也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率提高8；這兩個(gè)因素在不同水平上的變化沒(méi)有相關(guān)性，說(shuō)明這兩個(gè)因素之間沒(méi)有相互作用。
利用Minitab軟件進(jìn)行分析，可以得到更直觀的主效果圖和交互圖。
本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的結(jié)果表明，為了提高物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率，有必要在較低溶液濃度的條件下提高反應(yīng)溫度。
為了找到最佳工藝條件，需要進(jìn)行方差分析和回歸分析，得到回歸方程。根據(jù)回歸方程，預(yù)測(cè)不同工藝條件(即不同反應(yīng)溫度和溶液濃度的組合)下的轉(zhuǎn)化率，并通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。
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