正交实验设计范文第1篇

【摘要】 

目的通过提纯工艺的研究，提高灯盏乙素的纯度和得率。方法采用正交设计实验方案，选择灯盏乙素纯化最佳条件，用高效液相色谱法测定纯化后样品中灯盏乙素的含量。结果醇沉乙醇用量120 ml， 60%的乙醇溶解滤渣，酸化ph=1为最佳纯化工艺。结论该方法简单，操作简便，且能获得很好纯度和产率。

【关键词】  灯盏乙素; 正交设计; 纯化; 高效液相色谱

盏花始载于《滇南本草》， 又名灯盏细辛，属于短亭飞蓬，归类菊科飞蓬植物。飞蓬属约有二百种以上，而能入药的短亭飞蓬只有3种，1974年以来，被云南省制药工业广泛用作制药原料（《云南省药品标准》）。灯盏花素制剂从20世纪70年代开始应用于临床上，主要用于治疗高血压病、脑栓塞、多发性神经炎、慢性视网膜炎及脑血管意外所致的瘫痪症［1］。近年来有文献报道它治疗心脑血管疾病的主要活性成分为灯盏乙素（又名野黄芩苷）［2～4］。现在市售的灯盏花素多为含灯盏乙素90%左右的粗品，其进一步纯化工艺还没有相关文献报道。本实验采用正交实验法对其纯化工艺进行研究，并采用高效液相色谱法检测纯化后样品中灯盏乙素含量［5～7］。

1  仪器与试剂

   

高效液相色谱仪（日本岛津公司lc2010a型）；kq-250de数控超声波清洗器（昆山超声仪器有限公司）；电子分析天平bt25s(日本岛津)。灯盏花素（云南植物药业有限公司）；野黄芩苷（对照品110842-200504，中国药品生物制品检定所）；乙醇（分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；甲醇（色谱醇，天津市科密欧化学试剂有限公司）；h3po4（分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；naoh（分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；水为双蒸水；其余试剂均为分析纯。

2  方法

   

精密称取灯盏乙素粗品1g溶于磷酸盐缓冲溶液，加0.2 mol/l的氢氧化钠使之全部溶解（ph<8），加无水乙醇沉淀，过滤，滤渣用60%乙醇溶解，稀盐酸调ph=1值，有沉淀析出，过滤，滤渣水洗，50℃真空干燥，即得高纯度灯盏乙素。

3  结果

3.1  灯盏乙素的测定

3.1.1  色谱条件

色谱柱为c18柱；流动相为甲醇-0.1%磷酸（40∶60）；检测波长335 nm；流速1.0 ml/min；柱温为室温。进样量10 μl。

3.1.2  样品液的测定

精密称取“2方法”项所得灯盏乙素样品用甲醇配成0.1 mg/ml样品溶液。按“3.1.1”项下色谱条件进样。色谱图见图1。

3.1.3  标准曲线的制备

准确称取野黄芩苷对照品10 mg，于比色管中甲醇定容至10 ml，即为浓度为1 mg/ ml对照品溶液。分别取0.25，0.5，1，1.5，2.0，2.5 ml稀释至10 ml，配成0.025，0.05，0.1，0.15，0.2，0.25 mg/ ml系列标准液，进样测定峰面积。以峰面积（y）与进样浓度（x）进行线性回归，得回归方程为y=1.0×107x-314 548，r=0.997 7，线性范围25.00～250.00 μg/ml。

3.1.4   精密度实验

精密量取0.05，0.1，0.2 mg/ ml的野黄芩苷对照品溶液按上述色谱条件，分别重复测定5次。计算rsd值分别为0.15%，0.19%，0.23%，表明测定方法精密度良好。

3.1.5  稳定性实验

精密量取“3.1.2”项下样品液分别于0，1，2，4，6，8 h内进样测定。测得rsd值为0.35%，表明灯盏乙素样品液在8 h内稳定。

3.1.6  重复性实验

取6份灯盏乙素粗品，按“2方法”项下方法进行纯化，按“3.1.2”项方法配制样品液，按“3.1.1”项下色谱条件进样测定，计算rsd为0.15%（n=6），表明测定方法重复性良好。

3.2  正交实验结果分析

根据灯盏乙素碱提酸沉的步骤及初步筛选的结果，正交实验设计考察的的因素确定为沉淀用乙醇用量（a）、溶解沉淀乙醇的浓度（b）、酸沉ph值（c），以灯盏乙素的纯度和得率作为考察指标，采用正交表设计，因素与水平见表1。表1  因素水平（略）

   

取灯盏乙素粗品按正交设计方案进行实验，测定，以灯盏乙素的百分含量和产率为综合指标进行分析。结果见表2。    综合评分标准：以灯盏花乙素的纯度100%为满分，得率以100%为满分；综合评分按得率占50%，纯度占50%。

   

从表2中可以看出，各因素对灯盏乙素纯度的影响大小顺序为b>c>a，对得率影响的大小顺序为a>c>b。综合各种因素，提取工艺的最佳组合为a3b3c1。表2  正交实验结果（略）

3.3  工艺验证实验以最佳纯化工艺纯化灯盏乙素粗粉5 g，各3份，按最佳提取工艺纯化，母液回收再重结晶，hplc测定灯盏乙素的含量。结果见表3。平均得率88.45%，纯度98.27%，说明此工艺稳定可行。表3  验证实验结果（略）

4  结论

   

本实验表明灯盏乙素碱提酸沉法重结晶的最佳工艺参数为每克样品用120 ml乙醇沉淀，沉淀用60%乙醇溶解，稀盐酸调 ph=1，静置，滤过，真空干燥，产率和纯度较好。该方法简单，操作简便。

【参考文献】

 

［1］丁国华.灯盏花素药理研究和临床应用进展［j］.时珍国医国药，1999,10（4）：303.

［2］李丽，刘东阳，江骥，等．灯盏乙素药理学研究进展［j］.中成药，2006,37（8）：附9.

［3］居文政，许美娟，谈恒山．灯盏乙素药动学研究进展［j］.中草药，2007,8(9):附4.

［4］马宇辉，罗国安，王义明．灯盏花研究近况［j］.中成药，2004,6（1）：63.

［5］戚爱棣．高效液相色谱法测定灯盏花素片中灯盏花乙素的含量［j］.中草药，2003,4（4）：322.

正交实验设计范文第2篇

关键词： 体育统计；SPSS；多因素；方差分析；正交试验设计；数据分析

中图分类号： G 8032文章编号：1009783X（2013）03028306文献标志码： A

在用三因素有交互作用的方差分析来研究运动强度、运动量和运动持续的时间对运动成绩的影响时，对影响运动成绩的3个因素各按3个水平进行试验，见表1。如果进行全面搭配法方案安排试验，此方案数据点分布的均匀性极好，因素和水平的搭配十分全面，唯一的缺点是试验次数较多，为33×2=54次（指数3代表3个因素，底数3代表每因素有3个水平，×后面的2，表示重复一次试验），如图1所示。因素、水平数愈多，则试验次数就愈多[1]。例如，作一个5因素3水平的不重复试验，就需要35=243次试验。试验次数越多，就需要更多的人力、物力和财力作保证，而且需要占用更多的时间，这显然是十分困难的。有时由于所需的时间太长，使试验的条件发生改变，还会导致试验失败，即使试验有了结果，但对运动训练的实际指导意义也可能已经不太大了；因此，需要寻找一种合适的试验设计方法。

对于如何去做试验，怎样才能做好试验的问题是统计学很关注的一个问题。这就需要我们在做具体的试验前，首先要做好试验设计。

试验设计的一个最重要的原则：在做试验前，通过必要的事前考虑，作出合理周密的事先安排，从而在实际的试验中，通过动用最少的人力、物力、财力及尽可能短的时间，以便用最少的试验次数达到同做大量全面试验等效的结果。

1.1.3因素和交互作用

选择的正交表要能容纳所考虑的因素和交互作用。为了对试验结果进行方差分析或回归分析，还必须至少留一个空白列，作为“误差”列，在极差分析中要作为“其他因素”列处理。

1.1.4试验精度

在同水平中取何种试验次数的L表，取决于试验精度的要求。如果试验精度要求高，则宜取试验次数多的L表。

1.1.5研究的成本

要根据研究的成本来决定适合的L表的选择。若试验费用很昂贵，或试验的经费很有限，或人力和时间都比较紧张，则应选试验次数少一些的L表。

1.1.6修正水平数

在按原来考虑的因素、水平和交互作用去选择正交表时，如无正好适用的正交表可选，则简便且可行的办法是适当修改原定的水平数。

1.1.7适当选用大表

在对某些因素间的交互作用的影响是否确实存在没有把握的情况下，如果条件许可，则应尽量选用大表，让影响存在的可能性较大的因素和交互作用各占适当的列，在用方差分析进行显著性检验时，就可得出结论。这样既不增加太多试验的工作量，又不致于漏掉重要的信息。

1.2正交试验设计的基本步骤

1.2.1根据研究目的设计试验因素和试验指标

先根据研究课题来确定研究目的，再从专业的角度在众多影响研究目的的因素中找出几个主要影响因素，根据研究精度的要求和课题经费的情况确定因素的水平，一般在条件允许的前提下，主要影响因素的水平可以分得多一些，同时还将确定最能反映试验目的的测试指标，以便通过对试验结果的分析找出主、次影响因素。

3结论

1）正交试验设计可有效地减少试验次数，同时还可得到与做大量试验等效的结论，可以节省大量的人力、物力，提高研究经费的使用效率。

2） 在SPSS17.0中，可以利用数据菜单中正交设计过程中的生成程序产生正交表，用显示程序打印正交设计方案。由SPSS17.0产生的正交表同正交试验设计书中的正交设计表不一定相同。在需要作极差分析的同时，还要考虑交互作用，应根据交互作用表作表头设计。

3） 在不需要极差分析或极差分析中不需要考虑交互作用时，可直接采用SPSS17.0产生的正交表来安排试验（但生成正交表时要考虑求交互作用时的试验次数，即要根据因素数、水平数、交互作用安排在哪些列，来决定需要多大的正交表），也可直接用SPSS中多因素方差分析的方法来完成正交试验设计的方差分析，同时可考虑交互作用。

4）在用SPSS17.0进行正交试验设计分析可以代替手工计算。

由于篇幅有限，只讨论了各因素等水平的情形，其他不等水平的混合设计，在SPSS中的实现方法是相同的。

参考文献：

[1]刘达民，程岩.应用统计[M].北京：化学工业出版社，2004：153156.

[2]刘汉生，张宝玉.应用数理统计基础[M].山西：山西科学教学出版社，1987：237266.

正交实验设计范文第3篇

关键词： 资源循环科学与工程 《试验设计与数据处理》 课程建设

资源循环科学与工程专业是最近几年国家教育部批准设立的新兴交叉学科专业，其目标是培养具备废水资源化、生物质能源、固体废物资源化、资源再生和资源保护等方面的综合知识与技能，能在相关单位从事资源循环利用规划、开采设计、低碳技术、再生资源开发和环境经济管理等方面工作的高级复合型技术人才。

试验设计与数据处理是数理统计理论在各个学科应用中的一个分支学科，是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。基于让资源循环科学与工程专业学生对试验设计与数据处理课程的认知[1，2]，在本专业开设了《试验设计与数据处理》这门课程[3]。

文章对安徽理工大学材料学院资源循环科学与工程专业专业的《试验设计与数据处理》课程教学及存在的不足及相应对策进行了分析和总结。

一、课程开设的目的及意义

本课程是一门应用领域相当宽广的现代技术课程。主要介绍工程技术和科研试验中常用的试验设计与数据处理方法两大部分内容。通过学习，学生能较好地掌握试验设计与数据处理的基本原理和应用方法，培养具有解决有关实际生产和科研中实验问题的能力。为学生后续的学习如专业试验、毕业论文环节的试验和今后在工作中顺利开展产品设计、质量管理和科学研究打下良好的基础。

二、课程重点

掌握如何进行一项完整的资源循环工艺试验，如何设计编排，进行试验和对试验结果的处理分析，多因素多水平具有交互作用的正交试验设计，以及对其试验结果的分析。学习这门课之后，能掌握作为一名研究人员研究或从事某一科技探讨或工艺改进的全部过程，能够运用到实际中。以最少的人力和物力消耗，在最短的时间内取得更多、更好的试验结果。

三、课程基本内容与教学心得

1.课程内容和学时

第1章绪论（2学时）。涉及试验设计与数据处理的概念和意义、试验设计与数据处理的发展和应用、试验设计中的误差控制和试验设计与数据处理的基本过程。

第2章单因素优选法（4学时）。涉及均分法、平分法、0.618法、分数法和抛物线法。

第3章方差分析法（4学时）。涉及单因素方差分析法和多因素方差分析法。

第4章正交试验设计（4学时）。涉及正交表的概念与类型、正交试验设计原理的直观解释和正交表的构造。

第5章正交试验设计结果的直观分析（4学时）。涉及单指标正交试验设计及其结果的直观分析、多指标正交试验设计及其结果的直观分析、有交互作用的正交试验设计及其结果的直观分析和混合水平的正交试验设计及其结果的直观分析。

第6章正交试验设计结果的方差分析（6学时）。涉及正交试验设计方差分析的基本原理、相同水平正交试验设计的方差分析和不同水平正交试验设计的方差分析等。

第7章正交表在正交试验设计中的灵活运用（2学时）。涉及并列法和拟水平法。

第8章回归分析（4学时）。涉及一元线性回归、最小二乘原理估计回归直线中的系数、回归方程的显著性检验和多元线性回归。

第9章均匀试验设计（2学时）。涉及均匀设计表和均匀设计基本步骤。

2.教学讲义

由于不同专业开设该课程的范围不同，并且各个高校的材料都有各自专业的特色，因此在教材的选择上都有侧重点。结合授课内容，选择中国科学技术大学出版社《试验设计与数据处理》（作者邱轶兵）[4]。该教材内容比较全面，适合作为本专业教材，使用该教材为后续的毕业实验设计打下了基础。

3.教学心得

该课程教学内容繁多，教学体系复杂，学时较少，不能深入开展教学，学生当堂消化所学知识十分困难。单纯利用课上时间学习《试验设计与数据处理》这门课程是远远不够的，因此每次课后针对当天课堂具体作业，加深学生课下对当堂内容的吸收和巩固。

四、展望

《试验设计与数据处理》是资源循环科学与工程类专业开设的一门选修课程，由于是新建专业的课程，因此可以借鉴课堂实例很少，并且在课堂教学实施过程中极具挑战性。在该课程的开展过程中，需要进一步探索加入更多的实践教学和体验式教学。

参考文献：

[1]欧茂华.农科类毕业论文实验设计中培养学生的创造性[J].实验室研究与探索，2006，25（10）：1253-1255.

[2]邵平，孙培龙，孟祥河.工科院校食品学科试验设计与数据处理教学模式研究[J].中国农机化，2009（2）：89-91.

[3]龚建良，吴宇雄，谭惠平，吴志平.高分子材料与工程专业实验教学体系改革初探[J].高教论坛，2006，4：56-58.

正交实验设计范文第4篇

[关键词] 试验设计；广义试验设计；教学方法

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2013）03-0068-04

0 引言

《试验设计》课程主要研究如何科学、合理地编制试验计划，制定试验方案，并统计其试验结果，从而使试验工作达到好且省的效果。试验设计从不同优良性出发，合理设计试验方案，有效控制试验干扰，科学处理试验数据，全面进行优化分析，直接实现优化目标[1]。试验设计技术具有设计灵活、计算简便、试验次数少、优化成果多、可靠性高、适用面广等特点，已成为现代优化技术体系中一种先进的优化方法，它对于提高生产率、创造利润起着巨大的作用，已广泛应用于各个领域。例如，采用试验优化设计优化了苯酚液化和化学镀铜工艺[2，3]，提高了汽车的平顺性[4]，改进了涡轮增压器涡壳的结构[5]，获得了绿茶提取以及甜叶菊甙提取液絮凝的工艺[6，7]。此外，我国作为正在大步前进的发展中国家，无论是科学研究、技术开发，还是工程设计、经营管理，都应大力推广和应用试验优化技术，这是加快我国建设与发展步伐的客观需要。根据社会需求，各个学校都开设了试验设计相关课程。如何提高试验设计教学质量，促进试验设计教学内容与实践以及科研的紧密结合，调动学生的主动性、积极性和创造性，使试验设计的教学内容更丰富，涉及更多专业领域，更具有实用性，是各个高校《试验设计》课程教学面临的挑战。本文将对广义试验设计这一新的教学方法进行阐述，以促进《试验设计》课程教学质量的改善。

1 高校《试验设计》课程中存在的问题

目前，高校《试验设计》课程教学中普遍存在的一个问题就是试验设计未得到充分重视，把较多的课时放在了统计分析方法的应用和原理的理解上[8]。同时，多数高校《试验设计》课程教学内容都是实物试验设计。实物试验是指由专门人员，在确定的条件下，利用某些仪器、设备和一定的测试技术进行的实地试验。实物试验耗费大量的人力、物力、财力，而且受某些条件的限制，实施困难。例如，考察某个县各乡去年工业生产情况及规律，由于其规律系统是历史性的，无法进行实物试验；而飞船、导弹、航天飞机等大型贵重试验，其物力和财力花费较大，在一定程度上限制了试验的顺利进行，影响了试验设计的通用性、适用性及其技术推广。

其次，多数学校的《试验设计》课程仅仅针对食品、化工、农业等某一个专业或领域开设，教学过程中所采用的教材以及案例也仅针对某一专业，这在一定程度上限制了试验设计在不同专业及领域的应用和推广。

因此，如何丰富《试验设计》课程的教学内容，改进教学方法，扩大试验设计技术的应用范围，提高学生的学习创造力是亟待解决的问题，而广义试验设计则能较好的解决这个问题。

2 广义试验设计的定义及内涵

广义试验是为了察看某事的结果或某物的性能而从事的某种活动，是实物试验与非实物试验的总称。从数理统计上理解，随机抽样就是试验，一次抽样就是一次广义试验，一次抽样结果就是一个随机事件，就是一个试验指标值，因此关于样本的研究就是试验设计，且是广义试验。进行抽样使用的种种手段和方法，包括实物试验的方法都属于广义试验方法的范畴。从信息科学理解，广义试验就是获取信息的某种活动。凡是获取信息而进行的种种手段与方法都属于广义试验方法的范畴；对广义试验进行设计就是广义试验设计；广义试验就是关于信息的量的科学，是研究如何既快又省地获取既多又好的信息的一门学科。

广义试验设计具有三个基本特点：（1）广义试验设计作为一门通用技术，其通用性更强、应用范围更广，是对传统试验设计方法的一种扩展。除实物试验和技术领域以外，非实物试验领域以及非技术领域，如生产编制、产品经销、市场预测、领导决策、社会调查、日常事务等，凡是需要抽样获取信息的场合，都有可能应用广义试验设计。例如，运用数理统计的方法，对港作拖轮油耗随船龄增长而发生变化的情况进行相关性分析[9]，对军队转业技术人才的考评方法[10]、交通意向调查[11]、提高课程教学效果[12]、大学生英文报刊使用效果与影响因素的分析[13]等均是广义试验设计范畴；（2）广义试验设计的试验方法灵活多变，除实物试验方法外，如观察、调查、统计、一般测量、数学计算、销售、考核、民意测验等，一切获取信息的方法都是广义试验设计的试验方法；（3）广义试验设计不受实物试验的条件限制，既可以满足实际需要，又能提高实验效率，提高经济效益。

3 《试验设计》课程教学中的广义试验设 计实践

广义试验设计在教学中的目的是引导学生突破实物试验设计的思维限制，开阔思路，从而拓宽试验设计的实际应用。广义试验设计的设计原则、分析方法及步骤都与普通的试验设计基本相同，主要区别在于试验方法和思路。因此，广义试验设计教学方法在《试验设计》课程教学中的实践体现在教学内容改革上，在实际教学中针对不同学科和领域，结合我国企业界人士、工程技术人员、研究人员和管理人员等对试验设计技术需求的具体情况，增加不同学科及领域的相关教学内容，并为每一种试验设计方法配上一个广义试验设计案例，包括实物试验设计和非实物试验设计。《试验设计》课程教学以讲授设计思路为主，向学生灌输试验设计的“广义”概念，强调广义试验设计不同于传统试验设计的设计思路，激发学生的学习热情。

3.1 故障辨析设计

产品零件很多，但只要一两个零件出现问题就会出现产品故障，而且故障原因不易查出；同时当产品的故障率很低时，要寻找产生问题的原因尤其困难。因此针对故障率非常低的产品采用试验设计技术寻求隐藏在众多零件中的缺陷原因。

教学时以典型试验设计方法——齿轮箱故障辨析试验设计为例[1]，在搜集的有缺陷的齿轮箱中任选一定数目的产品，将产品中的可疑零部件作为考察因素的一个水平；从好产品中取出相同数目的产品，将同样的零部件作为考察因素的另一水平，然后按照正交表将之重新组装，进行试验，获取试验数据并进行分析，寻找对故障具有高度影响的一个或多个零件，实现对少量组合进行产品质量检验，达到大量零件状况调查的目的。传统实物试验设计方法进行故障辨析时，需要重新设计和制造加工变速箱从而进行故障辨析，而广义试验设计方法则只需采用常规检测方法搜集缺陷产品即可实现故障辨析，极大降低了企业进行故障辨析的成本，提高了生产率。

3.2 寿命试验设计

通过产品寿命试验，提高产品设计寿命和使用寿命，是可靠性设计和质量管理中的一个重要内容。通常企业和科研单位专门组织，往往耗费大、时间长，且由于试验条件的局限，使所得试验结果适应范围不广、代表性不强。广义试验设计采用组织生产、销售与使用三方进行寿命试验，通过统计以及产品的实际使用获取试验数据。

讲授《试验设计》课程时以汽车轮胎寿命试验设计为例[1]，从用户处搜集试验数据，寿命试验对道路条件、行驶距离和驾驶习惯不作限制，考虑不同汽车的效应和同一汽车不同轮胎安装位置效应，选择正交表，将该正交表所形成的轮胎分别安装在汽车的4个不同位置，随意驾驶，测取试验数据。

该试验设计方法避免了因传统试验设计需选择完全相同的汽车和道路条件而产生的费时费资以及代表性差、试验数据不准等问题，既可以控制试验干扰、使试验数据更准确，而且轮胎寿命更接近实际使用条件，同时也可使生产和使用双方的效益提高。

3.3 市场分析试验设计

影响产品市场销售的因素很多，且各因素影响程度各异。通过试销以及对各因素影响程度的分析，可以依轻重缓急对这些因素进行处理，以使该产品快速稳步占据市场。但怎样去分析各种因素对试销产品的综合影响程度，以前并没有一个较好的方法。采用试验设计技术对各影响因素进行试验，可以合理取舍，使产品快速打入并占有市场。

以皮鞋营销试验设计为例[14]，根据定性分析结果，消费者在选择皮鞋时特别关注鞋底、鞋帮和价格，因此选择鞋底、鞋帮和价格为试验因素，对各因素设定水平，确定营销组合方案，采用选择法和打分法进行营销方案的评价，依据调查结果确定各因素重要性顺序，推断最优营销组合方案，制定企业经营发展战略和市场营销策略。该试验与传统实物试验有所区别，无需进行实际销售，而是通过访问消费者的方式搜集试验数据，调查分析方法简单易行，分析结果的可信度高，具有较高的实用性。

3.4 数学试验设计

数学试验指不需要进行实物试验而是通过数学计算获取试验数据的试验，是非实物试验中的一种典型试验。采用试验设计技术可以考察因素与试验指标关系式中各因素的特点、变化规律，进而筛选因素，或者寻求最优组合或极值。

以电磁继电器触点分段速度试验设计为例[15]，继电器的电寿命与电磁继电器触点的分断速度变化有关，而触点的分断速度与衔铁行程、返簧预压力矩、静合压力、触点间隙以及动合超程等调整参数有关。因此有必要研究影响触点分断速度的关键参数，以提高继电器电寿命。以调整参数为因素、触点分断速度为指标进行正交试验设计，根据因素水平表编制试验方案，根据专业知识，用动态数学模型计算触点的分断速度，对计算试验结果进行分析，得到影响触点分段速度的主次因素，在确定关键调整参数的基础上，对关键参数进行优化，获取最佳调整参数。整个试验设计过程中都未进行实物试验，而是通过数学计算的方法获得试验指标，若进行实物试验，难度大、干扰多且时间长。数学试验可以很好地解决传统实物试验存在的实际问题。

3.5 生产计划试验设计

约束理论认为，瓶颈控制着整个系统的运作，瓶颈上的产出率决定了整个系统的产出率，因此最大限度地提升瓶颈资源的生产能力是提高生产系统生产能力和经济效益的关键[16]。现有的瓶颈识别方法大部分都是在生产系统运行一段时间后，通过对生产过程数据的采集、模拟和仿真分析进行瓶颈识别，都属于事后的瓶颈识别方法。

针对现有瓶颈识别方法的不足，提出一种基于正交试验的瓶颈识别方法。该方法利用正交表和多种分派规则构造试验方案，以生产系统的所有机器为因素，以机器采用的调度规则为水平，以生产系统作业目标为试验指标，安排正交试验方案，并进行正交试验，通过各因素的极差计算，确定各因素对指标影响的主次顺序，寻找对生产系统作业目标影响最大的瓶颈机器，并优选出最优调度方案[17]。试验优化设计可以在生产任务执行之前，预先给出瓶颈机器所在，指导生产计划和相关生产准备，提高企业的经济效益。

以案例教学为手段，以设计思路为主体，通过广义试验设计教学方法在《试验设计》课程教学中的实践，扩展了传统试验设计的教学方法和教学内容，突破了传统试验设计实物试验设计方法和应用领域，使试验设计通用性更强、应用范围更广。使不同学科领域的学生可以获得相关领域的试验设计方法，实现了广义试验设计的目的。

4 结束语

广义试验设计可以大大突破实物试验应用领域的限制，使试验设计应用范围扩展到科研、生产、管理和日常生活等技术和非技术领域。广义试验设计在《试验设计》课程教学中的实践，突破了《试验设计》课程的传统实物试验教学方法，将试验设计作为一种数学工具，一种优化思想，不仅拓展到非实物试验领域，更重要的是将其提升到设计科学、管理科学的层面，使试验设计作为通用技术的通用性更强、应用范围更广，可极大地调动学生的学习热情和能动性，产生显著的教学效果。

参考文献

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[13]李倩.大学生英文报刊使用效果与影响因素分析——基于“使用与满足”理论的实证研究[D].南昌：南昌大学，2012.

[14]叶柏青.市场调查中的正交试验设计[J].技术经济，2001，（10）：51-52.

[15]王其亚，翟国富，陈贤科，等.基于正交试验设计的电磁继电器关键调整参数及优化方法[J].电工技术学报，2009，24（10）： 53-58.

正交实验设计范文第5篇

1交互设计概述

自1990年比尔•莫格里奇提出交互设计概念以来，交互设计不断被人关注和研究。交互设计的概念目前尚未有统一的准确定义。《交互设计——超越人机交互》的Preece等人认为交互设计是“设计支持人们日常工作与生活的交互式产品”，强调的是设计结果[3]；DonaldANorman强调用户体验，他在《设计心理学》中说交互设计超越传统意义上的产品设计在于产品具有良好的交互功能，即在使用产品过程中用户能感觉到一种体验，这种体验是由于人和产品之间的双向信息交流所带来的，具有“很浓重的情感成分”[4]。他们对交互设计概念理解虽然有差异，但也存在目标上的共同点，即交互设计非常关注满足用户需求。

1.1交互设计在产品设计中的具体运用

尽管交互设计在当前许多产品设计中被不自觉地使用，但必须承认，大多数产品并没有上升到具有“很浓重的情感成分”与“很个性完美的体验成分”，要真正实现产品的人性化，必须加强交互意识，自觉运用更能实现人机一体化的交互设计方法。

1.1.1人机交互的基本方式传统人机交互注重视觉交互和听觉交互，其在产品设计中的目的主要在于最大限度地实现产品的使用功能。现代交互方式包括但不限于行为交互、感觉交互等方式。相对于传统设计，现代交互设计更加关注用户是否在使用过程中产生更真实的亲切感和参与感。当前科技发展日新月异，诸多产品尤其是电子产品的功能变得非常复杂而且强大。要实现人机和谐一体，必须要做到让使用者更好、更方便地综合利用这些功能，并让使用者体验参与等方面的情感需求得到满足，而传统的交互方式在这方面的局限越来越突出。目前，新的交互技术已经有了产品化的曙光，其中蕴含的新兴交互方式让人觉得新奇而又触动人心。

1.1.2触觉交互在前沿产品设计中的运用触觉交互是一种人们最容易直观理解和体验的新兴交互形式，在当前产品设计中倍受喜爱，然而触摸技术却影响着使用者的参与感和情感交互程度。因此有人在手机、计算机等电子产品设计领域主张“得触摸屏技术者得未来天下”。电子产品市场中，众多品牌每年都会推出各种触摸屏手机，iPhone却引起了轰动，见图1。苹果公司率先将更为先进的“多点触摸”技术应用到手机上，用户只要用两根手指在触摸屏上张开或者合拢，iPhone就能重新调整窗口和图片的大小。iPhone开创了移动设备软件尖端功能的新纪元，重新定义了移动电话与用户的交互方式及其使用功能。2007年11月，iPhone被《时代》杂志评选为“2007年最佳发明”。其实，iPhone并没有创造全新的东西，只是实现了人们的交互和体验愿望。iPhone通过充满活力的图形界面、多点触摸和手势、数字键盘以及放大镜等让人们有了更多、更直接的人机交互体验，让手机从工具变成了有“灵性”和“生命”的生活伙伴。微软研发的平面计算机，见图2，则是对电脑进行了彻底革命，它没有鼠标键盘，是触控技术彻底淘汰鼠标和键盘的先兆。通过人的手势，触摸和其他外在物理物来和电脑进行交互，改变了人机交互方式。相比触摸屏手机，它将多触点技术创造性地延伸到了许多新的领域。比如，它的物品识别功能。将咖啡放到“桌上”，屏幕马上显示咖啡及其温度等相关信息；买东西时把银行卡放到“桌上”，屏幕就会显示存款余额，然后进入网上商店，只需用手将商品直接“拖入”信用卡，即可完成所有支付过程。显然，这样的电脑在各行各业都有着广泛的商业前景。最近两年，触摸屏在手机、GPS、笔记本、MP4领域全面开花，巨大市场潜力印证了人们对触觉交互产品的喜爱。有人抱怨触摸屏虽然方便好用，却不如传统键盘的手感好。美国Immersion“力反馈触摸屏”针对这个问题，给触摸屏添加了震动功能，当手指接触屏幕时将受到反作用力的震动，感觉就像是按下了一个真实的按键一样。近年已经有多家手机厂商推出了“力反馈触摸屏”手机，如诺基亚S60，见图3。触觉交互作为一种新的交互方式开始全面走进人们的生活。

1.1.3虚拟现实交互在前沿产品设计中的运用当今世界，生活节奏前所未有地加快，人们在高速工作过程中，都希望身边有事物陪伴，让心里有依托和归属感。各类电子宠物和虚拟网络就迎合了人们这样的心理现实。人们心理呵护的需要使得虚拟现实交互技术将大有作为。虚拟现实交互技术是一种新兴的综合信息技术。它融合了数字图像处理、多媒体技术、计算机图形学、传感器技术等多方面信息技术，可生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境，用户可借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互，从而产生身临其境的感受和体验。在E32009大展上，微软公布了“Natal”计划。“ProjectNatal”是世界首款将RGB摄像头、深度传感器、多点阵列麦克风以及定制处理器和微软的定制软件于一身的产品。与普通2D摄像头不同，“ProjectNatal”能够以3D的方式追踪身体的动作，不需要手持任何控制工具。通过使用3D摄像头与动作识别软件，用户可用身体运动与声音命令来控制游戏，从而置身于逼真的3D游戏界面之中，见图4。来自微软研发部门的一份声明确认，Xbox360视频游戏体感外设ProjectNatal将在2010年年底。这种人性化的交互方式除在游戏中使用，也可应用到诸多其他工业产品中，来加强产品与人的情感交互，其发展前景不可限量。

1.2交互设计是以人为本设计思想的重要表达方式

以上是对触觉交互和虚拟现实的交互方式在世界高端产品中初步运用的分析。实际上，这些产品只走进了少数人的生活，构成人们生活的一小部分，而大多数产品在上述技术的掌握和运用甚至还没有开始，人们的生活距离情感化的人机环境还很遥远。令人欣慰的是，现实困难并未阻断产品设计者以人为本，对用户体验的孜孜追求。这已经预示了未来的产品设计方向，而交互设计在未来则必将成为以人为本设计思想的最重要表达方式之一。

1.3交互设计是未来产品创新的新途径

体验是人类生活的重要组成部分。体验的对象包括产品，增强产品体验的个性化、完美化是以人为本设计的必然。个性、完美体验为产品带来创新，而体验的创新则需要完美的人机交互。中国先哲说，“以身体之，以心验之”。身和心的体验才是真正的体验，也是衡量未来产品设计创新的重要指标。目前，很多大型国际企业如微软、诺基亚、Google等都着眼于未来，加大了将技术、设计和体验融为一体的研发力度。许多设计师也开始在日常用品设计中通过增强身心体验来进行创新。如DanielRozin的作品木头做的镜子见图5。人站在它面前，头像就会显现在木块镜子中。它虽是一简单的反馈性机器，却给人们带来奇妙的体验。相信不久的将来，交互体验将无处不在，会有更多、更先进、更人性的交互技术应用在产品设计中，并让人们更加“完美自由”地享受体验的乐趣。

2交互设计的未来展望

“预测未来的最好方法，就是把它创造出来”，面向对象编程和个人信息产品的先驱者AlanKay如是说。事实上，人们已经在创造了。未来的交互设计将走进日常生活的方方面面。在嵌入式技术、计算机技术、物联网、互联网和智能技术不断发展，微型处理器、传感器不断被置于各种机器的现状下，通过交互设计产生的未来产品将会更加智能化、人性化。

2.1智能化

在清华大学2010中国人机交互研讨会上，James断言“未来的一个远景是：人们在交互的时候，可以跟计算交互，而不是计算机。”微软强调计算机的两大转变：收集输入资料方式转变，即从传统键盘和鼠标输入转变成传统方式辅之于手势、触控、感应等输入机制；从被动听从指令行事转变为能依据预设标准代替人们行动[5]。微软SurfaceComputer采用图像处理技术对用户的位置、手势进行更正和识别，并通过系统自动整合准确了解用户交互意图，进而作出正确反应，见图6。这意味着未来产品可以判断人的意图并进行自适应调整，交互过程将更加智能化。

2.2人性化

科技发展驱动产品的研发，但服务于人，满足人们日益增长的需求始终是其最终目标。无论科技发展到何种程度，人性化依然是产品设计根本原则。交互技术的不断进步给人们提供了全新的走向未来社会的视角，既体现技术高度又关注人类需求的交互设计，必将影响世界的生活图景。它会通过引导消费者从物境到情境、再到意境，产生感悟，即人的情感体验过程，让更多的产品趋于完美，趋于人性化，最终实现产品、科技与人文完美融合。