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搞好药剂科人员管理既要掌握原则,又要体现灵活和对员工的关心,积极引导员工发挥主观能动性,以病人为中心,努力提高药事管理质量和药学服务水平[2]。
[参考文献][1] 吴永佩,张 钧.医院管理学.药事管理分册[M ].北京:人民卫生出版社,2003:198.[2] 何洪静.药师下临床工作的实践和体会[J ].药学服务与研究,2005,5(3):2862288.[收稿日期] 2007208228[修回日期] 2007212228[本文编辑] 阳凌燕 姚春芳・技术和方法・正交试验设计实例分析滕海英,祝国强3,黄 平,刘 沛(第二军医大学基础医学部数理教研室,上海200433)[关键词] 正交试验设计;直观分析法;方差分析法;正交表;姜黄素;提取法[中图分类号] R 911.2,R 284.2 [文献标识码] B [文章编号] 167122838(2008)0120075202[作者简介] 滕海英(19732),女(汉族),讲师.E 2mail :jt hy 21973@3通讯作者,E 2mail :zhu 2guoqiang @ 正交试验设计是使用正交表来安排多因素、多水平试验,并采用统计学方法分析实验结果的一种实验设计方法[1]。
对于多因素、多水平的问题,人们一般希望通过若干次的实验找出各因素的主次关系和最优搭配条件,用正交表合理地安排实验,可以省时、省力、省钱,同时又能得到基本满意的实验效果。
因此,这种方法在改进产品质量、优化工艺条件及研发新产品等诸多方面广泛应用。
测试用例设计方法--正交试验法详解正交试验法介绍正交试验法是研究多因素、多水平的一种试验法，它是利用正交表来对试验进行设计，通过少数的试验替代全面试验，根据正交表的正交性从全面试验中挑选适量的、有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，整齐可比”的特点。
正交表是一种特制的表格，一般用L n (m k)表示，L 代表是正交表，n 代表试验次数或正交表的行数，k 代表最多可安排影响指标因素的个数或正交表的列数，m 表示每个因素水平数，且有n=k*(m-1)+1。
正交表的特点正交表具有以下两个特点。
正交表必须满足这两个特点，有一条不满足，就不是正交表。
每列中不同数字出现的次数相等。
这一特点表明每个因素的每个水平与其它因素的每个水平参与试验的几率是完全相同的，从而保证了在各个水平中最大限度地排除了其它因素水平的干扰，能有效地比较试验结果并找出最优的试验条件。
在任意2列其横向组成的数字对中，每种数字对出现的次数相等。
这个特点保证了试验点均匀地分散在因素与水平的完全组合之中，因此具有很强的代表性。
使用正交试验法的原因对于单因素或两因素试验，因其因素少，试验的设计、实施与分析都比较简单。
但在实际工作中，常常需要同时考察3个或3个以上的试验因素，若进行全面试验，试验的规模很大，由于时间和成本的限制我们不可能进行全面试验，但是具体挑其中的哪些测试用例进行测试我们心里拿不准，总担心不做不挑选的那些测试用例会遗漏一些严重缺陷。
为了有效的、合理地减少测试的工时与费用，我们利用正交试验法来设计测试用例。
正交试验法就是安排多因素试验、寻求最优水平组合的一种高效率的试验设计方法。
我们用测试实例来进行说明使用正交试验法设计测试用例的好处。
测试需求：某所大学通信系共2个班级，刚考完某一门课程，想通过“性别”、“班级”和“成绩”这三个查询条件对通信系这门课程的成绩分布，男女比例或班级比例进行人员查询： 根据“性别”=“男，女”进行查询 根据“班级”=“1班，2班”查询 根据“成绩”=“及格，不及格”查询按照传统设计——全部测试分析上述测试需求，有3个被测元素，被测元素我们称为因素，每个因素有两个取值，我们称之为水平值，所以全部测试用例个数是2*2*2=8，参见下表序号性别班级成绩1女1班及格2女1班不及格3女2班及格4女2班不及格5男1班及格6男1班不及格7男2班及格8男2班不及格利用正交表设计测试用例，我们得到的测试用例个数是n=3*(2-1)+1=4，对于三因素两水平的刚好有L4(23)的正交表可以套用，于是用正交表试验法得出4个测试用例如下：序号性别班级成绩1女1班及格2女2班不及格3男1班不及格4男2班及格根据实际需要可以在用正交试验法设计用例的基础上补充一些测试用例。
2 正交实验设计2.1 正交实验设计概述正交实验设计(Orthogonal experimental design) 11是研究多因素多水平的一种设计方法，它是根据从全面实验中挑选出部分有代表性的点进行实验，正交实验设计又称正交设计或多因素优选设计，是一种合理安排、科学分析各实验因素的一种有效的数理统计方法。
它是在实践经验和理论认识的基础上，借助一种规格化的“正交表”，从众多的实验条件中确定出若干个代表性较强的实验条件，科学地安排实验，然后对实验结果进行综合比较，统计分析，探求各因素水平的最佳组合，从而得到最优或较优实验方案的一种实验设计方法。
正交实验设计的特点是用不太多的实验次数，找出实验因素的最佳水平组合，了解实验因素的重要性程度及交互作用情况，减少实验盲目性，避免资金浪费等。
它能以较少的实验次数找到较好的实验（生产）方案，由正交实验寻找出的优化参数（条件）与全面实验所找出的最优条件有一致的趋势。
正交实验设计具有正交性，使实验具备均衡分散和综合可比性。
此法应用方便，准确性高，在多因素条件下应用有很大的优越性,是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。
日本著名的统计学家田口玄一将正交实验选择的水平组合列成表格，称为正交表。
例如作一个三因素三水平的实验，按全面实验要求，须进行33=27种组合的实验，且尚未考虑每一组合的重复数。
若按L9(3)3正交表按排实验，只需作9次，显然大大减少了工作量。
因而正交实验设计在很多领域的研究中已经得到广泛应用。
2．2 正交实验设计基本程序正交设计中常用的术语有：指标、因子和水平。
正交设计把实验设计要考表示第i次实验的指标值；把对实验虑的结果和评价准则称为指标，一般以yi结果和对评价指标可能产生影响且在实验中明确了条件加以对比的因素称为因子，一般以大写字母表示；把每个因子在实验中的具体条件称为因子的水平，简称水平，一般以表示因子的大写字母加上脚标来表示。
对于多因素实验，正交设计是简单常用的一种设计方法，其设计程序12如图4所示。
正交试验设计法一、定义：正交试验设计法就是利用正交表来合理安排多因素试验的一种方法。
二、常用术语1、指标：指标就是试验要考察的效果。
常用X、Y、Z……来表示。
▼定量指标：能够用数量来表示的试验指标，如重量、尺寸、温度。
▼定性指标：不能用数量来表示的试验指标，如颜色、味道、外观。
●定性指标量化：可用打分法、分等法。
2、因素：因素是指对试验指标可能产生影响的原因。
因素是在试验中应当加以考察的重点内容。
一般用大写字母A、B、C……来表示。
3、水平（位级）：位级是指因素在试验中所处的状态或条件。
常用阿拉伯数字1、2、3……来表示。
如: A1、A2、A3、B1、B2、B3。
三、正交表 (已设计好的标准化表格，是进行正试验法的基本工具)1、日本型正交表：由日本质量管理专家田口玄一博士创立。
该正交试验设计法，除需试验的因素外，还要研究分析因素与因素之间的交互作用，一起上列，对试验结果的分析用方差分析等方法，过程较复杂。
2、中国型正交表是由以我国张千里教授为首的中国专家所创立。
它不考虑因素之间的交互作用，而将其交互作用融于试验之中，对试验结果的分析采用极差分析法，简单的用“看一看”与“算一算”相结合的分析、简单、易行、同样能得到满意的结论，是一种实用的试验方法，很适合现场应用。
四、正交表的特点：1、均衡分散性：每一列中各种字码出现的次数相同，保证试验条件均衡地分散在配合完全的位级组合之中，因而代表性强，容易出现好条件。
2、整齐可比性：任意两列中全部有序数字对出现次数都是相同的。
保证了在各个位级的效果之中，最大限度地排除了其他因素的干扰，能最有效地进行比较，作出展望。
五、用中国型正交表安排试验的步骤 1、明确试验目的 2、确定考察指标 3、挑因素、选位级，制定因素位级表 ①挑因素的原则： ▼分析影响指标的各种因素，排除： 不可控因素 对指标影响不大的因素 已掌握得好的因素（让其固定在适当位置上） ▼选对指标可能影响大，又无把握的因素。
正交实验设计案例分析
45120611戴杰
摘要：正交实验设计法在工业生产中具有广阔的应用领域，但由
于推广不够，在实践少有应用，除了观念上的影响外，对操作方
法的疑惑和不熟悉，也是重要因素。
我们小组选取了两个典型案
例，对正交实验设计法的操作方法和步骤进行了介绍。
正交实验设计法在工业生产中具有广阔的应用领域。
作为一种科学的实验方法，它以投资少、易操作见效快的特点而为人们所关注，在已经试点过的单位都不同程度地取得了明显效果，受到企业的普遍欢迎。
正交实验设计法虽然已经取得了骄人的业绩，但它的推广并不普遍。
原因主要是许多企业科学意识差，对正交法缺乏正确认识，不懂操作程序，甚至怕麻烦。
鉴于此，我们选择了两个典型案例，对正交法的应用程序和方法做出了说明。
一、双氰胺生产工艺的优化研究
1.1 立项背景
山西省双氰胺厂。
1989年引进技术，设计能力为年产双氰胺500t，1990年投产，1991年全年生产双氰胺300t。
虽然当时双氰胺出厂价为15000元/t，市场供不应求，但由于该企业产量达不到设计能力，成本很高，年亏损30多万元，企业处于非常困难的境地。
1.2 经诊断发现的问题
（1）双氰胺的主要原材料质量差，有效含氮量低。
调查结果：石灰氮最好是一级品占一半，其余为二级品以下。
石灰氮产品的行业标准（有效含氮量）是：优级品>=20%，一级品>18%，二级品>17%，次品<17%。
经过对比，该厂石灰氮有效含氮量低，是双氰胺消耗高、成本高、产量低的主要原因。
（2）石灰窑CO2气体浓度太低且很不稳定，是制约双氰胺生产的关键因素。
经调查发现，CO2气体浓度一般在17%以下，有时12%左右，致使双氰胺车间第一道工序（即水解工序）脱钙速度慢、时间长，是制约双氰胺产量的关键。
（3）双氰胺的生产工艺影响因素多，优化潜力大。
经分析认为：水解投料量、水解pH 值、聚合工序的聚合温度、聚合pH值、结晶温度等因素，均对产品质量和消耗有影响。
多因素影响正好适用正交法。
1.3 正交法在各生产车间的应用及效果
（1）提高白灰窑CO2气体浓度的正交实验。
经调查，投入的煤和石头的比例是由人工估计的，并不计量，每天加料总量和分配的层次随意性很大。
由于没有固定的工艺标准，CO2气体浓度既不可能稳定，生产效果也不可能提高。
故采取了以下措施：一是安装地磅，投入的煤和石头要求过磅计量；二是实施正交优化。
经计算，石灰窑优化方案的因素水平及实验结果（选用L9(3^4)正交表安排实验）分别如表1、表2所示。
表1 因素水平表
表2 实验结果表
经计算分析，显然优化方案为A2B3C3。
即A煤石比为1:0.17，加料量为6t/次，加料层次为9次/d 。
经进一步优化，加料层次为12次/d，使二氧化碳气体浓度达38%。
（2）提高石灰氮有效含氮量和产量的正交实验。
经过对氮化车间3 台沉降炉产出成品状况分析和操作情况分析，我们发现成品不均匀，一层一层的，每层3cm厚，在两层连接处质量好，而在两层之间质量疏松，经化验有效含氮量低。
工人操作，电石在上端有加料机均匀撒于料面，由于冷料加入，炉温逐步下降，连续加料，待炉温降低80摄氏度时，才停止加料，致使料层厚度超过3cm。
从上面的操作过程分析：连续加料时间太长，使得料层太厚，在停止加料后，氮气与电石进行氮化反应，生成CaCN2，由于氮化反应是一个放热反应，炉温慢慢升高，当再回到900摄氏度重新加料，又是厚厚一层，炉温降低80摄氏度才停止加料。
这样就造成停止加料后，氮气与料层表面接触，反应生成CACN2，由于料层厚，氮气深入内部反应不易，因此两层中间氮化不充分，造成质量差，而且反应慢，产量也低。
由于找准了石灰氮质量差和产量低的原因，正交优化方案制定如下：首先把加料前后的温差由80摄氏度降低为20摄氏度以内（越低越好），这是为了减少一次加料的数量和厚度使CaC2 和氮气能充分反应，既可提高产品质量，又可促进产量提高。
其因素水平及实验结果分别如表3、表4 所示。
表3 因素水平表
表4 实验结果表
优化方案为A3B2C2D2。
由于人工操作，温差太小，操作困验难，后来安装了自动控制加料装置，可把温差控制在10摄氏度以下，使CaCN2质量大幅度提高。
9个方案均达到优级品，从极差大小来看，其他因素影响不大。
当按优化方案生产后，有效含氮量稳定在22%~23%，100%为优级品。
（3）双氰胺生产工艺的正交优化。
双氰胺工序正交试验，主要是降低消耗，提高产量。
考察指标只计产量，其因素水平及实验结果（选用L8（2^7）正交表）分别如表5、表6所示。
表5 因素水平表
表6 试验结果表
直接可看出8号试验产量最高，班产29袋，其条件为A2B2C1D2。
经观察发现，投料过程中，由于投料速度快，再加上水解过程为放热反应，故料液温度升高。
本来水解工序料液温度应低于70℃，如果达到聚合温度，会提前生成双氰胺，过滤过程将把生成的双氰胺滤到废渣中丢弃，使消耗高、产量低、温度高，将生成的大量氨气排放到空气中，造成损失。
因此，除优化生产条件外，应着重控制加料速度的均匀性，保持料液温度低于60℃。
这样按优化方案操作，使每t双氰胺消耗石灰氮由6.5t降至4t以下。
石灰氮售价2000元/t，双氰胺成本下降约5000元/t。
（4）经济效益分析。
由于CO2气浓度提高，产量增加1/3，石灰氮有效含氮量的提高可使双氰胺的石灰氮耗量大幅度下降。
2 八水钡生产工艺的优化及一水钡的开发研究
2.1 立项背景
1995年，榆次钡盐厂月产八水钡不足70t，投产近两年亏损约90多万元。
该项目投产后只能生产八水钡，消耗极大，成本很高，企业亏损严重。
2.2发现问题
（1）毒重石煅烧工艺问题最大。
主要有以下几点：一是煅烧温度和恒温时间不确定，工人凭经验操作；二是煅烧罐煅烧过程中破裂严重，高温情况下空气进入，熟料变色提取不出八水钡；三是矿石粒度大，熟料中仍有大量BaCO3 矿石颗粒。
该工序是该厂生产工艺的关键工序，BaCO3矿石不能很好地转化为BaO，产品无法生产出来。
当时生产1t八水钡，需矿石5t以上，试产时曾用20t矿石生产出1t八水钡，每t矿石从四川运到山西，进厂费用300元/t 以上，造成企业亏损。
（2）浸取工序中成品和废渣分离不彻底，仅废渣中带走的成品约占1/3。
（3）成品中杂质含量高，BaCO3杂质经常超标。
2.3 科研课题组采取的措施
（1）在浸取过滤工序中增加真空过滤装置，收回大量成品；
（2）改自然结晶为真空结晶，提高结晶效率和产品质量；
（3）配料中增加添加剂，有效解决因热胀造成煅烧罐大量破裂的问题；
（4）针对煅烧转化率极低的难题，用正交试验法找出最佳工艺参数。
2.4 毒重石煅烧提高转化率的正交试验
为了找到最佳恒温湿度，工厂专门建小型试验窑一座，经摸索发现恒温温度在1100至1150摄氏度范围，转化率有保证，故以下试验把恒温温度作为固定因素。
试验1、试验2、试验3 的结果分别见表7、表8、表9。
试验1 考察了恒温时间、保温措施、添加剂对转化率的影响。
该试验告诉我们，恒温时间长些好，在保温措施下增加添加剂有明显效果，转化率有较大幅度提高，原生产记录转化率均在40%以下。
试验2考察了恒温时间、矿石粒度、还原剂配比对转化率的影响。
该试验清楚地告诉我们，恒温时间长些好，分开粒度煅烧效果显著，转化率大幅上升，原来加17%的还原剂煤比例偏高，不仅浪费煤，效果也不好。
试验3为固定恒温温度（固定恒温时间36h），有保温措施，重点考察矿石粒度、添加剂配比、还原剂配比对转化率的影响。
表7 实验1结果表
表8 实验2结果表
表9 实验3结果表
经多次优化，转化率保持在80%以上，企业在不增加任何投入的情况下，产量翻一翻，后稍加技改，月产量就由原70t增加到300多t，企业每年实现利税100万元以上。
从案例可以看出，正交实验设计法，简便易行，易学好懂，是迅速提高企业经济效益的有效途径。
希望企业管理者们能够转变观念，树立科学意识，从推广正交实验设计法入手，全面提高企业的科技水平。
