制药工艺优化——试验设计及优选方法.ppt

——试验设计及优选方法;化学制药工艺研究思路;概述;试验设计及优选方法是以概率论和数理统计为理论基础，安排试验的应用技术。其目的是通过合理地安排试验和正确地分析试验数据，以最少的试验次数，最少的人力、物力，最短的时间达到优化生产工艺方案。 试验设计及优选方法过程包括：试验设计、试验实施和对实验结果的分析三个阶段。 ;内容;一 单因素平行试验优选法; ↗B1A3C1 →B2 (好结果) ↘B3得出结果以B2为最好，则固定B于B2，A于A3，使C变化之： ↗C1A3B2→C2 (好结果) ↘C3试验结果以C2最好。于是就认为最好的工艺条件是A3B2C2。 ;试验设计是数理统计中的一个较大的分支，它的内容十分丰富。我们对正交试验设计进行初步学习。;;; 根据以上特性，我们用正交表安排的试验，具有均衡分散和整齐可比的特点。 所谓均衡分散，是指用正交表挑选出来的各因素水平组合在全部水平组合中的分布是均匀的 。 由 上图可以看出，在立方体中 ，任一平面内都包含 3 个“(·)”， 任一直线上都包含1个“(·)” ，因此 ，这些点代表性强 ，能够较好地反映全面试验的情况。 ;上述选择，保证了A因素的每个水平与B因素、C因素的各个水平在试验中各搭配一次 。对于A、B、C 3个因素来说，是在27个全面试验点中选择9个试验点，仅是全面试验的 三分之一。 从图中可以看到 ，9个试验点在选优区中分布是均衡的，在立方体的每个平面上 ，都恰是3个试验点；在立方体的每条线上也恰有一个试验点。 9个试验点均衡地分布于整个立方体内 ，有很强的代表性,够比较全面地反映选优区内的基本情况。 ;整齐可比是指每一个因素的各水平间具有可比性。因为正交表中每一因素的任一水平下都均衡地包含着另外因素的各个水平 ，当比较某因素不同水平时，其它 因素的效应都彼此抵消。如在A、B、C 3个因素中，A因素的3个水平 A1、A2、A3 条件下各有 B 、C 的 3个不同水平，即： ;正交表的三个基本性质中，正交性是核心，是基础，均衡分散和整齐可比性是正交性的必然结果;正交试验设计及优选方法特点介绍： 正交设计—--在全面试验???中挑选出最具有代表性的点做试验，挑选的点在其范围内具有均匀分散和整齐可比的特点。 均匀分散—是指试验点均衡地分布在试验范围内，每个试验点有成分的代表性。 整齐可比—是指试验结果分析方便，易于分析各个因素对目标函数的影响。 ; 正交表是一种特别的表格，是正交设计的基本工具。我们只介绍它的记号、特点和使用方法。;如 ; “L”表示正交表，“9”是行数，在试验中表示试验的条件数，“4”是列数，在试验中表示可以安排的因子的最多个数，“3”是表的主体只有三个不同数字，在试验中表示每一因子可以取的水平数。; 正交表的特点; 正交表具有正交性，这是指它有如下两个特点： （1）每列中不同的数字重复次数相同。 在表L9(34)中，每列有3个不同数字:1,2,3，每一个出现3次。 （2）将任意两列的同行数字看成一个数对，那么一切可能数对重复次数相同。 在表L9(34)中，任意两列有9种可能的数对：(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2),(3,3)每一对出现一次。;正交表的正交性可以看出： ①正交表各列的地位是平等的，表中各列之间可以万相置换，称为列间置换； ②正交表各行之间也可相互置换，称行间置换； ③正交表中同一列的水平数字也可以相互置换，称水平置换。;正交的类型：若记一般的正交表为Ln(tq), 则： （1）标准正交表：正交表的行数n， 列数q,水平数t间有如 下关系：n=ti+1,i=1,2,3,4,…,q=(ni-1)/(t-1) 如二水平正交表L4(23),L8(27),L16(215),L32(231)等，三水平正交表L9(34),L27(313)等， 这一类正交表不仅可以考察各因子对试验指标的影响，还可以考察因子之间的交互作用影响。;;回顾;1.正交试验设计的基本概念; 正交试验设计的基本特点是：用部分试验来代替全面试验，通过对部分试验结果的分析 ，了解全面试验的情况。 正因为正交试验是用部分试验来代替全面试验的，它不可能像全面试验那样对各因素效应、交互作用一一分析；当交互作用存在时，有可能出现交互作用的混杂。虽然正交试验设计有上述不足，但它能通过部分试验找到最优水平组合 ，因 而 很 受实际工作者青睐。 ;试验设计及优选方法是以概率论和数理统计为理