无论是试制新产品、改造旧工艺或寻找合理的产品配方，都需要做试验。凡是做试验，就存在如何安排试验方案和如何分析试验结果的问题。试验安排得好，试验次 数少，周期也短，就能得到满意结果；安排不好，次数多，费工、费时、费料，结果还不一定满意。尤其在多因素多水平的试验中，如何把试验安排和数据处理两者 结合起来，一方面要使得试验次数少，还要得到能够反映实际情况的试验数据；另一方面计算分析简便，能对试验结果做出合理的、客观的结论，这就需要研究应用 一种科学的安排试验的方法。正交设计就是一种科学的安排试验方案和分析试验结果的好方法，目前这种方法已被人们广泛的采用。
第一节 正交设计简介
试制一种产品，改革一项工艺，寻找优良的生产条件，一般都需要做试验。实际问题是错综复杂的，影响试验结果的因素很多，有些因素单独起作用，有些因素则是 相互制约、联合起作用。在安排试验时，常常感到要考察的因素很多，如果逐个进行比较，试验次数就要很多，有时不仅办不到，实际上也没有必要这样做。那么如 何安排这种多因素的试验，既能使试验的次数少、耗费少，又能得出正确的结论，取得较好的效果，这就有一个方法问题。
正交设计就是一种安排多因素试验的方法，又叫正交试验法，有时也称为正交法。它的工具就是正交表——一种特制的表格。正交设计就是利用正交表来安排试验，利用正交表来计算和分析试验的结果。国内外大量实践证明正交设计简单易懂、行之有效。
一、正交设计处理什么样的问题
先举一个例子。某建筑材料研究院利用工业废料粉煤灰来做砖，通过试验想摸索好的生产工艺，以保证粉煤灰砖的质量合乎要求。质量指标是抗折强度，是本项试验工作的指标，抗折强度越大越好，试验的目的就是寻找提高抗折强度的新丁艺。
在粉煤灰砖的生产过程中，成型用水量的多少、碾压时间的长短、每次碾压时投多少料都会对抗折强度有影响。用水量、碾压时间和每次碾压料重通常称为因素。在这项试验中，我们想考虑这三个因素对抗折强度的影响。
对成型用水量，要比较三个条件：9％、10％、1l％，究竟哪一个好；对碾压时间，也要比较三个条件：8min、lOmin、12min，究竟哪一个好； 对一次碾压的料重，也要比较三个条件：330kg、360kg、400kg，究竟哪一个好。每个因素要比较的各个条件，称为因素的水平，要比较几个条件， 就是这个因素要比较几个水平。在此例中，一共有三个因素，每个因素比较三个水平，为了看起来清楚，往往列成表格的形式，见表8．1。
通过试验和对试验结果的分析，希望回答以下三个问题：
(1)对指标的影响，哪个因素重要，哪个因素不重要?
(2)每个因素中以哪个水平为好?
(3)各个因素依什么样的水平搭配起来使指标较好? 第138页
这是多因素试验中比较典型的几个问题，正交设计就是解决这一类问题的一种数学方法。
二、正交设计的基本思想和方法
对于上面这一类问题，正交设计处理的方法就是用正交表这个工具来安排试验和计算、分析试验结果。
上面提到的粉煤灰砖问题，三因素都有三水平，各种不同的水平搭配可以产生27种不同的工艺条件，见表8．2。
