正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在與試驗(yàn)因素的安排。通常，在不考慮交互作用的情況下，可以自由的將各個(gè)因素安排在正交表的各列，只要不在同一列安排兩個(gè)因素即可（否則會(huì)出現(xiàn)混雜）。但是當(dāng)要考慮交互作用時(shí)，就會(huì)受到一定的限制，如果任意安排，將會(huì)導(dǎo)致交互效應(yīng)與其它效應(yīng)混雜的情況。

因素所在列是隨意的，但是一旦安排完成，試驗(yàn)方案即確定，之后的試驗(yàn)以及后續(xù)分析將根據(jù)這以安排進(jìn)行，不能再改變。對(duì)于部分表，如L18（2*3^7）則沒(méi)有交互作用列，如果需要考慮交互作用需要選擇其它的正交表。

在完成試驗(yàn)收集完數(shù)據(jù)后，將要進(jìn)行的是極差分析。

極差分析就是在考慮A因素是，認(rèn)為其它因素對(duì)結(jié)果的影響是均衡的，從而認(rèn)為，A因素各水平的差異是由于A因素本身引起的。

用極差法分析正交試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)引出以下幾個(gè)結(jié)論：

①在試驗(yàn)范圍內(nèi)，各列對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響從大到小的排隊(duì)。

某列的極差最大，表示該列的數(shù)值在試驗(yàn)范圍內(nèi)變化時(shí)，使試驗(yàn)指標(biāo)數(shù)值的變化最大。所以各列對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響從大到小的排隊(duì)，就是各列極差D的數(shù)值從大到小的排隊(duì)。

②試驗(yàn)指標(biāo)隨各因素的變化趨勢(shì)。

③使試驗(yàn)指標(biāo)最好的適宜的操作條件（適宜的因素水平搭配）。

④對(duì)所得結(jié)論和進(jìn)一步研究方向的討論。

各因素的好水平加在一起，是否就是較優(yōu)試驗(yàn)條件呢？理論上，如果各因素都不受其它因素的水平變動(dòng)影響的，那么，把各因素的優(yōu)水平簡(jiǎn)單地組合起來(lái)就是較好試驗(yàn)條件。但是，實(shí)際上選取較好生產(chǎn)條件時(shí)，還要考慮因素的主次，以便在同樣滿(mǎn)足指標(biāo)要求的情況下，對(duì)于一些比較次要的因素按照優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的原則選取水平，得到更為結(jié)合試驗(yàn)實(shí)際要求的較好生產(chǎn)條件。

以上介紹如何分析各因素水平的變動(dòng)對(duì)指標(biāo)的影響。討論A因素時(shí)，不管其它因素處在什么水平，只從A的極差就可判斷它所起作用的大小。對(duì)其它因素也作同樣的分析，在此基礎(chǔ)上選取諳因素的較優(yōu)水平。

實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，有時(shí)不僅因素的水平變化對(duì)指標(biāo)有影響，而且，有些因素間各水平的聯(lián)合指配對(duì)指標(biāo)也產(chǎn)生影響，這種聯(lián)合搭配作用稱(chēng)為交互作用。而交互作用應(yīng)該在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到。

一、直接對(duì)比法

直接對(duì)比法就是對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單的直接對(duì)比。直接對(duì)比法雖然對(duì)試驗(yàn)結(jié)果給出了一定的說(shuō)明，但是這個(gè)說(shuō)明是定性的，而且不能肯定地告訴我們最佳的成分組合。顯然這種分析方法雖然簡(jiǎn)單，但是不能令人滿(mǎn)意。

二、直觀分析法

直觀分析法是通過(guò)對(duì)每一因素的平均極差來(lái)分析問(wèn)題。所謂極差就是平均效果中最大值和最小值的差。有了極差，就可以找到影響指標(biāo)的主要因素，并可以幫助我們找到最佳因素水平組合。

考慮進(jìn)行一個(gè)三因素、每個(gè)因素有三個(gè)水平的試驗(yàn)。如果作全面試驗(yàn)，需作3³ = 27次。

圖:正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖

若從27次試驗(yàn)中選取一部分試驗(yàn)，常將A和B分別固定在A₁和B₁水平上，與C的三個(gè)水平進(jìn)行搭配，A₁B₁C₁,A₁B₁C₂,A₁B₁C₃。作完這3次試驗(yàn)后，若A₁B₁C₃最優(yōu)，則取定C₃這個(gè)水平，讓A₁和C₃固定，再分別與B因素的三個(gè)水平搭配，A₁B₁C₃,A₁B₂C₃,A₁B₃C₃。這3次試驗(yàn)作完以后，若A₁B₂C₃最優(yōu)，取定B₂,C₃這兩個(gè)水平，再作兩次試驗(yàn)A₂B₂C₃,A₃B₂C₃,然后與一起比較，若A₃B₂C₃最優(yōu)，則可斷言A₃B₂C₃是我們欲選取的最佳水平組合。這樣僅作了7次試驗(yàn)就選出了最佳水平組合。

我們發(fā)現(xiàn)，這些試驗(yàn)結(jié)果都分布在立方體的一角，代表性較差，所以按上述方法選出的試驗(yàn)水平組合并不是真正的最佳組合。

如果進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用正交表安排試驗(yàn)，對(duì)于三因素三水平的試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，需要作9次試驗(yàn)，用“Δ”表示，標(biāo)在圖中。如果每個(gè)平面都表示一個(gè)水平，共有九個(gè)平面，可以看到每個(gè)平面上都有三個(gè)“Δ”點(diǎn)，立方體的每條直線上都有一個(gè)“Δ”點(diǎn)，并且這些“Δ”點(diǎn)是均衡地分布著，因此這9次試驗(yàn)的代表性很強(qiáng)，能較全面地反映出全面試驗(yàn)的結(jié)果，這就是正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所特有的均衡分散性。我們正是利用這一特性來(lái)合理的設(shè)計(jì)和安排試驗(yàn)，以便通過(guò)盡可能少的試驗(yàn)次數(shù)，找出最佳水平組合。

1)確定試驗(yàn)因素及水平數(shù);

2)選用合適的正交表;

3)列出試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果;

4)對(duì)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，包括極差分析和方差分析;

5)確定最優(yōu)或較優(yōu)因素水平組合。

（1）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法是遺傳算法的一種特例，即正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法是一種初始種群固定的、只使用定向變異算子的、只進(jìn)化一代的遺傳算法。

（2）遺傳算法的步驟比正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法復(fù)雜，所需的試驗(yàn)次數(shù)也要多于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法的試驗(yàn)次數(shù)，但它產(chǎn)生的解要優(yōu)于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法產(chǎn)生的解。

（3）遺傳算法的隱并行性使得它在處理交互作用項(xiàng)時(shí)，效率比正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法要高。

（4）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法可解決一般遺傳算法中的最小欺騙問(wèn)題。