基于VB的正交试验设计的软件开发及应用_金宁宁

第30卷第1期Vol.30，No.1

西华大学学报(自然科学版)

JournalofXihuaUniversity·NaturalScience

2011年1月Jan．2011

159X(2011)01-0072-04文章编号:1673-

基于VB的正交试验设计的软件开发及应用

金宁宁，张芝永

(1．中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛266003;2．中国海洋大学工程学院，山东青岛266100)

摘要:利用VB平台，开发了可以设计任意因素个数和水平个数下的正交试验设计软件。该软件同时还实现

了对试验结果的数据分析。通过实例验证了该软件的准确性及优越性。该软件容量小，操作界面简单明了，使用方便，具有较高的应用价值。

关键词:VB;正交试验设计;正交表中图分类号:TP311

文献标志码:A

TheDevelopmentofVBBasedSoftwareforOrthogonal

ExperimentDesignandItsApplication

JINNing-ning1，ZHANGZhi-yong2

(1．FoodScienceandEngineeringCollege，OceanUniversityofChina，Qingdao266003China;

2．EngineeringCollege，OceanUniversityofChina，Qingdao266100China)

Abstract:BasedonVBplatform，asoftwarefororthogonalexperimentdesignwasdeveloped．Thissoftwarecandesignanyexperi-mentnomatterhowmanyfactorsandlevelsthereare．Inaddition，itcanalsoanalyzetheexperimentresults．Theadvantagesandac-curacyofthesoftwareareverifiedbyanexample．Thesoftwareisofhighapplicationvaluewithsmallervolume，friendlyinterfaceandconvenienceinuse．

Keywords:VB;orthogonalexperimentdesign;orthogonallist

试验设计是数理统计学的一个重要的分支。很

多数理统计方法主要用于分析已经得到的数据，而试验设计却是用于决定数据收集的方法。试验设计方法主要讨论如何合理地安排试验以及试验所得的数据如何分析等。在食品及其他行业中，普遍采用的试验设计方法是正交试验设计方法，其特点有:1)完成试验要求所需的试验次数少;2)数据点的分布很均匀;3)可用相应的极差分析方法、方差分析方法、回归分析方法等对试验结果进行分析，引出许多有价值的结论。目前的一些正交设计软件可以比较快捷地实现正交试验的设计及数据分析，大大减少了试验人员的工作量，但这些软件也存在一些问

L8题，如正交设计助手的正交表形式只有L4(2)、(2)、L12(2)、L9(3)、L18(3)、L27(3)、L16(4)

等几种。而对于不符合软件中正交表形式的试验则

需要通过假定来实现正交试验的设计，本文利用VB语言编制了正交设计试验程序，利用VB较好的可

［1］

视化界面，做出了操作简单，容量小的正交设计试验软件。该软件可以对任意因素和任意水平试验进行正交试验设计，并可对试验数据进行直观分析、方差分析和显著性分析。

1正交表的设计

对于正交试验设计来说，最关键的是正交表的

［2］

设计，其典型的正交表格式，如表1所示。表头9是行数，中L表示正交表，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。

11-10收稿日期:2010-:()，作者简介金宁宁1986-女，硕士研究生，主要研究方向为食品科学。

第1期

表1

试验号

123456789列号

1111222333

金宁宁，等:基于VB的正交试验设计的软件开发及应用

L9(34)正交表

2123123123

3123231312

4123312231

zs=syc/Form3.Text3.Text

通过以上程序即可实现试验次数的确定。该程序确定的试验次数既满足了正交试验最小次数的要

求，又形成了满足正交表特点的必要条件。1.2

正交试验表的生成

在确定好试验次数后，下一步即是关键的正交表的构造，由以上所述，正交表要满足两个条件，即1)在每一列中，各个不同的数字出现的次数相同;2)表中任意两列并列在一起形成若干个数字对，不同数字对出现的次数也都相同。在确定试验因素个数和水平个数后，其正交表构造采用如下步骤。1)为方便编程，其第一个因素下的水平排序按1，1，1，1，…，2，2，2，2，…，3，3，3，3，…，…，n，n，n，n，…排列.其中每个水平出现的次数为试验次数与水

2，3，4，平个数的商。第二个因素的排列对应是1，5，…，n，1，2，3，4，5，…，n，1，2，3，4，5…，n，…，1到n的等差序列出现次数与每个水平出现的次数相同。

2)在确定第n(n＞2)个因素中水平的排列顺序1因素的试验序列中某一水平出时，首先找出第n-现的位置，将该水平所在位置的行数按从小到大排列，然后在第n因素中，将其1到n的等差序列分别

赋值到对应的行号中，这样即可实现正交表的特点。

正交表生成的具体实现方法采用如下代码。

‘第一个因素的水平排列Forj=1ToForm3.Text3.TextFork=(j*zs-zs+1)To(j*zs)ma(k，1)=jNextkNextj

‘第二个因素的水平排列Forj=1Tozs

Fork=(j*Form3．Text3．Text-Form3．Text3．Text+1)To(j*Form3．Text3．Text)

ma(k，2)=k-j*Form3．Text3．Text+Form3．Text3．Text

NextkNextj

‘找前一因素试验排列中某一水平所在位置Forl=3ToForm3.Text2.TextFori=1ToForm3.Text3.Textk=0

Forj=1ToecIfma(j，l-1)=iThenk=k+1

所有的正交表与L9(3)正交表一样，都具有以下两个特点。1)在每一列中，各个不同的数字出现4

的次数相同。在表L9(3)中，每一列有三个水平，

2、3都是各出现3次。2)表中任意两列并列水平1、

在一起形成若干个数字对，不同数字对出现的次数

也都相同。在表L9(3)中，任意两列并列在一起形1)、(1，2)、(1，3)、成的数字对共有9个，分别为(1，(2，1)、(2，2)、(2，3)、(3，1)、(3，2)、(3，3)，每一个数字对各出现一次。

1.1正交试验次数的确定

根据正交表的特点可知，正交表若要满足以上两个特点，则正交试验次数应该满足能够被水平个数的平方整除这一条件。

同时对于无交互作用的试验来说，其正交试验次数应该不少于y×(s－1)+1，其中y表示因素个s表示水平个数。通过以上分析，数，可以通过以下语句来试验正交试验次数的求解。

‘正交表的因素数，水平数和试验次数ys=Form3.Text2.Text‘ys为因素个数sp=Form3.Text3.Text‘sp为水平个数‘求取正交试验次数的最小值

syc=Form3.Text2.Text*(Form3.Text3.Text-1)+1

‘求取能够被水平个数的平方整除且大于正交试验次数最小值的试验次数

Fori=sycTosyc+100

zs=i/Form3.Text3.Text/Form3.Text3.TextIf

Fix(zs)=zsThensyc=iExitForEndIfNexti

‘求取在某一因素下某一水平出现的次数

西华大学学报·自然科学版2011年

st(k，i)=jEndIfNextjNexti

‘对当前因素下的水平进行随机排列Forj=1Tozs

Fori=1ToForm3.Text3.Textss(j，i)=j+i-1

DoWhile(ss(j，i)＞Form3.Text3.Text)ss(j，i)=ss(j，i)-Form3.Text3.TextLoop

ma(st(j，i)，l)=ss(j，i)NextiNextjNextl

‘利用MESHGRID控件来显示正交表Forl=1ToForm3.Text2.TextFori=1To(ec)

Form1．MSFlexGrid1．TextMatrix(i，l)=ma(i，l)NextiNextl1.3

试验结果分析

根据设计好的正交表，进行相应的试验，在其试

3］要对其进行结果分析，根据文献［验结果得到后，

中试验分析方法，本软件采用了直观分析和方差分

3］。在本软件中析2种，其具体理论过程见文献［只要输入相应试验结果点击相应菜单，即可实现直

观分析和方差分析，其操作简单快捷，同时分析结果可输入到EXCEL中，以便存储。

图2

正交表构成

图1

正交表参数输入界面

其生成的正交表，如图2所示

。

经过检查，每一列每一个水平出现的个数为3

个，任意2列对应的数字对出现次数也相同，满足正交表要求。

按照正交表进行试验，将其试验结果输入到该表中，其直观分析结果，如图3所示

。

2实例分析

利用该软件，本文对海藻中叶绿素含量测定试

验进行了正交表设计及试验结果分析，该试验的因素水平表，见表2所示。

表2

水平123

ApH1.52.02.5

正交试验因素水平表

B提取时间/h

1.01.52.0

C提取温度/℃

404550

图3

试验结果直观分析

该试验为3因素3水平试验，在正交设计助

3因素3水平试验是没有的，手中，只能通过假定将其改造为4因素3水平试验，而在该软件中可直接构造4因素3水平正交试验。在正交表参数输入界面输入因素个数3和水平个数3，其界面如图1所示

。

其方差分析结果，如图4所示。

在得出各因素的方差后，再查相应的F分布表，即可对各因素的显著性进行分析。

第1期金宁宁，等:基于VB的正交试验设计的软件开发及应

用

弥补正交设计助手等软件在因素和水平个数上的限

制，实现了任意试验的正交试验设计，同时还实现了正交试验的直观分析和方差分析;但该软件仍有很多功能未能加入，还有待于进一步的开发。

参

2009．社，

［2］罗家国，汪金良．基于人工神经网络的正交试验分析软件的．计算机应用与软件，2006(12):75-77．设计与实现［J］

图4

试验结果方差分析

［3］盛骤．概率论与数理统计［M］．4版．北京:高等教育出版社，2008．

考文献

［1］李淑华．VB程序设计及应用［M］．2版．北京:高等教育出版

3结论

VB编制了正交设计试验辅助软件，该软件可

(编校:饶莉)

檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾

(上接20页)

质

CP与L5178Y细胞的DNA拖作用。经S9活化后，

尾率和DNA迁移长度表现出明显的剂量依赖关系。CP诱发L5178Y细胞DNA损伤的作这些结果表明，

用依赖外源S9系统的活化作用。

表2

受试物DMSOPBSMMS

浓度0.1%-10μmol/L50μmol/L100μmol/L10μmol/L

50μmol/L100μmol/L

。Knadmuller等［3］研究表明，用HepG2细胞进行的致突变试验与加外源活化系统S9的试验方法

［2］

可获得相一致的试验结果。近年来国内毒理学工作者采用HepG2细胞彗星试验对饮水氯化副产物、农

［4-5］

，药等的遗传毒性进行评价为该方法的普及推

广奠定了基础，但是总的来说相关的报道还比较少。

L5178Y彗星实验结果

DNA迁移长度(x±s)/μm-S99.3±2.411.3±3.568.6±6.4*72.3±5.6*115.2±5.2

7.4±2.38.3±3.18.9±3.4

细胞拖尾率/%-S91.52.553.087.595.51.02.52.5

+S91.53.557.572.595.067.079.595.5

+S98.4±4.211.5±3.266.8±4.5*75.3±5.3*127.6±4.7

本研究结果表明:L5178Y细胞需要外源S9系统才能检测出间接致突变物CP的DNA损伤作用，而HepG2细胞则无需外源S9系统就可灵敏地检测到CP的DNA损伤作用;因此，基于HepG2细胞的彗星试验具有不需体外活化、操作简便等优点，减少了干扰环节，可快速、准确地得到实验结果，可广泛应用于遗传毒性的检测。

参

考

文

献

42.4±4.7*#73.5±5.4*#95.6±6.3

p＜注:*与对照(PBS)比较，p＜0.01;与未加S9的处理组比较，

0.01。

［1］邢彩虹，李桂兰，尹松年．单细胞凝胶电泳技术及其应用进2004，33(5):638-640．展［J］．卫生研究，

［2］李欣，．华南熊习昆．体外遗传毒性评价方法的新动向［J］2007，33(6):38-42．预防医学，

［3］KnadmullerS，ParzafallW，SanyalR，etal.UseofMetabolical-lyCompetentHumanHepatomaCellsfortheDetectionofMutagensandAntimutagens［J］．MutatRes，1998，402:185-202．

［4］杜海荣，曹贤文，张荣，等．不同消毒剂处理饮用水的有机提2008，25取物对HepG2细胞DNA的损伤作用［J］．环境与职业医学，(6):557-560．

［5］周炯林，连勇，彭双清，等．敌敌畏、乐果和马拉硫磷诱导HepG2细胞DNA损伤的实验研究［J］.癌变．畸变．突变，2007，22(2):126-129．

3讨论

小鼠淋巴瘤L5178Y细胞是一株广泛遗传毒理

研究的细胞系，除了作为TK基因突变试验采用主要细胞系外，也是彗星试验中常用的代表性细胞系。但它和其他大多数细胞系都不具备代谢活化作用，在检测间接致突变物质时需要外源S9代谢活化系

MMS是直接致突统。本研究采用的两种受试物中，

变物，而CP本身没有致突变性，在体内经肝代谢产

生具有烷化作用的代谢产物，导致DNA损伤。HepG2作为人肝癌细胞，本身具有完整的人类代谢活化Ⅰ相、Ⅱ相酶，具有较强的代谢活性，外源化学物在该细胞内代谢后的产物可直接作用于遗传物

(编校:叶超)