《试验设计》讲义第一部分 [PPT].pdf

试 验 设 计 DOE design Of experiment 教 材 王万中王万中 试验的设计与分析试验的设计与分析 高等教育出版社高等教育出版社 参考书参考书 [1][1] 李云雁等李云雁等 试验设计与数据处理试验设计与数据处理 化工业出版社化工业出版社 [2] 方开泰 试验设计 高等教育出版社 [3] 茆诗松等 试验设计 中国统计出版社 [4] 王颉 试验设计与SPSS应用 化学工业出版社 一、引 言 试验设计（DOE design Of experiment），也称 为实验设计。试验设计是以概率论和数理统计为理论 基础基础，经济地经济地，科学地安排试验的一项技术科学地安排试验的一项技术。试验设试验设 计自20世纪20年代问世至今，其发展大致经历了三 个阶段：即早期的单因素和多因素方差分析，传统的 正交试验法和近代的调优设计法。 试验设计的概念 从20世纪30（20）年代费希尔（R.A.Fisher） 在农业生产中使用试验设计方法以来在农业生产中使用试验设计方法以来，试验设计方试验设计方 法已经得到广泛的发展法已经得到广泛的发展，，统计学家们发现了很多非统计学家们发现了很多非 常有效的试验设计技术。20世纪60（50）年代，日 本统计学家田口玄一将试验设计中应用最广的正交 设计表格化设计表格化，在方法解说方面深入浅出为试验设计在方法解说方面深入浅出为试验设计 的更广泛使用作出了巨大的贡献的更广泛使用作出了巨大的贡献。。 试试验设计设计的内容内容 产品质量的高低主要是由设计决定的产品质量的高低主要是由设计决定的，一个好个好 的试验设计包含几个方面的内容。 第一是明确衡量产品质量的指标， 6σ 管理强调用数据说话， 所以所以这个质个质量指标指标必须是能够须是能够量化的指标化的指标，在试验设计中称为试验在试验设计中称为试验 指标，也称为响应变量 (response variable）或输出变量。  第二是寻找影响试验指标的可能因素第二是寻找影响试验指标的可能因素 （（factor)factor) ， 也称为影响因子和输入变量。因素变化的各种状态 称为水平，要求根据专业知识初步确定因家水平的 范围。 第三是根据实际问题，选择适用的试验设计方法。 试验设计的方法有很多试验设计的方法有很多，每种方法都有不同的适用条每种方法都有不同的适用条 件件，，选择了适用的方法就可以事半而功倍选择了适用的方法就可以事半而功倍，，选择的方选择的方 法不正确或者根本没有进行有效的试验设计就会事倍 而功半。 第四是科学第四是科学地分析试验结果分析试验结果，包括对数据的直观包括对数据的直观 分析、方差分析、回归分析等多种统计分析方法，这 些工作可以借助各类（SAS SPSS MATLAB EXCEL等等） 软件完成软件完成。 SAS statistical analyysis syystem SPSS Statistical Package for Social Science  Statistical Product and Service Solutions 试验设计的作用试验设计的作用 试验设计在工业生产和工程设计中能发挥重要的试验设计在工业生产和工程设计中能发挥重要的 作用作用，主要有要有： 1.提高产量； 2.减少质量的波动，提高产品质量水准； 33.大大缩短新产品试验周期大大缩短新产品试验周期； 4. 降低低成本； 5.试验设计延长产品寿命。 在工农业生产和科学研究中在工农业生产和科学研究中，经常需要做试验经常需要做试验， 以求达到预期的目的。例如在工农业生产中希望通 过试验达到高质、优产、低消耗，特别是新产品试 验，未知的东西很多，要通过试验来摸索工艺条件 或配方或配方。如何做试验如何做试验，其中大有学问其中大有学问。试验设计得试验设计得 好，会事半功倍，反之会事倍功半，甚至劳而无功 。 如果要