试验设计与统计分析 全套课件.pptx

试验设计与统计分析(第一版);;

认识试验设计基础知识

试验设计的基本程序

试验方案制定;

【知识目标】

●了解试验设计的内涵

●了解试验设计与数据处理的发展历史、意义

●熟悉试验方案的意义

●掌握试验设计基本术语和原则【技能目标】

●能制定试验方案

●能正确处理试验因素与试验条件的交互作用;

作在工农业生产、科学研究和管理实践中，为了开发设计研制新产品、更新老产品，降低原材料、能源等资源消耗，提高产品的产量和质量，做到优质、高产、低消耗即提高经济效益，都需要做各种试验。凡是试验就存在着如何安排试验，如何分析试验结果的问题，也就是要解决试验设计的方法问题。若试验方案设计正确，对试验结果分析得法，就能够以较少的试验次数、较短的试验周期、较低的试验费用，

迅速地得到正确的结论和较好的试验效果；反之，试验方案设计不正确，试验结果分析不当，就可能增加试验次数，延长试验周期，造成人力、物力和时间的浪费，不仅难以达到预期的效果，甚至造成试验的全盘失败。因此，如何科学地进行试验设计是一个非常重要的问题。;

·1.1.1试验设计的内涵

·试验设计(designofexperiment,简称DOE),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,经济地、科学地安排试验的一项技术。通过对数据资料进行正确的整理分析可以揭示事物的本质特性及内在联系,进而使我们得以能动地认识世界和改造世界。试验设计和统计分析是互为前提和条件的。只有理解、掌握了一定的统计分析原理和方法并结合坚实的专业知识和必要的实践经验才可能正确地进行试验设计。反过来，只有在试验设计正确的基础上，通过对试验所获取的数据资料进行正确的统计分析才可能真正揭示事物的本质特性及内在联系,得出可靠的结论，进而正确地指导实践。;

·1.1.2试验设计与数据处理的发展历史

·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。到目前为止,本学科经过了80多年的研究和实???，已成为广大技术人员与科学工作者必备的基本理论知识。实践表明,该学科与实际的结合，在工、农业生产中产生了巨大的社会效益和经济效益。;

·20世纪20年代，英国生物统计学家及数学家费歇(R,A,Fisher)首先提出了方差分析，并将其应用于农业、生物学、遗传学等方面，取得了巨大的成功，在试验设计和统计分析方面做出了一系列先驱工作，开创了一门新的应用技术学科，从此试验设计成为统计科学的一个分支。20世纪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，在方法解说方面深入浅出，为试验设计的更广泛使用做出了巨大的贡献。;

·我国从20世纪50年代开始研究这门学科，并在正交试验设计的观点、理论和方法上都有新的创见，编制了一套适用的正交表，简化了试验程序和试验结果的分析方法，创立了简单易学、行之有效的正交试验设计法。同时，著名数学家华罗庚教授也在国内积极倡导和普及“优选法”,从而使试验设计的概念得到普及。随着科学技术工作的深入发展，我国数学家王元和开泰于1978年首先提出了均匀设计，该设计考虑如何将设计点均匀地散布在试验范围内，使得能用较少的试验点获得最多的信息。;

·随着计算机技术的发展和进步，出现了各种针对试验设计和试验数据处理的软件，如SAS(statistical

analysissystem),SPSS(statisticalpackageforthesocialscience),MatlabOrigin和Excel等，它们使试验数据的分析计算不再繁杂，极大地促进了本学科的快速发展和普及。;

·1.1.3试验设计与数据处理的意义

·在试验设计之前，试验者首先应对所研究的问题有一个深入的认识，如试验目的，影响试验结果的因素,每个因素的变化范围等，然后才能选择合理的试验设计方法，达到科学安排试验的目的。在科学试验中,试验设计一方面可以减少试验过程的盲目性，使试验过程更有计划；另一方面还可以从众多的试验方案中，按一定规律挑选出少数具有代表性的试验。;

·合理的试验设计只是试验成功的充分条件，如果没有试验数据的分析计算，就不可能对所研究的问题有一个明确的认识，也不可能从试验数据中寻找到规律性的信息，所以试验设计都是与一定的数据处理方法相对应的。;

·试验数据处理在科学试验中的作用主要体现在如下几个方面：

·(1)通过误差分析，可以评判试验数据的可靠性

·(2)确定影响试验结果的因素主次，从而可以抓