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04-08-01试验设计第一章1第一章 试验设计概要 1.1 什么是试验什么是试验?1.2 几个名词的解释几个名词的解释1.3 基本原则基本原则1.4 试验设计一般指南试验设计一般指南04-08-01试验设计第一章21.1什么是试验 为提高产品的产量和质量而寻找最佳的或满意的工业参数搭配.为开发新产品而寻找性能稳定和成本低廉的设计方案.为控制生产过程而寻找描述过程的数学模型.为证明一种新药对某种疾病是否在统计学意义上确有疗效.目的在于回答一个或几个经过精心构思的问题的实践活动称为试验，又称实验.例：精心构思的问题有试验的目的的差异会影响试验的设计与分析. 04-08-01试验设计第一章31.2 几个名词的解释 定量指标：用测量结果表示的指标，（用测量仪器）如电阻器的电阻、橡胶件的温度、粮食的产量。定性指标：用等级评分等表示的指标。（组织专家评判组）如药物的疗效，布料的柔软度，平面的光滑度。 指标，用于衡量试验结果好坏的特征值。又称响应变量。测量数据比定性数据含有更多信息，故在试验中要尽量选用定量指标，不得以场合选用定性指标。 04-08-01试验设计第一章4因 子 可控因子：对其水平可作审慎改变的因子。如，反应温度，反应时间，原料产地，原料配比等。不可控因子，又称噪声因子或误差因子：在实际操作中不能控制其水平的因子。或难以控制其水平的因子。或要花费昂贵才能控制其水平的因子。或试验人员尚未意识到对试验结果会有影响的因子。因子，影响试验结果的因素，常用A，B，C等表示。水平，因子所处的状态。常用A1，A2，B1，B2等表示。如，环境的温度与湿度、机器的老化、电源电压的波动等。04-08-01试验设计第一章5用黑箱模型来描述试验过程 可控因子在试验过程中唱主角. 噪声因子会对试验结果起干扰作用.它是引起指标数值波动的“元凶”.或是说是引起试验误差的源泉. 噪声因子的影响不可能全部消除，但可削弱. 可控因子输入ABCDE指标值输出黑箱(试验过程)诸多噪声因子y04-08-01试验设计第一章6田口玄一的建议 噪声因子可以从以下三方面去考察. 外部噪声，它是由产品之外引发的一类噪声.如环境温度、湿度、灰尘、磁场、电源电压等. 内部噪声，它是由产品内部产生的一类噪声.如性能退化、机器老化与磨损. 产品间的噪声，它是由产品间的差异引发的一类噪声.如标称值为100的电阻，可能实际为99或102.其间差值会对输出有影响. 04-08-01试验设计第一章7试验误差 测量值y与真值之间的偏差= y 称为试验误差，简称误差.y = + . 误差是不可避免的，它时大时小，时正时负，时隐时现.以不可预测的方式出现，故误差是一个随机变量. 由于诸多噪声因子对试验过程的影响，只要它们都被限制在一定范围内，据中心极限定理，误差可认为服从正态分布N(0,2). 标准差是度量随机误差大小的统计尺度.小误差就小，这说明试验组织实施得很好，控制得很好.大误差就大，这说明噪声因子干扰过大，要努力改进试验实施.过大，可能会使误差淹没由可控因子水平变化而产生的影响. 致使试验失败. 04-08-01试验设计第一章8试验设计 试验设计是在明确所要考察的（可控）因子及其水平后对试验所作的总体安排. 尽量减少试验误差. 尽量减少试验次数. 便于对试验 04-08-01试验设计第一章9常用的试验设计方法 区组设计 正交试验设计 回归设计 参数设计 均匀设计 混料设计 04-08-01试验设计第一章101.3 基本原则 重复 随机化 区组 04-08-01试验设计第一章11重复 重复是指一个试验点在相同条件下进行若干次重复试验.设在某试验点上进行 n 次重复试验，试验结果记为y1, y2,yn. 重复有两个作用重复试验次数愈多，上述二项估计愈可信.但试验成本也随着增加.故试验设计要求根据实际情况在两者之间取得平衡. 提供试验标准差的估计 提供指标均值的更为精确的估计niiniiynyyyns1121,)(1121),(2nNy04-08-01试验设计第一章12随机化 随机化是指试验材料的分配，人员安排和各试验点的试验次序都要随机确定.随机化的好处有. 能使各试验结果相互独立. 可使不可控因子的影响“抵消”部分，不至于积累成灾. 对试验人员尚未意识到的不可控因子的影响可以得到削弱. 可使试验误差得到准确的估计. 随机化的方法有 用随机数表进行. 设计一个试验：把试验号放入袋中，再按抽得到的次序进行试验. 04-08-01试验设计第一章13区组 区组是指：把所有试验单元分为若干小组（即区组），使每组内的试验条件相同或近似相同，而组间在试验条件上允许有较大的差异. 分区组的目的是为了把区组的差异估计出来，从而把区组对试验结果的干扰排除或减少到最低限度. 例： 农田试验中把试验田块按土地肥沃程度、水份多少设置区间. 工业试验中按操作者的技术水平高低设置区组.或按原材料的均匀程度设置区组.或按操作时间（早、中、晚）设置区组. 04-08-01试验设计第一章141.4 试验设计的一般指南 1.有关人员都要对试验目的清楚（目的是什么？）、理解（为什么要这样做）和接受（这样做是对的）.2.选好指标，确定测量指标的仪器或量具.3.选好可控因子及其水平.4.选择试验设计方案.5.按计划完成每一个试验，记录试验结果.6.进行统计分析，获得一些统计推断的结果.7.验证试验，确认无误时，再写出试验报告，提出今后的行动建议.
