《试验设计简介y》PPT课件

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1、第一章试验设计简介1.1概述1.2发展历史1.3基础术语1.4统计资料的特征数1.5常用统计表与统计图1.6试验设计的原则试验设计是数理统计学的一个重要分支，是进行科学研究的重要工具。它与生产实践和科学研究紧密结合，在理论上和方法上不断地丰富和发展，广泛应用于各个领域。在生产和科学研究中，为了革新生产工艺，开发新产品，寻求优质、高效、低耗的方法等，经常要进行各种试验。如何合理安排试验，如何对结果进行科学分析，是生产、科研工作者经常遇到的现实问题。试验设计的好坏直接影响试验的结果和试验效率，所以试验工作前有必要对试验进行良好设计。1.1试验设计概述1试验与试验设计的定义■试验所谓

2、试验，一般指用于发现新的现象、新的事物、新的规律，以肯定或否定先前的调查研究结论、发现新规律而进行的有计划活动。试验的实质：是一种用以测定过程或系统某些特定性能的有目的的测试。■试验设计（DOE，DesignofExperiment）试验设计以概率论、数理统计、线性代数等为理论基础，科学地设计试验方案，正确合理地分析试验结果，以较少的试验工作量和较低的成本获取足够、可靠的有用信息。搞好一个试验要做很多工作，其中有两部分工作是非常重要的：一是试验方案的设计；二是试验结果的数据分析。2课程主要内容a试验设计的主要研究内容：◆哪个因素对特性值影响较大？如何影响？◆如何设置各因素的水平

3、，使特性值接近预期的期望值？◆如何设置各因素的水平，使特性值的方差（波动）最小？◆如何设置可控因素的水平，使非可控因素的影响最小？……①统计分析最重要的内容是差异显著性检验，即统计假设检验。通过抽样调查或控制试验，获得的是具有变异的资料。那么产生变异的原因是什么？是由于处理间（例如不同原料、不同工艺、不同配比间）的实质性差异所引起的，还是由于无法控制的偶然因素所引起的？显著性检验的目的就在于承认并尽量排除这些无法控制的偶然因素的干扰，将处理间是否存在本质差异揭示出来。b统计分析的主要内容t检验——主要用于检验两个处理平均数差异是否显著；方差分析——主要用于检验多个处理平均数间差

4、异是否显著（F检验）；检验——主要用于由质量性状得来的次数资料的显著性检验等。显著性检验的方法很多，常用的有：②统计分析的另一个重要内容是对变量（试验指标或性状）间的关系进行研究。研究它们之间的联系性质和程度，或者寻求它们之间的联系形式，即进行相关分析与回归分析。通过对资料进行相关、回归分析，可以揭示出试验指标或性状间的内在联系，为新产品的研制开发、产品质量的预测和控制提供理论依据。③还有一类统计分析方法：不考虑资料的分布类型，也不事先对有关总体参数进行估计，这类统计分析方法叫非参数检验法。非参数检验法计算简便。当通常的检验方法对某些试验或调查资料无能为力时，非参数检验法是比较

5、好的统计方法。整理资料的基本方法是根据资料的特性将其整理成统计表、绘制成统计图。通过统计表、图可以大致看到所得资料集中、离散的情况，并利用所收集得来的数据计算样本统计量，以表示该资料的数量特征、估计相应的总体参数。提供整理、分析数据资料的方法3试验设计的任务就是以概率论与数理统计知识为理论基础，结合专业知识和实践经验，经济的、科学的、合理地安排试验；有效地控制试验干扰；力求用较少的人力、物力、财力和时间，最大限度地获得丰富而可靠的资料；充分利用和科学地分析所获取得试验信息，从而达到能明确回答研究项目所提出的问题和尽快获得最优方案的目的。4试验设计的作用（1）通过试验设计可以分清

6、各试验因素对试验指标的影响大小顺序，找出主要因素，抓住主要矛盾。（2）通过试验设计可以了解因素与水平指标间的规律性，即每个因素水平改变时，指标是怎样变化的。（3）通过试验设计可以各试验因素之间的相互影响情况，即因素间的交互作用。（4）通过试验设计可以迅速地找出最优生产条件或工艺条件，确定最优方案，并能预估在最优生产条件下或工艺条件下的试验指标值及其波动范围。（5）通过试验设计可以正确估计和有效控制、降低试验误差，从而提高试验精度。（6）通过对试验结果的分析，可以明确进一步试验的研究方向。5本门课程的主要内容及框架结构试验设计与统计分析数理统计分析试验设计常用统计软件简介统计资料

7、的整理与分析理论分布与抽样分布统计假设检验与参数估计方差分析回归分析试验设计基础全面试验设计正交试验设计均匀试验设计回归正交试验设计Excel、SAS、SPSS1.2试验设计的发展历史试验设计的基本思想和方法是英国统计学家、工程师费歇尔（R.A.Fisher，1890~1962）于20世纪20年代创立的，他是试验设计的奠基人并对其后的发展做出了卓越的贡献。费歇尔1909年入剑桥大学，攻读数学物理专业.三年后费歇尔以天文学学士毕业于剑桥大学，也因对天文观测误差的分析，使他开始探讨统计的问题.毕