试验设计方法课件.ppt

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1、试验设计方法2011年3月25日目录一、引言二、试验设计方法起源三、试验设计方法的作用四、单因素试验五、多因素试验一、引言新产品、新工艺、新材料以及其他研究成果的产生流程：多次反复试验试验数据分析规律研究提高产量提高产品性能降低成本能耗研究工作的必要手段试验实验已知某个结论去验证已知方法的操作验证性实验和试验试验未知某个结论去探索未知方法的探索探索性什么是试验设计方法试验设计（DesignofExperiments)是数理统计学的一个重要的分支。多数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

2、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。1980s美国引进田口方法1920s193519491980s二、试验设计方法起源1935“DesignofExperiments”试验设计成为应用技术科学1930~40s英、美、苏用于工业1940s末美国Deming传播SED至日本1949日本GenichiTaguechi(田口玄一)以SED为基础建立“正交试验设计”法1952应用L27(313)于日本东海电报公司1952~1962应用100万项，1/3成效明显1955~1970日本借此推行全面质量管理1920sF

3、isher用于田间试验1920sTippett将SED用于棉纺1924~我国试验设计方法发展197819701948范福仁《田间试验之统计与分析》1970.4华罗庚推广优选法、统筹法1978优选法用于五粮液获成功方开泰、王元创建均匀设计法华罗庚1910~1985方开泰1940~王元1930~三、试验设计方法的作用把数学上优化理论、技术应用于试验设计中，科学的安排试验、处理试验结果。采用科学的方法去安排试验，处理试验结果，以最少的人力和物力消费，是在最短的时间内取得更多、更好的生产和科研成果的最有效的技术方法。简称为：“多、快、好、

4、省”。四、单因素试验如果在一项试验中只有一个因素改变,其它的可控因素不变,则该类试验称为单因素试验。常用的单因素试验设计方法有：来回调试法、黄金分割法、分数法、对分法、抛物线法、分批试验法、爬山法等。今天主要介绍黄金分割法。黄金分割法黄金分割法，也叫0.618法，是数学家华罗庚在70年代推广的一种可以尽可能减少做试验次数、尽快地找到最优方案的方法。黄金分割：例1：比如我们要试制一种新型材料，需要加入某一种原料增强其强度，这就有加入多少的问题，加多了不行，加少了也不行，只有完全合适才行。我们估出每吨加入量在1克至1000克之间。通常

5、的方法是取区间的中点(即500克)作试验。然后将试验结果分别与1克和1000克时的实验结果作比较，从中选取强度较高的两点作为新的区间，再取新区间的中点做试验，再比较端点，依次下去，直到取得最理想的结果。这种实验法称为对分法。但对分法并不是最快的实验方法，如果采用黄金分割法，那么实验的次数将大大减少。实践证明，对于一个因素的问题，用“0.618法”做16次试验就可以完成“对分法”做2500次试验所达到的效果。用一个有刻度的纸条来表示1至1000克。在纸条上找到618(1000*0.618)克的地点画一条竖线，做一次试验，然后把纸条对

6、折起来，找到618的对称点382(618*0.618)，再做一次试验，如果618克为最好，则把382以外的纸条裁掉。然后再对折，找到618的对称点再做一次试验，并将试验结果和前面的试验比较，这样循环往复，就可以找到最佳的数值。这就是数学家华罗庚所推广的优选法。x20.6180.382x1ab……x30.6180.382x2x1b数学家华罗庚在推广优选法对于单因素或两因素试验，因其因素少，试验的设计、实施与分析都比较简单。但在实际工作中，常常需要同时考察3个或3个以上的试验因素，若进行全面试验，则试验的规模将很大，往往因试验条件的限

7、制而难于实施。五、多因素试验例2：为提高某化工产品的转化率，选择了三个有关的因素进行条件试验，反应温度（A），反应时间（B），用碱量（C），并确定了它们的试验范围：A：80-90℃B：90-150MinC：5-7%试验目的是搞清楚因素A、B、C对转化率的影响，哪些是主要因素，哪些是次要因素，从而确定最优生产条件，即温度、时间及用碱量各为多少才能使转化率提高。这里，对因素A、B、C在试验范围内分别选取三个水平：A：A1＝80℃、A2＝85℃、A3＝90℃B：B1＝90Min、B2＝120Min、B3＝150MinC：C1＝5%、C2

8、＝6%、C3＝7%因素可以是定量的，也可以是定性的。而定量因素各水平间的距离可以相等也可以不等。取三因素三水平，通常有三种试验方法：1、全面实验法：A1B1C1A2B1C1A3B1C1A1B1C2A2B1C2A3B1C2A1B1C3A2B1C3A3