试验设计与分析
正交试验设计和分析
所以一般地，有 N dfi dfi j 1
i
i, j
如三原因四水平 43 旳正交试验至少应安排
34 1 1 10 次以上旳试验。
如三原因四水平 43 并涉及第一、二个原因旳交互 作用旳正交试验至少应安排旳试验次数为
34 1 4 14 1 1 19
又如安排 43 23 旳混合水平旳正交试验至少应安排
试验次数N旳拟定原则
N 由 dfT N 1 拟定。
其中： dfT dfi dfi j dfE ,
i
i, j
dfi dfi j 是可求出旳，而 dfE 是未知旳，
i
i, j
所以一般地，由 N dfi dfi j 1 拟定 N，
i
i, j
故 N 不是唯一旳。
当不考虑交互作用时：可取 N S q 1 1
所以要选择 LN 2S 型旳表，且不考虑交互作用时， S 4 ，而 L8 27 是满足条件旳最小旳正交表， 所以选用正交表 L8 27
若考虑A与B、A与C旳交互作用，则
S 6 ，L8 27 依然是满足条件旳最小旳正交表， 所以还可选用正交表 L8 27
注：也可由试验次数应满足旳条件来选择正交表。
正交表旳记号及含义
正交表是一种尤其旳表格，是正交设计旳基本工具。
我们只简介它旳记号、特点和使用措施。
记号及含义
L 正交表旳代号
S 正交表旳列数
（最多能安排旳原因个数，
涉及交互作用、误差等）
LN qS
q 各原因旳水平数
N 正交表旳行数
（各原因旳水平数相等）
（需要做旳试验次数）
如 L8 27 表达
7 2 2 1 1 2 2 1 275
8 2 2 1 2 1 1 2 375
正交试验设计及结果分析
2.1 试验方案设计 （1） 明确试验目的，确定试验指标
试验设计前必须明确试验目的，即本次试验要解决什么 问题。试验目的确定后，对试验结果如何衡量，即需要确 定出试验指标。试验指标可为定量指标，也可为定性指标。
3
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1.3.2.3 综合可比性 （1）任一列的各水平出现的次数相等； （2）任两列间所有水平组合出现次数相等，使得任一因素
各水平的试验条件相同。这就保证了在每列因素各水平的效 果中，最大限度地排除了其他因素的干扰。从而可以综合比 较该因素不同水平对试验指标的影响情况。
根据以上特性，我们用正交表安排的试验，具有均衡分 散和整齐可比的特点。
3
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在这9个水平组合中，A因素各水平下包括了B、C因素 的3个水平，虽然搭配方式不同，但B、C皆处于同等地位， 当比较A因素不同水平时，B因素不同水平的效应相互抵 消，C因素不同水平的效应也相互抵消。所以A因素3个水 平间具有综合可比性。同样，B、C因素3个水平间亦具有 综合可比性。
3
上一张 下一张 主 页 退 出
如对于上述3因素3水平试验，若不考虑交互作用，可
利用正交表L9(34)安排，试验方案仅包含9个水平组合，就
能反映试验方案包含27个水平组合的全面试验的情况，找 出最佳的生产条件。
1.2 正交试验设计的基本原理
3
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正交设计就是从选优区全面试验点（水平组合）中挑3ຫໍສະໝຸດ 上一张 下一张 主 页 退 出
1 正交试验设计的概念及原理
试验设计和统计分析 第三章 田间试验技术
九、设置保护行
指在试验地的周围设置保护行。小区与小区之间一般不设保护行，重复区之间一般也不设保护行。保护行的树种一般逸捧以不影响甙硷地树木生 长为壹。例如：杉木成發，用柳衫作保护行。
5. 进行区组及小区的区划；6. 试验材料的准备、编号；7. 根据设计图将各个处理对号安排到试验地里；8. 绘制田间栽植图，并且与设计图对照，查看是
否有错误，如果发现错误，要及时纠正;9.栽植保护行，并作地标。
试验布置中要注意以下几点：
1）设计一定要根据试验的要求和试验地的实际
进行选择；2） 试验材料一定要编号（处理号和区组号）， 并且要反复校对，不要出现错误；3） 对试验地的面积计算要根据小区的面积和重
十、设置地标
田间试验在野外较长时间，为了观察管理方便，
便于查找，设置地标是必要的。特别是造林试验，一般在试验范围的四周的每 个角埋上水泥桩。并要钉一个牌子，写明试验用地， 以示警示。
十一、田间试验的步骤
1. 拟定试验计划2. 确定试验因素、处理数、重复数、小区面 积，计算区组面积。3. 选择一个适宜的设计方案（设计方案在下 一章介绍）4. 选择试验用地
试验因素和处理（水平）数的确定1、试验因素的确定：试验因素是根据试验目的来提出的，那么根据试验目的来确定试验因素的类型及多少。同时也要考虑试验的条件、人力、财力、技术水平。
2、试验处理（水平）数的确定1） 处理数的多少依据试验的实际和别人的经验确定。2） 各处理间的效应要有明显的差异3） 各处理间的间距尽量相等
8、试验孑旨标(experiment indicator):指试验中用来判断试验处理效果的性状或标准。
临床试验的研究设计与统计分析
临床试验的研究设计与统计分析临床试验是评估新药、新治疗方法或医疗器械安全性和疗效的关键环节，它对于指导临床决策和提高患者治疗效果具有重要意义。
本文将重点介绍临床试验的研究设计以及统计分析的相关方法和技巧。
一、临床试验研究设计1. 研究类型选择根据研究目的和数据获取方式，临床试验研究设计可分为观察性研究和干预性研究。
观察性研究主要通过观察人群的暴露与结果之间的关系，探索潜在的危险因素和保护因素。
干预性研究则通过对人群进行干预，评估干预措施的效果。
常见的干预性研究设计包括随机对照试验、非随机对照试验和自身对照试验。
2. 样本容量计算样本容量的确定是保证试验结果的可靠性和有效性的关键步骤。
通过样本容量计算，可以估算出适当的样本规模，以减少随机误差和提高统计检验的可靠性。
样本容量计算需考虑试验的研究问题、预计的效应大小、显著性水平、统计检验的类型等因素。
3. 随机化设计随机化是临床试验中的重要原则，它能够降低实验组与对照组之间的混杂因素的影响，提高试验结果的可靠性。
常见的随机化设计包括简单随机化、分层随机化和区组随机化等。
在随机化设计中，应根据试验的目的和实际情况选择适当的随机化方法。
4. 平行设计与交叉设计在干预性临床试验中，研究设计可以采用平行设计或交叉设计。
平行设计将受试者随机分配至实验组和对照组，在不同组中接受不同的干预措施；交叉设计则是将受试者分为不同顺序接受不同干预措施，并在每个干预阶段测量结果。
二、临床试验统计分析1. 描述性统计分析试验数据的描述性统计分析是对试验数据的基本特征进行总结和描述。
如平均数、标准差、中位数、分位数等。
通过描述性统计分析，可以了解试验数据的分布情况、集中趋势和离散程度，为进一步的推断性统计分析提供基础。
2. 推断性统计分析推断性统计分析是基于样本数据对总体进行推断，判断样本间差异是否代表总体间的差异。
常见的推断性统计分析包括假设检验和置信区间估计。
假设检验用于验证研究假设是否成立，置信区间估计则用于评估参数估计的精度。
综合实践实验设计与分析
综合实践实验设计与分析引言：在学生们的学习过程中，实践是非常重要的一部分。
通过实践，学生们能够将理论知识应用于实际问题，提高自己的解决问题的能力。
本教案围绕综合实践实验设计与分析展开，旨在培养学生的实践能力、创新思维和团队合作精神。
一、实践设计的流程与方法1.1 实践设计的重要性实践设计是将理论知识与实际问题相结合的过程，对学生的实践能力和创新思维起到重要的促进作用。
1.2 实践设计的流程实践设计包括问题定义、实验方案设计、实验操作、数据分析与解释以及结果总结等环节。
1.3 实践设计的方法灵活运用各种实验方法，如观察法、实验法、模拟法、对比法等，以达到实验目的。
二、实验设计与实验操作2.1 实验的目的与内容为了解决实际问题或验证理论的正确性，确定实验的目的和内容是最为重要的一步。
2.2 实验方案的设计根据实验目的和内容，制定详细的实验方案，包括实验的步骤、所需材料和设备、实验的时间和地点等。
2.3 实验操作的技巧正确地操作实验设备和仪器，严格遵守实验守则，保证实验过程的可靠性和安全性。
三、数据分析与解释3.1 数据的收集与整理在实验过程中，要注意准确地记录实验数据，并及时进行整理和归纳。
3.2 数据的分析与解释通过统计学方法和专业知识对实验数据进行分析和解释，得出合理的结论。
四、结果总结与讨论4.1 结果总结在实验结束后，对实验结果进行总结，包括实验目的是否达到、实验过程中遇到的困难以及实验结果的可行性等方面。
4.2 结果讨论与同学们进行讨论，交流实验过程中的经验和心得，以及对实验结果的看法和建议。
五、实验设计与分析的意义与启示通过参与实践实验设计与分析，学生们能够培养实践能力、创新思维和团队合作精神，提高解决问题的能力。
同时，实践实验设计与分析也有助于学生们将所学的理论知识应用到实际问题中，提高学习的有效性。
结语：综合实践实验设计与分析是培养学生实践能力和创新思维的重要环节。
通过实践实验的设计与分析，学生们能够不断提高自己的解决问题的能力，为未来的学习和工作打下坚实的基础。
试验设计与分析
1.2双因素试验的方差分析
-有交互作用
1.2双因素试验的方差分析
-有交互作用
1.2双因素试验的方差分析
-有交互作用
1.2双因素试验的方差分析
-有交互作用
一元线性
回归分析
一元线性回归
• 变量之间的相互关系：
确定性关系:即变量之间的关系可以用精确的函数
关系来表达；
非确定性关系, 称为相关关系
回归分析：处理变量之间相互关系的统计方法。
• 相关关系是一种统计关系，在大量的观察
下，往往呈现一定的规律性，可以借助散
点图或相应的函数式表达出来，这种函数
称为回归函数或回归方程。
• 回归分析：一元回归分析；
•
多元回归分析。
• （或者）回归分析：线性回归分析；
•
非线性回归分析。
三.有交互作用的正交试验设计
例6 某产品的产量取决于3 个因素A, B, C, 每个因素都有两个水平, 具体数值
如表例6.13 所示.每两个因素之间都有交互作用, 必须考虑. 试验指标为产量,
越高越好. 试安排试验, 并分析试验结果, 找出最好的方案.
第五章 稳健性设计
• 5.1 概述
• 2.
第四章 正交试验设计-等水平正交表
（2）多指标分析法
1）综合平衡法
例 2 为提高某产品质量, 要对生产该产品的原料进行配方试验. 要检验3 项指标:
抗压强度、落下强度 和裂纹度, 前两个指标越大越好, 第3 个指标越小越好.
根据以往的经验, 配方中有3 个重要因素: 水份、粒度和碱度. 它们各有3 个水平,
值。
• .
1.3.5利用回归方程进行预报
1.4多元线性回归
试验设计与分析
试验设计与分析试验设计与分析在实验科学中，试验设计和分析是非常重要的步骤，以确保实验结果的可靠性和有效性。
试验设计是指制定实验方案的过程，包括制定研究目的和假设、确定实验对象和变量、实验组和对照组、实验过程和数据收集方法等。
试验分析则是对实验数据进行统计和分析的过程，以确认实验结果是否符合预期和达到统计学意义。
本文将重点介绍试验设计和分析中的关键步骤和原则。
试验设计1. 确定研究目的和假设首先要明确实验的研究目的，即想要回答什么问题或明确想要证明或推翻什么假设。
研究假设应该明确和可验证，并且预计能够得到有意义的结果。
2. 确定变量确定实验变量是制定实验方案的关键一步。
变量可以分为自变量和因变量。
自变量是实验研究者可以控制和操作的变量，因而会对因变量产生影响。
因变量是实验中被观测或测量的变量，是实验研究的结果。
3. 分组设计分组设计是一种常见的实验设计方法。
在分组设计中，实验对象被随机分配到实验组和对照组中，以便进行比较。
实验组被暴露于自变量的影响下，而对照组则不受影响。
在实验中，研究者需要确保实验组和对照组除了自变量以外的其他条件相同。
4. 实验程序和数据收集方法实验过程需要详细描述，以确保实验的可重复性。
数据收集方法也应该明确，包括数据的类型、收集时间点和数据的分析方式。
试验分析1. 描述性统计分析首先，应该对实验数据进行描述性统计分析，包括计算平均值、标准差、中位数、众数等指标，以便了解数据的分布和变化情况。
2. 方差分析方差分析是用于比较两个或多个组之间差异的一种分析方法。
方差分析可以确定哪些组之间存在差异，同时可以检查因变量和自变量之间的关系。
3. 相关分析相关分析可以用来确定两个变量之间的相关性。
在实验中，研究者可以确定自变量和因变量之间的相关性以及自变量和其他变量之间的相关性。
4. 回归分析回归分析可以用来确定自变量和因变量之间的关系。
回归分析有很多种类型，包括线性回归、多元回归、逻辑回归等。
试验设计与分析课后习题解答及复习资料
田间试验与统计分析－习题集及解答1.在种田间试验设计方法中，属于顺序排列的试验设计方法为：对比法设计、间比法2.若要控制来自两个方面的系统误差，在试验处理少的情况下，可采用：拉丁方设计3.如果处理内数据的标准差或全距与其平均数大体成比例，或者效应为相乘性，则在进行方差分析之前，须作数据转换。
其数据转换的方法宜采用：对数转换。
4.对于百分数资料，如果资料的百分数有小于30%或大于70%的，则在进行方差分析之前，须作数据转换。
其数据转换的方法宜采用：反正弦转换（角度转换）。
5.样本平均数显著性测验接受或否定假设的根据是：小概率事件实际不可能性原理。
6.对于同一资料来说，线性回归的显著性和线性相关的显著性：一定等价。
7.为了由样本推论总体，样本应该是：从总体中随机地抽取的一部分8.测验回归和相关显著性的最简便的方法为：直接按自由度查相关系数显著表。
9.选择多重比较的方法时，如果试验是几个处理都只与一个对照相比较，则应选择：LSD法。
10.如要更精细地测定土壤差异程度，并为试验设计提供参考资料，则宜采用：空白试验11.当总体方差为末知，且样本容量小于30，但可假设＝＝（两样本所属的总体方差同质）时，作平均数的假设测验宜用的方法为：t测验12.因素内不同水平使得试验指标如作物性状、特性发生的变化，称为：效应13.若算出简单相差系数大于1时，说明：计算中出现了差错。
14.田间试验要求各处理小区作随机排列的主要作用是：获得无偏的误差估计值15.正态分布曲线与轴之间的总面积为：等于1。
16.描述总体的特征数叫：参数，用希腊字母表示；描述样本的特征数叫：统计数，用拉丁字母表示。
17.确定分布偏斜度的参数为：自由度18.用最小显著差数法作多重比较时，当两处理平均数的差数大于LSD0.01时，推断两处理间差异为：极显著19.要比较不同单位，或者单位相同但平均数大小相差较大的两个样本资料的变异度宜采用：变异系数20.选择多重比较方法时，对于试验结论事关重大或有严格要求的试验，宜用：q测验。
正交试验设计及数据分析
通过对比各试验结果，直接观察各因素对试验指标的影响。
详细描述
根据正交试验结果，将各因素不同水平下的试验结果进行对比，直接观察各因素对试验指标的影响， 判断哪些因素对试验指标有显著影响。
方差分析法
总结词
通过比较各因素不同水平下的方差，判 断各因素对试验指标的影响程度。
VS
详细描述
利用方差分析法，比较各因素不同水平下 的方差，判断各因素对试验指标的影响程 度，确定哪些因素对试验指标有显著影响 。
验效率。
特点
均匀设计具有试验点均匀分散、 试验次数少、信息量丰富等优点， 适用于多因素、多水平的试验设
计。
应用
在化学、物理、工程等领域中， 均匀设计常用于多因素多水平试 验，以寻找最优的工艺参数或配
方。
拉丁方设计
定义
拉丁方设计是一种试验设计方法，其目的是通过合理地安排试验点，使得每个因素在每 个水平上只出现一次，从而消除顺序效应和边缘效应的影响。
在生产过程中，企业可以使用正交试验设计来优化生产工 艺参数，从而提高产品质量、降低生产成本、减少废品率 。例如，在注塑生产中，通过正交试验确定最佳的注射温 度、压力和冷却时间，以获得最佳的产品质量和产量。
案例二：正交试验在农业种植中的应用
总结词
利用正交试验优化农业种植技术，提高作物产量和品质 。
详细描述
03
利用正交试验设计，研究农作物在不同环境条件下的抗逆性表
现，为抗逆育种提供依据。
医药研究
01
药物筛选
临床试验
02
Байду номын сангаас03
毒理学研究
利用正交试验设计，筛选出具有 最佳疗效的药物成分和剂量组合。
通过正交试验，优化临床试验方 案，提高试验效率和数据可靠性。
实验设计与分析试题库
一、名词解释：（20分）分） 1.准确度和精确度：准确度和精确度： 同一处理观察值彼此的接近程度同一处理观察值彼此的接近程度同一处理的观察值与其真值的接近程度 2.重复和区组：重复和区组： 试验中同一处理的试验单元数试验中同一处理的试验单元数 将试验空间按照变异大小分成若干个相对均匀的局部，每个局部就叫一个区组个局部就叫一个区组 3回归分析和相关分析：回归分析和相关分析：对能够明确区分自变数和因变数的两变数的相关关系的统计方法： 对不能够明确区分自变数和因变数的两变数的相关关系的统计方法 4.总体和样本：总体和样本： 具有共同性质的个体组成的集合具有共同性质的个体组成的集合 从总体中随机抽取的若干个个体做成的总体 5.试验单元和试验空间：试验单元和试验空间： 试验中能够实施不同处理的最小试验单元 所有试验单元构成的空间所有试验单元构成的空间 二、填空：（20分）分） 1.资料常见的特征数有：（3空）算术平均数空）算术平均数 方差方差 变异系数变异系数 2.划分数量性状因子的水平时，常用的方法：划分数量性状因子的水平时，常用的方法： 等差法等差法 等比法等比法 随机法（3空）空） 3.方差分析的三个基本假定是（3空）可加性正态性空）可加性正态性 同质性同质性4.要使试验方案具有严密的可比性，必须（2空）遵循“单一差异”原则空）遵循“单一差异”原则 设置对照设置对照5.减小难控误差的原则是（3空）设置重复空）设置重复 随机排列随机排列 局部控制局部控制6.在顺序排列法中，为了避免同一处理排列在同一列的可能，不同重复内各处理的排列方式常采用（2空）逆向式逆向式 阶梯式阶梯式7.正确的取样技术主要包括：（）确定合适的样本容量（）确定合适的样本容量 采用正确的取样方法采用正确的取样方法8.在直线相关分析中，用（相关系数）表示相关的性质，用（决定系数）表示相关的程度。
三、选择：（20分）分）1试验因素对试验指标所引起的增加或者减少的作用，称作（C ）主要效应主要效应 B 、交互效应C 、试验效应D 、简单效应、简单效应2.统计推断的目的是用（A ）A 、样本推总体B 、总体推样本C 、样本推样本D 、总体推总体、总体推总体 3.变异系数的计算方法是（B ）4.样本平均数分布的的方差分布等于（A ）5.t 检验法最多可检验（C ）个平均数间的差异显著性。
试验设计与数据分析
引言概述试验设计与数据分析是科学研究中非常重要的环节，它们旨在通过精心设计的实验方案和科学的数据分析方法来验证假设、推断现象、解释结果。
本文将从试验设计和数据分析两个方面来详细阐述这两个主题。
正文内容一、试验设计1.1目的确定1.1.1确定研究的问题和目标1.1.2确定试验的预期结果1.2可行性分析1.2.1确定实验的可行性和可靠性1.2.2评估实验的时间和成本1.3实验变量的选择1.3.1确定自变量和因变量1.3.2控制变量的选择1.4实验设计方法1.4.1随机对照试验设计1.4.2区组设计1.4.3因子试验设计1.5样本选择与分组1.5.1确定样本的代表性和大小1.5.2分组的原则和方法二、数据分析2.1数据收集与整理2.1.1数据收集的方法和工具选择2.1.2数据的清洗和整理2.2描述统计分析2.2.1均值、中位数、众数等集中趋势指标2.2.2方差、标准差等离散趋势指标2.3探索性数据分析2.3.1绘制直方图、散点图等图表2.3.2数据的正态性检验2.4参数估计与假设检验2.4.1参数估计的方法和原理2.4.2假设检验的原理和步骤2.5回归分析2.5.1简单线性回归模型2.5.2多元线性回归模型三、结果解读与讨论3.1结果的有效性分析3.1.1根据实验设计和数据分析结果对实验数据的有效性进行评估3.1.2针对可能出现的偏差和误差进行解读3.2结果与预期的一致性分析3.2.1比较实验结果与预期结果的差异3.2.2分析差异产生的原因3.3结果的科学解释与数据推论3.3.1根据实验结果对研究问题进行解释和推断3.3.2推论的置信水平和显著性水平分析3.4结果的应用与推广3.4.1将实验结果应用到实际问题中3.4.2推广实验结果到其他相关领域四、结果的可重复性与稳定性4.1实验结果的可重复性分析4.1.1采用其他独立样本进行实验的结果复制4.1.2分析实验结果的稳定性和一致性4.2结果的信度和效度分析4.2.1采用其他衡量指标的结果进行比较4.2.2分析实验结果的准确性和实用性4.3结果的灵敏度分析4.3.1对关键参数进行敏感性测试4.3.2分析实验结果对参数变化的响应五、总结试验设计与数据分析是科学研究中至关重要的部分。
试验设计与分析
试验方案:根据试验目的和要求所拟进行比较的一组试验处理的总称。
试验因素:在试验中所研究的影响试验指标的某一项目称为因素单因素试验:探索某一个因素对试验指标作用的试验多因素试验:探索多个因素对试验指标作用的试验（试验）处理：事先设计好的实施在试验单元上的具体项目，即试验中具体比较的项目称为实验处理处理组合:不同因素不同水平的组合。
试验指标:用于衡量试验效果的指示性状。
因素水平：实验因素所处的某种特定状态或数量等级称为因素水平显著水平：用来判断是否属于小概率事件的概率值称为显著水平，及拒绝零假设的概率，通常取0.05或0.01 参数：用来描述总体的特征值称为参数随机化：试验处理的分配和各个试验进行的次序都是随机确定的，这个原理称为随机化试验单元：在试验中能够施以不同处理的最小的材料单元接受域：一个假设总体的概率分布中，可能接受假设时所能取的一切可能值所在的范围，即接受H0的区间试验效应:试验因素对试验指标所起的增加或减少的作用。
简单效应:在同一因素内两种水平间试验指标的相差。
平均效应:一个因素内各简单效应的平均数。
也称主要效应，简称主效。
交互作用效应:两个因素简单效应间的平均差异。
简称互作。
对照:试验方案中包括有对照水平或处理，简称对照。
(试验当中所设计的比较标准的处理)唯一差异原则:指在试验中进行比较的各个处理，其间的差别仅在于不同的试验因素或不同的水平，其余所有的条件都应完全一致。
（试验）误差:测量值与真实值之间的差异称为试验误差。
随机误差:由随机或偶然因素造成的试验结果与处理真值之间的差异称为偶然性误差或随机误差。
系统误差:由固定原因一起的试验结果与处理真值之间的差异称为系统误差。
错失误差：实验中由于试验人员粗心大意所发生的差错称为错失误差精确度:试验中同一性状的重复观察值彼此接近的程度。
(即试验误差的大小)准确度:试验中某一性状的观察值与其理论值真值的接近程度。
固定模型：仅考察参试处理均值差异或主效应差异的单因素等重复试验的模型试验控制：为了提高试验的准确度和精确度，必须使所有试验单元或区组内的试验单元的试验条件一致，叫试验控制局部控制:将整个试验空间分为若干个各自相对均与的局部，每一个局部叫一个区组，所有局部构成区组因素，在每一个区组内随机排列一套试验的所有处理，它等价于一个重复边际效应:小区两边或两端的植株，因占较大空间而表现的差异。
优化产品质量的DOE实验设计与操作分析
优化产品质量的DOE实验设计与操作分析1. 介绍优化产品质量是企业追求持续发展和客户满意度的关键目标之一。
而设计实验（Design of Experiments, DOE）是一种统计方法，帮助企业系统地分析和改进产品质量。
本文将介绍如何通过DOE实验设计与操作分析来优化产品质量。
2. DOE实验设计DOE实验设计是一种系统性的试验设计方法，旨在提高实验效率和可靠性。
以下是优化产品质量的DOE实验设计的步骤：a. 识别关键因素：首先，确定影响产品质量的关键因素。
这可以通过经验、文献分析或专家咨询等方式来获取。
b. 选择实验设计方法：根据识别的关键因素数量和类型，选择合适的实验设计方法。
常用的方法包括完全随机设计、随机区组设计和因子对设计等。
c. 设计试验计划：在选择实验设计方法后，设计试验计划。
将关键因素以及可能的相互作用考虑在内，并确定实验的处理组合和重复次数。
d. 执行实验：按照试验计划进行实验。
确保实验操作准确无误，并记录数据。
e. 数据分析：对实验数据进行统计分析。
常用的分析方法包括方差分析（Analysis of Variance, ANOVA）和回归分析等。
通过分析，确定关键因素对产品质量的影响程度以及其相互作用。
3. 操作分析在产品质量优化过程中，操作分析是关键环节之一。
操作分析的目的是确定影响产品质量的特定操作变量，并建立操作规程以保证质量的一致性。
以下是操作分析的步骤：a. 数据收集：收集相关操作参数和产品质量数据。
确保数据的准确性和可靠性。
b. 数据分析：对数据进行分析，使用统计方法确定操作变量与产品质量之间的关系。
常用的分析方法包括散点图、回归分析和相关系数分析等。
c. 确定关键操作参数：根据数据分析结果，确定对产品质量具有显著影响的关键操作参数。
这些参数应在操作过程中严格控制和监测，并作为操作规程的依据。
d. 建立操作规程：根据关键操作参数，制定操作规程。
规范操作过程，明确操作指导和要求，确保产品质量的稳定性和一致性。
实验设计与分析
实验设计与分析实验设计与分析是科研和实验研究中至关重要的环节，它们对于研究结果的可靠性和准确性起着决定性的作用。
本文将探讨实验设计与分析的基本概念、原则和方法，并结合实例进行详细阐述，以期帮助读者更好地理解和应用于实际研究中。
一、实验设计与分析的基本概念实验设计是指在科学研究中为了解决问题或验证假设而精心安排和进行的一系列试验或观察的计划。
实验设计的目的是通过合理的布局和控制，获得可靠、准确、可重复的实验结果，并从中得出科学结论。
实验分析是指对实验结果进行统计和推断，揭示实验中的规律和趋势，以便得出科学结论并进行理论解释。
二、实验设计与分析的原则1. 确定研究目的与假设：在进行实验设计之前，研究者首先要明确自己的研究目的和假设，明确想要探究的问题和验证的论点，以便进行具体的实验计划。
2. 控制变量：为了获得可靠的实验结果，必须尽可能排除其他可能影响结果的因素，只改变需要研究的变量。
通过控制变量，可以减少实验误差，增加实验结果的可靠性。
3. 随机分组：实验中的个体或样本应随机分组，以消除实验结果与个体之间的差异。
随机分组可以降低实验的偏差，使实验结果更具代表性和可推广性。
4. 重复实验：为了验证实验结果的稳定性和可靠性，实验应该进行重复。
通过多次重复实验，可以消除实验中的偶然误差，获得更可靠的结果。
5. 合理采样：样本的选择必须具有代表性和随机性，以确保研究结果的可靠性和推广性。
合理采样可以避免抽样偏差，提高研究结果的准确性。
三、实验设计与分析的方法1. 因变量与自变量：在实验设计中，必须明确因变量和自变量。
因变量是受自变量影响而发生改变的变量，也是需要研究者进行观测和测量的变量。
自变量是研究者用于处理和控制的变量，可以通过实验进行操作的变量。
2. 两组对照实验：这是一种最基础的实验设计方法，将受试对象随机分为两组，一组作为实验组接受特定处理，另一组作为对照组接受标准处理，最后通过对比两组的结果来判断特定处理的效果。
试验设计与统计分析
一、裂区设计
主区 完全随机
随机区组
拉丁方排列
副区 随机区组 拉丁方排列
一、裂区设计
有一肥料与品种试验，共6个品种，分别用1、2、 3、4、5、6表示，肥料用量有3个水平，分别用高、 中、低表示，试设计裂区试验。3次重复。
第二步，将主区因素A（肥料）的3个水平（高、 中、低）独立随机地排列在每个区组的3个主区中。
第三步，将各区组的每个主区划分为6个副区。
第四步，将副区因素B（品种）的6个水平1、2、 3、4、5、6品种独立随机地排列在每个主区的6个副 区中，即得裂区设计的田间排列。
152541243
Ⅰ
634362651
一、裂区设计
二因素试验：施肥（A，3个水平）、修剪（B，4个水平） 对第一个因素（施肥）要求有较大的试验面积，对第二个 因素（修剪）有较小的试验面积 按因素对试验面积的要求不同分成主因素和副因素。
A因素 B因素
一、裂区设计
在一个区组上，先按第一个因素（主因素或主处理）的水平
数划分主因素的试验小区，主因素的小区称为主区或整区，用
(4)多重比较—耕翻期×施氮量
同一绿肥耕翻时期内不同施氮水平的比较
s
aib1 aib2
2se2b
dfeb=12
0.634
LSD0.05=1.38
n
LSD0.01=1.94
施氮量
B3 B4 B2 B1
A1 早耕翻 差异显著性
平均产量 5％ 1％
22.0
aA
18.9
bB
15.2
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3.91பைடு நூலகம்9
2
1.9559
28.98
交互作用 A×B
0.6914
4
0.2404
3.56
误差 E
1.8230
27
0.0675
总和 T
7.7647
35
F0.05(2,27) = 3.35， F0.05(4,27) = 2.73，FA = 7.91>3.35, FB=28.98>3.35,所以 材料类型和温度的效果都是显著的，尤其是温度更为显著。FAxB = 3.56>2.73， 所以材料类型和温度之间有较显著的交互作用。
图1中共有32 =9个因子水平组合，组合之间有8个自由度，因子A,B 各有两个自由度，AB交互作用有4个自由度。如果每个组合做n次重复 试验，总和的自由度为n32 -1，误差的自由度应为(n32 -1)-8=32(n -1)。 A,B以及AB的平方和、总变差、误差平方和：
ST
a i1
32 设 计
3k 因子设 计
33 设 计 3k 设 计
2.3.1 32设计
3k 中最简单的因子设计是32设计，即有两个因子，每个因子有3个 水平。它的因子水平组合表示如2.3.1所示。
因子A
低
中
高
0
1
2
低0
00
10
20
因子B 中1
01
11
21
高2
02
12
22
图2.3.1 32 设计的因子水平组合
2.3.1 32设计
ST
a i1
bn
y2 ijk
j1 k 1
y2
abn
1.302 1.552 0.742 0.602 37.992 7.7647 36
S A
a i1
yi2 bn
y2 abn
1 (9.982 13.002 15.012 ) 37.992 1.0684
2.3.1 32设计
为了更清楚地说明这个试验的结果，画出平均观察值的图形对分析 问题是有帮助的。
y ij
1 n
yij
1 n
n k 1
yijk , n
4
表2.3.3 观察值的平均值
B
10
20
30
A
1
1.35
0.57
0.58
2
1.56
1.20
0.50
3
1.44
1.46
0.86
2.3.1 32设计
4
36
0.9641
SE ST SA SB SAB 7.76471.06843.9119 0.9614 1.8230
2.3.1 32设计
列出方差分析表如表2.3.2
表2.3.2 电压的方差分析表
方差来源
平方和
自由度
均方
F
材料类型 A
1.0684
2
0.5342
7.91
温度 B
n33-1个，误差的自由度为33(n-1)。平
方和可用通常的方法计算出来，只不 过更复杂些。然后进行方差分析，给 出结果。
图2.3.3 33设计的因子水平组合
2.3.2 33设计
例2： 用一个机器往瓶中装饮料，要考察由于起泡而引起的饮料损失的 量。影响起泡沫的因子有3个：管嘴形状(A)，操作员(B)，工作压力(C)， 取3种管嘴，3名操作员，3种压力，每种因子水平组合下做两次重复试验， 测出饮料损失量。试分析管嘴形状、操作人员、工作压力及其交互作用
bn
y2 ijk
j1 k 1
y2
abn
S AB
a i 1
b j 1
y2 ij
n
y2
abn
SA
SB
S A
a i1
yi2 bn
y2 abn
SB
b j 1
y2 j
an
y2
abn
SE ST SA SB SAB
图 2.3.2 材料类型影响
从图2.3.2看出，一般地说， 不管哪种材料，温度低时，输出 电压高。当温度从低水平变到中 等等水平时，材料类型3的输出 电压有少量增加，材料类型1，2 的输出电压则是明显地减少。当 温度从中等水平变到高水平时， 材料类型2，3的输出电压明显地 减少，而类型1的输出电压基本 不变，各折线的不平行，说明材 料类型和温度之间有显著的交互 作用。
2.3.2 33设计
33因子设计有3个因子A，B，C，每个因子有3个水平0，1，2。因子 的水平组合共有27个，表示在图2.3.3中。
这27个组合有26个自由度，每个 因子的主要效果有两个自由度每一个 两因子的交互作用有4个自由度，3个 因子的交互作用有8个自由度。如果每 种组合下做n次重复试验，总自由度为
第二章 2k和3k因子设计
主讲人：张增明
第二章 2k和3k因子设计
2.1 因子设计的一般概念 2.2 2k 因子设计 2.3 3k 因子设计
2.3 3k因子设计
3k 因子设计： 试验中共有k个因子，每个因子有3个水平。为了不失一 般性，我
们记因子的3个水平为低、中、高，并用数字0、1、2分别表示。3k设计 中的每一个因素组合用k个数字表示。第1个数字表示因子A的水平，第2 个数字表示因子B的水平，... ，第k个数字表示因子K的水平。
℃
10
材料 A（i）
1.30 1.55
0.34
1
（5.39）
0.74 1.80
0.80
1.50 1.88
1.36
2
（6.23）
1.59 1.26
1.06
1.38 1.10
1.74
3
（5.76）
1.68 1.60
1.50
y·j·
17.38
20
0.40
0.20
（2.29）
0.75
0.82
1.22
0.25
12
36
SB
b j 1
y2 j
an
y2
abn
1 (17.382 12.912 7.702 ) 37.992 3.9229
12
36
2.3.1 32设计
S AB
a i 1
b j 1
y2 ij
n
y2
abn
SA
SB
1 (5.392 2.292 3.422 ) 37.99 1.0684 3.9119
（4.79）
1.15
0.58
1.20
0.96
（5.83）
1.39
0.82
12.91
30
yi ··
0.70 （2.30） 9.98
0.58
0.70 （1.98） 13.00
0.45
1.04 （3.42） 15.01
0.60
7.70
37.99 =y···
2.3.1 32设计
解 计算各平方和，a=b=3，n=4，abn=36。
2.3.1 32设计
例1：蓄电池的最大输出电压受极板材料和电池安放位置的温度的影响。 现对3种材料，3种温度的每种组合各进行4次重复测量的因子试验。测得 结果如表，其中括号内的数字是4次观察值的和。试分析材料、温度及其 交互作用对试验结果的影响，a=0.05。
表2.3.1 最大输入电压数据表
温度 B (j)/