试验优化设计与分析(教材)
《试验设计》讲稿第一部分
试验设计DOE design Of experiment教材王万中 试验的设计与分析 高等教育出版社参考文献1．李云雁 胡传荣 试验设计与数据处理 化学工业出版社2．茆诗松 周纪芗 陈颖 试验设计 中国统计出版社3．方开泰 试验设计 高等教育出版社一、引 言试验设计（design Of experiment，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。
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。
试验设计的概念从20世纪30（20）年代费希尔（R.A.Fisher）在农业生产中使用试验设计方法以来，试验设计方法已经得到广泛的发展，统计学家们发现了很多非常有效的试验设计技术。
20世纪60（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作出了巨大的贡献。
试验设计的内容产品质量的高低主要是由设计决定的，一个好的试验设计包含几个方面的内容。
第一是明确衡量产品质量的指标，6σ管理强调用数据说话，所以这个质量指标必须是能够量化的指标，在试验设计中称为试验指标，也称为响应变量(responsevariable）或输出变量。
第二是寻找影响试验指标的可能因素（factor) ，也称为影响因子和输入变量。
因素变化的各种状态称为水平，要求根据专业知识初步确定因家水平的范围。
第三是根据实际问题，选择适用的试验设计方法。
试验设计的方法有很多，每种方法都有不同的适用条件，选择了适用的方法就可以事半而功倍，选择的方法不正确或者根本没有进行有效的试验设计就会事倍而功半。
第四是科学地分析试验结果，包括对数据的直观分析、方差分析、回归分析等多种统计分析方法，这些工作可以借助各类（SAS SPSS MATLAB EXCEL等等）软件完成。
4试验设计与优化
单纯形（Simplex）
每个顶点可用对应的坐标表示。如三角形 三个顶点可用坐标（x11, x12）、（x21, x22）、 （x31, x32）来表示。 那么，在试验设计中，每个顶点的坐标可以用 来表示各因素的水平取值；该顶点就表示在该 条件下的一次试验。
如：设有两因素，温度 t，水平为10, 20, 30, … 压力 p，水平为 100, 150, 200, …。则单纯形的 顶点可表示为 (10, 100), (10, 150), (20, 100), …
C 1(1.2) 2(1.5) 3(1.3) 2 3 1 3 1 2 28.3 48.3 40.0 20.0 C2
铁水温度/+1350℃ 15 45 35 40 45 30 40 40 60
通过简单的极差分 析可知，影响因素 从主到次依次为 CAB，最佳条件为 A3B2C2
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正交试验法的步骤
明确试验目的，确定要考核的试验目标
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没有合适的正交表时，采用拟水平法。
有交互作用的正交试验设计
交互作用是指因素之间互相影响。
例：某试验田农作物的氮肥、磷肥施用效果
N P
P1=0 200 215
P2=2 225 280
N1=0 N2=3
在实际工作中，交互作用经常遇到，但如果确有把握 认定交互作用的影响很小，则可以忽略不计。
来进行优化
水平：因素在试验中的取值
如用原子吸收分光光度法测定 Cu 时，在选择试验
条件时，若设灯电流分别为 1mA、2mA、3mA、 4mA，狭缝宽度分别为0.1mm、0.2mm、0.4mm， 则灯电流因素有四个水平，狭缝宽度因素有三个水 平。
约束条件：某因素所能取的水平值的变化范围
东北农业大学参考书目
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
科目名称 试验设计与参数优化 兽医基础课 食品生物化学 高级蔬菜生理学 高级生物化学 作物生理学与生态学 生态学综合 牧草学 分子生物学 经济理论与政策 传热传质学 运筹学 农业水土工程概论 现代控制理论 环境生态 微生物学 遗传学 高等农业机械学 植物生理学 微生物 生物化学 细胞生物学与发育生物学 农田水利学 高等电力系统分析 可再生能源工程 粮油贮藏与加工 农畜产品加工 畜产品加工
2015年博士生入学考试科目参考书目 参考书目 实验设计与分析及参数优化，C.F.Jeff Wu,Michael Hamada著，张润楚等译，中国统计出版社 兽医病理生理学（第一版）杨鸣琦，科学出版社;生物生化，高教出版社（第三版），王镜岩，2007 生物化学，王镜岩、朱圣庚、徐长法，高等教育出版社，2008年6月出版 高级蔬菜生理学，张振贤、程智慧，中国农业大学出版社。 现代动物生物化学，汪玉松，邹思湘，张玉静主编（第三版）高等教育出版社，2005年 植物生理生态学，Hans Lambers著，张国症、周伟军译，浙江大学出版社 现代生态学，科学出版社，戈峰等主编；生态学研究的科学方法，大卫.福特主编，中国环境科学出版社，2012年 牧草与饲料作物栽培学,内蒙古农业大学,中国农业出版社;饲草生产学,董宽虎沈益新主编,中国农业出版社 分子生物学,卢向阳主编,中国农业出版社 西方经济学（宏观部分，第五版），高鸿业，中国人民大学出版社，2011.1；西方经济学（微观部分，第五版），高鸿 业，中国人民大学出版社，2011.2 传热与传质分析，埃克特、德雷克著，科学出版社 运筹学教程，第三版，胡运权主编，清华大学出版社 农业水土工程概论，康绍忠主编，中国农业出版社， 现代控制理论，张嗣赢主编，清华大学出版社 环境生态学，曲向荣主编，清华大学出版社，2012年 微生物学教程 ，周德庆主编，高等教育出版社，第9版，2013年 遗传学，朱军主编，中国农业出版社，第三版；植物分子遗传学，MonicaA.Hughes编，胡新文、郭建春译，中国农林 出版社，2006年 农业机械学，李宝筏主编，中国农业出版社 现代植物生理学，高等教育出版社，第三版，李合生主编， 微生物学教程，高等教育出版社 ，第二版，周德庆主编 生物生化，高教出版社（第三版），王镜岩，2007 细胞生物学（第二版），农业出版社，沈振国，2011；细胞生物学，北京师范大学出版社，汪堃佳，2004. 发育生物 学，高教出版社，张卫红，2006年7月 农田水利学（第三版），郭元裕，中国水利水电出版社 电力系统分析，房俊龙主编，中国水利水电出版社 可再生能源及其利用技术，清华大学能源动力系统教材，王淑娟主编，清华大学出版社。 粮食贮藏加工工艺学，李里特，中国农业出版社 《农产品加工工艺学》，刘心恕，中国农业出版社，2004.8；《畜产品加工学》（第二版）周光宏，中国农业出版社， 2011 肉品科学与技术，孔保华，韩建春主编，2011年7月，中国轻工业出版社；乳品工艺学，李晓东主编，2011年2月，科 学出版社
《APQP》吉利教材
目标
时间 进度
成本
APQP=Advanced Product Quality Planning 即产品质量先期策划！
二 APQP的基本概念？
➢质量先期策划：是对产品的开发和过程开发实施的系统的管理方法
➢质量策划：是对产品实施的系统的管理方法
➢先期：即产品的诞生期，对于一个产品来说，产品的开发和过程开发 是这个产品形成的最早的活动，即称之为先期 ➢项目管理：就是项目的管理者，在有限的资源约束下，运用系统的观 点、方法和理论，对项目涉及的全部工作进行有效地管理 ➢里程碑：在产品的开发和过程开发重大关注点 ➢关键路径：指网络终端元素的序列，该序列具有最长的总工期并决定 了整个项目的最短完成时间
九项活动
2.3 设计部分的活动
•DFMEA •可制造性和可装配性设计 •设计验证 •设计评审 •样本制造 •工程图样 •产品规范 •材料规范 •图样和规范更改
设计部分九项活动内涵
•DFMEA：贯穿于整个具体的设计开发，作为其他活动的输入 •可制造性和可装配性设计：是优化设计功能的一种设计方法，使其易 于制造和装配，有专门的书籍和资料介绍这方面的技术 •设计验证：所有设计输出均要进行验证(见TS7.3.5) •设计评审： 见TS7.3.4 （1）设计评审活动应在项目进度计划中列出 （2）每个阶段均要安排设计评审 （3）所有设计评审的结果和导致的措施记录均要保存 •样本制造：样件制造的目的是验证设计，通过了样机鉴定，则可设计 定型，它表明产品设计开发活动结束，其制造／鉴定的数量，时间在进 度计划中列出
2.项目小组 2.1组长的素质要求 .组织能力. 专业能力. 决策能力. 沟通协调能力 .总结／报告能力等 .必要时应邀请领导和供方参加 .顾客代表应在小组中行使其职责（见TS5.5.2.1)
优化试验设计与数据分析(PPT课件)
方案二：
把12个球平均分成六组，把同组的两个球分放在天平两 边，如果不平衡，则较重一边的小球就是要找的。 这种方法在最糟糕的情况下，需要称量6次。
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方案三：
12个球平均分成3组(每组4个)，先把其中两组分别放 到天平两边。如果平衡，则重一点的球一定在剩余一 组中；如果不平衡，那么较重一边的四个球当中就一 定有我们要找的那个球。 可见，只称量一次，就排除了8个球。下面可以按照 方法(二)中的办法，最多再需两次就可以完成任务。 这种方法最多只需要称量3次。
搅拌强度
搅拌浓度
搅拌时间
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试验 试验是一个或一系列有目的地改变流程或系 统的输入变量以观察识别输出应变量随之改变的 实验。
Douglas C. Montgomery
那些自变量X显著的影响着Y?
Y=f(x)
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这些自变量X取什么值时将会使 Y达到最佳值?
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试验设计一般分三个阶段：
（1）试验：首先要明确试验的目的和要求；其次 是合理选择试验考察的指标和影响因素（即因 子）；最后确定试验中影响因素的具体条件（ 即因子的水平）。 （2）设计：根据因子及因子的水平，确定试验方 案；决定试验的顺序，试验的方法，测量的点 数以及重复的次数等。
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流程或系统的一般模型
噪音输入变量 (离散)
可控输入变量
流程
关键流程 输出指标
噪音输入变量 (连续)
?
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试验的目的
确定
APQP教材【范本模板】
产品质量先期策划和控制计划Advanced Product Quality Planning and Control Plan(APQP&CP)第一节什么是APQPAPQP英文全文是Advanced Product Quality Planning and Control Plan。
它是用来确定和制订使产品满足顾客要求所需步骤的结构化方法.是针对具体产品项目。
每一具体产品项目都必须进行。
为保证每项产品计划达到顾客满意，引导资源实现质量目标,促使早期识别质量问题而采取预防措施,避免后期更改造成的损失，最终达到以最低的成本及时地提供优质产品的目的。
因此必须事前周密地进行策划，并按计划组织实施、协调和组织有关的部门和人员，及时反馈信息，达到持续的改进。
图1－1是产品质量策划循环示意图.第二节 APQP责任范围的三种类型表1为APQP责任范围的三种类型.1.包括有设计责任的供方；2。
仅限制造的供方；3。
提供专项服务的供方（如热处理、贮存、运输等）。
表 1责任范围有设计责任仅限制造专项服务确定范围计划和定义产品设计和开发可行性过程设计和开发产品和过程确认反馈评定和纠正措施控制计划第三节基本原则下面分别叙述表中所列出的各项责任范围的具体内容。
在这之前先对几个工作原则作以简单介绍.●组织小组－这是APQP的第一步。
建立横向职能小组。
参加小组的人员可包括技术、制造、材料、采购、质量、销售、服务、分供方和顾客的代表。
●确定范围（表1中的第一项）。
策划的最开始阶段，最重要的是识别顾客的需要、期望和要求。
所谓确定范围是指小组在一开始应先明确的有关事项，具体有10项内容：①选出小组负责人，②确定每一代表方的作用和职责，③识别顾客(内部和外部),④确定顾客的要求（可运用QFD),⑤选择必要加入小组的科目、人员和分供方，⑥理解顾客的期望，⑦对所提出的设计、性能要求和制造过程进行可行性评定,⑧确定成本、时间安排和约束规定，⑨明确来自顾客的帮助，⑩确定文件化的过程和方法。
实验优化设计与分析答案
第1题 解：拖拉机噪声实验表头设计因素 A B A×B C A×C D 列号1234567拖拉机噪声实验方案表第2题 解：（1）由上表得：⎺x =145 ⎺y =67.3 由公式得：()()8250=145×10218500=∑=∑=21=21=-x n -x x -x S2ni 2in i ixx()()3985=3.67×145×10101570=•∑=∑=1=1=-y x n -y x y -y x -x S ini iini ixy()()1.1932=3.67×1047225=∑=∑=21=21=-y n -y y -y S 2ni 2ini iyy()47.7=8250×483.01.1932=ˆ=22-S b-SQ xxyye934.0=847.7==ˆ22-n Q σe 735.2=483.0×1453.67=ˆ=ˆ483.0=82503985==ˆ--b x -y aSS bxxxy所以Y 关于x 的一元线性回归方程为：Y=-2.735+0.483x（2）检验假设H 0：b =0，H 1：b ≠0 由（1）中已知的结果及公式xxS σb T ˆˆ=求得：394.45=8250934.0483.0=T又025.0=2α，n -2=8，查出t 0.025(8)=2.306<|T |= 45.394从而|T|在H 0的拒绝域内，故拒绝H 0。
说明回归效果是很显著。
（3）在x 0=145处的预报值为：0y ˆ=Y= 67.2956 t 0.025(8) = 2. 306，⎺x = 145，x 0 -⎺x =0，σˆ=0.9664 又由xx2αS)x -(x n σ-n t x δ02+1+1ˆ)2(=)(，())(+ˆ)(ˆx δyx δ-y 0，得： δ(x 0)=δ(145)=2.306×0.9664101+1= 2.3373预报区间为：(67.2956-2.3373, 67.2956+2.3373)=(64.9583, 69.6329)xy /%散点图xy /%回归线图第3题解：选用正交表L 8(27)()()146=∑908∑90=281=281=i ii i-y --y S 8=8×81=8122jA Δ= S18=12×812= S B5.60=22×812= S C5.4=6×812= S B50=20×812×= S BA误差平方和：S E =S -(S 因+S 交)=146-(8+18+60.5+4.5+50)=5 计算自由度：f =8-1=7 f A = f B = f C = f D =2-1=1 f A × f B =1f E = f –(f 因+f 交)=7-5=2计算均方值：由于各因素和交互作用A ×B 的自由度都是1，因此它们的均方值与它们各自的平方和相等。
试验优化设计与分析(教材)
试验优化设计与分析(教材)成果总结成果完成人：任露泉，丛茜，杨印生，李建桥，佟金成果完成单位：吉林大学推荐等级建议：二等奖1.立项背景在现代社会实现过程和目标的最优化，已成为解决科学研究、工程设计、生产管理以及其他方面实际问题的一项重要原则。
试验优化技术因其具有设计灵活、计算简便、试验次数少、优化成果多、可靠性高、适用面广等特点，已成为现代设计方法中一个先进的设计方法，成为发达国家企业界人士、工程技术人员、研究人员和管理人员的必备技术，它对于创造利润和提高生产率起着巨大的作用。
因此在我国为了赶超世界先进水平，促进科研、生产和管理事业的发展，编著相关教材，大力推广与应用试验优化技术，不仅具有普遍的实际意义，也具有一定的迫切性。
20世纪80年代初，鉴于国民经济建设实践和科学技术研究中对试验优化技术的广泛需求，为推动教学改革、提高教学质量，任露泉教授对试验优化理论与技术进行了深入系统研究，为本科生开设了“试验设计”课程，为研究生开设了“试验优化技术”课程，并于1987年由机械工业出版社出版了教材《试验优化技术》，产生了很高的学术与技术影响。
2001年任露泉教授在《试验优化技术》一书的基础上编著了《试验优化设计与分析》教材，由吉林科技出版社出版发行。
该教材是对1987年出版的《试验优化技术》的修改、补充和发展。
作者根据对试验优化的教学和科研应用的多年实践与体会，为适应读者学习与使用的实际需要，调整修改了原书中的部分内容和一些方法的设计程式；补充了一些试验优化设计的新方法、新技术；增添了试验优化的一些最新应用实例；并增加了试验优化分析一篇。
本教材2001年获吉林省长白山优秀图书一等奖，2002年被遴选为教育部全国研究生教学用书，再次出版发行，2004年获吉林省教学成果一等奖。
2.教材内容本教材万字，共分三篇二十一章。
第一篇试验设计，除正交设计、干扰控制设计与数据处理等常用技术外,还介绍SN比设计、均匀设计、广义设计、调优运算及稳健设计等正交试验设计技术的拓广应用和现代发展的最新方法；第二篇回归设计，除各种回归的正交设计、旋转设计、饱和设计、多项式设计、还介绍多次变换设计、交互作用搜索设计、混料设计以及D-最优设计等回归设计技术的进一步完善与最新应用技术；在第三篇试验优化技术分析中,介绍了试验数据处理过程中经常遇到的难题及其解决办法，数据分析的最新研究成果及其应用实例。
第7章 试验设计
因素与水平的选取方法 选择实验因素的原则： ①因素数目要适中 ②因素水平范围适当 ③实验指标要定量
虽然近代工程中，20－50个因素一 起试验并不罕见，但以7－8个因素为 宜，这样可以充分发挥试验设计方法 的效果。
选取因素时要特别注意交互作用： 这些因素同时改变时其效果超过单独 改变某一因素的作用。
只有按照科学的统计方法设计试验 得到的试验数据才能进行科学的分析 统计，得到客观有效的结论。
反之，如果试验设计存在缺点，一 大堆不符合统计学原理的数据可能毫 无作用，降低了研究的价值。
（4）均匀设计——大型试验
方开泰
王元
1978年方开泰研究员和数学家王元共同 提出的，在极多因素、极多水平大型试验中 发挥作用，航天工程、汽车工业、三峡工程 中得到广泛应用，近年来走向国际。
不了解均匀设计是试验研究方法是 不完整的。
方开泰
王元
1978年方开泰研究员和数学家王元共同提
出的，在多因素、多水平试验中发挥作用，航
天工程、汽车工业、三峡工程中得到广泛应用。
近年来走向国际。
D——均匀度偏差，越小表示分散性越好
刘文卿《实验设计》：
*表示两种不同的均匀设计表
*表示两种不同的均匀设计表
选取哪些因素进行试验研究显然需要深 厚的理论基础和丰富的实践经验。
正交试验一般应安排验证试验。
7.3 均匀设计
（极多因素水平的试验设计）
李云雁《试验设计与数据处理》P162
1978年方开泰研究员和数学家王 元共同提出的，在多因素、多水平试 验中发挥作用，航天工程、汽车工业、 三峡工程中得到广泛应用。近年来走 向国际。
李教材P166
错误提法
演示作业：P170第2题
试验优化设计正交和0rigin
王继娜
目录
一、绪言 二、试验设计举例 三、试验数据处理举例
一、绪言
在生产中，多快好省地完成任务，是我们预期的目标 现有设备和原材料条件下，如何合理安排生产工艺，使 产量最高、质量最好； 在保证产品的产量和质量的前提下，使消耗最少； 工程设计中，如何选取合适的设计参数，使质量最好或 者用料最省； 科学实验中，如何安排实验，使费用最省或者效果最好 等等
通常情况下，残留膜的屈服压应力越大，则砂粒与残留 粘结剂膜间的附着力或残留粘结剂本身的屈服切应力τs 也越大。因此，残留膜被碰撞破坏或摩擦破坏的程度取 决于σmax与σs的比值： σ max = δ ⋅ E
σs
b σs
2、水玻璃旧砂砂粒的结构
水玻璃旧砂由原砂和表面附着的残留 粘结剂膜组成， 由于残留膜的硬度比石英砂粒的硬度 要小得多，因此我们可以认为石英砂 相对于粘结剂膜是绝对刚体。 在一定的力F作用下，变形发生在粘结 剂膜本身，残留膜的变形量δ可看作是 一定值。 当粘结剂的加入量一定时，残留膜的 厚度b可看作是一定值。
将对应的因素、水平一一代入； 进行正交实验，记录实验结果； 分析实验结果。
表2 试验结果分析（直观分析法） 实验号 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 均值1 均值2 均值3 极差 1 1 1 2 2 2 3 3 3 k11 k12 k13 L1 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 K21 K22 k23 L2 列号 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 K31 K32 k33 L3 4 1 2 3 3 1 2 2 3 1 K41 K42 k43 L4 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 x9 指标
表4 常温下水玻璃砂样受压过程中各点的应力、应变和弹性模量
高中化学实验创新分析(10篇)
高中化学实验创新分析(10篇)高中化学实验创新分析(10篇) 第一篇：高中化学实验创新思维研究实验创新，能激发学生学习兴趣，能激活学生思维，能挖掘学生潜能，培养学生的创新精神、创新能力都是有益的。
实验创新；思维；实验著名科学家说过实验是实施高中化学学习的一种有效的形式，高中化学以实验为基础，化学实验能激发学生化学学习的兴趣爱好，有利于学生巩固化学基础知识、掌握运用概念、原理，便于挖掘学生的潜力。
结合点滴教学实践，说一说怎样培养学生的创新思维。
一、合理设计探究性实验，培养学生创新能力书上的好多实验，都是验证性的实验，它只是一味地模仿，按照已设计的方案比着葫芦画葫芦，要学生理所当然地接受事先已知的结论。
慢慢的，就埋没了学生的创新思维能力。
我想如果把书上的实验稍加改动，我想学生探究实验过程中，会始终处于不断思考的过程中，主动思考实验，主动观察实验，主动思考实验，充分发挥学生创新能力，不但能帮学生获取基本知识，还能激发学生的学习的欲望和兴趣。
所以在课堂教学中，我会把一些验证性实验，通过问题变为探究性实验，培养学生的创新意识。
比如，浓硫酸的黑面包实验：把25克蔗糖放入100mL的烧杯中，滴加5~6滴水，再滴加20mL左右的浓硫酸，搅拌一会把一根玻璃棒插在烧杯比如，Na2CO3与NaHCO3的性质实验时，我让学生实验。
由学生分析实验得出结论后。
我提问题。
通过提问、释疑能很好地促进培养了学生的创新思维。
学生自己实验成功后，就会体验成功的喜悦，他们的学习兴趣也就培养起来了。
三、经常改进演示实验，培养学生创新意识化学课本中的演示实验和学生实验是经过多次验证的，都是经典实验。
这些实验在新授课的导入中，重难点的突破作了精心安排，给学生认识、理解、巩固深化化学知识，培养学生实验能力，养成严谨的实验态度。
但长此以往，高中化学实验的安排作用就是验证和巩固化学知识的一种手段了，缺少对知识的深入研讨，不少实验在实际操作中仍存在着或多或少的不足，有可能阻碍学生创新思维。
优化设计(重复试验方差分析2)
（3）重复试验时，总试验误差的偏差平方和Se由两部分组成： 重复试验时，总试验误差的偏差平方和S 由两部分组成：
空列误差 Se1和重复试验误差 Se2，即
Se = Se1 + Se 2
自由度 fe等于 fe1和 fe2之和，即 之和，
fe = fe1 + fe 2
（2）计算各列偏差平方和及其自由度
b Sj = aT 1 = 12
a b
∑
k =1 2
y jk
2
a 1 − (∑ aT i = 1
T
∑
t =1
4 y it ) 2 = 16 × 3
a
∑
k =1
y jk
2
303 2 − 16 × 3
∑
k =1
y jk − 1912 . 69
S A = S1 =
1 ( 3047 . 04 + ... + 6320 . 25 ) − 1912 . 69 = 49 . 99 12
表中无空列，所以 小于S 表中无空列，所以Se1=0。但Sc/fc小于 e2/fe2， 。 因此应将S 归入试验误差的偏差平方和S 因此应将 c归入试验误差的偏差平方和 e， 则Se=Se2+Sc=67.85，fe=fe2+fc=20。对各因素 ， 。 进行显著性检验。结果表明，A、B和D因 进行显著性检验。结果表明， 、 和 因 素都是显著性因素。显然最优组合应取A 素都是显著性因素。显然最优组合应取 3, B2 和D3 ，而对于不显著因素 取适当水平。 而对于不显著因素C取适当水平 取适当水平。 假定从节约出发，选定C 假定从节约出发，选定 3 , 则本试验最优组 合为
第五版FMEA培训教材新版
汽车制造业FMEA应用案例分享
案例分析一
案例分析二
案例分析三
某汽车制造公司针对发动机系统 的FMEA分析，通过识别潜在故 障模式、影响及危害度，制定相 应的预防措施和探测措施，成功 降低了故障率，提高了产品质量。
另一家汽车制造企业在车身设计 阶段运用FMEA方法，对车身结 构、材料、制造工艺等方面进行 全面分析，提前发现并解决了潜 在的设计问题，减少了后期更改 成本和风险。
航空航天领域
FMEA方法可用于飞机、发动机 等关键部件的设计和制造过程中， 通过识别潜在故障模式和影响， 制定相应的预防措施和探测措施， 确保航空器的安全性和可靠性。
医疗器械领域
FMEA方法可用于医疗器械的设 计、生产和使用过程中，通过对 潜在故障进行分析和预防，确保 医疗器械的安全性和有效性，保 障患者的生命健康。
03
加强与供应商和客户的沟通和协作，共同提升产品质量和可 靠性。
持续改进方向和目标设定
持续改进方向和目标设定
01
目标设定
02 降低产品故障率和维修成本，提高客户满 意度。
03
提升生产过程稳定性和效率，减少生产中 断和浪费。
04
构建完善的持续改进机制和体系，推动企 业持续改进和创新发展。
05
案例分析：典型行业应 用实例剖析
发展历程
FMEA起源于20世纪60年代的军事领 域，后来逐渐在汽车、航空航天、医 疗等行业得到广泛应用。随着工业技 术的不断进步，FMEA也在不断发展 和完善。
FMEA核心思想与目的
核心思想
FMEA的核心思想在于“预防”，即在产品或过程设计阶段，通过识别潜在的故障模式、评估其影响程度，并采 取相应的预防措施，以降低产品或过程在后续阶段出现故障的风险。
JMP试验设计
JMP试验设计1.试验设计方法及其在国内的应用 (2)2.试验设计(DOE）就在你身边试验设计（DOE)就在你身边 (7)3.初识试验设计（DOE） (12)4.多因子试验设计(DOE)的魅力 (18)5.用DOE方法最优化质量因子配置 (25)6.顾此不失彼的DOE (32)7.试验设计（DOE)五部曲 (38)8.稳健参数设计的新方法 (44)9.JMP的试验设计优势——为什么用JMP做试验设计 (49)试验设计方法及其在国内的应用随着改革开放的深入，以市场经济为代表的西方先进文明及其方法论越来越多被国内企业界所接纳。
在质量管理、产品（医药，化工产品，食品，高科技产品,国防等）研发、流程改进等领域,统计方法越来越多成为企业运营的标准配置。
试验设计作为质量管理领域相对复杂、高级的统计方法应用，也开始在国内被逐渐接受,推广。
其实试验设计对于我国学术界来说并不陌生。
比如均匀设计，均匀设计是中国统计学家方开泰教授(下图左)和中科院院士王元首创,是处理多因素多水平试验设计的卓有成效的试验技术,可用较少的试验次数,完成复杂的科研课题开发和研究。
国内一些大学的数学系和统计系近年来已经逐渐开始开设专门的试验设计课程，比如清华大学，电子科技大学、复旦大学等高校。
国内一些行业领先的企业，比如中石化,华为科技，中石油，宝钢等企业，也开始在质量管理和产品研发、工艺改进等领域采用DOE方法。
尽管DOE越来越多的被国内产、学、研领域所接受，但是我们还是看到，国内对于DOE的研究和推广仍旧停留在比较浅的层次。
以上述企业为例，中石化下属的石化科学研究院和上海石化研究院应该是我国石油化工研究领域的王牌单位了，不过不管是北京的石科院,还是上海石化研究院,在油品研发、工艺改进、质量管理等领域,对于DOE的使用还仅仅停留在部分因子和正交设计层面。
笔者在网络上查询到电子科技大学的DOE课程目录如下：教材目录:第一章正交试验基本方法第二章正交试验结果的统计分析——方差分析法第三章多指标问题及正交表在试验设计中的灵活运用第四章Ltu（tq）型正交表的构造第五章2k和3k因子设计第六章优选法基础第七章回归分析法第八章正交多项式回归设计第九章均匀设计法第十章单纯形优化法第十一章鲍威尔优化法及应用第十二章三次设计第十三章稳定性设计目前业界常用的高端试验设计方法比如定制设计,筛选设计，空间填充设计等高级试验设计方法（Advanced DOE)，无论在国内的统计教学、科研还是在产业界的应用，都还比较少见，但已有逐步扩大趋势.西方企业对于DOE的应用早已大规模开始,比如美国航天、航空设计的顶尖单位，乔治亚宇航设计中心，在开发导弹、战斗机等美国绝密武器系统的时候，无一例外的使用了定制设计（Customer Design）。
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试验优化设计与分析(教材)成果总结成果完成人：任露泉，丛茜，杨印生，李建桥，佟金成果完成单位：吉林大学推荐等级建议：二等奖1.立项背景在现代社会实现过程和目标的最优化，已成为解决科学研究、工程设计、生产管理以及其他方面实际问题的一项重要原则。
试验优化技术因其具有设计灵活、计算简便、试验次数少、优化成果多、可靠性高、适用面广等特点，已成为现代设计方法中一个先进的设计方法，成为发达国家企业界人士、工程技术人员、研究人员和管理人员的必备技术，它对于创造利润和提高生产率起着巨大的作用。
因此在我国为了赶超世界先进水平，促进科研、生产和管理事业的发展，编著相关教材，大力推广与应用试验优化技术，不仅具有普遍的实际意义，也具有一定的迫切性。
20世纪80年代初，鉴于国民经济建设实践和科学技术研究中对试验优化技术的广泛需求，为推动教学改革、提高教学质量，任露泉教授对试验优化理论与技术进行了深入系统研究，为本科生开设了“试验设计”课程，为研究生开设了“试验优化技术”课程，并于1987年由机械工业出版社出版了教材《试验优化技术》，产生了很高的学术与技术影响。
2001年任露泉教授在《试验优化技术》一书的基础上编著了《试验优化设计与分析》教材，由吉林科技出版社出版发行。
该教材是对1987年出版的《试验优化技术》的修改、补充和发展。
作者根据对试验优化的教学和科研应用的多年实践与体会，为适应读者学习与使用的实际需要，调整修改了原书中的部分内容和一些方法的设计程式；补充了一些试验优化设计的新方法、新技术；增添了试验优化的一些最新应用实例；并增加了试验优化分析一篇。
本教材2001年获吉林省长白山优秀图书一等奖，2002年被遴选为教育部全国研究生教学用书，再次出版发行，2004年获吉林省教学成果一等奖。
2.教材内容本教材万字，共分三篇二十一章。
第一篇试验设计，除正交设计、干扰控制设计与数据处理等常用技术外,还介绍SN比设计、均匀设计、广义设计、调优运算及稳健设计等正交试验设计技术的拓广应用和现代发展的最新方法；第二篇回归设计，除各种回归的正交设计、旋转设计、饱和设计、多项式设计、还介绍多次变换设计、交互作用搜索设计、混料设计以及D-最优设计等回归设计技术的进一步完善与最新应用技术；在第三篇试验优化技术分析中,介绍了试验数据处理过程中经常遇到的难题及其解决办法，数据分析的最新研究成果及其应用实例。
例如：有偏估计、PPR分析、探索性数据分析等；此外还介绍了试验优化的常用统计软件。
3.教材特点本教材从技术观点、应用观点出发,力求对每种方法的原理给予通俗的说明，并通过简单实例阐述各种方法的应用技术，便于读者掌握。
由此，本书主要介绍了试验优化的基本原理、常用方法以及国内外在科学研究、实际生产、系统设计、企业管理等方面的实际应用，同时叙述作者对试验优化某些方法在设计原理上的完善与发展，主要设计参数的合理修正与精确分析、繁冗公式与复杂算法的实用简化以及新方法的原理探讨与应用研究等方面所作的一些工作。
教材既适用于教学，因文字易懂通顺而又适于自学。
本教材系统性强。
书中将试验设计、回归设计以及应用分析技术有机地融汇于一体,创立了试验优化完整的理论体系和技术体系,而且由浅入深，由简单到复杂，循序渐进,结构严谨、层次分明, 便于不同层面人员的深化，不同专业领域的应用；书中以数学优良性和设计的综合优良性为出发点，并将其作为全书的主线，全面介绍试验优化现代内容和最新的研究成果，实现了试验优化各种方法的基本原理、数学优良性、设计方法和统计分析技术的统一、规范和系统化。
本教材具有创新性。
书中突破实物试验的限制，提出广义试验设计的数学思路，将试验优化作为一种数学工具，一种优化思想，广泛地用于几乎所有需要既快又省地获取既多又好信息的场合，找到了各类正交设计的自由度与不同因素交互作用的自由度间的内在联系规律，提出了试验方案优化设计的自由度原则；利用不同类正交表进行试验干扰的多向控制（尤其是≥三维的），并提出了对多向干扰控制的优化设计；简化、统一了正交试验设计中追加、拟水平和拟因素等设计方法中，不同类偏差平方和及其自由度的统计分析计算公式；将贡献率引入回归方程的失拟检验，既充分地利用了信息，又有效地保证了回归方程的拟合可信度；充分发挥正交表的优良性，并与调优运算有机结合，有效地应用于多因素调优运算，并修正和完善了交互作用搭配规律表；提出了正交设计的整体设计与非整体设计的新概念和整体设计的综合优良性；简化了二次组合回归设计的方案设计的优化公式，修正了r2值表；提出了最大限度地减少试验次数的关键技术和优选原则；从试验方案的最优化出发，将正交表与正交多项式设计结合，提出部分正交多项式回归设计，有效地减少了试验次数；系统地提出多次变换原理、变换模式和变换规律，扩大了试验优化的使用范围；提出了线性与非线性套表搜索设计的数学思路及其设计的基本程序。
本教材实用性强。
教材紧密结合工程实际，使设计表格化、公式规范化、分析程式化，便于实际应用；书中列举的100多个实例都是科研、生产和管理中的实例，而且生动、形象，便于学生理解与掌握。
本教材内容新。
教材介绍的设计方法适应时代要求，包含许多最新的研究成果，如均匀设计、交互作用搜索设计等，多是以论文形式不久前才公布于世的优化方法；又如回归方程的法式分析、快速寻优、序贯寻优等均是最新应用分析技术；书中实例也多是工程实际中、科学研究中的最新成果，如D－最优设计的应用实例等。
本教材应用面广。
教材既可作为理、工、农、医、经济、管理及军事等专业本科生、研究生的教学用书，也可供科研人员、工程技术人员、实验人员、金融及经济分析人员、营销人员和管理人员参考。
对于寻求产品最优的设计条件与生产条件，寻求系统最佳的动态特性与稳定性，寻求各种线性与非线性数学模型，都有参考价值。
4．创新点（1）理论与方法上的创新教材许多内容都是作者多年研究和实际应用试验优化技术的经验总结，吸收了作者多项独特的研究成果，体现了理论与方法上的先进性。
如提出了广义试验设计的数学思路和试验方案优化设计的自由度原则；提出了正交设计的整体设计和非整体设计的新概念，提出了整体设计的综合优良性；提出了线性与非线性套表序贯搜索设计的数学思路及其设计的基本原则等一系列新理论与新方法。
（2）教材体系创新与系统化教材特别强调内容上的逻辑性和方法原理与程式的系统性与科学性，使设计表格化、公式规范化、分析程式化，创建了试验优化完整的理论体系和技术体系。
全书从技术观点和应用角度均具有纵深和横断的整体性与协调性。
（3）理论与实际结合上的创新强调理论联系实际，每种设计方法都配有最先进的工程技术领域的最新应用实例。
便于学习，立竿见影。
为力求方法上的进一步实用化，对有关模型进行了改进上的创新，进行了主要设计参数的合理修正与精确分析、繁冗公式与复杂算法的实用简化以及新方法的原理探讨，完善和发展了试验优化设计方法，如将贡献率引入回归方程的失拟检验，保证了回归方程的拟合可信度；提出了部分正交多项式回归设计，有效地减少了试验次数等等。
5.专家书评与鉴定委员会鉴定意见吉林大学陈秉聪院士、郭孔辉院士、宋玉泉院士、东北师范大学校长史宁中教授、国际著名统计学家香港浸会大学方开泰教授等9位机械、材料、化学、地质、数学、经济等专业的院士、博士生导师对本教材给予高度评价。
如郭孔辉院士认为“《试验优化设计与分析》内容丰富，联系实际，显示较好的系统性、先进性和创新性，是一本颇受广大读者欢迎的好书。
此书达到国内先进水平，其中均匀设计部分属国际先进水平。
”陈秉聪院士评价“该书理论阐述简明，设计程序合理，实例较多，且多源于较新的科研、生产实际，便于应用，实践性强。
实际使用表明，《试验优化设计与分析》应用面广，成效显著，深受广大读者欢迎和好评。
在同类图书中，该书学术水平居国内先进水平，其中鲜明的系统性、实践性居国际先进水平。
”方开泰教授认为“该教材是少有的能全面、系统地介绍正交设计、均匀设计、混料设计和回归设计等诸多方法及其试验优化分析计算机软件的教材。
”由中国农业大学副校长，国务院学位委员会学科评议组成员傅泽田教授组成的鉴定专家小组认为“在同类教材中，该教材学术水平居国内领先地位，其中均匀设计、广义试验设计等部分章节属国际先进水平。
”6.应用情况（1）教学应用被吉林大学、北京大学、大连理工大学、中国农业大学、东北师范大学、上海交通大学、长春理工大学、吉林农业大学、山西矿业学院、吉林工程技术师范学院、原吉林工业大学等20多所院校的汽车、拖拉机、汽运、数学、食品科学与工程、包装工程、农业工程、金属材料、机械设计与制造、机械维修与制造、机械设计及制动化和生物等近20个专业选为本科生与研究生的教材与参考书，至今已有数万人上过此课。
被广西玉柴机器有限公司、淄博柴油机厂、上海汽车拖拉机工业公司、东风朝阳柴油机公司、鞍山师范学院、吉林省现场统计研究会、沈阳金杯和一汽集团公司等企业、研究会和学校选为工程硕士、大专班和培训教材，有数千人受到试验优化技术的培训，在企业人才培养、推动企业技术进步等方面作出了重要贡献。
采用本教材的院校都认为“教材内容丰富、逻辑性强、理论严谨、方法实用，尤其是书中介绍的许多工程应用实例更具有参考指导作用，取得了良好的教学效果，深受师生好评。
”本教材应用面广，已产生了很高的学术与技术影响，被中国现场统计研究会第十届学术年会选为特邀报告。
由于任露泉教授在试验优化技术领域的科研成果以及本教材在国内的影响，任露泉教授被推荐为“中国现场统计研究会常务理事”，“吉林省现场统计研究会理事长”。
（2）人才培养教材对提高论文质量、实现培养目标有突出贡献，已取得重大的人才培养效益。
据不完全统计仅吉林大学南岭校区就有26篇博士学位论文和95篇硕士学位论文引用，他们中大多数已被评为副教授、教授、博士生导师，或在重要岗位任职。
如“长江学者”特聘教授佟金博士现任吉林大学生物与农业工程学院院长，地面机械仿生技术教育部重点实验室主任，多年来一直将试验优化技术作为科学研究的主要支撑方法之一，结合获得的国家杰出青年基金课题，采用试验优化技术探索天然生物材料摩擦学行为和土壤动物脱附机理，研制了纤维增强型减阻耐磨超高分子量聚乙烯基复合材料，解决了提高填充材料与基体之间界面结合强度的方法。
赵宇光博士学位论文“触土部件仿生梯度耐磨铸造金属基复合材料的研究” 采用试验优化技术进行方案设计，优化了工艺参数。
其博士学位论文2003年获全国百篇优秀博士论文提名, 他本人获吉林省有突出贡献中青年专家称号。
王云鹏博士学位论文“柔性非光滑减粘脱附的仿生研究”。
进行多因素多水平试验优化设计，开发的仿生柔性脱附技术提高土方作业劳动生产率18％，所带来的经济与社会效益巨大。