Design Expert 响应面分析软件使用教程
响应面分析软件design-expert使用教程.ppt
上一步完成后在此 处点击solutions选 项卡，即可看到经 过分析得到的最优 值，其中第一个方 案就是各因素取最 优值后的结果可取 得最大化的解决方 案，为预测值
期末考察作业题
要求：
• 严禁抄袭。
• A4或B5纸打印或书写（需存档）。
• 第十八周周一（12月28日）交作业到院楼 508室。
• 第一题： 结合课程内容和自身专业特点，书写500 字以上《科学研究与论文写作》的课程体 会和建议。
该处为响应面设计的 几种方法，最常用的 就是BOX-BEHNKEN设 计法，其他几种设计 方法有兴趣的同学可 以找对应的资料来看 一下
中点试验每个BLOCK重复次数
本次试验分几个区块进行
BLOCK的含义
例如：本实验需要分两天完成，那么两天中因为 其他不可控制因素的变化可能会对试验造成影响， 那么就可以设置2个BLOCK，软件会在两个BLOCK中 设置对应的几个中点试验重复，检查中点试验的 重复性是否良好，以观察这些不可控制因素对试 验造成多大影响，从而最大限度的降低试验中不 可控制因素对试验的干扰。再例如，本实验其中 一部分在甲实验室完成，另一部分要在乙实验室 完成，那么就可以设置2个BLOCK，原因同上。
点击此处进入 响应面图形显 示界面
等高线图考察每 两个因素对因变 量造成的影响， 并由拟合的方程 形成等高线，为 二维平面图形， 可经由该图找出 较好范围
点击此处可查看3D图
三维响应曲面图 可更直观的看出两 因素对因变量的影 响情况，可以很直 观的找出最优范围， 刚才所看的二维等 高线图即为三维响 应面图在底面的投 影图
/soft/appid/16287.html
响应面分析软件简介
WO DE
打开design expert软件，进入主界面，然后点击filenew创建一个新的试验设计工程文件，然后点击左侧 的Response surface选项卡，进入响应面试验设计.
响应面分析软件design-expert使用教程.
• 第一题： 结合课程内容和自身专业特点，书
写500字以上《科学研究与论文写作》的课 程体会和建议。
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• 第二题：
•
某产品的得率与反应温度x1(70~100℃),反应
时间x2（1~4h）及某反应物含量x3(30~60%)有关，
不考虑因素间的交互作用，选用正交表L8（27）进
行一次回归正交试验，并多安排3次零水平试验，
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因素数量 本实验中的绝对因素
该处为响应面设计的 几种方法，最常用的 就是BOX-BEHNKEN设 计法，其他几种设计 方法有兴趣的同学可 以找对应的资料来看 一下
中点试验每个BLOCK重复次数
本次试验分几个区块进行
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BLOCK的含义
例如：本实验需要分两天完成，那么两天中因 为其他不可控制因素的变化可能会对试验造成影 响，那么就可以设置2个BLOCK，软件会在两个 BLOCK中设置对应的几个中点试验重复，检查中点 试验的重复性是否良好，以观察这些不可控制因 素对试验造成多大影响，从而最大限度的降低试 验中不可控制因素对试验的干扰。再例如，本实 验其中一部分在甲实验室完成，另一部分要在乙 实验室完成，那么就可以设置2个BLOCK，原因同 上。
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响应面分析软件简介
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WO DE
打开design expert软件，进入主界面，然后点击 file-new创建一个新的试验设计工程文件，然后点击 左侧的Response surface选项卡，进入响应面试验设 计.
例如，本实验中我们想得到一个 结果最大，那么我们选择 MAXIMIZE，然后在下面两个框中， 左侧低值可不管，右侧高值项中 填入一个尽可能大的无法达到的 值，例如，某物质提取试验，提 取率最高不会超过100%，那么我 们在右侧填入100%即可达到我们 的目的，当然，填入200%亦可。
响应面软件使用教程
行一次回归正交试验，并多安排3次零水平试验，试
验结果依次为（%）：12.6，9.8，11.1，8.9，
11.1，9.2，10.3，7.6，10.0，10.5，10.3。
（1）用一次回归正交进行显著性检验；
（3）确定因素主次和优方案。我的
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就是BOX-BEHNKEN设 计法，其他几种设计
中点试验每个BLOCK重复次数
方法有兴趣的同学可
以找对应的资料来看 本次试验分几个区块进行 一下
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BLOCK的含义
例如：本实验需要分两天完成，那么两天中因 为其他不可控制因素的变化可能会对试验造成影 响，那么就可以设置2个BLOCK，软件会在两个 BLOCK中设置对应的几个中点试验重复，检查中点 试验的重复性是否良好，以观察这些不可控制因 素对试验造成多大影响，从而最大限度的降低试 验中不可控制因素对试验的干扰。再例如，本实 验其中一部分在甲实验室完成，另一部分要在乙 实验室完成，那么就可以设置2个BLOCK，原因同 上。
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转变为编码值之后的 页面
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完成每组试验， 将试验结果填入 对应的响应值框 内。
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点击此处即开始进行数据分析
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拟合公式的处理方法，一 般取默认即可
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例如本试验 中，拟合的 方程显著性 不好，显示 为不显著
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两种排序方式，可 任选
试验中设置的因 素的水平
把每个试验对应 的试验结果填入 本栏内，准备做 数据分析
Design-Expert_响应面分析软件使用教程
Design-Expert 使用教程qibk@2008-07-19z Design-Expert是全球顶尖级的实验设计软件。
z Design-Expert 是最容易使用、功能最完整、界面最具亲和力的软件。
在已经发表的有关响应曲面（RSM）优化试验的论文中，Design-Expert是最广泛使用的软件。
z Plackett–Burman(PB)、Central Composite Design (CCD)、Box-Behnken Design(BBD)是最常用的实验设计方法。
z本教程以BBD为例说明Design-Expert的使用，CCD，PB与此类似。
点击new design选项卡点击Respose Surface 选项卡选中 Box-Behnken项选择要考察的因素数默认值 0要考察的因素名称因素的单位因素的低值因素的高值默认值默认值设置完后，点击Continue选择响应值即因变量的数量因变量的单位因变量的名称设置完成后，点击Continue各因素均为实际值的的试验设计各因素的实际值转变为编码制的操作过程各因素转变为编码制按照试验设计进行试验，记录每组因素组合的试验结果，填在Response 列。
点击 Analysis下的 Yield （Analysed）1，Transform 选项卡，取默认值2，点击 Fit summary选项卡了解一下Fit summary各项，再点击下一个Model选项卡Model选项卡取默认值，再点击ANOVA选项卡再点击Diagnostics选项卡方差分析（ANOVA），方程的显著性检验、系数显著性检验、及回归方程。
参差的正态概率分布图，应在一条直线上Residuals vs Predicted 图，应分布无规律Predicted vs Actual 图应尽可能在一条直线上1. 点击 Influence 选项卡再点击 Report 选项卡再点击 Model graphs实际实验值方程预测值等高线图点击View下的3D surface 看三维响应曲面图三维响应曲面图点击此处选择其它因素间的等高线图选中文字点击右键，修改坐标名称把响应曲面图及 等高线图 导入WORD中的步骤 File下的Export Graph to file选择投稿最常用的TIFF文件格式把上面保存的TIF格式图片复制到word中，用图片工具栏中的裁剪功能对 图片进行裁剪裁剪后的效果图由RSM预测最优值选择 Optimization 下的Numerical 选项卡确定各因素的 取值范围确定响应值（因变量）的目标（最大值、最小值、范围值、目标值） 此实例中，是优化四个因素使响应值最大，选择Maximize低值取默认值高值项中输入一个尽可能大的无法达到的值点击Solutions 选项卡第一个方案即为各因素取最优值后的响应所能取到的最大值。
响应曲面法软件使用说明
第一步，打开Design-Expert软件第二步，新建一个设计（File----New Design）画面变成下图：第三步，在左侧点击Response Surface，变成下图：一般响应面中Central posite是5水平，而Box-Behnken 是3水平，所以选Box-Behnken，即单击左侧的Box-Behnken设计方法，变成下图：第四步，由于是三因素三水平，所以在Numeric Factors 这一栏选择“3”，表示3因素，并在下表中改好名字，填好单位；把-1水平和+1水平分别填上。
如皂土用量-1为2.5mL，+1为4.5mL。
如下图：注：其他所有选项都不需要改。
第五步，点击右下角“continue”键，进入下一页面：这里是响应值，对应本次实验里的透光率，把名字改好，单位填上，如图：第六步，点击“continue”键，进入实验设计表格：根据具体的实验条件将实验值一个一个地填上（实验值也就是从对应的实验条件下获得的真实数据），得到第七步，对数据进行分析。
对我们有用的是左侧的“Analysis”项，点击它，得到：可以先大致看一下，然后点响应值“透光率”，也就是“Analysis”的子菜单。
得到图：不管，点击第二个“summary”，得到：这里有一些数据模型的基本信息，基本上不怎么用得到，可以看一下。
然后继续点击“Model”，得到：基本上也不用管，继续点击“ANOVA”，得到：这里才有我们需要的东西，比如显著性，数学模型等等，很多论文中的表格、方差分析都是从这里来的，这一项很有用，可以慢慢看。
然后再继续，点击“Diagnostics”，这里基本上是关于数据分散性的，用处不大。
最后点击最重要的一个选项“Model Graphs”，也就是有3D图和等高线图的地方。
如图：如果点击“Model Graphs”没有出现3D图，可以点击菜单栏的view，找出“3D Surface”，点击，就可以出来了。
响应面软件使用教程
响应面软件使用教程一、介绍和安装响应面软件是一种统计学工具，用于分析实验数据，并基于数学模型进行预测和优化。
许多软件包可以用于执行响应面分析，例如Design-Expert、Minitab、JMP等。
在本教程中，我们将使用Design-Expert软件进行示范。
请确保您已成功安装并启动该软件。
二、数据导入和预处理首先，需要将实验结果数据导入软件。
在Design-Expert中，可以通过选择“文件”菜单中的“数据导入”选项来完成。
请确保您的数据以表格形式存在，并按照特定的格式进行组织。
导入数据后，可以使用软件的数据处理功能进行必要的预处理。
例如，可以删除无用的列或行，处理缺失值，并对数据进行校正或转换。
三、构建数学模型在进行响应面分析之前，需要构建一个数学模型，以描述实验响应变量如何受到不同因素的影响。
Design-Expert提供了多种模型类型，例如线性模型、二次模型、三次模型等。
根据实验设计和实际情况，选择合适的模型类型，并使用软件的建模功能进行模型构建。
模型构建完成后，可以利用软件的模型诊断功能来评估模型的质量和拟合程度。
例如，可以检查模型的拟合优度指标、偏差分析和残差分析等。
四、响应面拟合和优化一旦模型构建完成并通过了严格的检验，可以使用软件的响应面拟合功能来对实验数据进行分析。
该功能通过最小二乘法或其他适当的拟合算法来拟合数据和模型。
在拟合完成后，软件将给出拟合参数、效应大小和模型的显著性等相关信息。
除了响应面拟合之外，软件还提供了优化功能，可以帮助用户找到最佳的实验参数组合。
用户可以通过设置最大化或最小化响应变量的目标值，来寻找最优的实验条件。
优化结果将以图形和数据的形式展示。
五、结果解读和报告最后，根据响应面拟合和优化的结果，可以对实验数据进行解读和报告。
可以使用软件的分析和图形功能来探索响应变量和因素之间的关系，并解释影响因子的作用机制。
Design-Expert软件还提供了丰富的报告功能，可以生成详细的结果报告和图表，以便于用户进行数据展示和交流。
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预祝： 乐！
期末考试顺利！ 圣诞、元旦、寒假、春节快
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完成每组试验， 将试验结果填入 对应的响应值框 内。
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点pt
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拟合公式的处理方法，一 般取默认即可
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例如本试验 中，拟合的 方程显著性 不好，显示 为不显著
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残差的正态概率分布， 越靠近直线越好
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残差与方程预测值
的对应关系图，分
布越分散越无规律
越好
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预测值与试验实际值
的对应关系图，其中
点越靠近同一条直线
越好
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按照黄色框操作进入数
据报告界面
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点击此处进入 响应面图形显 示界面
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响应值目标的确定 我们每个试验都有不同的 目的，有的想使结果最大， 例如某种物质的提取率， 有使结果最小，例如检查 几种因素对产品稳定性的 影响，此时结果越小越好， 有时候我们需要把结果稳 定在某个范围或者需要一 个固定的，无限趋近的目 标值。那么在这四种模式 中我们可以选择其相对应 的情况
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因变量个数，即本试验中改 变自变量会有几个因变量发 生变化，一般试验指标都是 一个，因此常常为1，例如， 检测温度，pH，时间对某处 理工艺对样品中含糖量的变 化，那么含糖量即为唯一的 指标，即因变量数量为1，该 处选1。如果检测温度，pH， 时间对某处理工艺同时对样 品中含糖量和蛋白质含量的 影响，即因变量数量为2，该 处选2，并在下方因变量设置 中设置好对应的名称和单位。
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三维响应曲面图
可更直观的看出两
因素对因变量的影
响情况，可以很直
观的找出最优范围，
刚才所看的二维等
高线图即为三维响
应面图在底面的投
影图
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响应面试验最优 值预测方法
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首先根据实际情况确定 每个因素可以取值的范 围，例如在酶催化条件 优化试验，温度范围一 般不会超过80℃，否则 酶会变性，那么我们就 可设置该因素取值范围 为0-80，也可根据实际 实验或者生产条件设置 该值。
的对应关系图，分
布越分散越无规律
越好
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预测值与试验实际值
的对应关系图，其中
点越靠近同一条直线
越好
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等高线图考察每 两个因素对因变 量造成的影响， 并由拟合的方程 形成等高线，为 二维平面图形， 可经由该图找出 较好范围
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因变量个数，即本试验中改 变自变量会有几个因变量发 生变化，一般试验指标都是 一个，因此常常为1，例如， 检测温度，pH，时间对某处 理工艺对样品中含糖量的变 化，那么含糖量即为唯一的 指标，即因变量数量为1，该 处选1。如果检测温度，pH， 时间对某处理工艺同时对样 品中含糖量和蛋白质含量的 影响，即因变量数量为2，该 处选2，并在下方因变量设置 中设置好对应的名称和单位。
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响应曲面法软件使用说明讲解
第一步，打开Design-Expert软件第二步，新建一个设计(File----New Design) 画面变成下图:一般响应面中 Central Composite 是 5水平，而Box-Behnken 是 3 水平，所以选 Box-Behnken ,即单击左侧的Box-Behnken 设计方法，变成下图：2-Level Factorial EtesignC^sign-tai StaJI U:twi 皆w 4Kh factaiii-miM cm* 1L^tful br45t«nalrig mah 4IKI5 ind iNerKlMM： Fr-artE^al Pirfc! cati tn uMdio* 乂rqtn nj mam Actors l»4id tie - sqiilcifv:^- Fw catarkEilf^ w 创塔细E BA tHtiibTi iMNuUrl Of A th ■ PAE V4i liprA■- YMbw-Rtid W, Arid RUS- R 鮭 11用BIF 關Tl MiflAiilR«AV Mm 口 KI R I罕 M EjdarFrwtkin 也閒id |>QP|rnalPiwHrtBjimah TftawhiMM Ld M LA bu■J■13M1& liSr?143t4212T■23 K'IS2"n 乩丫 * IV? ■■老5-1空0-] 10-511-5 J勺 I2-? rh ITS 、1M 二 w勺 15-10 即-M26* M雷少 10-4 忆M ? n-s 止IV乡 li-fi 丁 E* un M-kl* wA 1S-# 忆¥n- itiQ * rv ? IT-11£即E 酣 l A-13 * IVrj M-H 忆¥2?•y B-l £皿2：12T勢£和n 1]■& W r/1 47Jn 15-* ■=-hrT 149 匚M 予“IDn 19-11W & 亍IfrU丄 n JO 13 丄N ZLE-2・2；1 n 1Q-T * H 7 H-3 疋VI2'-- 空¥| n. I A3* V 幷,M-B E M* n 计€ V 7 It-D2；Mn ia-in * M右' 9 n-ii11T2° n 16iW K 211-1匚71n- 11-4 Jn 15 t€ MQ 1 i-T直VI7 17-3 £ ¥1n T*E> 铲2™11B^s I ・C AHMCulnut ・A第三步，在左侧点击 Response Surface 变成下图:E* Sjfctflel JI- _J2JSLjrfiiij piitirrH-n»>j4r1 屈 iarttAidd Mu 畤嘔 |J* CZIaH^.e-ir-si to丸『：电rm Central Composite Design Eich rwn^c I FM K: N 诸 and rrism □tsM I >MI coris^, pLs irri moji 1 祗血” p(#!hi arxi he [tfTW pom f cairgco: Rirkus ire vlv^i, he- rentni conpasrki di^pi w*«&ckiE ■:旳xl ftc Mff ciWnStrtMlin tfHA iMia J H" 1 s ・ 1 -ME 1科“ 11 '叫1 Xp 1"I 1j 彳 .1 11 亦 |l iT ■”■ Er*■- iiOQ r«igKLin Irru -il 亦 lkw«taErfcr iKwr4ngM.« ■R [hf 6WWC •FvHcRHICMttfpOilS 8CwsrpeHi f13加 W COrililUG- ■>第四步，由于是三因素三水平，所以在Numeric Factors 这一栏选择“3”，表示3因素，并在下表中改好名字，填好单位；把-1水平和+1水平分别填上。
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残差的正态概率分布， 越靠近直线越好
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残差与方程预测值
的对应关系图，分
布越分散越无规律
越好
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预测值与试验实际值
的对应关系图，其中
点越靠近同一条直线
越好
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按照黄色框操作进入数
据报告界面
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响应值目标的确定
我们每个试验都有不同的
目的，有的想使结果最大，
例如某种物质的提取率，
有使结果最小，例如检查
几种因素对产品稳定性的
影响，此时结果越小越好，
有时候我们需要把结果稳
定在某个范围或者需要一
个固定的，无限趋近的目
标值。那么在这四种模式
中我们可以选择其相对应
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的情况
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预祝： 乐！
期末考试顺利！ 圣诞、元旦、寒假、春节快
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结束语
若有不当之处，请指正，谢谢！
量的影响，即因变量数量为 2，该处选2，并在下方因变 量设置中设置好对应的名称 和单位。
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两种排序方式，可 任选
试验中设置的因 素的水平
把每个试验对应 的试验结果填入 本栏内，准备做 数据分析
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各因素的实际值变 为编码值，比如， 因素1的高点设置为 0.5，编码值即为+1， 低点设置为0，编码 值即为-1，中点为 0.25，编码值即为0
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2008-07-19
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z Design-Expert 是最容易使用、功能最完整、界面最具亲和力的软件。
在已经发表的有关响应曲面（RSM）优化试验的论文中，Design-Expert是最广泛使用的
软件。
z Plackett–Burman(PB)、Central Composite Design (CCD)、Box-Behnken Design(BBD)是最常用的实验设计方法。
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CCD，PB与此类似。
点击new design选项卡
点击Respose Surface 选项卡
选中 Box-Behnken项
选择要考察的因素数
默认值 0
要考察的因素名称
因素的单位因素的低值
因素的高值
默认值
默认值
设置完后，点
击Continue
选择响应值即因
变量的数量
因变量的单位
因变量的名称
设置完成后，点击
Continue
各因素均为实际值的的试验设计
各因素的实际值转变为编码制的操作过程
各因素转变为编码制
按照试验设计进行试验，记录每组因素组合的试验结果，填在Response 列。
点击 Analysis下的 Yield （Analysed）
1，Transform 选项卡，取默认值
2，点击 Fit summary选项卡
了解一下Fit summary各项，再点击下一个Model选项卡
Model选项卡取默认值，再点击ANOVA选项卡
再点击Diagnostics选项
卡
方差分析（ANOVA），方程的显著性检验、系数显著性检验、及回归方程。
参差的正态概率分布图，应在一条直线上
Residuals vs Predicted 图，应分布无规律
Predicted vs Actual 图应尽可能在一条直线上
1. 点击 Influence 选项卡
再点击 Report 选项卡
再点击 Model graphs
实际实验值
方程预测值
等高线图
点击View下的3D surface 看三维响应曲面图
三维响应曲面图
点击此处选择其它因素间的等高线图
选中文字点击右键，修改坐标名称
把响应曲面图及 等高线图 导入WORD中的步骤 File下的Export Graph to file
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把上面保存的TIF格式图片复制到word中，用图片工具栏中的裁剪功能对 图片进行裁剪
裁剪后的效果图
由RSM预测最优值选择 Optimization 下的Numerical 选项卡
确定各因素的 取值范围
确定响应值（因变量）的目标（最大值、最小值、范围值、目标值） 此实例中，是优化四个因素使响应值最大，选择Maximize
低值取默认值
高值项中输入一个尽可能大
的无法达到的值
点击Solutions 选项卡
第一个方案即为各因素取最优值后的响应
所能取到的最大值。
谢谢。