《试验设计与优化》考试大纲

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4试验设计与优化

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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

优化试验设计与数据分析

a
x3 x2
x1
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第四章优选法基础
点x3应在点x2左侧.因为如果点x3在点
x2的右侧,那么当x3是好点, x2是差点时,要
舍去区间[a, x2],而它的长度与上次舍去的
区间( x1, b]的长度相同, 违背成比例舍去的
原则.于是, 不论点x3(或点x2)是好点还是差点, 被舍去的区间长度都等于x1 - x2.按
A
C ED
B
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第四章优选法基础
注意
这个方法色要点是每个试点都去在因素范围的中点，将因素范围对分为两半，所以这个方法就称为对分法.用这种方法做试验的优化速度最快，每次可以去掉一半.
11
第四章优选法基础
平分法的作法
平分法的作法为：总是在试验范围的中点安排试验，中点公式为：
中点＝ a＋b 2
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第四章优选法基础
例如，假设因素区间为[0, 1]，取两个试点 2/10、1/10，那么对峰值在(0, 1/10)中的单峰函数，两次试验便去掉了长度为4/5的区间(图1)；但对于峰值在(2/10, 1)的函数，只能去掉长度为 1/10的区间(图2)，试验效率就不理想了。
19
第四章优选法基础
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第四章优选法基础
下面我们通过例子来说明它的具体操作方法.
案例：炼钢时通过加入含有特定化学元素的材料，使炼出的钢满足一定的指标要求.假设为了炼出某种特定用途的钢，每吨需要加入某种元素的量在 1000g到2000g之间，问如何通过实验的方法找到它的最优加入量？
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第四章优选法基础
最朴素的想法就是以1g为间隔，从1001开始一直到1999，把 1000~2000g间所有的可能性都做一遍试验，就一定能找到最优值.这种方法称为均分法.但这样要做1000次试验，在时间、人力和物力上都是一种浪费. 用0.618法，可以更快、更有效地找出最佳点.具体操作方法如下：

试验设计与优化教学大纲

试验设计与优化教学大纲Experimental Design and OptimizationSyllabus 课程代码：01学分：2学时：其中：讲课学时：26 实践或实验学时：上机学时：8先修课程：要求先修完无机化学、分析化学、高等数学适用专业：化学、化学教育、化学工艺、制药工程建议教材：自编教材开课系部：化学与生物工程系一、课程的性质与任务课程性质：试验设计与优化是研究试验设计方法与实验数据分析方法的一门应用数学课程,主要内容包括试验设计的正交设计方法与其它的一些常用优化方法;本课程是化学专业本科班专业基础课,选修课程;课程任务：学完本课程后,可使学生掌握基本的数据处理方法,并用它来设计实验、优化实验;学生要会处理实验数据并能独立设计试验,并为学生在以后的学习、科研或工作中灵活运用打下坚实的基础;二、课程的基本内容及要求第一章统计学基础课程教学内容：1. 正态分布绪论基本概念真值基本单位和标准参考物质加和号的运算随机误差的正态分布正态分布表的使用正态分布的数字特征;2．分析结果的合理表达有限次测定的统计处理区间估计和分析结果的表达预测分析数据和置信度总体平均值的区间估计测定结果不确定度和分析结果的表达有效数字的取舍课程的重点、难点：重点：1.正态分布的数字特征2.总体平均值的区间估计难点：1.数字的正态分布2.分析数据的表达方法课程教学要求：1．了解正态分布相关的基本概念以及正态分布的数字特征;2．理解真值基本单位和标准参考物质,随机误差的正态分布,分析数据的表达方法;3．掌握正态分布表的使用,学会预测分析数据的置信度及总体平均值的区间估计;第二章数据的统计检验课程教学内容：1．偶然误差的检验概况小概率事件原则方差的检验;2．系统误差的检验t检验方差检验离群值的检验课程的重点、难点：重点：1．各种检验基础思想2．各种检验基础思想难点：1．方差的检验2．t检验课程教学要求：1．了解偶然误差检验和系统误差检验的方法;2．理解误差检验和系统误差检验的基础思想;3．掌握t检验和方差检验及离群值检验的方法;第三章方差分析课程教学内容：1．单因素方差分析变差平方和的加和性单因素试验的方差分析;2．二因素方差分析双因素试验的方差分析课程的重点、难点：重点：双因素实验的方差分析难点：1．两因素交叉分组全面试验的方差分析2．变差平方和的加和性课程教学要求：1．了解两两多重比较问题;2．理解单因素与双因素有重复问题与无重复问题进行方差分析的基本原理;3．掌握方差分析的基本原理及分析方法;第四章试验数据的回归分析课程教学内容：1．一元线性回归基本概念一元线性回归;2．多元线性及多项式回归多元线性回归非线性回归课程的重点、难点：重点：1．一元线性回归2．多元线性回归和多项式回归难点：1．非线性回归的线性转化2．多项式回归课程教学要求：1．了解一元及多元线性回归的基本概念;2．理解多元线性回归和非线性回归的问题;3．掌握一元及多元线性回归方程的建立和检验的方法;第五章正交试验设计课程教学内容：1．正交试验设计和正交表基本概念;2．正交试验设计结果的直观分析正交试验设计结果的直观分析;3．正交试验设计结果的均衡评定正交试验设计结果的均衡评定4．正交试验设计结果的方差分析正交试验设计结果的方差分析课程的重点、难点：重点：1．进行正交试验设计的方法2．条件求和及极差的计算3．进行正交试验结果的均衡评定4．正交试验设计结果的方差分析难点：1．正交性和正交表2．直观分析结果的表述3．评分法和均衡评定4．变差平方和的计算课程教学要求：1．了解多指标问题的各种解决方法;2．理解正交试验设计的方法;3．掌握正交表的使用,会用直观分析与方差分析方法分析试验结果;第六章均匀设计课程教学内容：1．均匀设计和均匀表均匀设计表;均匀设计的基本步骤;2．均匀设计的结果处理均匀设计的应用;课程的重点、难点：重点：1．进行均匀设计2．进行均匀设计并对实验结果进行分析难点：1．均匀设计表的选择2．均匀设计结果分析时,回归方程的建立和规划求解课程教学要求：1．了解多元回归分析方法;2．理解均匀设计的步骤与结果分析;3．掌握均匀表的使用,会构造一张均匀表;第七章回归正交试验设计课程教学内容：1．回归正交试验设计的方法一次回归正交试验设计;2．回归正交试验设计的结果处理一次回归正交试验设计的结果分析;课程的重点、难点：重点：1．进行一次回归正交试验设计2．进行一次回归正交试验设计并分析其结果难点：1．一次回归正交试验设计正交表的填写2．回归方程的计算方法课程教学要求：1．了解多指标问题的各种解决方法;2．理解正交试验设计的方法;3．掌握正交表的使用及正交试验设计的方法,会用直观分析与方差分析方法分析试验结果;三、实践教学要求通过上机实践,本课程要求学生在真正意义上掌握正交试验设计的直观分析、方差分析方法与解决正交设计表头问题的方法,熟悉正交设计与均匀设计的应用条件及区别;四、课程学时分配五、大纲说明1、在本门课程的教学过程中主要采用多媒体教学方法,结合上机实践,利用理论与实际相结合的方法,才能使学生掌握正交试验设计的直观分析、方差分析方法与解决正交设计表头问题的方法;2、考核方式：考查,最终考核70%、平时考核包括上机、作业、小测验、提问、出勤等占30%；3、本教学大纲课程内容的第1-2章是基础性内容,教师可多参考一些数理统计方面的书籍和文献,使其丰富并易于接受；第3-7章讲解时尽量与实验结果结合,要求学生掌握基本理论,并且能够灵活应用;课程进行时可以根据所选教材适当增减内容,安排习题内容;六、参考书目1．试验设计与数据处理,李云雁、胡传荣编,化学工业出版社,出版时间2008年;2.数理统计在分析化学中的应用, 高俊杰等编,校外讲义;3.试验设计与数据处理, 编,中国科学技术大学出版社,出版时间2008年;4.试验设计与数据处理,, 编,东南大学出版社, 出版时间2008年;5．均匀设计,方开泰主编,高等教育出版社,出版时间1988年;6．实验设计与分析,袁志发主编,高等教育出版社,出版时间2000年;七、制定人：审定人：批准人：。

制药工程专业《试验设计与数据处理》教学大纲

《试验设计与数据处理》教学大纲课程编码：0413105002课程名称：试验设计与数据处理学时/学分：24/1.5先修课程：《高等数学》适用专业：化学工程与工艺、制药工程、化学开课教研室：化工教研室一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是面向化学工程与工艺、制药工程及化学专业学生的专业选修课程。

2．课程任务：本课程的基本任务是在学生学习《高等数学》等专业基础课程的前提下，向学生介绍工程技术和科研试验中常用的试验设计与数据处理方法，为其后续专业实验、毕业论文环节的顺利进行打下良好基础。

二、课程教学基本要求通过本课程的教学，使学生了解并掌握科学试验中试验前的试验方案设计以及对试验所获得数据进行分析和处理的基本理论和知识，学会使用科学的试验设计方法设计试验并对试验得到的大量数据进行正确的分析和处理，同时能够合理地设计试验，使试验次数尽可能少并在较短的时间内以较少的成本来达到预期的试验目标，进而摸索出较优的工艺条件或配方。

通过培养学生合理设计化学工程试验，并对试验数据进行科学分析和处理的技能，最终达到提高学生分析问题和解决问题的能力（如确定最优工艺条件或配方）的目的。

成绩考核形式：期末成绩（70%）＋平时成绩（作业、课堂提问等）（30%)。

成绩评定采用百分制，60分为及格。

三、课程教学内容第一章绪论1.教学基本要求了解试验设计与数据处理的概念和发展，学习此门课程的目的与意义；掌握试验设计的三个基本要素。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生能准确理解指标、因素、水平等基本概念，掌握试验设计与数据处理的基本要素。

3.教学重点和难点教学重点是试验设计的基本要素。

教学难点是试验设计中因素与水平的选取原则。

4.教学内容（1）试验与试验设计的基本概念（2）试验设计与数据处理的发展概况（3）试验设计的基本要素主要知识点：指标；因素；水平。

（4）试验设计与数据处理的目的第二章试验数据的误差分析1.教学基本要求理解误差分析的重要性，各种试验误差的来源，误差理论的基本问题，掌握误差的检验与控制方法；掌握有效数字的修约标准与运算规则；能够运用误差的传递公式判断间接测量或函数误差的主要来源，选择合适的测量仪器或方法；能够根据具体情况运用合适的方法对数据进行显著性检验，并对数据中可能存在的异常值进行检验和处理。

《试验设计及最优化》课程教学大纲

课程简介(英文)：
“DesignofExperimentaland Optimization” mainly teaches the methods and skills of experimental design and data processing. It is a fundamental professional course that provides practical and scientific knowledge of experimental design and data processing skills for personnel engaged in scientific research, engineering experiments, and engineering design in the fields of chemical engineering and material science.
试验设计及最优化
课程名称
中文
试验设计及最优化
课程编号
0005200105
英文
DesignofExperimentaland Optimization
开课单位
化学化工学院
考核方式
考试
学时
32
学分
2
课程术学位硕士生、专业学位硕士生、非全日制专业学位硕士生
课程简介(中文)：
《试验设计及最优化》主要讲授试验设计与数据处理的方法和技能，是一门为从事化工、材料等方面的科学研究、工程实验以及工程设计等工作的研究人员提供相应的试验设计与数据处理知识与技能的基础性专业课程。
教材及主要参考书目：
李云雁，胡传荣编，《试验设计与数据处理》第三版，化学工业出版社，2017.9

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。

纺织试验设计及最优化

纺织试验设计及最优化
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
纺织
介绍
试验
方法
能够ห้องสมุดไป่ตู้
优化
通过
纺织
设计
试验行业
读者
设计
分析
案例
生产
实际应用
这些
工艺
内容摘要
内容摘要
《纺织试验设计及最优化》是一本专注于纺织行业试验设计与优化技术的权威著作。本书系统介绍了纺织试验设计的基本原理、方法以及在实际生产中的应用，旨在帮助纺织行业从业者提高产品质量、降低生产成本、优化生产流程。本书首先概述了纺织试验设计的基本概念，包括试验设计的原则、目的和分类。随后，详细介绍了各种试验设计方法，如完全随机设计、随机区组设计、正交设计、回归设计等，以及各种设计方法的优缺点和适用范围。通过实例分析，使读者能够更好地理解和掌握这些设计方法的实际应用。在试验数据处理与分析方面，本书介绍了方差分析、回归分析等统计方法，并详细阐述了如何运用这些方法进行试验数据的处理和分析。本书还介绍了如何根据试验结果进行生产过程的优化，包括参数优化、工艺优化等。
“最优化技术在纺织领域的应用非常广泛，如纤维结构优化、纺纱工艺优化、织物结构设计优化等。通过最优化技术，我们可以找到最佳的工艺参数和设计方案，从而提高纺织产品的质量和性能。”这段话展示了最优化技术在纺织领域的应用价值，为读者提供了优化纺织产品的思路和方法。
“纺织试验设计的优化过程包括目标函数的确定、约束条件的设定、优化算法的选择和求解等步骤。这些步骤的合理安排和执行，将有助于找到最优的试验方案。”这段话详细描述了纺织试验设计优化的过程，为读者提供了实际操作的指导。

品检中的试验设计与优化方法

品检中的试验设计与优化方法在品质检验过程中，试验设计与优化方法起到了至关重要的作用。

试验设计是通过科学系统的方法来确定实验所需的因素水平及其组合，优化方法则是通过对实验结果进行数据分析，进一步改进和优化产品的品质。

本文将介绍品质检验中常用的试验设计方法和优化方法，并探讨其在品质管理中的应用。

在品质检验中，试验设计的目标是最大限度地获取信息并减少不确定性。

常用的试验设计方法包括全因子试验设计、Taguchi方法和响应面试验设计。

全因子试验设计是一种全面考虑因素之间相互关系的设计方法。

它通过研究多个因素对产品品质的影响，找出最优的因素水平组合，从而最大化产品的品质。

全因子试验设计的优点在于能够确定各个因素的主效应和交互效应，最大化了获取信息的能力。

然而，该方法需要进行大量的试验，时间和资源成本较高。

Taguchi方法是一种在相对较少的试验次数下评估多个因素的方法。

它通过对因素水平的选择和优化，使产品对于外界因素的不敏感，提高产品的鲁棒性。

Taguchi方法的优点在于试验次数较少，效率较高。

但是，该方法无法确定因素的主效应和交互效应，难以评估因素对产品品质的影响程度。

响应面试验设计是一种结合全因子试验设计和数学建模的方法。

它通过对多个因素进行全面的试验设计，并基于试验结果建立数学模型，来预测和优化产品的品质。

响应面试验设计的优点在于能够快速定位最优的因素水平组合，减少试验次数和资源成本。

然而，该方法的准确性取决于对产品品质的数学模型的准确描述。

除了试验设计，优化方法也是品质检验中非常重要的一部分。

优化方法可以根据试验结果分析出的问题，作出相应的改进和优化措施。

常用的优化方法包括统计分析、六西格玛等。

统计分析可以通过对试验结果的数据进行分析，找出问题所在，并确定改进措施。

统计分析的优点在于能够基于数据进行决策，减少主观因素的干扰。

六西格玛是一种以缩小品质变异为目标的方法。

它通过分析问题的根本原因，确定关键因素并采取控制措施，以减少品质问题的发生。

东北农业大学2017年博士研究生初试科目考试大纲

东北农业大学2017年博士研究生入学考试初试自命题科目考试大纲东北农业大学研究生院2017年1月目录12001 试验设计与参数优化.............................................................................................................................22002 兽医基础课 ...............................................................................................................................................42003 食品生物化学...........................................................................................................................................62004 高级蔬菜生理学 ......................................................................................................................................82005 动物生物化学...........................................................................................................................................92006 作物生理生态...........................................................................................................................................112008 牧草学......................................................................................................................................................122009 分子生物学 ............................................................................................................................................132010 经济理论与政策 ...................................................................................................................................172011 传热传质学 ............................................................................................................................................182012 运筹学....................................................................................................................................................192013 农业水土工程概论...............................................................................................................................202014 现代控制理论........................................................................................................................................212017 遗传学......................................................................................................................................................232018 动物营养学 ............................................................................................................................................242019 土壤学......................................................................................................................................................252020 施肥技术.................................................................................................................................................262021 环境修复原理与技术.......................................................................................................................... 2022 生态学......................................................................................................................................................27292023 微生物学.................................................................................................................................................303001 高等农业机械学 ...................................................................................................................................313002 植物生理学 ............................................................................................................................................333003 微生物学.................................................................................................................................................343004 生物化学.................................................................................................................................................363005 细胞生物学与发育生物学.................................................................................................................373006 农田水利学 ............................................................................................................................................383007 高等电力系统分析...............................................................................................................................403008 可再生能源工程 ...................................................................................................................................413009 粮油贮藏与加工 ................................................................................................................................... 3010 农畜产品加工........................................................................................................................................42433011 畜产品加工 ............................................................................................................................................453012 作物栽培学与耕作学..........................................................................................................................473013 蔬菜学......................................................................................................................................................493014 兽医药理学与病理生理学.................................................................................................................523015 兽医微生物学........................................................................................................................................533016 兽医外科学与内科学..........................................................................................................................563017 农业经济管理........................................................................................................................................593018 林业经济管理........................................................................................................................................623019 动物遗传学 ............................................................................................................................................633020 饲料与饲养学........................................................................................................................................ 3021 农业系统工程........................................................................................................................................64653022 作物育种学 ............................................................................................................................................663024 兽医专业课 ............................................................................................................................................693025 草地资源学 ............................................................................................................................................703027 动物生产学 ............................................................................................................................................713030 农业生态学 ............................................................................................................................................723031 作物生理学 ............................................................................................................................................733032 高级植物营养学 ...................................................................................................................................743033 污染环境生物修复工程 .....................................................................................................................763034 农业生态综合测试............................................................................................................................... 3035 农业气象学 ............................................................................................................................................77793036 环境微生物学........................................................................................................................................科目代码：2001 科目名称：试验设计与参数优化一、考试要求主要考察考生是否掌握了试验设计与参数优化的基本概念、基本理论和基本方法，包括试验设计、假设检验、参数估计、方差分析、因子（素）、响应函数等的基本概念，试验设计的基本内容、步骤和原则，多因子多水平因析试验、比较试验、正交试验、响应曲面法等的方案设计、数据处理、结果分析与参数优化等方法，以及是否具备运用基本概念、基本理论和基本方法，分析解决实际工程试验建模、影响机理分析、工艺方案优化、结构和运用参数优化等问题的能力。

试验设计与最优化

实验设计的目的
用尽可能少的实验次数获得足够多的信息；
研究各实验因素对目标的影响规律，寻找最佳实验条件，使实验目标值最优。
实验的次数随着因素和水平数的增多而增大；
实验次数越多，需要的工作量、人力、物力也越多；
对于一些昂贵、成本很高的科研实验，合理安排实验十分必要；
一般来说，实验次数越少，后续数据的处理与分析也越复杂。
正交实验的数据处理
对获得的实验数据可以用计算机进行方差或极差分析，也可以用画图或直接求各因素不同水平的平均值等方法进行直观分析。
方差分析是根据方差的大小来判断因素效应的大小，因素水平变化产生的方差越大，表明因素对指标值的影响越大，是主要影响因素。如果因素变化产生的方差与实验误差没有显著的差异，说明该因素对指标值的影响可以不予考虑。
特点：均匀分散、整齐可比
正交表安排实验的优点
因素之间搭配均匀，任一因素各水平出现的次数相同；当考虑某一因素的影响时，其他各因素对试验指标的影响基本相同，最大限度地排除了其他因素的干扰，突出了被考察因素的主效应；
相对于全面试验而言，正交试验只是部分试验，但对其中任何两因素来说，它又是具有相同重复次数的全面试验，试验工作量减少了，但得到的试验结果仍能基本上反映全面情况。因此可以认为正交实验结果能基本体现因子间交互作用。
为什么三个人得到的最佳火焰条件不同？
问题：如果燃气流量变大了，要使燃烧完全，空气流量是否应该相应变大些，以保持一个最佳的燃气和空气流量比？
出现上述结果的原因
如果要考察的因素之间不存在相互影响，固定其他因素孤立地考察各因素的影响，所得出的结论是正确的；
如果要考察的因素之间存在相互影响，固定其他因素分别孤立考察各因素的影响，所得出的结论将会有问题。

DOE实验设计(经典方法)课程大纲-2023年最新版

《DOE——实验设计》【课程背景】如何以最低成本实战顾客满意最大化，是所有企业目前共同的目标。

但是，所有工程技术和管理人员都会面临一些设计问题而导致目标很难实现，DOE作为一种产品研发的最强大工具可以帮助管理者解决这些问题。

DOE（实验设计）不但可帮助研发工程师一开始从质量和成本进行最优化设计，而且可把产品工艺和使用因素都考虑周全，从而设计出先天性健壮产品（这恰恰是大多数工程师的困惑）。

同时DOE（实验设计）也是寻找原因、分析和优化复杂因子最强大的解决问题的工具和方法。

在不少日本企业，不懂DOE（实验设计）的工程师不能称之为合格的工程师。

DOE（实验设计）包括传统经典DOE（析因实验设计）、RSM（响应优化曲面）、混料DOE（生化行业最有用）、田口DOE（抗噪声设计）和谢宁DOE（快速解决问题实验设计），每种DOE（实验设计）各有其特点。

DOE（实验设计）除了与六西格玛其它工具联合起来发挥巨大功能外，本身也是一套系统地解决问题方法。

【课程目的】本课程重点针对从事产品研发人员和相关工程技术人员而设计。

旨在帮助学员系统、全面地应用DOE（实验设计）在产品研发、产品和过程之改善时分析重要因子，优化结果，提高产品和过程健壮性（先天性高免疫能力）。

通过本课程的学习, 使学员能掌握DOE工具,进行产品、过程的健壮设计及持续改进：理解DOE的原理;掌握MINITAB软件DOE主要菜单; 掌握DOE进行产品、过程改进的步骤和方法。

1、掌握DOE（实验设计）的基本概念和原理；2、掌握经典DOE（实验设计）、混料DOE（实验设计）、田口DOE（实验设计）区别及优缺点，能据问题需要选择合理DOE（实验设计）；3、掌握如何应用析因试验从众多影响因素中筛选找出影响输出的主要因素，以最少的投入换取最大的收益；4、掌握如何对因子水平优化得到最佳输出，从而使产品质量得以提升，工艺流程最优化；5、掌握田口实验设计方法，提高产品和过程信噪比，提高健壮性；6、科学合理地安排试验，减少试验次数、缩短试验周期，提高经济效益；8、掌握如何应用MINITAB软件对DOE（实验设计）设计、数据分析、优化因子和预测输出。

10版实验设计及优化A理论课教学大纲

10版实验设计及优化A理论课教学大纲D够灵活应用。

（四）对先修课的要求要求先修完无机化学、分析化学、高等数学。

（五）对习题课、实验环节的要求课程进行时可以根据所选教材适当增减内容,安排习题内容。

（六）课程考核方式1.考核方式：考试。

2.考试目标：要求学生会处理实验数据并能独立设计试验。

3.课程总成绩：最终考试70%、平时考核（包括上机、作业、小测验、提问等）占30%。

（七）主要参考书目:1.《试验设计与数据处理》，李云雁、胡传荣编，化学工业出版社，出版时间2008年2.《数理统计在分析化学中的应用》, 高俊杰等编,校内讲义3.《试验设计与数据处理》, 邱轶兵编，中国科学技术大学出版社，出版时间2008年4.《试验设计与数据处理》, 潘丽军，陈锦权编，东南大学出版社, 出版时间2008年二、中文摘要本课程为化学专业的专业基础课。

本课程以概率论和数理统计为基础，重点阐述了试验设计及其数据处理的最优化方法和各种分析技术，包括统计检验、方差分析、回归分析、正交试验设计和均匀实验设计等。

使学生掌握数据处理的同时，进一步提升试验设计的水平及其优化的成效。

三、课程学时总体分配表序号教学内容学时讲课实验上机1 第1部分统计学基础 4 4 0 0 1.1 1.1正态分布2 2 0 0 1.2 1.2分析结果的合理表达2 2 0 02 第2部分数据的统计检验4 4 0 0 2.1 2.1偶然误差的检验 2 2 0 02.2 2.2系统误差的检验 2 2 0 03 第3部分方差分析 64 0 2 3.1 3.1单因素的方差分析 2 2 0 03.2 3.2二因素的方差分析 2 2 0 04 第4部分试验数据的回归分析6 4 0 2 4.1 4.1一元线性回归 2 2 0 0 4.1 4.2多元线性及多项式回归2 2 0 05 第5部分正交试验设10 8 0 2计2 2 0 0 5.1 5.1正交试验设计和正交表2 2 0 0 5.2 5.2正交试验设计结果的直观分析5.3 5.3正交试验设计结果2 2 0 0的均衡评定2 2 0 0 5.4 5.4正交试验设计结果的方差分析6 第6部分均匀设计8 4 0 2 6.1 6.1均匀设计和均匀表 2 2 0 02 2 0 0 6.2 6.2均匀设计的结果处理4 4 0 07 第7部分回归正交试验设计2 2 0 0 7.1 7.1回归正交试验设计的方法7.2 7.2回归正交试验设计2 2 0 0的结果处理四、大纲内容第1部分统计学基础总学时4 讲课4 实验0 上机0第1.1部分正态分布总学时2 讲课2 实验0 上机0具体内容：§1绪论§2 基本概念。