硕士研究生科技论文实验设计与方法汇总PPT格式课件下载.ppt

1、正学方法：正态态分分布布规规律律拟拟合回合回归归模型模型3经验经验+统计学统计学+计算机计算机=实验设计方案实验设计方案和数据分析和数据分析Ronald FisherRonald Fisher1、实验设计：基本原理、析因分析方法、实验设计：基本原理、析因分析方法2、数据分析：方差分析、数据分析：方差分析 RSM响应响应曲面法曲面法1、实验设计：稳健、实验设计：稳健参数设计；分式析因参数设计；分式析因设计设计2、数据分析：正交、数据分析：正交排列等排列等将其应用到将其应用到商业、财务商业、财务服务、政府服务、政府运营中运营中George BoxGeorge Box田口玄一田口玄一田口玄一田口玄一

2、众实践者们众实践者们众实践者们众实践者们1.2实验设计简史实验设计简史41.2 理论方法的发展简史理论方法的发展简史历史总是惊人的相似历史总是惊人的相似从方法的产生看其优势功能从方法的产生看其优势功能农业农业农业农业时期时期时期时期工业工业工业工业初期初期初期初期工艺工艺工艺工艺改进改进改进改进计算机计算机计算机计算机时代时代时代时代简单对比实验简单对比实验单因子固定模型单因子固定模型随机完全区组化随机完全区组化响应曲面法响应曲面法析因分析析因分析稳健参数稳健参数设计设计非正态响应非正态响应与变换与变换有随机因子有随机因子的实验的实验51.2理论方法的发展简史理论方法的发展简史 析因分析中析因

3、分析中 不平衡数据不平衡数据6明确自己要做的事情2.为什么做实验设计（为什么做实验设计（Why）充分利用别人的经验，站在巨人的肩膀上少走弯路地探索和研究73.怎样做实验设计（怎样做实验设计（How）共同标准是共同标准是共同标准是共同标准是什么？什么？系统权威的经系统权威的经系统权威的经系统权威的经验总结有哪些验总结有哪些验总结有哪些验总结有哪些？怎样决定怎样决定怎样决定怎样决定采用哪种采用哪种采用哪种采用哪种实验策略实验策略实验策略实验策略？3.1共同标准共同标准8区组化随机化重复三大基三大基本原理本原理区组化区组化用来提高实验精度的技用来提高实验精度的技术。减少或者消除讨厌术。减少或者消除讨

4、厌因子带来的差异因子带来的差异重复重复每个因子水平组合，独每个因子水平组合，独立分别进行，次数不小立分别进行，次数不小于于1.只有存在不同，才能进只有存在不同，才能进行比较分析。行比较分析。随机化随机化实验材料的分配和实实验材料的分配和实验中各次试验进行的验中各次试验进行的顺序是随机确定的。顺序是随机确定的。弱化不重要的因子所弱化不重要的因子所带来的效应。带来的效应。（二）图解思想（二）图解思想重复实验重复实验重复测量重复测量重复取样重复取样2.1实验设计基本原理实验设计基本原理1.重复重复 tip1A:B:C:93.1 共同标准共同标准推荐度 2.随机化随机化3.1共同标准共同标准随机数表

5、1.编号 2.随机选定数表起点 3.从左到右，从上到下，查看数表102.随机化随机化软件生成1.excle 2010版使用函数randbetween（，）2.设计软件：spss/DPS.et推荐度 推荐度 113.1 共同标准共同标准3.区组区组化化一组相对类似的实验条件作为一个区组。例如操作人员不同的两组测量；不同批次的药品或原料等。123.1 共同标准共同标准3.2系统权威的经验方法系统权威的经验方法因子、水平和范围的选择因子、水平和范围的选择选择实验策略选择实验策略4问题识别与表述问题识别与表述1响应变量的选择响应变量的选择23实验设计的一般步骤为：实验设计的一般步骤为：5收集数据并处理

6、收集数据并处理5弄清楚弄清楚做做什什么么13搞清楚做什么搞清楚做什么分清轻重缓急分清轻重缓急讨厌因子讨厌因子潜在设计因子潜在设计因子可控因子可控因子设计因子设计因子不可控因子不可控因子保持变量因子保持变量因子噪声因子噪声因子允许改变因子允许改变因子所有的实验策略都是为了尽量减少所有的实验策略都是为了尽量减少除设计因子以外的其他因子的效应。除设计因子以外的其他因子的效应。响响应应变变量量143.2实验策略与相应数据处理方法实验策略与相应数据处理方法历史总是惊人的相似历史总是惊人的相似从方法的产生看其优势功能从方法的产生看其优势功能农业农业农业农业时期时期时期时期工业工业工业工业初期初期初期初期工

7、艺工艺工艺工艺改进改进改进改进计算机计算机计算机计算机时代时代时代时代简单对比实验简单对比实验单因子固定模型单因子固定模型随机完全区组化随机完全区组化响应曲面法响应曲面法析因分析析因分析稳健参数稳健参数设计设计非正态响应非正态响应与变换与变换有随机因子有随机因子的实验的实验151.2理论方法的发展简史理论方法的发展简史 析因分析中析因分析中 不平衡数据不平衡数据 一个因子一个水平一个因子一个水平一个因子一个水平一个因子一个水平 一个因子多个水平一个因子多个水平一个因子多个水平一个因子多个水平 两个因子分别产生效应两个因子分别产生效应两个因子分别产生效应两个因子分别产生效应 两个因子有交互作用两

8、个因子有交互作用两个因子有交互作用两个因子有交互作用 多个因子不知道怎样产生效应多个因子不知道怎样产生效应多个因子不知道怎样产生效应多个因子不知道怎样产生效应 只考虑主效应因子，讨厌因子怎只考虑主效应因子，讨厌因子怎只考虑主效应因子，讨厌因子怎只考虑主效应因子，讨厌因子怎么办么办么办么办 可以建模了，怎样优化呢可以建模了，怎样优化呢可以建模了，怎样优化呢可以建模了，怎样优化呢 有缺陷的数据怎么用有缺陷的数据怎么用有缺陷的数据怎么用有缺陷的数据怎么用以上方法策略的逻辑关系以上方法策略的逻辑关系16 简单对简单对比实验比实验单单因因子子实实验验析因分析析因分析响应曲面响应曲面法法稳健参稳健参数设计

9、数设计随机完全随机完全区组设计区组设计拉丁拉丁方设方设计计交叉交叉设计设计嵌套设嵌套设计计裂区裂区设计设计适用的问题范围探究性探究性探究性改进型改进型探究性和改进型探究性和改进型补充实验补充实验补充实验设计因子个数两个任意处理一个因子多个因子，交互作用未知两个因子，效应情况明确多个因子，效应情况明确多个因子，无交互作用相似且相关的因子（货主和批次）多个相关因子讨厌因子种类已知且可控/未知且不可控的讨厌因子两个或多个讨厌因子时间为不可忽略的讨厌因子各个方法策略的适用范围各个方法策略的适用范围17 简单对比简单对比实验实验是什么是什么两种处理，是否两种处理，是否使得结果有显著使得结果有显著差异性差

10、异性统计学基础统计学基础大量随机数据，大量随机数据，服从正态分布规服从正态分布规律。律。如何进行数据分析如何进行数据分析方法一、假设检验方法一、假设检验（定性（定性有没有差有没有差异）异）方法二、置信区间方法二、置信区间（定量（定量总体样本总体样本在什么范围）在什么范围）什么时候用、怎样用什么时候用、怎样用对比两个处理，采对比两个处理，采用随机抽样方法取用随机抽样方法取得数据。得数据。3.2.1实验策略介绍实验策略介绍简单对比实验简单对比实验实验策略介绍实验策略介绍简单对比实验（例）简单对比实验（例）两两个个处处理理随随机机取取样样t检验或者检验或者F检验看检验看假设是否正确；计假设是否正确；

11、计算置信区间算置信区间 推荐数据处理方法：推荐数据处理方法：1、Excle数据分析工具包（见附带数据分析工具包（见附带ppt）2、DPS等等19 单因子实验单因子实验是什么是什么一个因子，一个因子，a个水平个水平的研究。当的研究。当a=2时，时，就是简单对比实验。就是简单对比实验。统计学基础统计学基础大量随机数据，服从大量随机数据，服从正态分布规律。正态分布规律。如何进行数据分析如何进行数据分析方差分析：检验若方差分析：检验若干个均值是否相等干个均值是否相等的方法。的方法。什么时候用、怎样用什么时候用、怎样用对比对比a个处理，采用个处理，采用随机化方法取得数据。随机化方法取得数据。203.2.

12、2实验策略介绍实验策略介绍单因子实验单因子实验步骤步骤步骤步骤TipsTips！随机化随机化试验次序试验次序方差分析方差分析 确定水平数，取确定水平数，取a=5 设置重复实验组，对试验次设置重复实验组，对试验次序进行随机化，重复序进行随机化，重复n=5收集收集数据数据想探究想探究pH对大肠杆菌生长繁殖的影响。对大肠杆菌生长繁殖的影响。实验策略介绍实验策略介绍单因子实验（例）单因子实验（例）方差分析方差分析确定样本量确定样本量 21实验策略介绍实验策略介绍单因子实验（例）单因子实验（例）固定效应模型固定效应模型随机效应模型随机效应模型 VS计算步骤基本相同计算步骤基本相同计算步骤基本相同计算步骤

13、基本相同计算统计量的差异计算统计量的差异计算统计量的差异计算统计量的差异结论差异结论差异结论差异结论差异22 随机化完全随机化完全区组设计区组设计是什么是什么对因子的控制不能面面俱对因子的控制不能面面俱到，在到，在不存在交互作用的不存在交互作用的条件下条件下，用于减小已知且，用于减小已知且可控可控/未知且不可控的讨厌未知且不可控的讨厌因子带来的效应因子带来的效应统计学基础统计学基础随机化随机化弱化不可控制的因弱化不可控制的因子效应（正态分布规律）子效应（正态分布规律）区组化区组化弱化可控但不感兴弱化可控但不感兴趣的因子效应趣的因子效应如何进行数据分析如何进行数据分析什么时候用、怎样用什么时候用

14、、怎样用药品批次药品批次/原材料类型原材料类型/人的操作人的操作/反应时间差反应时间差 等等讨厌因子的效应控等等讨厌因子的效应控制，用处广泛制，用处广泛233.2.3实验策略介绍实验策略介绍随机完全区组化随机完全区组化实验策略介绍实验策略介绍随机化完全区组设计（例）随机化完全区组设计（例）24 拉丁方设计拉丁方设计是什么是什么同时控制同时控制 两个讨厌两个讨厌因子的随机化区组因子的随机化区组方法方法统计学基础统计学基础随机化随机化弱化不可控制的因弱化不可控制的因子效应（正态分布规律）子效应（正态分布规律）区组化区组化弱化可控但不感兴弱化可控但不感兴趣的因子效应趣的因子效应如何进行数据分析如何进

15、行数据分析什么时候用、怎样用什么时候用、怎样用253.2.3实验策略介绍实验策略介绍拉丁方设计拉丁方设计实验策略介绍实验策略介绍交叉设计交叉设计交叉设计交叉设计是什么是什么统计学基础统计学基础随机化随机化弱化不可控制的因弱化不可控制的因子效应（正态分布规律）子效应（正态分布规律）区组化区组化弱化可控但不感兴弱化可控但不感兴趣的因子效应趣的因子效应如何进行数据分析如何进行数据分析什么时候用、怎样用什么时候用、怎样用26控制时间周期的拉控制时间周期的拉丁方设计方法丁方设计方法实验策略介绍实验策略介绍正交拉丁方设计正交拉丁方设计4*4拉丁方设计拉丁方设计/正交拉丁方设计正交拉丁方设计是什么是什么统计学基础统计学基础随机化随机化弱化不可控制的因弱化不可控制的因子效应（正态分布规律）子效应（正态分布规律）区组化区组化弱化可控但不感兴弱化可控但不感兴趣的因子效应趣的因子效应如何进行数据分析如何进行数据分析什么时候用、怎样用什么时候用、怎样用27同时控制三个外源同时控制三个外源干扰因子的拉丁方干扰因子的拉丁方设计方法设计方法析因分析析因分析是什么是什么研究两个或多个因研究两个或多个因子的效应子的效应每个每个因子水平所有可能因子水平所有可能的组合都被研究到的组合都被研究到统计学基础统计学基础拟合回归模型：拟合回归模型：线性模型线性模型/非线性模型非线性模型假定