《试验设计方法》PPT课件
合集下载
实验设计方法-PPT
2、设计要求:(1);各组观察对象要同质,满足 均衡性、 (2);采用随机化分组、 (3)合理设置 对照组、 (4);各组例数相等或相近、
3、优缺点;
(1)优点;设计方法简单易行,统计分析也简单; 适用面广,不论两组或多组、不管组间样本含 量相等或不等,均可采用这种设计。
(2)缺点;要求实验设计,故实 验所需样本含量相对较多。
变异来源 总变异 组间变异
01 组内变异
表 方差分析结果 SS υ MS F P 281、65 31 141、17 3 47、057 9、38 <0、
140、465 28 5、017
二、配对设计与分析▲
①、概念---就是将受试对象按一定条件配成对 子,再随机分配每对中得两个受试对象到不同得 处理组、
予以注射、以上剂量、种系与笼子三个 因素得分组如下表,试分析不同因素间 有无差别。
表白兔注射不同剂量甲状腺素后得甲状腺体重量(mg)
种系
笼
号
种系 种系
1
2 3 4 5 小计 均数
甲
C65 E85 A57 B49 D79 335 67、0
乙
E82 B63 D77 C70 A46 338 67、6
(k-1)(b-1)
MS区组 MS误差
四、 拉丁方设计与方差分析(110)
一、拉丁方设计▲
1、概念;用r个拉丁字母排成r行r列得方阵,使每行、每列中每个 字母都出现一次,这样得方阵叫r阶拉丁方。按拉丁方得字母、 行与列安排处理及影响因素得试验称为拉丁方试验。
拉丁方设计就是随机单位组设计得进一步扩展,可以考虑3个 处理因素。(也可以1个、2个)
4、方法 :完全随机分组设计方案 示意图
预选对象
按纳入 标准
3、优缺点;
(1)优点;设计方法简单易行,统计分析也简单; 适用面广,不论两组或多组、不管组间样本含 量相等或不等,均可采用这种设计。
(2)缺点;要求实验设计,故实 验所需样本含量相对较多。
变异来源 总变异 组间变异
01 组内变异
表 方差分析结果 SS υ MS F P 281、65 31 141、17 3 47、057 9、38 <0、
140、465 28 5、017
二、配对设计与分析▲
①、概念---就是将受试对象按一定条件配成对 子,再随机分配每对中得两个受试对象到不同得 处理组、
予以注射、以上剂量、种系与笼子三个 因素得分组如下表,试分析不同因素间 有无差别。
表白兔注射不同剂量甲状腺素后得甲状腺体重量(mg)
种系
笼
号
种系 种系
1
2 3 4 5 小计 均数
甲
C65 E85 A57 B49 D79 335 67、0
乙
E82 B63 D77 C70 A46 338 67、6
(k-1)(b-1)
MS区组 MS误差
四、 拉丁方设计与方差分析(110)
一、拉丁方设计▲
1、概念;用r个拉丁字母排成r行r列得方阵,使每行、每列中每个 字母都出现一次,这样得方阵叫r阶拉丁方。按拉丁方得字母、 行与列安排处理及影响因素得试验称为拉丁方试验。
拉丁方设计就是随机单位组设计得进一步扩展,可以考虑3个 处理因素。(也可以1个、2个)
4、方法 :完全随机分组设计方案 示意图
预选对象
按纳入 标准
DOE实验设计ppt课件
部分析因实验（正交实验）
由田口博士(Dr.Taguchi)田口玄一所提出的一套实验方法，它在工业上较具有实 际应用性，是以生产力和成本效益，而非困难的统计为依归。
参数
1
2
3
次数
1
1
1
1
2
1
2
2
3
2
1
2
4
2
2
1
L4(23)正交表 总共须做四次实验，最多只能配置三个因子
+
A
-
L4(23)正交表图解
实验设计降低开发成本
The DoE 的方法
Two factors at two levels
A low low high high middle
B low high low high middle
Result ？ ？ ？ ？ ？
• Centerpoint: 检测弯曲相互作用的存在 • Replicated centerpoint: 评估系统噪音
品质源于设计里的工艺空间
Characterized space
特征空间
Design space
设计空间
Operating space
操作空间
在设计空间内的操作不被监管机构认作是工艺改变
5. AKTA avant 25系统
目前金斯瑞所使用的系统。 GE Healthcare历经数年研制，对欧美及亚洲多家知名生物制药公司如 GSK, Amgen, Novo nordisk, Lilly, Wyeth等公司进行调研，开发出的新一代适 合现代工艺开发的AKTA设备，所以AKTATM avant 25 最突出的优点就是 Design of Experiment (DOE)实验条件智能优化，和UNICORN6.0软件配合堪 称是现代纯化工艺优化的最佳搭档。
《试验设计方法》课件
03
试验设计的方法
Chapter
单因素试验设计
简单易行，试验次数较少，适用 于探索性试验和初步试验。
当试验因素之间存在交互作用时 ，单因素试验设计可能无法得出 准确的结论。
定义 特点
适用范围 注意事项
单因素试验设计是指在试验中只 考虑一个试验因素变化，其他试 验因素保持不变的试验设计方法 。
适用于对试验因素影响较小时， 或者当试验因素之间相互独立时 。
总结词
通过单一变量的变化，探究其对试验 结果的影响。
详细描述
例如，研究温度对某化学反应速率的 影响，通过调整单一的温度变量，观 察反应速率的变化。
多因素试验设计案例
总结词
同时考虑多个因素对试验结果的影响，探究各因素之间的交互作用。
详细描述
例如，研究温度和压力对气体体积的影响，同时调整温度和压力两个因素，观察气体体积的变化。
农业政策制定
试验设计方法用于评估农业政策 的效果，为政策制定和调整提供 数据支持。
在工业领域的应用
新产品开发
试验设计方法用于工业新产品开发的早期阶段，通过试验找出关 键工艺参数和产品性能之间的关系。
工艺优化
试验设计用于工业生产过程中，优化工艺参数以提高产品质量和 生产效率。
可靠性工程
试验设计用于评估产品的可靠性和耐久性，预测产品在不同环境 下的性能表现。
Design-Expert具有强大的数据 分析和可视化功能，支持多种回 归模型和优化算法，可以帮助用 户深入分析试验数据并找到最优 解。
详细描述
Design-Expert还提供了多种输 出选项和报告生成工具，使得用 户可以轻松地分享和交流试验结 果。
DoE软件介绍
总结词
试验设计方法【共27张PPT】
Ⅲ ck 1 2 3 4 ck 5 6 7 8 ck
如果在一条地上安排不下整个重复,可在排到有对照区的地方转 接到第二条地上,但在第二条地的开头应增设一个对照区,称为额外 对照区(Ex.CK)。
8个处理3次重复的间比设计(方案2:额外对照)
ck 1 2 3 4 ck 5 6 7 8 ck 1 2 3 4 ck
方。
由于拉丁方在纵横两个方向都设置了区组，从而能从纵横两个方向消除土壤肥力差异，故拉丁方设计比随机区组设计具有更高的精确度。
B B C 由于拉丁方和正交拉丁方从随机区组的误差平方和中进一步分解出一些可控因素的平方和,如行平方和与列平方和,使试验的精度得到进一步的提高。
由于拉丁方和正交拉丁方从随机区组的误差平方和中进一步分解出一些可控因素的平方和,如行平方和与列平方和,使试验的精度得到进一步的提高 。
C A D 区组内的差异尽可能的小,区组间的差异尽可能的大。
随机区组设计,在一定程度上消除了由于实验条件或实验材料的非同质性给实验带来的误差。 间比法设计的排列特点：
D E A 现以4×4拉丁方说明此法的步骤：
进行拉丁方设计时,为了获得所需的拉丁方,可简捷地在选择标准方的基础上进行横行、直行及处理的随机,这称作标准方随机换位法。
1.拉丁方设计的特点(单因素)：
Ø处理数=重复数=行区组数=列区组数； Ø每一直行及每一横行都成为一区组或重复,而每一处理在每一直行或
横行都只出现一次。
列区组
↓↓↓ ↓↓
→CDA E B
行→ E C D B A
区→ 组→
B A
A B
E C
C D
D E
→DE BAC
Ⅰ
Ⅱ
ck 8 7 6 5 ck 4 3 2 1 ck 8 7 6 5 EXc
《实验设计基本方法》PPT课件
绪言
我国优化试验设计方法
■60末期代,华罗庚教授在我国倡导与普 及的"优选法",如黄金分割法、分数法和斐波 那契数列法等.
■数理统计学者在工业部门中普及 "正交 设计"法 .
■70年代中期,优选法在全国各行各业取 得明显成效.
■1978年,七机部由于导弹设计的要求,提出了一个五因素的试验, 希望每个因素的水平数要多于10,而试验总数又不超过50,显然 优选法和正交设计都不能用,随后,方开泰教授〔中国科学院应 用数学研究所〕和王元院士提出 "均匀设计"法,这一方法在导 弹设计中取得了成效.
■上世纪40年代,在二次世界大战期间,美 国军方大量应用试验设计方法.
■随后,和对试验设计都作出了杰出的贡献,使该分支在理论上日趋 完善,在应用上日趋广泛.
■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 出了众所周知的贡献.
绪言
试验设计在工业生产和工程设计及科 学研究中能发挥重要的作用,例如：
■提高产量
■减少质量的波动,提
高产品质量水准
验周期
■大大缩短新产品试
■降低成本
■延长产品寿命
一、实验设计的3个要素
实验因素、实验单位、实验效应是实验设计 的3个要素.
它们在实验中是不可缺少的,在实验设计时 必须认真予以考虑.
其他未加控制的许多因素的综合作用统称为实验误差.
最好通过一些预实验,初步筛选实验因素并确定取哪些水平较合适, 以免实验设计过于复杂,实验难以完成.
实验因素所作用的对象称为实验单位. 如用小鼠做实验,小鼠就是本次实验的实验单位,或
称为受试对象；若用小鼠肝细胞做实验,其表现形 式叫样品〔有时一个样品由若干只鼠的肝细胞混合 而成〕. 一个样品就是一个实验单位.不同性质的实验研究 需要选取不同种类的实验单位,一个完整的实验设 计中所需实验单位的总数称为样本含量. 最好根据特定的设计类型估计出较合适的样本含量. 样本过大或过小都有弊端.
DOE (试验设计)培训ppt课件
4个因素以内
2、部分因子试验（所有 1、寻找最有利于输出的因素水平； 组合的一个子集） 2、建立可评估部分交互影响的数学模型。
5个因素以上
3、筛选试验 4、冲心复合设计
5、可靠设计
6、田口动态可靠 设计。
从大量因素中发现少数关键因素（不评估因 素间的交互作用）。
1、优化； 2、建立非线性影响存在时的数学模型（常用
法，其目标是最大程度地实现和保持企业运营成功。 B：6 Sigma的原动力来自对客户需求的理解，对企
业现状，数据地科学分析，及对改进企业的运营过程 的渴望。 C：6 Sigma的质量目标小于3.4DPMO，99.99966% 合格---每百万机会中只有3.4个缺陷
2、6 Sigma经历的四个里程碑
4、比较设备和方法的影响度；
五）计量时，试验设计可用来： 1、进行量具研究； 2、确定主要误差； 3、将测量误差降至最小；
四、试验设计的一些相关概念：
一）指标：在试验中用来衡量试验结果的量叫 试验指标，在六西格玛系统中，试验指标是公 司与客户共同关心的项目的（CTQ `S：关键影 响因素）；
二）因素又称因子，在试验中，影响试验考 核指标的量称为因素。因素是我们前面说过 的作用因素即自变量（X `S）； 三）水平是试验中各因素的不同取值； 四）通用符号：在试验表中，一般用“+”、 “-”号或“1”、“2”、“3”等来表示因素的 不同水平，当因素只有高低两个水平时，用 “+”号代表高水平， “-”代表低水平（数值 较
3、衡量6 Sigma的度量指标 A：质量合格率（QUALITY YIELD） B：百万分之一 PPM C：每百万中的缺陷 DPM D：每百万机会中的缺陷 DPMO
4、6 Sigma的团队：绿带（Green Belts）、黑带（Black Belts） 、大黑 带（Master Black Belts ）、倡导者 （CHAMPIONS）、执行官 （EXECUTIVE LEADER），团体从 小到大各司其职。
《化工技术基础实验》课件-第三章正交试验法
投曲量w/%
八、正交试验结果的方差分析法
★适宜操作条件 发酵时间取4水平:72h
初始pH值取1水平: pH=4 投曲量取2水平: 10% 发酵温度:20～50℃ ★ 进一步试验方向
发酵时间＞72h 投曲量＞10% 效果怎样? 方差分析与极差分析的比较: ①在方差分析中必须有不安排因素或交互作用的空列，作为误 差列；②在极差分析中以极差大小确定因素或交互作用的重要 性，而在方差分析中，以各因素的显著程度决定因素或交互作 用的显著程度。
1
三种方案 数据点的分布
全面搭配法 简单比较法
正交设计正法交的实数验据法点分布
正交试验法能回答的问题:
用正交表做实验,除了搭配均衡、实验次数少之 外，还可以回答以下问题: ▲ 因素的主次，即各因素对指标影响的哪个大
哪个小； ▲ 指标随因素取不同水平的变化规律； ▲ 适宜的操作条件； ▲ 进一步的实验方向。
接上表
列号 1 试验号 T
2
3
456 789
总酸度/ %
τ
pH e e e e e w
y
9
3
1
3 122 22
1
12.08
(30) (12) (5)
(5%)
10
3
2
4 121 11
2
13.13
(30) (24) (4)
(10%)
11
3
3
1 212 21
2
8.03
(30) (48) (7)
(10%)
大于所考察的因素和交互作用列；用极差法分析 实验结果时，正交表的列数要大于或等于因素和 交互作用列。 ★对试验精度要求高的，要选实验次数多的大表。
五、正交表的表头设计
实验设计的原理和方法 ppt课件
PPT课件
3
实验设计的任务：合理安排三要素
1.受试因素（处理因素、施加因素、干扰因素） ①要抓住实验中的主要问题 ②要确定处理因素与非处理因素 ③处理因素必须指标化 ④多因素的交互作用
2.受试对象 病人、动物、组织、器官、细胞等。 3.受试效应 选择指标
PPT课件
4
指标选择要注意：
①指标的关联性 ②指标的客观性 ③指标的灵敏性 ④指标的精确性 ⑤指标的特异性
PPT课件
35
⑶ 乙酰胆碱(acetylcholine, ACh)：为胆碱能 神经递质，其性质不稳定，极易被体内乙酰胆碱 酯酶水解，且其作用广泛，选择性差，故无临床 实用价值，可在研究中作为工具药实用。
PPT课件
36
⒉鉴别实验方法
⑴ 小鼠腹腔注射(ip)法：每组取3只小鼠， 称重，标记。分别ip三种药物溶液 0.1ml/10g体重，观察小鼠反应，初步判断 ABC各为何药。
PPT课件
37
【注】 ①新斯的明：小鼠肌肉震颤，唾液腺、泪 腺分泌增加，大小便失禁，中枢兴奋，惊厥最后 可能死亡； ②毛果芸香碱溶液后，唾液腺、泪腺分泌增 加，大小便失禁，无肌肉震颤作用； ③乙酰胆碱溶液后，小鼠出现扭体反应，无 其它反应(使用的为氯化乙酰胆碱，pH为3～5，酸 性引起的疼痛扭体)。
⑶方法： 抽签法(简单随机、半随机、单纯随机抽样) 随机数目表法、随机排列表：分两组、分三组
PPT课件
18
随机数目表法
分两组随机方法 分三组或三组以上的随机法
动物号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 随机数 33 35 72 67 47 77 34 55 45 70 8 18 27 38 90 除3余数 0 2 0 1 1 2 1 1 0 1 2 0 0 2 0 分组 A C A B B C B B A B C A A C A
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
B5 1.20 1.56 1.60 1.82
请回答：这一数据表的结构属于哪种类型？
数据的数学模型是什么？
表中的数据应使用哪可整种理p统pt 计方法进行分析？ 19
当考察两个因素时，同样可以设置区组，即设置 r 个区组，每一个区组内设置一套两因素的完整试 验，一个区组内的整套两因素试验既可以是无重 复的，也可以是有重复的
每一组和组合随机接受一种处理
可整理ppt
4
二、特点 1、随机抽样、随机分组、随机配置 2、优点：方法简单
限制条件少 抽样比较自由 在试验材料不明了的情况下也能使用这 种方法 统计方法明确 3、缺点：精确度较低
可整理ppt
5
三、统计分析方法 2 个样本组时可采用 t-test 法进行显著性检验 多个样本组时可采用单因子方差分析法 同时考虑 2 个因子或多个因子时可采用两因子或多
第十五章
试验设计方法
可整理ppt
1
本章主要讨论几种常用的试验设计方法及相 应的数据处理方法
可整理ppt
2
第一节 完全随机设计
可整理ppt
3
一、方法
从一个大群体中随机抽取符合试验要求的动物个体、 或独立供试单位、或试验材料，数量与试验要求 相符，或略多一些，组成样本
将抽取到的样本随机分成若干个组或组合，使每一 组和组合内的重复数相等，或基本相等，并作适 当的调整
一个区组可以是一个独立的空间，如：一个地区、 一个试验区、一个畜牧场、一栋畜舍、一个养殖 单元、一个家系；或是一个独立的时间段，等
可以用作区组的条件（或因素）有很多
可整理ppt
11
区组设置：
A1
A1
A2
A2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Aa
Aa
区组1
区组2
…
可整理ppt
A1
A2 . . . . . Aa
区组b
配对试验设计：对子内的供试动物何者为处理、何 者为对照应当是随机的
区组试验设计：同一区组内的供试动物哪一个为对 照亦应当是随机的
配对试验设计：同一对子内的两个动物其非试验条 件应当是一致的
区组试验设计：同一区组内的一套供试动物其非试 验条件亦应当是一致的
可整理ppt
15
二、随机区组设计的特点 随机区组设计的精确度要高于完全随机设计 其原因是：由于设计了区组，误差被分成了两部分 一部分误差是区组内的，由于区组内的条件基本一
三、随机பைடு நூலகம்组设计试验的统计分析
配对试验设计仅有两个区组，因此所得到的数据可以 用 t-test 进行分析
随机区组设计有多个区组，因此所得到的数据应当用 组合内无重复的两因子方差分析
例：在 5 个鸡场试验 4 种中草药添加剂配方的增重效 果
每一鸡场内选择 4 组条件基本一致的同品种鸡，每一 组鸡随机地饲喂一种中草药添加剂
统计分析时，可以将总变异剖分成 A 因子、B 因子、 A×B 互作、区组 C、误差 e 五部分
可整理ppt
20
四、随机区组设计的注意事项 1、因子内各水平的相似性 被考察的因子（A）各水平在不同的区组内应有相
似的反应 即一个水平在某一区组内表现得较好，那么在其他
区组内亦应普遍较好；另一个水平在某一区组内 较差，那么在其他区组内亦应普遍较差 否则，就会出现互作
方和与误差项的自由度、平方和合并，形成一个
新的误差项均方，用以检验A因子均方
这里中草药添加剂是 A 因子，有 4 个水平；鸡场为 B
因子，有 5 个水平 可整理ppt
18
试验结束后，得如下数据：
鸡
中草药添加剂配方
场
A1 A2 A3 A4
B1 1.33 1.02 1.82 1.84
B2 1.42 1.46 1.99 2.19
B3 1.59 1.38 1.36 1.28
B4 1.04 0.92 1.25 1.79
因子方差分析法 质量性状的资料可采用卡方检验法
可整理ppt
6
四、采用完全随机设计方法时应注意的事项 1、对照的设置 不管使用什么样的试验设计，都应当设置对照组，
但完全随机设计尤应注意这一点 对照组的设置应与处理组同等对待，在动物学科试
验中，应当是先分组，然后在其中任取一组作为 对照，而不应当先设置对照或最后设置对照 即在整个试验中，对照的设置应当也是随机的
致，这部分误差就完全是随机性的 另一部分误差是区组间的，这部分误差由于设置了
区组，而可以在方差分析中作为因子 B 而从总变 异中析出，从而使得区组内误差（即随机误差） 变得较为单纯
可整理ppt
16
即随机区组设计所进行的方差分析，所得到的误差 （用误差项均方进行估计）是真正的随机误差
可整理ppt
17
特别是个体间易相互干扰的试验：
或者是每一试验动物一个单独的圈舍，或者是几个
试验动物一个圈舍但仅作为一个独立单位来对待
可整理ppt
9
第二节 随机区组设计
可整理ppt
10
一、方法
当试验规模达到一定程度后，完全随机设计就不容 易做到试验条件完全一致
因此可以将整个试验分成若干个相对独立、比较均 匀的单元（局部）、每一单元内设置一整套完整 的试验，这一个单元就称为区组
可整理ppt
21
2、A 因子的水平数和区组数
A 因子的每一水平都应当在所有区组内出现；每一 区组应包含 A 因子所有的水平（完全随机区组）
3、自由度与误差的关系
设置区组的目的是希望试验误差变小，从而提高试
验分析的精确性，但如果区组的设置不能起到降
低误差的作用，就应当将区组并入误差项，如区
组的F<1或≈1时，就应当将区组项的自由度、平
可整理ppt
7
2、随机化 一定要遵守完全随机化的原则，不应当作任何人为
的干预
可整理ppt
8
3、群饲的处理
以群为供试单位时，应注意不能以群内个体间的差 异作为误差来源，而应当以群间的差异作为误差 来源
比较理想的设计方法是：同一处理内设置多个小群 体（即独立供试单位），以每一小群体的平均值 作为原始数据进行统计分析
12
配对设计：
A1
A1
A1
A2
A2
A2
可整理ppt
13
对区组的要求是： 区组内的供试单位（或供试动物）其各项条件应当
基本一致，而区组之间应有适度的间距或差异 每一区组应能容纳一整套试验 同一区组内如何安排试验单位，应随机化 如果一个区组内仅安排一个处理、一个对照，这样
的区组就是配对试验设计 因此区组试验设计可以看作是配对试验设计的扩展 配对试验设计：对子内的两个动物应尽可能一致 区组试验设计：区组内的可整一理pp套t 动物应尽可能一致 14