因子实验设计的基本方法?
因子试验设计是指多因子析因实验的设计方法。最初的设计是考察各因子所有水平一切可能的组合对反应变量(即反应值)的影响,所以称“全面实施方案”。如有三因子的实验,A、B和C各取 3、4和2个水平,试验称为3×4×2析因实验,试验总次数为其积24。后来由于部分实施方法的出现,大大减少了试验次数,使原来试验总次数随因子数和水平数成倍增长的缺点得到了一定程度的克服。早在1843年,英国就有人在小麦农田试验中个别地使用了析因设计的方法。
20世纪初人们称析因设计为“复杂设计”。费歇的学生耶茨在 1937年的《析因实验之设计和分析》一书中,对方案的设计和统计分析做了大量的拓广,所用的符号和算法一直沿用到今天。与单因素实验相比较,析因实验具有试验次数少、精度高、信息比较多、在重复试验的情况下可分析交互作用等优点。一个完全随机化的析因实验,基本要求是试验单位的齐性。20世纪 80年代,研究者的兴趣已从析因实验本身转到了有关的部分重复、反应面方法和混杂设计等方面。
如何设计科学对比实验?
设计科学对比实验的原则:
一、 对照性原则 比较是确定事物间异同,找出引起不同现象的因素的重要环节,在设计种植对比试验中设置对照组,可以使实验过程具有科学性,增强实验结果的说服力。常用的对照有:空白对照、相互对照、自身对照和条件对照四种。
二、 单因素原则 任何一个探究活动,影响其结果的因素都可能是多方面的,但在种植对比实验探究活动时,常用的实验设计方法是:控制其它变量相同,只改变研究的某一变量,通过设置对照组,观察其对结果的影响。
三、平行重复原则 平行重复就是在实验探究的过程中控制某些因素变化的幅度,在同样诉情况下重复实验观察其对实验结果的影响程度。从而揭示事物的本质特征。
实验设计方法有哪些?
1.完全随机设计:完全随机设计是最常见的一种考察单因素两水平或多水平间的效应有无差别的实验设计方法。它是将同质的受试对象随机地分配到各处理组,再观察各组实验效应。
2.配对设计:配对设计是将受试对象按一定条件配成对子,再将每对中的两个受试对象随机分配到不同处理组。配对的因素为可能影响实验结果的主要非处理因素。
例如欲研究维生素E缺乏时对肝中维生素A含量的影响,将同种属的大白鼠按性别相同,月龄、体重相近配成对子,再将每对中的两只大自鼠随机分配到不同处理组,分别喂以正常饲料和维生素E缺乏饲料。
3.随机区组设计:随机区组设计又称配伍组设计,为配对设计的扩展,是将受试对象条件(影响实验结果的主要非处理因素)相同或相近者组成若干个区组,再将每个区组中的各受试对象随机分配到各处理组。
每个区组中包含的受试对象数等于处理组数。随机区组设计可保证区组内的受试对象有较好的同质性,因此组间均衡性较好,与完全随机设计相比可以提高实验效率。
Plackett-Burman实验设计方法是什么意思?
Plackett-Burman的定义Plackett-Burman试验就是筛选试验设计,主要针对因子数较多,且未确定众因子相对于响应变量的显著性是,采用的试验设计方法。
方法主要通过对每个因子取两水平来进行分析,通过比较各个因子两水平的差异与整体的差异来确定因子的显著性。
筛选试验设计不能区分主效应与交互作用的影响,但对显著影响的因子可以确定出来,从而达到筛选的目的,避免在后期的优化试验中由于因子数太多或部分因子不显著而浪费试验资源。Plackett-Burman的应用1.确定因子根据经验、常识、历史数据等确认试验模型的因子,注意可以尽量的多取,只要避免完全不可能的因子被选取就可以了。
2.选取水平对每个因子选取合适的水平,在这里一定要注意水平选取的合适性,尽量的涵盖每个因子允许取值的最大空间,避免由于水平区间过小而反映不出实际的因子影响能力,但也要注意不能选太大。3.用MINITAB等软件设计试验,参考MINITAB的操作即可。4.现场试验根据MINITAB的设计方案安排试验,在进行试验时要尽量避免其它因素的影响而使试验失真。
例如某变量受环境温度影响较大,但环境温度控制的可能性较小,必须将其固定在一个比较平稳的水平。
5.测量结果测量结果前必须对测量系统进行评估,确保可接受后才能进行试验结果的测量,测量结果记录好,并注意对测量样板的编号与保存(个人经验)
6.MINITAB分析结果,将测量后的数据输入MINITAB等软件中,进行分析。
DOE设计实验常用的两种方法?
常见的试验设计方法,可分为二类,一类是正交试验设计法,另一类是析因法。
1)正交试验设计法
正交试验设计法是研究与处理多因素试验的一种科学方法。它利用一种规格化的表格——正交表,挑选试验条件,安排试验计划和进行试验,并通过较少次数的试验,找出较好的生产条件,即最优或较优的试验方案。其主要用于调查复杂系统(产品、过程)的某些特性或多个因素对系统(产品、过程)某些特性的影响,识别系统中更有影响的因素、其影响的大小,以及因素间可能存在的相互关系,以促进产品的设计开发和过程的优化、控制或改进现有的产品(或系统)。
2)析因法
因法又称析因试验设计、析因试验等。它是研究变动着的两个或多个因素效应的有效方法。许多试验要求考察两个或多个变动因素的效应。例如,若干因素:对产品质量的效应;对某种机器的效应;对某种材料的性能的效应;对某一过程燃烧消耗的效应等等。将所研究的因素按全部因素的所有水平(位级)的一切组合逐次进行试验,称为析因试验,或称完全析因试验,简称析因法。用于新产品开发、产品或过程的改进、以及安装服务,通过较少次数的试验,找到优质、高产、低耗的因素组合,达到改进的目的。