实验设计概述：从基础到实践的入门指南

1.1 什么是实验设计 1.1.1 实验设计的由来

试验设计案例

回归分析 回归分析属于被动观察，就是静观过程变化，这些数据，可能是每两小时抽几个点，按照合理的抽样计划，被动地收集或整理数据，而不施加任何带有目的的改变。回归分析通常是收集历史数据（ passive data) , 来发现X与Y之间的关系。 实验设计 实验设计（D O E) 是研究正确的设计实验计划和分析实验数据的理论和方法，通过改变过程的输入因素，观察其相应的输出响应的变化，从而获取关于这个过程的知识，确定各个输入因素的重要性以及各输入因素如何影响输出响应，并如何达到最优化过程的目的。实验设计是指主动控制自变量，并观察自变量X对应变量Y (响应值）的影响。精心设计的实验有助于人们对事物的认识。

生产过程中的实验设计

“质量是检验出来的”一 “质量是制造出来的”一 “质量是设计出来的

英国统计学家乔治•博克斯（ George B ox) 在实验设计上有着特殊的贡献，也是将统计数据运用于实验的首批推行者之一，第二次世界大战期间发展了响应曲面方法（RSM)，首先在化学工程中得到应用，后来在全世界普遍应用，使得实验设计的理论与方法到达了一个新的高度，从此，实验设计的应用步入了一个黄金时代。爱因斯坦说：“我们有学习新的策略、新的规划过程以及近代解决问题的过程和一大堆其他技术的需求，并非旧的技术总是不好，只是竞争环境改变了。”

1.1.2 实验设计是个学习的工具

迭代式认知过程

实验设计过程

1.1.3 实验设计的实质实验的定义就是为了可以对输出变化的原因进行观察，在工程或系统的输入变量上增加计划好的变化的一连串实验。而实验设计是一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法，实验设计主要对实验进行合理安排，以较小的实验规模 (实验次数）、较短的实验周期，以及较低的实验成本获得理想的实验结果和正确的结论。