试验设计
正交试验与因子设计在最小试验次数下估计因素效应,区组设计控制混杂因素。
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01定义
试验设计以最少试验次数提取最多信息:费希尔三原则(重复、随机化、区组)控制误差与混杂,正交表与因子设计系统安排试验点——「先设计后试验」是统计对实验科学的最大馈赠。
02核心要点
01
费希尔三原则
重复给误差自由度;随机化使未控因素平均化(因果推断的合法性来源);区组把已知噪声源隔离——三者共同保证 F 检验的有效性。
02
因子与分式
全因子试验估计一切主效应与交互;分式设计以混杂换次数(分辨率 III/IV/V)——筛选阶段用分式,精细阶段用全因子。
03
序贯与现代
响应面法(中心复合设计)寻找最优工艺点;贝叶斯优化(高斯过程 + 采集函数)是昂贵试验的当代继承者。
03关键公式
04历史沿革
费希尔 1920-30 年代在洛桑斯特德农场试验中创立;耶茨发展拉丁方与混杂理论;田口玄一 1950 年代将正交表带入工业质量工程。
05应用与延伸
制药工艺开发(QbD)、半导体良率优化、农业品种试验、互联网实验平台的分流设计。
06交互演示
拉丁方设计:控制两个混杂因素3×3 拉丁方:每个处理在每行、每列恰好出现一次