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    实验设计方法(DOE)

    来宝网2007年11月1日 10:44 点击:6652

    1.实验设计方法的分类
         实验设计的方法在大学教授的较少,但在实际工作和科研中确有极大的用处,本人根据自己4年工作经验,将实验设计方法总结1下,供各位大侠参考。
        实验设计方法(DOE, design of experiment)通常包括多因子设计(factorial design),反应面设计(response surface design),混合设计(mixture design)和田口设计(正交设计Taguchi design).
    2.实验设计方法的应用场合
        实验设计通常用来研究因变量(y)与自变量(x1,x2,x3,.....)的关系。比如某化学反应的转化率(y)取决于催化剂种类(x1),催化剂浓度(x2),反应温度(x3),反应物浓度(x4).
        在研究多个自变量(如大于5个)对因变量的影响时,如你做高分子挤出实验,研?#32771;?#20986;物的拉伸强度与4-5个加热区的温度设定之间的关系,我?#24378;?#20197;利用多因子设计或者田口设计来做实验设计,根据实验结果的Pareto Chart筛选出最重要的影响因子(将5个以上的因素缩小为2-3个)。
       当用前述2种方法筛选出最重要的影响因素之后,我?#24378;?#20197;对实验结果进行优化设计----反应面设计(Response Surface DOE)。比如在研?#32771;?#20986;物的拉伸强度主要取决于第1区T1和第4区的加热温度T4后,我?#24378;?#20197;做T1, T4反应面设计来优化挤出物的拉伸强?#21462;?#25214;出最佳的T1, T4温度设定区间。
       混合设计对于我们学化学的特别有用,主要用来研究各组分的组成对于产物性能的影响。比如做涂料,涂料有树脂、填料、助剂、溶剂组成,我?#24378;?#20197;用混合设计来研究各组分的百分配比对涂膜附着力的影响。或者举个更简单的例子,我们做菜,炒青菜,青菜的口味主要取决于青菜、盐、味精、油的含量,我?#24378;?#20197;用混合设计来找出最佳口味的量。混合设计还可以综合其他因素来设计,比如炒青菜的口味还取决于火候(加热时间),我们?#37096;?#20197;把火候作为1个因素设计在混合设计中。
    3. 实验设计的其他方面
       尽管实验设计有诸多优点,但实验设计一般要做很多实验,尽管实验设计可以给我们带来很多信息,我们心里还是不想多干活的。比如多因子设计,5个因子,2个水平,我们要做2的5次方32个实验。2个参数的反应面(Response Surface)设计也要做13次。所以如果想混混日子,没必要做DOE.
        另外实验设计前要做很多准备工作,尤其是要对测试方法非常了解。如果测试误差很大,连性能的提高石油测试误差引起还是各因素引起都分不清就是浪费时间和金钱了。
    4.实验设计软件
      
      和一些大学交流时,发现他们做正交设计?#38469;?#29992;表格,而没有用专用的设计软件,觉得可惜,实验设计和结果分析?#24049;?#26102;,效果却不怎么好,特推荐1些实验设计软件供各大侠参考。
       Minitab 14,里面有DOE设计,包括多因子设计,反应面设计,混合设计和田口 设计。
       S-Plus 7.0,里面也有DOE设计,我没用过S-Plus 7.0,只用过S-Plus 2000,里面的实验设计功能好像没有Minitab强,不知S-Plus 7.0改进了没有。
       iSIGHT v8.0,里面的实验设计还可以。

    (来源: 来宝网 )


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