chap33均匀设计试验(1).ppt

Chap33Chap33 均匀设计试验均匀设计试验 P303310 P303310 3hr3hr 均匀设计(uniform design)： 由中国数学家 方开泰和王元于1978年首次提出的多因素多水 平设计。最初应用于我国导弹设计，推广应用 于医药、化工、生物、纺织、电子、军事工程 等诸多领域中。 m因素k水平设计 析因设计（交叉组）：全面试验、工作量大。N=km 正交设计Ln(km)：部分实施、整齐可比。 N=（k-1)m+1 N=rk2 均匀设计 ：部分实施、均匀分散。N=q 均匀设计：水平数q相同。 混合水平均匀设计： q不同。 L9(34)：9个试验点的分布。 9 9个试验点均衡地分布于整个立方体内个试验点均衡地分布于整个立方体内 ，有很强的代表性，有很强的代表性 ， 能能 够够 比较全面地反映选优区内的基本情况。比较全面地反映选优区内的基本情况。 日本著名的统计学家田口玄一将正交试验选择的水平组合列成表 格，称为正交表。 图图10-110-1 1 1 概述 概述 一、基本思路与特点一、基本思路与特点 基本思路基本思路：试验点充分均匀分散、舍弃整齐可比以减少试验次数。 1.试验点分布均匀分散。 2.各因素每个水平只试验1次。 3.试验方案数等于水平数。 4.试验结果采用多元回归分析。 ABCD4因素10水平： m4k10 析因：N=km1000次 正交：m11：空白、A、B、C、D、AB、AC、AD、BC、BD、CD。 N=（k-1)m+1(10-1)11+1=100, N=rk2=r102=r100 均匀：N=q=10 二、应用范围二、应用范围 1.多因素且水平数5。 2.被试因素与混杂因素易于控制：小动物多因素多水平，不适于临床疗效研究。 2 2 工具表 工具表 一、均匀设计表一、均匀设计表 二、使用表二、使用表 每个均匀设计表都附有使用表，指示我们如何从 设计表中选用适当的列，以及由这些列所组成的试 验方案的偏差。偏差度D小表示均匀性好。 由于列间的相关性，最多安排的因素数为 3因素7水平设计,带的设计偏差小均匀性好。 3因素9水平较7水平设计的偏差小均匀性好。 3 3 设计步骤 设计步骤 一、基本步骤一、基本步骤 1.精选考察因素：影响结果、水平未定。 2.确定因素水平：预试、文献、经验、可行、等距。 3.选定均匀设计表均匀设计表：偏差度D小。 4.确定试验方案：因素与水平按设计表和使用表入座。 二、注意事项二、注意事项 1.确保试验条件可比。 2.因素与水平数合理：最佳组合验证试验。 水平数2倍因素数，才能使结果正确进行回归分析。 3.适当重复：重现性可靠性。 应用举例应用举例 在阿魏酸的合成工艺考察中，为了提高产量，选 取了原料配比(A)、吡啶量(B)和反应时间(C)3个因素 ，它们各取了7个水平如下： 原料配比（A）：1.0，1.4，1.8，2.2，2.6，3.0，3.4 吡啶量（B）(ml)：10，13，16，19，22，25，28 反应时间（C）(h)：0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5 7个水平，需要安排7次试验，根据因素和水平，我们可 以选用U7*(74)完成该试验（P305-3）。 制备阿魏酸的试验方案U7 *(74)和结果 P308表33-3误用不带*的表！ 试验 号 原料配比 （A） 吡啶量 （B） 反应时 间 （C） 收率 Y 11.8（3）22（5） 3.5（7）0.330 23.0（6）13（2） 3.0（6）0.336 31.0（1）28（7） 2.5（5）0.294 42.2（4）19（4） 2.0（4）0.476 53.4（7）10（1） 1.5（3）0.209 61.4（2）25（6） 1.0（2）0.451 72.6（5）16（3） 0.5（1）0.482 原料配比（A）：1.0，1.4，1.8，2.2，2.6，3.0，3.4 吡啶量（B）(ml)：10，13，16，19，22，25，28 反应时间（C）(h)：0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5 4 4 资料分析 资料分析 原则：原则：无交互作用无交互作用线性回归。 有交互作用 有交互作用二次回归。 程序：确定回归方程确定优化条件进行验证试验。 一、一、线性回归分析：P307 表33-2 【SPSS操作】L33-1 Analyze Regression（回归） Linear（线性回归），Y进Dependent、X1、X2、 X3进IndependentOK ANOVAb Model Sum of Squaresdf Mean SquareFSig. 1Regression .0152.007.613.586a Residual .0494.012 Total .0646 Coefficientsa Model Unstandardized Coefficients Standard ized Coefficie nts tSig. B Std. ErrorBeta 1(Consta nt).376.1532.459.070 X2 .004.007.268.606.577 X3 -.042.042-.444 - 1.004 .372 制备阿魏酸的试验方案U7 *(74)和结果 试验 号 原料配比 （A） 吡啶量 （B） 反应时 间 （C） 收率 Y 11.8（3）22（5） 3.5（7）0.330 23.0（6）13（2） 3.0（6）0.336 31.0（1）28（7） 2.5（5）0.294 42.2（4）19（4） 2.0（4）0.476 53.4（7）10（1） 1.5（3）0.209 61.4（2）25（6） 1.0（2）0.451 72.6（5）16（3） 0.5（1）0.482 二、二、二次回归分析：P308 表33-3 原料配比（A）：1.0，1.4，1.8，2.2，2.6，3.0，3.4 吡啶量（B）(ml)：10，13，16，19，22，25，28 反应时间（C）(h)：0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5 【SPSS操作】L33-2先计算一级交互作用项：Transform Compute，输x11，计算x1* x1 OK； Transform Compute，输x12，计算x1* x2 OK；余类推。 Analyze Regression（回归）Linear（线性回归），Y 进Dependent、全部X进Independent StatisticStatistic， Confidence intervalsConfidence intervals、 CollinearityCollinearity diagnostics diagnostics、 CasewiseCasewise diagnostics diagnostics， ContinueContinue OK 回归无统计学意义，各X不进方程，说明也不存在二次回归。 应在各边界值附近布点扩大试验最佳组合验证试验。 5 5 混合水平均匀设计 混合水平均匀设计 一、设计表一、设计表 1.两因素： 2.三因素： 二、设计步骤与分析二、设计步骤与分析 1.精选23因素。 2.确定各因素水平数。 3.选择设计表：D最小回归分析。 思考题思考题 n n 1 1均匀设计试验的突出优点是全面试验、整齐可比、均匀设计试验的突出优点是全面试验、整齐可比、 均匀分散、试验数少。（均匀分散、试验数少。（ ） 均匀设计试验的突出优点是部分试验、均匀分散、试验均匀设计试验的突出优点是部分试验、均匀分散、试验 数少。数少。 n n 2 2均匀设计试验的方案数等于因素数。（均匀设计试验的方案数等于因素数。（ ） 均匀设计试验的方案数等于水平数。均匀设计试验的方案数等于水平数。 n n 3 3均匀设计表均匀设计表U U的右上角有的右上角有* *的设计表较无的设计表较无* *的设计表的设计表 偏差度大、均匀性好、可安排的试验因素数多。（偏差度大、均匀性好、可安排的试验因素数多。（ ） 均匀设计表均匀设计表U U的右上角有的右上角有* *的设计表较无的设计表较无* *的设计表偏差的设计表偏差 度小、均匀性好、可安排的试验因素数少。度小、均匀性好、可安排的试验因素数少。 n n 4 4均匀设计试验忽略混杂因素的影响，因此应切实保均匀设计试验忽略混杂因素的影响，因此应切实保 证试验条件的可比性。（证试验条件的可比性。（ ） 5 5简述均匀设计的基本步骤与资料分析程序（简述均匀设计的基本步骤与资料分析程序（5 5分）。分）。 6 6在阿魏酸的合成工艺考察中，为了提高产量，选取了在阿魏酸的合成工艺考察中，为了提高产量，选取了 如下因素及其水平，如果采取均匀设计试验，最理想如下因素及其水平，如果采取均匀设计试验，最理想 的设计表是什么？请根据其设计表和使用表确定试验的设计表是什么？请根据其设计表和使用表确定试验 方案（方案（5 5分）。分）。 原料配比（原料配比（A A）：）：1.01.0，1.41.4，1.81.8，2.22.2，2.62.6，3.03.0，3.43.4 吡啶量（吡啶量（B B）(ml)(ml)：1010，1313，1616，1919，2222，2525，2828 反应时间（反应时间（C C）(h)(h)：0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.02.0，2.52.5，3.03.0，3.53.5 7 7简述均匀设计的基本思路与主要特点（简述均匀设计的基本思路与主要特点（5 5分）。分）。 8 8在中药白术的提炼工艺中，为了提高白术的出膏率在中药白术的提炼工艺中，为了提高白术的出膏率 ，选取了如下因素及其水平，为减少试验次数，最理，选取了如下因素及其水平，为减少试验次数，最理 想的设计方案是什么？请根据其设计表和使用表确定想的设计方案是什么？请根据其设计表和使用表确定 试验方案，根据试验方案，根据SPSSSPSS对研究结果进行统计分析的输出对研究结果进行统计分析的输出 表格，估计本资料所给的因素及其水平范围的最优试表格，估计本资料所给的因素及其水平范围的最优试 验方案（验方案（1010分）。分）。 n n X1X1乙醇浓度（乙醇浓度（%）：）： 1010，3030，5050，7070，9090 n n X2X2浸泡时间（浸泡时间（h h）： ）： 1212，1515，1818， 2121，2424 n n X3X3乙醇用量（乙醇用量（mlml）：）： 400400，450450，500500，550550，600600 Coefficientsa Model Unstandardized Coefficients Standardized Coefficients tSig. BStd. ErrorBeta 1(Constant) 15.0201.31711.406.056 x1 -.096.008-.955-12.394.051 x2 -.040.060-.060-.671.624 x3 -.005.003-.129-1.678.342 a. Dependent Variable: y 9 9在合成甲硝唑的工艺中，为了提高收率，选取了如下因在合成甲硝唑的工艺中，为了提高收率，选取了如下因 素及其水平，采用拟水平法将所取素及其水平，采用拟水平法将所取3 3个水平均重复使用个水平均重复使用3 3 次构成次构成3 3因素因素9 9水平。为减少试验次数，最理想的设计方水平。为减少试验次数，最理想的设计方 案是什么？请根据其设计表和使用表确定试验方案，根案是什么？请根据其设计表和使用表确定试验方案，根 据据SPSSSPSS对研究结果进行统计分析的输出表格，估计本资对研究结果进行统计分析的输出表格，估计本资 料所给的因素及其水平范围的最优试验方案（料所给的因素及其水平范围的最优试验方案（1515分）。分）。 X1X1发烟硫酸发烟硫酸SO3SO3（%）：）：5 5，5 5，5 5，1010，1010，1010，1515，1515，1515 X2X2反应温度（反应温度（）：）： 5 5，5 5，5 5，1010，1010，1010，1515，1515，1515 X3X3配料比配料比（nB/nAnB/nA）：）：2.02.0，2.02.0，2.02.0，2.52.5，2.52.5，2.52.5，3.03.0，3.03.0，3.03.0 Coefficientsa Model Unstandardized Coefficients Standardized Coefficients tSig. BStd. ErrorBeta 1(Constant) 71.1735.708 12.469.000 x1.900.197.8204.574.006 x2-.448.197-.408-2.277.072 x3.0201.967.002.010.992 a. Dependent Variable: y 委员批科研基金项目公关委员批科研基金项目公关“ “逼良为娼逼良为娼“:“:年轻人学坏年轻人学坏 来源：来源：人民网人民网 20112011年年0303月月1313日日08:308:3 清华大学教授、全国政协委员邢新会：“如果评审都没有自律 性，评审就没有意义了，都是游戏。”邢新会委员说。有时刚刚得 知自己是某个项目的评审专家，各种各样的“沟通电话”就随之而 来。甚至，他还没有接到正式通知，有的项目申请人就给他打来 了电话。 “只要是有评审性质的项目，公关都很厉害。” 因为评审 专家名单是保密的，为了搞到这份名单，不少学校都要动用大量 的人力物力。为了拿下一个博士点，学校给的经费是100万元。 南京大学教授高抒：每年一到评审季节，有很多人来送钱、送物 。 邵国培委员建议，大幅减少科技奖励种类和数量，取消二等和 三等奖，取消大部分政府奖和部门奖。 全国政协委员、海军信息化专家咨询委员会主任尹卓交了一份提 案：废止国家科技进步奖！各级科技进步奖已经“太多、太滥”了 。现在有一种“逼良为娼”的功利主义倾向，很多年轻人