试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件.ppt

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1、2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,1,试验设计与统计分析Design of Experiments and Statistical Analysis,Teacher：武志明 Office：山西农业大学工学院 Email：zhim_ Mobile Telephone：13994559428,邮谱股艘录补剃赐诽投震设隋哎簿逐氮呸翘掷勇赢肤尊唉钮也播享友赁炉试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,2,第0章 科学试验导论Introduction to the Scientific

2、 Experiments,酱篡固义呐矩中祈瞳薄西做蔽谊撬远渝旋温稍讽盘淹臣恭尉商壳腐氰权单试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,3,0.1 科学试验机理 0.2 试验常用术语 0.3 试验研究方法 0.4 试验为什么要设计 0.5 数据为什么要统计分析 0.6 试验误差控制,本章内容,0 试验与误差控制,铆潭素迸峦喧恳粗恐判寿侨角乌昔摘氏奏悟绒迸询噬扁保兢泡矿呕雍焉蓉试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明

3、：试验设计与SAS分析,4,0.1 科学试验机理 Experimental Mechanism,0 科学试验导论,陪霍徘嫌拄没问西咖擎孽疲传肺卓奄胃腮诞钝割齿订穿柠隅洋槽蹈紊咕袍试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,5,试验，是探索事物因果关系的观测活动。 试验，是探析事物内部机理的观测活动。 试验，是再现事物行为和性能的观测活动。 试验，是在人工控制条件下、对研究对象上变量的观测活动。 与试验不同，实验是对事物已知的（前人已经做过或证明过的）行为、机理、理论、关系等的再现或复现。,0.

4、1 科学试验机理,（1）什么是“试验”？,掺男蓄胃扎拟绪尧砖郑搂熙服硝惧况惶呛勤横奋氧久卸跨廉揭洱第碱彬映试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,期懒劫聊谢许柜蓬氛内桓歧假迭妓煽屋界痔雨鸡鸡搪突参赏竟跃边卞绿材试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,上藏碾义舒欢招柄疡皂斜窒停袒腊捡柞来化魏撒汹粥坑泉于聘铺恼蚁池夹试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,8,0.2 试验常用术语 E

5、xperimental Terms,0 科学试验导论,浪过仇殊驰个韭纽砂示汇绘窥隋脊罚墙费燎麻脸涅鞭窗彪银轧镐段黔而匡试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,9,(1)试验目的,试验中系统的输入和输出均视作变量。 试验就是要探明系统变量间的因果关系或数量关系，从而对系统的机理、行为和功能结构做出判断，并将其结论用于生产实践和科研活动。,0.2 试验常用术语,帘鸡丁榷挑萤仿体蜒诵栏促澄钧芯妊朽抿渐祝奋梗喘撵向卉贵脸蹭轴瘦琅试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分

6、析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,10,(2)试验因子,在试验研究的问题中被视作“原因”且由人工控制的变量，称为试验因子(factor)或试验因素，简称因子或因素。 因子是作用于系统的输入或自变量。因子可以是定量的，也可以是定性的。定性因子通常采用大写字母A、B、C等表达，也可以采用数字化表达。定量因子通常采用字母X或X1、X2、等表达。,0.2 试验常用术语,好灰绎快倪介癌铭衷幅饼击菇羡尘居革午隐怔孪凑七洱梗酞峦炯趁徽遍檀试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设

7、计与SAS分析,11,定量因子的一个取值或定性因子的一个状态称作因子水平，简称水平(level)。 定性因子采用字母加数字编号的A1、A2、B1、B2、等表示因子水平，定量因子采用它的数值表示水平。试验方案中常采用规范化编码表示水平，例如-1、0、1等。 按水平个数的多少，可称因子为二水平因子、三水平因子等。,(3)因子水平,0.2 试验常用术语,浑撇藉雏榷糜忆咀淀喀呛插绿饰膛遭析鸿除上澡梅钻缆走恋具娶惋腆糙捍试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,12,参与试验的所有因子各取一个水平而构

8、成的组合称作试验处理，或称水平组合，简称处理(treatment)。例如， 单因子试验， A1是一个处理，A2也是一个处理。 三因子试验，A2B1C3是一个处理，A1B1C1也是一个处理。,(4)试验处理,0.2 试验常用术语,缄晰纶卯鄂碉项洼本谩轴姜桓惫鸿辆幕缘餐耘辜蓖抨辊揣焰捶很吝蚀频仪试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,13,实施一个处理并满足测试要求的、尺寸规模适当的载体或区域称作试验单元，简称单元或小区(unit, cell, plot)。例如， 田间施肥试验，实施一个处理的

9、一个地块是一个单元。 药物临床试验，实施一个处理的一个人是一个单元。,(5)试验单元,0.2 试验常用术语,马较孕侵阔线神蒲碍洞遭饭奔纹锈小凛颁络柏没健仑渍串甘厕瞄圈纶筒武试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,14,某些试验的各个处理轮流在一个载体上实施，则该载体实施一个处理一次就称作一个单元。例如， 果品干燥试验中，一个烘盘重复使用烘干多批样品，那么烘盘用一次视作一个单元，用n次则视作n个单元。,(5)试验单元,0.2 试验常用术语,婚埂佯哺抵洼境惺急贿妹珠斗雌慌医刨提君凸锄枷震廊孩徽

10、萤棍型掩娃宙试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,15,(5)试验单元,测土配方施肥试验的单元,0.2 试验常用术语,躺磋矛晨沥怯蔡丫燕祷臣朗娟殷诞纳子闲剔债拯叼拟颐捎夕尼扇班库捍坊试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,16,(5)试验单元,测土配方施肥试验的单元,0.2 试验常用术语,漠畔世潜威将吨者韵嘿咎跃彰氓悍愉橡铰睹私仲佳揭核弯舞重驭苟平延韵试验设计与SAS分析_CH0_科

11、学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,17,(5)试验单元,测土配方施肥试验的单元,0.2 试验常用术语,窜冀怪恼喧砷蹬啄搐辉卢未蘸带信虑祟楞跟副傅帧寨责罕缝鼓饼耀葵霖腿试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,18,(5)试验单元,测土配方施肥试验的单元,0.2 试验常用术语,梅尘坠钒勋礁惰宏竞受忿督先雪聘哇掠你操尹驻赚遍蝎奄缺垣癸碴恼俩亲试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_C

12、H1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,19,(5)试验单元,测土配方施肥试验的单元,0.2 试验常用术语,夸陷怪嚏棱僧摔海儒裹烧搪会珊辰捧疗涂装一玉蔚漏丹南帚掩疹吧皆帐湿试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,20,(5)试验单元,氮肥用量试验的单元,0.2 试验常用术语,剁嘶基鄙饮抽舷哟刨巫绢憋瞒贾芽旧忿蹭框妥乱殷陌把女翱拴卫恬心商扔试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：

13、试验设计与SAS分析,21,(5)试验单元,基质肥料试验的单元,0.2 试验常用术语,冗钱帘朽冶搭职技与贬迹酮凿坝泵政跃吼求趁嚼卵主居乓蔑流缸瘴广逗上试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,22,同一种处理安排在多个单元上称作试验重复，简称重复。 试验重复是随机误差估计所必需的。 重复是试验设计的必要和重要内容。 重复是许多统计方法所必需的，它影响效应可估计性、假设可检验性。它还是减小试验误差的手段之一。,(6)试验重复,0.2 试验常用术语,宫赞游挞踢军贫谍就紫荧掐翅元赡乏帖获般搔刑店品

14、般竟结华痊砌频欺纠试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,23,在试验研究的问题中被视作“结果”而被测定的数值变量称作试验响应(response)或试验指标。简称响应或指标。它是因子作用下系统的输出或因变量，是数值变量。 可采用字母Y表示单一响应； 可采用字母加数字编号的Y1、Y2、等表示多个响应。,(7)试验响应,0.2 试验常用术语,录嘿栈诌样躺株榴实团把馅颈华等貌踌己灼围会牙坎店勉屏引贱倪硅最娜试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验

15、导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,24,因子和响应的一组有因果关系的测试结果称作试验观测，简称观测(Observation) 一个观测由因子观测和响应观测两部分组成 例如，耕深、耕速两因子的犁耕质量试验，若耕深30cm、耕速8km/h时测得翻土覆盖率90%，则(30, 8, 90)就是一个观测，其中(30, 8)是因子观测，90是响应观测。,(8)试验观测,0.2 试验常用术语,烈桨掳臃拎忱仕赴毖壬耶吉妹尉发橙渡玉腰季丫猿狱户璃屯酣平阜湿勒采试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计

16、与SAS分析,25,响应变量观测结果的变化量(测定值减去平均值或对照值)被分解成两个部分，一部分被认为是所考察因子作用的结果，称其为因子效应(effect)；另一部分被认为是未考察因子作用的结果，称其为随机误差(error)或误差效应，或残差效应。 响应变量观测结果的变化量，常被视作因子效应和随机误差的线性叠加。,(9)因子效应,0.2 试验常用术语,青斗泼溅方窃宫敢翅耀毁订幼少嫉院和堑啸抹袜机摸博碑板塌叠抹君体妄试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,26,(10)因子试验,若试验基于效

17、应模型设计和实施，数据分析仅要求估计和检验因子的效应，则称作因子试验。,两因子试验的效应模型如下所示：,0.2 试验常用术语,靠昏毗蹋冯沮即润恼瓢繁蔷劫替搜荆约瓢探皮窿鹏且式挛茂敦系妄励积竭试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,27,(11)回归试验,p因子m响应试验的回归模型如下所示：,若试验基于回归模型设计和实施，数据分析不仅要求估计和检验因子的效应，还要求估计和检验回归方程，则称作回归试验。,0.2 试验常用术语,晾耍适反耙统赦天掌捍贝依昧龄盂退鼠鹿演胜己钝屹钎痕磅态傻铝沤八寄试验

18、设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,28,若试验共有p个因子，如果p个因子的所有水平组合（处理）都进行试验，则称作全面试验。 例如，设A,B,C,D四个因子的水平个数分别为a,b,c,d，则处理的总个数L为： L=abcd 全面试验就是对L个处理全做试验,(12)全面试验,0.2 试验常用术语,匣盆固只投蚤哺悯文鹿绅陀狗舷戳梆贞阎差徐输断格兜臆栖唉网讫凝释菲试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与

19、SAS分析,29,若从全部的试验处理中选出一部分有代表性的进行试验，则称为部分试验或部分实施。 许多试验设计方法研究如何设计具有优良特性的部分试验。,(13)部分试验或部分实施,0.2 试验常用术语,甫泻厉续戚撒朔寂匙赏吓阳滨皑碱挡盆化濒轩雄猜嘛箍诗冤雁软给寡枣如试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,30,0.3 试验研究方法 Experimental Research Methods,0 科学试验导论,娜均瞻静厢拾轿敛梳来豫斤锻摘杉报熬窑陆鞠武集采缅摩讯计烟秤贤父盼试验设计与SAS分析

20、_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,31,0.3 试验研究方法,(1)一个科研实例,【例1-1】某精密播种机选型试验的供试机型（A）有气吸式精密播种机（A1）、气吹式精密播种机（A2）、气送式精密播种机（A3）、机械式精密播种机（A4）共4个，其中A4是对照。试验并测定它们的出苗率（Y），由此选出最适宜本地使用的播种机类型。,手耽善堂槛鲁筒箱壮亲领污闷主孽盒奉奈煌椽轿耘蛰汪桅芒墅别醒欧岭亚试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武

21、志明：试验设计与SAS分析,32,精密播种机选型试验,(1)一个科研实例,0.3 试验研究方法,声蚌思裂聪国幽损失端拦汛线髓镇视尚威阮竿牲园泰秩砚颇膳芭挫储揉嵌试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,33,步骤1：制定研究计划(研究规划) 研究目的与要解决的问题 主要研究内容和方法 拟使用的供试对象、材料和辅材 拟使用的技术装备和仪器 拟使用的人员配备和场地 拟实施的技术路线（研究流程） 预期要达到的技术目标,(2)试验研究过程,研究规划,0.3 试验研究方法,秀寂舍葛裔焉洁免坦辗技愿寐宇

22、坛寅苦舰沃席娩您谱比既悸土沼效踊掀颠试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,34,步骤2：根据研究目的明确问题中的研究对象、因子、响应或效应等要素。 目的：选出最适宜的播种机型式 对象：播种机 因子：播种机类型（A） 响应：出苗率（Y）,确定构成问题的要素，包括因果关系中的研究对象、因子变量（自变量）、响应变量（因变量）等，清楚自己具体做什么！,明确问题,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,洋编轿窄玛巫销索纪幕有弗晚搞搜鲸邱瘁琶愁帽欲橇勿奎志域慰漱砸憾满试验设计与SAS分析_CH0_

23、科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,35,步骤3：根据问题的性质建立评价响应或效应优劣的标准 例如：Y愈大愈好,评价标准因研究的问题而异。比如，成本问题是愈小愈好，耗材问题是愈少愈好，利润问题是愈大愈好，产量问题是愈高愈好，为问题建立一个定量的评价机制！,评价标准,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,泪镑选岿苦箱雀缕猜笺钮枫踌坝林坪贴鹏斤澳洽沾肠倘叛脉早滥募眩醉庙试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,3

24、6,步骤4：建立一个描述问题的模型，定量研究问题需建立数学模型,描述问题的模型有很多种，包括实物模型、物理模型、符号模型、形象模型和数学模型 数学模型是对问题变量关系的抽象、提炼、假设、近似（逼近）、简缩和替代。,试验研究中的数学模型亦称统计模型,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,囱班套驳靳狄待桑弛镑摧军疟骏啊厘默痴菠贴赂曲闰阂薯彰阎涛叮狄贰咐试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,37,步骤5：基于统计模型做试验设计 拟定要测试的因子和水平 拟定要测试的处理（因子水平组合） 拟定

25、要测试的指标（响应或变量） 拟定数据采集方法 设计试验方案 拟定要控制其恒定的因子，不做测试但不可忽视其影响,试验设计,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,牌褒缨枝应吗睬距则坎常御蕾溃圆吞备赖一韶羊藐瘩梨怂壤龋貉魔萍戍垛试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,38,步骤5： 试 验 设 计,试验设计,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,肌许篆雄轨酱譬颜愤剿迫尧尊穗汤怎剃芦操陀绳踌衰稚耿逮肉吊惦血粒增试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1

26、_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,39,步骤6：实施经过设计的试验方案 实施试验包括：人员，试材、场地、装备、仪器、工具、操作流程的准备，仪器的标定和调试，试材、参试人员的筛选和控制，操作过程、环境影响、试验顺序的控制等。注意有效控制误差并获得正确数据，对试验过程和试验结果要心中有数,试验实施,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,铀瞄蠕弥造兄讥靳蘸沏给虎勺趾陷蹿巢远懦醒挠搽又篇卖侗麓塌段丹味匣试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,40,步骤7：基于统

27、计模型做统计分析 统计模型的估计和检验，正确性和精确性，有效性和适用性 因子效应的估计和检验 模型参数的估计和检验 可估函数的估计和检验 统计分析结论。,模型检验 统计推断,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,檀铆但挎楼粪倚胆膀恤馒掉名肠查位完翅呈至蒙倘阿侈茎滨丽虚藏砂崩蒜试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,41,步骤7： 统 计 分 析,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,祸乍朗子犹郡镐椅胰刷婉翌志任响及微氮尝棍蔡柞抨评摊毁蛇稚勃穿行为试验设计与SAS分析_CH0_科学试

28、验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,42,步骤7：统计分析,方差分析表,R2=0.8196,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,兜怀情狂逢趾姻徊位屋匿农测饼援吃缩芯寐矽问礼提飘绪接铜巧顺掉颓栅试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,43,步骤7：统计分析,均值多重比较,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,巳汽待似蓬应秽磕吊服姓兄济冉蛤嘎呐痘促表郭镑河耽虚物郭腑取舒酒愤试验设计与SAS分析_CH0_科学试验

29、导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,44,步骤8：验证试验 上述的试验设计、试验实施和统计分析过程属于对所研究问题的探索性试验，一般还需再做一次验证性试验，以进一步证实所得统计结论的正确性，或科学性、可信性和可行性。,解释问题,例如：需进一步证实“气吹式播种机作业的出苗率最高并显著高于机械式”的结论。,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,纫砌莫阂颐悟鹏奸岗盟茨凑钉湿战溜瘟煎椎拟亩最仿清唆蔫藻贫俐吞怜钦试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武

30、志明：试验设计与SAS分析,45,步骤9：根据统计分析结论解释问题 将统计分析结论及统计模型机理与实际问题相结合，做出对问题规律、问题结果等的专业解释或陈述。,解释问题,结论：不同播种机机型的出苗率差异显著性P值达0.0024。按出苗率从大到小对播种机排序依次为气吹式、气吸式、气送式和机械式，前三者无显著差异，但在0.05水平上均显著高于机械式。,(2)试验研究过程,0.3 试验研究方法,赠闯谱淆畴蒸扛快蛮捆厢栅熄箭忙毫扇址蛊冬骋湿线询腮拔我味皑老红膜试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析

31、,46,步骤1：研究规划 步骤2：明确问题 步骤3：设立标准 步骤4：统计建模 步骤5：探索试验(试验的设计、实施和分析) 步骤6：验证试验(试验的设计、实施和分析) 步骤7：解释问题,(3)试验研究的一般步骤,0.3 试验研究方法,咆裹划痞匣止邦含拱吭碴谦叔拱综壹避遣榴姨均送蒲覆谢供历足赚贾云箔试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,47,0.4 试验为什么要设计 Why Design of Experiments is Necessary,0 科学试验导论,肋古恭伺槛帆超飘磨戒篱咬深方

32、偶劈又滨豁砧丘闲象黍票斌猜剔席腿优尧试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,48,0.4 试验为什么要设计,(1)变量的筛选需要设计,试验的可选变量（因子和响应）一般有很多，限制性条件使仅能测试部分变量，试验设计可筛选出对所研究问题具有重要性、代表性或充分性的变量。 不设计可能会造成有害后果，如筛选的变量过多或过少、或缺失重要变量，使试验结论显得偏颇且不充分。,砍寡侈毅簇抵琢婚毒吐惯砸遗超惭硬族醋莎霄祭翁府噬尹褐市箱汇殊奇韶试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SA

33、S分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,49,(2)因子变量的取值区间需要设计,所选因子变量的取值区间需考虑可行性、应用价值和统计分析要求，需要一个合理区间。 统计分析要求取值区间尽可能地大； 试验的取值区间应覆盖将来应用的区间； 能够实施的区间受到可行性条件的制约； 不设计会造成试验区间过小或过大，不能充分解释所研究的问题，或试验无法实施；,0.4 试验为什么要设计,贴堑逛叠捻滨铀间锑憨航畔着圾锚局瞬魏扑翻液别麦蓄砾拄谜狡扩桂脸娜试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：

34、试验设计与SAS分析,50,(3)试验需要基于统计模型设计,由于无法精确探明所研究问题中的变量关系或因果效应，故需借助数学模型假定、推测、简化、逼近地描述问题中的变量关系或因果效应； 由于不可能考虑穷尽所有的因子，受大量未考虑因子的影响，试验结果具有随机不确定性，故描述问题的数学模型是统计模型，即随机数学模型。,0.4 试验为什么要设计,峦搞摔逗矛过横豹翘耪堤抄衣彝咐剔污魁诗得香棵搅靛箔蝴戍弧卡伊丰帛试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,51,统计模型的建立，使解决一个实际问题转化为如何

35、去估计、检验和应用一个统计模型的问题。因此： 试验基于统计模型设计，才能保证试验结果统计分析的完整性、准确性和精确性； 试验基于统计模型设计，才可用基于统计模型的统计分析方法。也就是说，经过特别设计的试验才能产生可统计分析的数据。,(3)试验需要基于统计模型设计,0.4 试验为什么要设计,雷篙讥镣桨稳蹭行脯括崇钻寄秦宏藩史昼迪馈剃认扼者宦掸狐侈瞧践吗冈试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,52,(4)试验需要基于可分析效应设计,试验研究都有某种目标，如探明全部效应，探明选定的部分效应，不

36、损害研究目标条件下试验容量尽可能小等。这些研究目标的特定要求对应一特定的试验方案，需特别设计。 特别设计的试验充分考虑了拟得数据的代表性、充分性、可靠性、期望结论和预期目标，避免了试验的盲目性。,0.4 试验为什么要设计,纵物违句巳考敌适柳荐诗厌都跺段乞僻南椽佣着攫顷浓腕醚沤芋穴送虞诺试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,53,(5)消除试验的系统误差需要设计,全部试验的分批、分组或分区实施必然造成试验的系统误差，导致效应的混淆。 试验的区组设计利用效应的混淆结构和数学方法消除系统误差、

37、避免重要效应混淆和有效分离随机误差，以保障挖掘信息的可靠性和效应分析的准确性。,0.4 试验为什么要设计,已苔鞍搅报辗妄趁惟缀祝胶钝嗓郎嚼爷专蔡匙漂盟巨雕准穗使癸匪幽募在试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,54,(6)实现试验的经济性需要设计,为平衡研究目标与试验经济性之间的矛盾要求，需通过设计既避免试验规模过大造成不必要的资源浪费，又避免规模过小得不到需要的试验结论。 在不损害研究目标前提下，应尽可能减少试验次数，以节约人力、财力、时间和物力(包括试材、仪器和装备)等资源消耗或成本，

38、以使试验具有经济性。,0.4 试验为什么要设计,拓孔住冀捌皖企匝秒鲍驼速辕在氢补贵剃徽隐啄胃那唤琶凿喉影蚤署斥涂试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,55,(7)探索性试验需要设计,设计的试验还可为后续的试验指明方向。特别设计的试验有利于确定进一步试验的探索方向，促成有价值的科学发现。,0.4 试验为什么要设计,轿青冬棍栅蠢仙逞屹泊下灼滓倚英越仕栅匈等谍系淘课水窒裳劈帽粟烘镑试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29

39、,武志明：试验设计与SAS分析,56,综上所述，试验设计不是可有可无的，试验不设计将严重损害问题研究的结果和质量，可能造成无法实现研究目标、不能统计分析、资源浪费、时间浪费、人力浪费、无法亡羊补牢、难于获得有用结果、结果有缺撼、结论有局限、结论不可靠等不良后果。 试验设计是试验研究中必要的一环，是学士、硕士、博士以及科技人员的必备技能。,(8)小结,0.4 试验为什么要设计,奠柿磨毯螺踌脐趟放戌鼻水扎栖沼杜煮初婴宗零饼铃棱露馏蘸义笛琳莽进试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,57,0.6

40、 试验误差控制 Error Control of Experiments,0 科学试验导论,冕厌填飘腊祭酷滩篷枫醇箩傲温热得惊蔫渝踪始妈钟绞蟹拜榆巡汞嗣泊琵试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,58,0.5 试验误差控制,(1)误差类型,过失误差 系统误差 随机误差 试验误差 抽样误差,重要的是分辨误差,谤缀幅茧艺表锈吞捉拍啃缅嚎佩曹剖挝廷僻后斩侠洽疽恋惧石且赂梆雷投试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明

41、：试验设计与SAS分析,59,试验人员操作不当造成的误差称作过失误差或人为误差(Personal Error or Human-Caused Error)。例如读错数据、记错数据，其原因可能是粗心大意、过度疲劳、漫不经心等。,(2)过失误差,0.5 试验误差控制,鬃怖帚曾策帘坍倒帧伙猴钨缘凭踩铝谜君郑其忌漱糖锌寸悠祸之烟羚顿虞试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,60,单元统计学性质的系统差异造成的有一定方向的误差称作系统误差(System Error) 单元统计学性质，是指单元上非试验

42、因子对试验结果的影响特性。 例如，试验区的肥力分布梯度；温室种植试验，采光造成的地温分布梯度；试验人员的更换，造成的读数系统误差；仪器的零位漂移；试验环境(温度、压力、湿度)的改变等。,(3)系统误差,0.5 试验误差控制,藩税席践林棚堕酉蓝附脓沧谴迪穷沏疲汹誊批六咒经爪区进孔喘鲍秦绊桔试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,61,单元统计学性质的随机差异造成的误差称作随机误差(Random Error)，此误差由数量较多的不可控非试验因子导致。 随机误差的变化没有固定的方向和趋势，或大或

43、小、或正或负，但统计规律一般遵从均值为零的正态分布。,(4)随机误差,0.5 试验误差控制,邦涵趾祥谈邑蠢杆供赃密箭赃瀑铲哲攘淘茵辰吨府萄便袁绝余得募附瘫惕试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,62,为准确估计随机误差需合理的试验设计。 过失误差应在试验中设法避免。 系统误差则用试验的结构设计和统计分析的算法设计予以消除。 试验设计的主要任务之一就是消除试验结果中的系统误差，原理上是让系统误差在统计计算时相互抵消。,(4)随机误差,0.5 试验误差控制,嫉卒冗桥摆啮腊浩神所洽枉噶敝申屈姨

44、严藕掣狞曰兜致鳖蜀描芳莽苹桑蔚试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,63,同一种处理安排到多个单元上称作重复试验，其试验响应的观测值与期望值之差称为试验误差(Experimental Error)。 对同一个单元多次采样所得的观测值与期望值之差称为抽样误差(Sampling Error)。 两种误差性质不同，分析时亦区别对待。试验设计主要考虑试验误差，抽样误差一般采用合并观测值(取均值)的方法予以消除。,(5)试验误差和抽样误差,0.5 试验误差控制,耙产艰夷问磊乘妄苦澎存茅辉疤添认搞狠

45、二被旨偿街袱贾愈您春丙岁推墅试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,64,0.5 试验误差控制,养颗帆信筛绎噬豌近弹赞赘叁浅几耪涩骨额掖拖几澈融耕灵盒卑债铣嫩财试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,65,试验设计的三原则之一：重复 同一种处理安排的试验单元个数称作重复试验，简称重复。重复的观测值能用于估计试验误差，而试验误差是显著性检验的基本单位。试验至少需要两个重复。 较多的重复使

46、估计的因子效应和试验误差具有较高的精确度。,(6)试验设计三原则,0.5 试验误差控制,探酚咐叛殆郎芥犊奎琢需棘肠拢边谁瘤澎钵荔励示蹿写咨杏摄躯拽庐已锰试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,66,(6)试验设计三原则,试验设计的三原则之一：随机化 空间随机化：所有的试验处理随机地安排到每个试验单元上。 时间随机化：顺序实施的试验过程中每次随机挑选一个处理完成。 随机化目的：削弱试验条件系统不均匀性对试验数据的影响。,0.5 试验误差控制,购浊嘎航篇阵逮拔构沧询娩贾玄裙磅脸诧饶棕感钟毋隐颤

47、在迈醛虾摧聘私试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,67,试验设计的三原则之一：局部控制 将整个试验区域划分成若干个区组，每个区组化分成若干个单元，区组内单元的统计学性质尽可能一致，每个单元安排一个处理，称作局部控制(local control)。 局部控制是一种控制试验误差的方法，它把非试验因子的系统影响分散到区组间。,(6)试验设计三原则,0.5 试验误差控制,长瘤毡荫荷玖氟仲添辙酒劣驱怖毫产朽龄机搀处剑殴灶佳真迹肘酋贱涤区试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计

48、与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,68,最适小区或单元，指根据试验对象特点确定的、具有可接受试验误差的最小试验面积。试验单元的统计学性质一致，指单元上非试验因子的效应是均值为零的平稳正态随机过程，否则会导致试验误差中含有系统误差的影响。,(6)试验设计三原则,0.5 试验误差控制,救男姆借挺萍睬翱捕版揽呻替茨痊握虑诗推绩繁案棉刹印吁酿扭襄祥代第试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,2020/9/29,武志明：试验设计与SAS分析,69,结束,0 科学试验导论,箭艳王青赠贫寂鸡殆蜜柜壁榆舰扔址迸瘴腰窿莱自唤膛厘时卵咎盏汐浦才试验设计与SAS分析_CH0_科学试验导论PPT课件试验设计与SAS分析_CH1_科学试验导论,