单因子DOE实验设计案例

DOE知识介绍

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DOE知识介绍

一、什么是DOE：

DOE（Design of Experiment）试验设计，一种安排实验和分析实验数据的数理统计方法；试验设计主要对试验进行合理安排，以较小的试验规模(试验次数)、较短的试验

周期和较低的试验成本，得理想的试验结果以及得出科学的结论。

实验设计源于1920年代研究育种的科学家Dr. Fisher的研究, Dr. Fisher是大家一致公认的此方法策略的创始者, 但后续努力集其大成, 而使DOE在工业界得以普及且发

扬光大者, 则非Dr. Taguchi (田口玄一博士) 莫属。

二、为什么需要DOE：

要为原料选择最合理的配方时（原料及其含量）；

要对生产过程选择最合理的工艺参数时； 要解决那些久经未决的“顽固”品质问题时；

要缩短新产品之开发周期时； 要提高现有产品的产量和质量时；

要为新或现有生产设备或检测设备选择最合理的参数时等。

另一方面，过程通过数据表现出来的变异，实际上来源于二部分：一部分来源于过程本身的变异，一部分来源于测量过程中产生的变差，如何知道过程表现出来的变异有多接

近过程本身真实的变异呢？这就需要进行MSA测量系

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S I G M A Version Nov 2002Page 上海盖普企业管理咨询有限公司6Sigma 实验设计课程规划?各节内容

?1.课程介绍

?2.实验设计介绍

?3.全因数

?4.部分因数

?5.实验设计规划

?6.案例

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S I G M A

Version Nov 2002Page 上海盖普企业管理咨询有限公司根本原因分析的两种方法

(Two method for root cause analysis)

1.用历史数据观察流程?散布图，进行图，控制图，分层(scatterplot/run

chart/control chart/deplay

?相关性，差异分析，回归分析(correlation/ANOVA/regression)

2.流程的实验，用一个规划好的方法变流程并

衡量结果

?实验设计

实验设计是有效率和有效果地探究许多流程变量（X ）和产出衡量或关键量点（Y ）的因果关系的一种方法。

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S I G M A

Version Nov 2002Page 上海盖普企业管理咨询有限公司使用历史数据的一些限制

some limitation when using history data

?记录常是不完整的(

课程名称：实验设计( DOE)和田口方法

试验设计(Design of Experiment, DOE)是以概率论与数理统计为理论基础、合理安排试验的一种方法论,它研究如何高效而经济地获取数据信息、科学地分析处理、得出正确的结论。本文从案例入手,介绍DOE在各行各业的应用实例,然后介绍单因素试验设计方法和多因素试验设计的思路,进而讲解正交设计为主、简介回归正交设计、均匀设计和三次设计。本课程假设学员已经掌握统计学关于数据处理的基础知识,但为便 于学员统一基本概念,在开头穿插了关于数据变异、回归分析、方差分析的内容复习。

发放讲义及其电子文档。教法采用案例分析,旨在实用,避免繁复的数学推导。强调手工操作明确要领,在此基础上正确使用软件。

2天/14HRS。

研发部工程师、质量部人员、品质工程师

1、引言: 试验设计的关键是合理安排试验,它是专业技术和统计技术的结合。本节简介一些多因素DOE应用实例,内容涉及农作物栽培、材料替代、环保工程、建筑工程、质量检验、节能降耗、脱盐水制备工艺、焊接工艺等。

2、几个统计技术基本概念复习: 数据变异的统计量、一元线性相关与回归、方差分析 (ANOVA)。

3、试验为什么要设计

4、单因素序贯优选法: 简介0.618法、

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Minitab DOE操作說明:

範例:

全因子實驗設計法 3因子2水準實驗設計:

因子—A.時間 ,B.溫度 ,C.催化劑種類

Step 1:決定實驗設計

開啟Minitab R14版

1.選擇Stat > DOE > Factorial > Create Factorial Design

2.點擊Display Available Designs

因所要討論的因子有三個 , 由表中可以作二種選擇: ? 選擇Ⅲ作4次實驗 ? 選擇Full作8次實驗

Page 1

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一個三因子2水準的設計共有23 (或8)種可能的組合 , 一個包含所有可能組合的設計 , 即稱之為全因子設計(Full Factorial Design) ,好處是可避免交絡(Confounding)的情況 ,也就是所有因子的效應無法與其它的效應明確分辨出來 ; 然而 ,使用較少的組合設計稱 之為部份因子設計(Fractional Factorial Design)

此範例決定是全因子設計 , 因在化學工廠內 , 要控制這些因子(時間/壓力/催化劑種類) 並不耗費時間及成本 , 且實驗可在非尖峰

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範例:

全因子實驗設計法 3因子2水準實驗設計:

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開啟Minitab R14版

1.選擇Stat > DOE > Factorial > Create Factorial Design

2.點擊Display Available Designs

因所要討論的因子有三個 , 由表中可以作二種選擇: ? 選擇Ⅲ作4次實驗 ? 選擇Full作8次實驗

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一個三因子2水準的設計共有23 (或8)種可能的組合 , 一個包含所有可能組合的設計 , 即稱之為全因子設計(Full Factorial Design) ,好處是可避免交絡(Confounding)的情況 ,也就是所有因子的效應無法與其它的效應明確分辨出來 ; 然而 ,使用較少的組合設計稱 之為部份因子設計(Fractional Factorial Design)

此範例決定是全因子設計 , 因在化學工廠內 , 要控制這些因子(時間/壓力/催化劑種類) 並不耗費時間及成本 , 且實驗可在非尖峰

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R语言因子实验设计和解释案例分析报告

?示例1：两组比较 ?示例2：多个组

实例3：两个条件，两个基因型，一个交互项 o野生型治疗效果（主效应）。 o突变体治疗的效果

o没有治疗的突变型和野生型之间有什么区别？ o通过治疗，突变型和野生型有什么区别？ o基因型的不同反应（相互作用项） 实例4：两个条件，三个基因型 o基因型I的条件效应（主效应） o基因型III的条件效应。 o基因型II的条件效应。 o在条件A下III与II的影响

o基因型III与基因型I的条件效应的相互作用项 ○基因型III与基因型II的条件效应的相互作用项。

为了允许iDEP中的复杂模型（http://ge-lab.org/idep/），我尝试了解如何构建事实模型，并从DESeq2中提取期望的结果。以下是基于DESeq2中resutls（）函数的帮助文档，以及Mike Love对用户提问的回答。

我想要做的一个重点是，当研究设计涉及多个因素时（参见上面关于基因型+治疗实例的图），结果的解释是棘手的。与R中的回归分析类似，分类因素的参考水平构成了我们的分歧的基础。然而，默认情况下，它们是按字母顺序确

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实例3：两个条件，两个基因型，一个交互项 o野生型治疗效果（主效应）。 o突变体治疗的效果

o没有治疗的突变型和野生型之间有什么区别？ o通过治疗，突变型和野生型有什么区别？ o基因型的不同反应（相互作用项） 实例4：两个条件，三个基因型 o基因型I的条件效应（主效应） o基因型III的条件效应。 o基因型II的条件效应。 o在条件A下III与II的影响

o基因型III与基因型I的条件效应的相互作用项 ○基因型III与基因型II的条件效应的相互作用项。

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我想要做的一个重点是，当研究设计涉及多个因素时（参见上面关于基因型+治疗实例的图），结果的解释是棘手的。与R中的回归分析类似，分类因素的参考水平构成了我们的分歧的基础。然而，默认情况下，它们是按字母顺序确

药理实验设计（三号黑体）

姓名 班级 学号 （五号宋体）

1.实验项目名称

2.国内外研究现状（实验原理） 3.研究开发意义（实验目的意义） 4.实验研究的主要内容及创新点 5.实验方法和技术路线 6.参考文献

（正文部分：宋体小四号；行间距：固定值

20磅）

1.项目名称：海洋生物活性物质对急性心肌缺血保护作用的实验研究 2.研究工作对浙江经济、社会和科技发展的意义

目前，缺血性心脏病是一类严重危害人类健康的常见病，包括心绞痛、心肌梗死、原发性心脏骤停、缺血性心肌病、心律失常等。心肌缺血是指由于各种原因引起心肌耗氧量和冠状动脉供血、供氧量之间平衡失调，出现心肌供血不足而导致心肌损害。上述疾病的冠状动脉病变部位、梗塞程度、血管受累情况、侧枝循环以及血管痉挛等临床表现虽然复杂多样，病理生理特点差异很大，但是都有着心肌细胞缺血缺氧这一共同点。

临床上现有的抗心肌缺血药物主要包括硝酸酯类、β受体阻断剂、钙拮抗剂及复方中药制剂等，然而这些药物都存在一定的局限性和不良反应，导致治疗效果不是非常理想。近年来，随着急诊溶栓和经皮冠状动脉成形术的逐渐推广应用，及时恢复血流再灌注成为治疗缺血性心脏病普遍采用的措施。然而，国内外大

致 远 管 理 学 院

工 业 管 理 学 系

课 程：实 验 设 计

主 讲 人：林 东 成 助理教授 时间：2002/9/** ~ 2003/1/**

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參 考 資 料 1. Douglas C. Montgomery, Design and Analysis of

Experiments, 5th Edition, John Wiley & Sons, Inc. 2. 黎正中 译，实验设计与分析，高立图书有限公司。 3. 白赐清 编着，工业实验计划法，中华民国质量学会发行。

4. 吴玉印 着，新版实验计划法，中兴管理顾问发行。 5. 陈耀茂 译，田口实验计划法，沧海书局。 6. 吴柏林 着，现代统计学，五南图书出版公司。 7. 陈顺宇、郑碧娥 着，统计学，华泰书局。

8. 王文中 着，Excel于资料分析与统计学上的应用，博硕文化股份有限公司。

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授 课 目 录

第1章 简 介

第2章 简单比较性的实验

机能实验设计

（一）课题名称：新斯的明对筒箭毒和琥珀胆碱肌松作用的影响 （二）选题目的和思路 1、实验目的

通过观察新斯的明如何影响筒箭毒和琥珀胆碱对蟾蜍离体腹直肌的肌松作用，分析药物相互作用机制。 2、设计思路

乙酰胆碱可以激动骨骼肌上的N2胆碱受体，是骨骼肌收缩；筒箭毒为非去极化型N2胆碱受体阻断剂，通过与乙酰胆碱竞争骨骼肌N2胆碱受体，而引起肌松作用。琥珀酰胆碱为去极化型N2胆碱受体阻断剂，产生与乙酰胆碱相似的去极化作用，但不易被胆碱酯酶水解，妨碍了复极化，而引起肌松作用。

新斯的明主要可抑制乙酰胆碱酯酶的活性，减少乙酰胆碱的破坏，使乙酰胆碱积累，与非去极化肌松药在神经肌肉接头处竞争受体，从而恢复正常的神经肌肉传递。新斯的明的抗胆碱酶活性使琥珀碱胆碱更难水解，加重其肌松作用。

本实验通过新斯的明和琥珀酰胆碱，新斯的明和筒箭毒同时作用于蟾蜍腹直肌而产生的抗肌松作用，探究新斯的明对筒箭毒，琥珀酰胆碱的肌松作用的影响。 （三）实验动物

生长状况，体型相当的蟾蜍60只（来自动物房） （四）实验材料

1、试剂（由医学院实验室提供）

10-3氯乙酰胆碱溶液，10-3氯化琥珀酰胆碱溶液，2X10-4氯化筒箭毒碱溶液，任氏液，O2。