
【計】 experiment design; experimental design
試驗設計(Design of Experiments, DOE)是統計學的一個重要分支,指研究者為了科學、高效地獲取數據并分析處理,預先對實驗中的處理因素、受試對象、觀察指标等進行合理安排和控制的一種方法論。其核心在于通過最小化實驗次數,最大化信息獲取,從而揭示變量間的因果關系,優化産品或過程性能。
漢語定義
“試驗設計”強調對實驗的“安排”與“控制”,需主動幹預變量(如溫度、時間),系統性地規劃實驗方案,而非被動觀察。
來源:《統計學大辭典》(中國統計出版社)
英文對應術語
來源:International Statistical Institute (ISI) 術語庫
隨機化 (Randomization)
消除未知混雜因素影響,确保結果無偏。例如:臨床試驗中患者分組隨機分配。
來源:Fisher, R.A. (1935). The Design of Experiments.
重複 (Replication)
多次實驗以估計誤差,提高結果可靠性。如:同一工藝條件重複測試3次。
來源:NIST/SEMATECH e-Handbook of Statistical Methods
區組化 (Blocking)
分組控制幹擾變量(如不同設備批次),增強組内可比性。
來源:Montgomery, D.C. (2017). Design and Analysis of Experiments.
工業優化
通過因子設計(如2^k析因設計)識别關鍵工藝參數,縮短研發周期。
案例參考:豐田生産系統(Toyota Production System)中的質量改進
科學研究
響應曲面法(RSM)用于建立變量與産出的數學模型,預測最優條件。
來源:Journal of Quality Technology 學術期刊
臨床試驗
適應性設計(Adaptive Design)根據中期結果調整方案,符合倫理與效率。
規範依據:ICH E9 (國際人用藥品注冊技術協調會)
DoE.base
包、PythonpyDOE
庫資源整合自:美國統計協會(ASA)教育委員會
試驗設計(Experimental Design)是統計學和科學研究中的核心方法,指通過科學規劃實驗流程,以最小的資源投入獲得可靠的數據結論。其核心目标是控制誤差、提高效率、驗證因果關系,廣泛應用于醫學、農業、工業、心理學等領域。
常用方差分析(ANOVA)、回歸分析等統計工具,區分變量影響是否顯著。例如,通過ANOVA判斷不同教學方法對學生成績的差異是否由隨機誤差導緻。
若需進一步了解具體設計步驟或案例,可參考統計學教材或實驗方法學文獻。
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