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第1章 实验设计的基本概念1

1.1 概述1

1.1.1 定义1

1.1.2 实验设计的历史进程3

1.1.3 实验设计的现代特征4

1.1.4 实验设计的宗旨5

1.2 实验设计与科学发展的关系6

1.2.1 实验设计在科技发展中的地位6

1.2.2 数学方法在实验设计中的应用7

1.3 实验过程中的误差7

1.3.1 实验误差的分类8

1.3.2 随机误差的特征11

1.3.3 观测数据的修约15

1.4 实验设计的基本原则21

1.4.1 因素实验的基本概念21

1.4.2 实验设计的基本原则22

1.4.3 常用的实验分析工具25

第2章 因素实验和方差分析28

2.1 水平取值的优化方法28

2.1.1 黄金分割法28

2.1.2 分数法30

2.1.3 等距取值法31

2.1.4 爬山法31

2.1.5 对开法32

2.1.6 从好点出发法33

2.1.7 平行线法34

2.1.8 双因素爬山法34

2.2 单因素实验设计35

2.2.1 单因素实验方法35

2.2.2 单因素实验数据模型36

2.2.3 单因素实验的方差分析40

2.2.4 显著性检验42

2.3 双因素实验设计45

2.3.1 双因素实验方法45

2.3.2 双因素实验数据模型46

2.3.3 不重复实验的方差分析47

2.4 双因素的重复实验50

2.4.1 双因素实验的交互效应50

2.4.2 重复实验的方差分析52

2.5 双因素的随机区组实验设计53

2.5.1 随机区组实验步骤54

2.5.2 随机区组实验的数据结构54

2.5.3 区组实验数据的方差分析55

第3章 回归分析56

3.1 一元线性回归56

3.1.1 一元线性回归模型57

3.1.2 回归系数的估计57

3.1.3 相关分析58

3.1.4 显著性检验59

3.1.5 预报与控制61

3.2 一元非线性回归65

3.2.1 函数线性化方法65

3.2.2 非线性回归66

3.2.3 失拟误差与显著性检验68

3.3 多元线性回归69

3.3.1 多元线性模型69

3.3.2 回归系数的最小二乘估计70

3.3.3 多元线性回归的检验71

3.4 多项式回归分析74

3.4.1 多项式的一般形式74

3.4.2 等距取值的正交多项式74

第4章 正交实验设计与均匀设计76

4.1 正交表的构造76

4.1.1 拉丁方与正交表76

4.1.2 正交实验的特点79

4.1.3 正交表的构造方法81

4.2 正交实验的方差分析85

4.2.1 数据模型与方差分解85

4.2.2 正交实验设计步骤87

4.2.3 重复实验的统计分析92

4.3 多因素的交互作用94

4.3.1 表头设计94

4.3.2 交互作用实验的统计分析95

4.4 不等水平的正交实验98

4.4.1 混合水平的实验设计98

4.4.2 拟水平与拟因子实验设计101

4.4.3 组合因子法102

4.5 均匀设计102

4.5.1 均匀设计的基本原理103

4.5.2 均匀设计实验的基本方法106

4.5.3 混合水平的均匀实验设计107

4.5.4 均匀设计的具体应用108

第5章 稳健性设计112

5.1 引言112

5.2 质量工程原理113

5.2.1 基本概念113

5.2.2 质量损失函数115

5.2.3 平均质量损失118

5.2.4 利用非线性减少质量损失119

5.3 产品的三阶段设计120

5.3.1 综述120

5.3.2 参数设计121

5.3.3 容差设计122

5.4 信噪比及其应用124

5.4.1 噪声灵敏度的估算125

5.4.2 静力学问题的信噪比126

5.4.3 动力学问题的信噪比128

5.4.4 信噪比在寻求最优工艺条件问题中的应用131

5.5 稳健设计步骤133

5.5.1 综述133

5.5.2 多晶硅沉淀过程及其作用的稳健设计实例134

5.5.3 噪声因子和实验条件135

5.5.4 质量特征数和目标函数136

5.5.5 控制因子和水平137

5.5.6 正交实验138

5.5.7 数据分析142

5.5.8 核实实验147

第6章 可靠性设计148

6.1 可靠性概念148

6.2 可靠度的计算150

6.2.1 串联方式151

6.2.2 并联方式151

6.2.3 串—并联方式153

6.2.4 表决系统和贮备系统155

6.3 可靠度函数与故障率156

6.3.1 故障率计算实例156

6.3.2 可靠度函数与故障率的精确定义159

6.3.3 几个重要分布的可靠度函数和故障率160

6.3.4 指数分布故障率的计算164

6.4 可靠度设计166

6.4.1 一般概念166

6.4.2 元件可靠度的分配167

6.4.3 可修复系统平均故障间隔的计算169

6.4.4 元器件的选用172

6.4.5 元器件的正确使用172

6.4.6 固有可靠度的设计173

6.4.7 可靠性工程简述174

参考文献178