从零学实验设计与数据处理

实验设计是一种安排实验和分析实验数据的方法学，其中包括数理统计方法，主要是对欲进行的试验进行合理配置，透过较少的试验次数、较短的试验周期和较低的试验成本，获得理想的试验结果并提出科学的结论。实验设计是一套非常科学化、系统化的研发创新利器，并广泛用于自然科学及社会科学各学科的实验设计里。本书共分为7章，主要介绍了实验及实验设计的基本理论、实验设计的策略和一般流程、实验设计的各种方法、实验数据处理与分析的方法和策略、实验设计常见错误及规避方法、实验设计范例分享、相关计算机软件简介等内容，希望能够帮助读者学习实验设计的理论基础，学习通过实验设计方式来找出产品的优化参数组合，以减少实验成本及资源，达到质量改善，缩小变异的目的。

在产品研发或改进过程中，需要进行大量而重复的实验以确定最优的配方及工艺。掌握先进的实验方法和数据处理方法，可以缩短研发周期、节省研发成本。《从零学实验设计与数据处理》以实验设计为主线，除了介绍实验设计的基本原理与方法以外，佐以大量产业车间范例，旨在使读者学会不同的实验设计的理论与方法。同时通过本书对范例的说明，了解如何应用实验设计增进科研以及在车间实验的效率。本书具有理论与实践紧密结合的特点，可供材料、化工等相关行业的研发工程师及大中专学生参考，也可供高等学校化工类专业及相关专业师生参阅。

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第1章概述001
1.1实验的特性001
1.2实验设计002
1.2.1实验设计的过程002
1.2.2实验设计的优势003
1.2.3实验设计的功能004
1.3实验设计的应用004
1.3.1实验设计应用范围004
1.3.2实验设计的分类005
1.4实验设计的经典范例006
1.5实验设计基本原理013
1.5.1实验设计的原则013
1.5.2实验的策略014
1.6实验设计的步骤016
1.7实验全过程常犯的错误018
1.7.1实验设计常见的问题018
1.7.2实验执行时的问题019
1.7.3数据处理常见的问题020

第2章实验设计和数据处理的统计基础022
2.1名词术语022
2.2实验数据024
2.2.1实验数据处理024
2.2.2处理实验数据前的认知025
2.2.3数据模型026
2.3统计常用公式0272.3.1数据型态027
2.3.2集中趋势028
2.3.3离散程度030
2.3.4品管统计035
2.4假设检验035
2.4.1假设检验说明035
2.4.2临界值检验法037
2.4.3概率检验法039
2.4.4检验过程040
2.5t检验041
2.5.1单样本t检验042
2.5.2配对样本t检验042
2.5.3独立双样本t检验043
2.6F检验044
2.7方差分析046
2.7.1方差分析说明046
2.7.2单因子方差分析047
2.7.3双因子方差分析049
2.8回归分析050
2.8.1简单线性回归050
2.8.2复回归058

第3章实验设计——要因法065
3.1要因实验法065
3.1.1完全随机设计066
3.1.2随机集区设计066
3.1.3拉丁方设计067
3.2因子实验——二因子设计068
3.3要因法实验范例——光盘膜层069

第4章实验设计——正交表法078
4.1正交配置与正交表078
4.1.1正交实验设计078
4.1.2正交表078
4.1.32n型正交表L8(27)079
4.1.42n型正交表L16(215)081
4.1.53n型正交表L9(34)081
4.2正交表实验082
4.2.1正交表实验配置说明083
4.2.2正交表实验配置范例087
4.2.3使用正交表的注意事项091
4.32n正交表实验范例091
4.3.1环氧树脂评价091
4.3.2化学蚀刻液配方实验096
4.42n,3n正交表实验范例101
4.4.1第一阶段实验计划102
4.4.2第二阶段实验计划107
4.5正交表优化制程实验范例111
4.5.1第一次实验111
4.5.2第二次实验113
4.5.3第三次实验116

第5章实验设计——田口式工程法119
5.1田口式质量工程119
5.1.1田口方法119
5.1.2田口法分析121
5.1.3鲁棒设计122
5.1.4干扰策略123
5.1.5田口参数设计之重点125
5.2田口实验范例——如何提升DVD-RAM胶合强度126
5.3田口实验范例——IC封装焊线改善质量实验130

第6章实验设计——反应曲面法137
6.1反应曲面法简介137
6.2一阶反应曲面法139
6.2.1反应曲面实验设计要求139
6.2.2一阶反应曲面法之实验设计139
6.3反应曲面实验140
6.3.1中央合成设计简介140
6.3.2Box-Behnken设计简介141
6.4混料设计142
6.4.1混料设计说明142
6.4.2混料设计数据分析143
6.5反应曲面实验范例——聚酰亚胺黏合实验145
6.6反应曲面实验范例——旋转涂布玻璃黏合实验148

第7章实验设计综合范例151
7.1反映曲面综合实验范例——印刷电路板用防焊油墨的最佳工艺条件151
7.1.1阻焊油墨批覆预备实验151
7.1.2旋转涂布参数设定实验152
7.1.3曝光显影参数设定实验154
7.1.4因子实验-1156
7.1.5因子实验-2160
7.1.6RSM-中心因子实验163
7.2混料设计综合实验范例——疏水涂层制备最佳工艺条件170
7.2.1因子设定实验170
7.2.2混料实验173

参考文献178

当今的制造业和高科技产业面临越来越多的挑战，特别是在针对提高质量和提升产能的实践中，对于要进行的实验加以设计及如何进行实验与分析实验数据，是不可避免的课题。
在生产条件多、可变因素多的情况下，笨拙的实验方法会浪费大量的人力、物力和时间，而采用优化的实验方法可以达到意想不到的效果。因此，优化的实验方法不断涌现，从而适应和促进了现代工业和科学技术的发展。实践出真知，而实践范例可以让我们更容易理解和掌握实验方法。国内比较少有收集产业车间的实际实验设计范例的书籍，本书也是基于此而撰写的。
全书分为7章：第1章介绍实验设计和数据处理的基本概念；第2章阐述实验设计及数据处理需要的统计知识，包括假设检验、t检验、F检验、方差分析以及回归分析等；第3～7章介绍了要因法、正交表法、田口式工程法、反应曲面法和综合范例，都以实际的范例加以说明。其中第7章为一个完整的实验设计说明。
本书由曹更玉教授与曾子峯高级工程师两位博士编著。曹更玉负责全书的撰写，曾子峯主要负责范例的收集整理。
由于编著者水平有限，书中不足和疏漏之处在所难免，敬请广大读者批评指正。