C.F.Jeff Wu and M.Hanmada (2009). Experiments: Planning, Analysis, and Parameter Design Optimization (2nd Edition). John Wiley & Sons.
方开泰,刘民千,周永道(2011). 试验设计与建模. 高等教育出版社.
Box, G.E.P., Hunter, J.S. and Hunter, W.G.(2005). Statistics for Experimenters: Design, Innovation, and Discovery(2nd ed), John Wiley & Sons).

  • 配对比较试验:区组=2 的随机化区组
  • 随机化区组设计
  • 拉丁方设计:2区组1处理
  • 希腊拉丁方设计
  • 平衡不完全区组设计

一、配对比较试验
配对比较可以消除不同样品间的影响
例子:双胞胎,左右眼,左右手,左右身……(实际试验中能配对出现的)

例1:测量污水氯气含量,两种方法(MSI 和 SIB),测定精度上是否有差别?

sample

MSI

SIB

di

1

0.39

0.36

-0.03

2

0.84

1.35

0.51

3

1.76

2.56

0.80

4

3.35

3.92

0.57

5

1.69

5.35

0.66

6

7.70

8.33

0.63

7

10.52

10.70

0.18

8

10.92

10.91

-0.01

二、随机化区组设计

例2:预测钢梁剪切强度,b个区组,每个区组有k个单元,处理的个数N=bk。

钢梁

处理1

处理2

处理3

处理4

S1/1

0.772

1.186

1.061

1.025

S2/1

0.744

1.151

0.992

0.905

S3/1

0.767

1.322

1.063

0.930

S4/1

0.745

1.339

1.062

0.899

S5/1

0.725

1.200

1.065

0.871

S1/2

0.844

1.402

1.178

1.004

S2/2

0.831

1.365

1.037

0.853

S3/2

0.867

1.537

1.086

0.858

S4/2

0.859

1.559

1.052

0.805

三、拉丁方设计

  1. 拉丁方:由拉丁字母组合成的矩阵,字母每行每列均出现一次

    例3:考虑塑料纤维的耐磨性
    两个阻滞因素:1实验的四个位置;2四种测量的时间安排

1

2

3

4

1

235

236

218

268

2

251

241

227

229

3

234

273

274

226

4

195

270

230

225

  1. 模型:
  2. 方差分解:
  3. 方差分析表

    例4:

    其中F统计量

  4. 结果分析
    P值
    位置:P(F3.6 > 5.37) = 0.039
    应用:P(F3.6 > 7.99) = 0.016
    P值 < 0.05,说明两区组因子有影响

4种处理方法的差异:P(F3.6 > 25.15) = 0.0008
说明四种处理方法有差异

自由度:k=4,(k-1)(k-2)=6

Tukey多重比较法在0.05水平下的临界值为3.46(计算方法如下)。

grafana多因子认证_处理方法


grafana多因子认证_随机化_02


分析:绝对值与3.46相比,前4个大,显著;后2个小,不显著。

  1. 忽略区组影响的方差分析表:没影响才忽略

    忽 略 区 组 : P(F3,12 > 6.55) = 0.007
    不忽略区组 : P(F3,6 > 25.15) = 0.008

(三)正交(希腊)拉丁方设计:多个区组因子

grafana多因子认证_方差分析_03


模型:

grafana多因子认证_处理方法_04


方差分析表

grafana多因子认证_方差分析_05


超希腊拉丁方:多个正交拉丁方叠加

(五)平衡不完全区组设计BIBD

  1. 不完全区组的必要条件:处理 t > 区组k,每对处理出现相同的个数

例5:5种轮胎放在需4个轮胎的车上
例6:品尝冰淇淋,味蕾能力有限,只能感觉 k 种
例7:品酒师品10种酒,肚子有限喝不下太多

例8:轮胎耐磨试验:4种轮胎3种材料

相同点:处理两两间配对只出现2次

grafana多因子认证_grafana多因子认证_06


grafana多因子认证_grafana多因子认证_07


(k-1)个与其配对

  1. 模型
  2. 处理和
  3. 方差分析表
  4. 多重比较



    续例8:

    P(F3.5 > 37.24) = 0.0008
    P(F3.5 > 19.73) = 0.0034

    在0.05水平下,AB 与 CD 有显著差异