常用均匀设计表
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均匀试验设计均匀设计均匀设计(uniform design)是中国数学家方开泰和王元于1978年首先提出来的,它是一种只考虑试验点在试验范围内均匀散布的一种试验设计方法。
与正交试验设计类似、均匀设计也是通过一套精心设计的均匀表来安排试验的。
由于均匀设计只考虑试验点的“均匀散布”而不考虑“整齐可比”,因而可以大大减少试验次数,这是它与正交设计的最大不同之处。
例如,在因素数为5,各因素水平数为31的试验中,若采用正交设计来安排试验,则至少要作3俨=961次试验,这将令人望而生畏,难以实施,但是若采用均匀设计,则只需作31次试验。
可见,均匀设计在试验因素变化范围较大,需要取较多水平时,可以极大地减少试验次数。
经过20多年的发展和推广,均匀设计法已广泛应用于化工、医药、生物、食品、军事工程、电子、社会经济等诸多领域,并取得了显著的经济和社会效益。
1.均匀设计表1.1等水平均匀设计表均匀设计表,简称均匀表,是均匀设计的基础,与正交表类似,每一个均匀设计表都有一个代号,等水平均匀设计表可用U n ( r1)或U n* (r1)表示,其中,U为均匀表代号;n为均匀表横行数(需要做的试验次数);r为因素水平数,与n相等;I为均匀表纵列数。
代号U右上角加“*”和不加“*”代表两种不同的均匀设计表,通常加“* ”的均匀设计表有更好的均匀性,应优先选用。
表1-1、表1-3分别为均匀表U7 (74)与U7* (7 4),可以看出,U7 ( 74)和U7*(74) 都有7行4列,每个因素都有7个水平,但在选用时应首选U7*(74 )。
表1-1 U7 (74)474747每个均匀设计表都附有一个使用表,根据使用表可将因素安排在适当的列中。
例如,表1-2是U7 ( 74)的使用表,由该表可知,两个因素时,应选用1,3两列来安排试验;当有三个因素时,应选用1,2,3三列,。
最后一列D表示均匀度的偏差((discrepancy),偏差值越小,表示均匀分散性越好。
第一章试验设计和均匀设计1.1试验设计在工农业生产和科学研究中,经常需要做试验,以求达到预期的目的。
例如在工农业生产中希望通过试验达到高质、优产、低消耗,特别是新产品试验,未知的东西很多,要通过试验来摸索工艺条件或配方。
如何做试验,其中大有学问。
试验设计得好,会事半功倍,反之会事倍功半,甚至劳而无功。
本世纪30年代,由于农业试验的需要,费歇尔(R.A.Fisher)在试验设计和统计分析方面做出了一系列先驱工作,从此试验设计成为统计科学的一个分支。
随后,F.Yates,R.C.Bose,O.Kempthome,W.G.Cochran,D.R.Cox和G.E.P.Box对试验设计都作出了杰出的贡献,使该分支在理论上日趋完善,在应用上日趋广泛。
60年代,日本统计学家田口玄一将试验设计中应用最广的正交设计表格化,在方法解说方面深入浅出为试验设计的更广泛使用作出了众所周知的贡献。
田口玄一的方法对我国试验设计的普及和广泛应用有巨大的影响,70年代我国许多统计学家深入工厂、科研单位,用通俗的方法介绍正交试验设计,帮助工程技术人员进行试验的安排和数据分析,获得了一大批优秀成果,出版了许多成果汇编,举办了不少成果展览会。
在广泛使用试验设计方法的洪流中,必然会出现一些新的问题,这些总是用原有的各种试验设计方法不能圆满地解决,特别是当试验的范围较大,试验因素需要考察较多等级(在试验设计中这些等级称之为水平)时,用正交试验及其它流行的试验方法要求做较多的试验,常使得试验者望而生畏。
许多实际问题要求一种新的试验方法,它能有效地处理多水平的试验,于是王元和方开泰于1978年提出了均匀设计(见文献「1-3」),该设计考虑如何将设计点均匀地散布在试验范围内,使得能用较少的试验点获得最多的信息。
10多年来,均匀设计在国内得到了广泛应用,并获得不少好的成果。
试验设计在工业生产和工程设计中能发挥重要的作用,例如:1)提高产量;2)减少质量的波动,提高产品质量水准;3)大大缩短新产品试验周期;4)降低成本;5)延长产品寿命。
.常用(校园交达电脑最新版)均匀设计表表1)5(35U试验号 1 2 3 1 1 2 4 2 2 4 3 3 3 1 2 4 4 3 1 5555表2)5(35U 的使用表因素个数列号 D2 1 2 0.3100 312 30.4570表3 )6(4*6U 试验号 1 2 3 4 1 1 2 3 6 2 2 4 6 5 3 3 6 2 4 4 4 1 5 3 5 5 3 1 2 665 41表4)6(4*6U 的使用表因素个数列 号 D2 13 0.1875 31230.26564 1 23 4 0.2990表5 )7(47U试验号 1 2 3 4 1 1 2 3 6 2 2 4 6 5 3 3 6 2 4 4 4 1 5 3 5 5 3 1 2 6 6 5 4 1 777 77表6 )7(47U 的使用表因素个数列号D 2 1 3 0.2398 3 1 2 3 0.3721 412340.4760表7 )7(4*7U 试验号 1 2 3 4 1 1 3 5 7 2 2 6 2 6 3 3 1 7 5 4 4 4 4 4 5 5 7 1 3 6 6 2 6 2 775 31.表8 )7(4*7U 的使用表 因素个数列号 D2 13 0.1582 323 40.2132表9 )8(5*8U 试验号 1 2 3 4 5 1 1 2 4 7 8 2 2 4 8 5 7 3 3 6 3 3 6 4 4 8 7 1 5 5 5 1 2 8 4 6 6 3 6 6 3 7 7 5 1 4 2 887521表10 )8(5*8U 的使用表 因素个数列号D 2 1 3 0.1445 3 1 3 4 0.2000 4123 50.2709表11 )9(59U试验号 1 2 3 4 5 1 1 2 4 7 8 2 2 4 8 5 7 3 3 6 3 3 6 4487155 5 1 2 8 46 6 3 6 6 37 7 5 1 4 28 8 7 5 2 1 999999表12 )9(59U 的使用表因素个数列号D 2 1 3 0.1944 3 1 3 4 0.3102 412350.4066表13 )9(4*9U 试验号 1 2 3 4 1 1 3 7 9 2 2 6 4 8 3 3 9 1 7 4 4 2 8 6 5 5 5 5 5 6 6 8 2 4 7 7 1 9 3 8 8 4 6 2 997 31表14 )9(4*9U 的使用表 因素个数列号 D 2 1 2 0.1574 32340.1980.表15 )10(8*10U 试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 2 3 4 5 7 9 10 2 2 4 6 8 10 3 7 9 3 3 6 9 1 4 10 5 8 4 4 8 1 5 9 6 3 7 5 5 10 4 9 3 2 1 6 6 6 1 7 2 8 9 10 5 7 7 3 10 6 2 5 8 4 8 8 5 2 10 7 1 6 3 9 9 7 5 3 1 8 4 2 10109876421表16 )10(8*10U 的使用表 因素个数列号D 2 1 60.1125 3 1 5 6 0.1681 4 1 3 4 5 0.2236 5 1 3 4 5 7 0.2414 61235 680.2994表17 )11(611U试验号 1 2 3 4 5 8 1 1 2 3 5 7 10 2 2 4 6 10 3 9 3 3 6 9 4 10 8 44819675 5 10 4 3 26 6 6 1789 5 7 7 3 10 2 5 4 8 8 5 2 7 1 3 9 9 7 5 1 8 2 10 10 9 8 6 4 1 11111111 111111表18 )11(611U 的使用表因素个数列号D 2 1 5 0.1632 3 1 4 5 0.2649 4 1 3 4 5 0.3528 5 1 2 3 4 5 0.4286 61234560.4942表19 )11(4*11U 试验号 1 2 3 4 1 1 5 7 11 2 2 10 2 10 3 3 3 9 9 4 4 8 4 8 5 5 1 11 7 6 6 6 6 6 7 7 11 1 5 8 8 4 8 4 9 9 9 3 3 10 10 2 10 2 1111751.表20 )11(4*11U 的使用表 因素个数列号 D2 1 2 0.1136 323 40.2307表21 )12(10*12U 试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 2 3 4 5 6 8 9 10 12 2 2 4 6 8 10 12 3 5 7 11 3 3 6 9 12 2 5 11 1 4 10 4 4 8 12 3 7 11 6 10 1 9 5 5 10 2 7 12 4 1 6 11 8 6 6 12 5 11 4 10 9 2 8 7 7 7 1 8 2 9 3 4 11 5 6 8 8 3 11 6 1 9 12 7 2 5 9 9 5 1 10 6 2 7 3 12 4 10 10 7 4 1 11 8 2 12 9 3 11 11 9 7 5 3 1 10 8 6 2 121211109875431表22 )12(10*12U 的使用表 因素个数列号 D 2 1 5 0.1163 3 1 6 9 0.1838 4 1 6 7 9 0.2233 5 1 3 4 8 10 0.2272 61267890.26707 1 2 6 7 8 9 10 0.2768表23 )13(813U试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 2 5 6 8 9 10 12 2 2 4 10 12 3 5 7 11 3 3 6 2 5 11 1 4 10 4 4 8 7 11 6 10 1 9 5 5 10 12 4 1 6 11 8 6 6 12 4 10 9 2 8 7 7 7 1 9 3 4 11 5 6 8 8 3 1 9 12 7 2 5 9 9 5 6 2 7 3 12 4 10 10 7 11 8 2 12 9 3 11 11 9 3 1 10 8 6 2 12 12 11 8 7 5 4 3 1 1313131313 13131313表24 )13(813U 的使用表因素个数列号 D 2 1 3 0.1405 3 1 4 7 0.2308 4 1 4 5 7 0.3107 5 1 4 5 6 7 0.3814 6 1 2 4 5 6 7 0.4439 71245 6780.4992Uniform Design tables 网站地址..hk/UniformDesign/Uniform Design tables:均匀设计表factor:因素level:水平run:试验次数。
常用(校园交达电脑最新版)均匀设计表
表1
)
5(35U
试验号 1 2 3 1 1 2 4 2 2 4 3 3 3 1 2 4 4 3 1 5
5 5 5
表2
)
5(35U 的使用表
因素个数
列号 D
2 1 2 0、3100 3
1
2
3
0、4570
表3 )6(4*
6
U 试验号 1 2 3 4 1 1 2 3 6 2 2 4 6 5 3 3 6 2 4 4 4 1 5 3 5 5 3 1 2 6
6 5
4
1
表4
)
6(4*
6U 的使用表
因素个数
列 号
D 2 1 3 0、1875 3 1 2 3 0、2656 4
1
2
3
4
0、2990
表5 )7(47U
试验号
1
2
3
4
1 1
2
3 6 2 2
4 6
5 3 3
6 2 4 4 4 1 5 3 5 5 3 1 2 6 6 5 4 1 7
7
7
7
7
表6 )7(47U 的使用表
因素个数
列号
D 2 1 3 0、2398 3 1 2 3 0、3721 4
1
2
3
4
0、4760
表7 )7(4*
7
U 试验号 1 2 3 4 1 1 3 5 7 2 2 6 2 6 3 3 1 7 5 4 4 4 4 4 5 5 7 1 3 6 6 2 6 2 7
7
5
3
1
表8 )7(4*
7
U 的使用表 因素个数
列号 D
2 1
3 0、1582 3
2
3
4
0、2132
表9 )8(5*
8
U 试验号 1 2 3 4 5 1
1
2
4
7
8
2 2 4 8 5 7
3 3 6 3 3 6
4 4 8 7 1
5 5 5 1 2 8 4
6 6 3 6 6 3
7 7 5 1 4 2 8
8
7
5
2
1
表10 )8(5*
8
U 的使用表 因素个数
列号
D 2 1 3 0、1445 3 1 3 4 0、2000 4
1
2
3
5
0、2709
表11 )9(59U
试验号 1 2 3 4 5 1 1 2 4 7 8 2 2 4 8 5 7 3 3 6 3 3 6 4 4 8 7 1 5 5 5 1 2 8 4 6 6 3 6 6 3 7 7 5 1 4 2 8 8 7 5 2 1 9
9
9
9
9
9
表12 )9(59U 的使用表
因素个数
列号
D 2 1 3 0、1944 3 1 3 4 0、3102 4
1
2
3
5
0、4066
表13 )9(4*
9
U 试验号 1 2 3 4 1 1 3 7 9 2 2 6 4 8 3 3 9 1 7 4 4 2 8 6 5 5 5 5 5 6 6 8 2 4 7 7 1 9 3 8 8 4 6 2 9
9
7
3
1
表14 )9(4*
9
U 的使用表 因素个数
列号 D
2 1 2 0、1574 3
2
3
4
0、1980
表15 )10(8*
10
U 试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 2 3 4 5 7 9 10 2 2 4 6 8 10 3 7 9 3 3 6 9 1 4 10 5 8 4 4 8 1 5 9 6 3 7 5 5 10 4 9 3 2 1 6 6 6 1 7 2 8 9 10 5 7 7 3 10 6 2 5 8 4 8 8 5 2 10 7 1 6 3 9 9 7 5 3 1 8 4 2 10
10
9
8
7
6
4
2
1
表16 )10(8*
10
U 的使用表
因素个数
列号
D 2 1 6 0、1125 3 1 5 6 0、1681 4 1 3 4 5 0、2236 5 1 3 4 5 7 0、2414 6
1
2
3 5
6
8
0、2994
表17 )11(611U
试验号 1 2 3 4 5 8 1 1 2 3 5 7 10 2 2 4 6 10 3 9 3 3 6 9 4 10 8 4 4 8 1 9 6 7 5 5 10 4 3 2 6 6 6 1 7 8 9 5 7 7 3 10 2 5 4 8 8 5 2 7 1 3 9 9 7 5 1 8 2 10 10 9 8 6 4 1 11
11
11
11
11
11
11
表18 )11(611U 的使用表
因素个数
列号
D 2 1 5 0、1632 3 1 4 5 0、2649 4 1 3 4 5 0、3528 5 1 2 3 4 5 0、4286 6
1
2
3 4
5
6
0、4942
表19 )11(4*
11
U 试验号 1 2 3 4
1 1 5 7 11
2 2 10 2 10
3 3 3 9 9
4 4 8 4 8
5 5 1 11 7
6 6 6 6 6
7 7 11 1 5
8 8 4 8 4
9 9 9 3 3 10 10 2 10 2 11
11
7
5
1
表20 )11(4*
11
U 的使用表 因素个数
列号 D 2 1 2 0、1136 3
2
3
4
0、2307
表21 )12(10*
12
U 试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 2 3 4 5 6 8 9 10 12 2 2 4 6 8 10 12 3 5 7 11 3 3 6 9 12 2 5 11 1 4 10 4 4 8 12 3 7 11 6 10 1 9 5 5 1 6 6 12 5 11 4 10 9 2 8 7 7 7 1 8 2 9 3 4 11 5 6 8 8 3 11 6 1 9 12 7 2 5 9 9 5 1 10 6 2 7 3 12 4 1 2 9 3 11 11 9 7 5 3 1 10 8 6 2 12
12
11
10
9
8
7
5
4
3
1
表22 )12(10*
12
U 的使用表 因素个数
列号 D 2 1 5 0、1163 3 1 6 9 0、1838 4 1 6 7 9 0、2233 5 1 3 4 8 10 0、2272 6 1 2 6 7 8 9 0、2670 7
1
2
6
7
8
9
10
0、2768
表23 )13(813U
试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 2 5 6 8 9 10 12 2 2 4 10 12 3 5 7 11 3 3 6 2 5 11 1 4 10 4 4 8 7 11 6 10 1 9 5 5 10 12 4 1 6 11 8 6 6 12 4 10 9 2 8 7 7 7 1 9 3 4 11 5 6 8 8 3 1 9 12 7 2 5 9 9 5 6 2 7 3 12 4 1 3 11 11 9 3 1 10 8 6 2 12 12 11 8 7 5 4 3 1
3
13
13
13
表24 )13(813U 的使用表
因素个数
列号 D 2 1 3 0、1405 3 1 4 7 0、2308 4
1
4
5
7
0、3107
5 1 4 5
6
7 0、3814
6 1 2 4 5 6
7 0、4439
7 1 2 4 5 6 7 8 0、4992 Uniform Design tables 网站地址
Uniform Design tables:均匀设计表
factor:因素
level:水平
run:试验次数。