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试验设计与分析

课程代码:QZ071007,SS071005

课程负责人: 赵东
共建教师: 王强 杨玉娥 张义花
课程建设:省级优质课程 开课学院:机械工程学院

开课时间:2018年05月07日 学习人数:23人
有效时间: 永久有效 评分:
课程简介

课程简介

课程编号:SS071005/QZ071007   开课学期:周学时/总学时:4/32学分: 2

课程名称: 试验设计与分析

英文名称: Design and Analysis of Experiments

开课单位: 机械学院

教学方式: 课堂讲授、课堂讨论相结合  考试方式: 考试

课程要求:

本课程要求学生具备一定的专业和数学知识,要求先修或自学概率论和数理统计的相关内容。通过本课程的学习,希望学生在科学研究过程中科学地安排和设计试验,充分地获取试验数据,准确地分析试验结果,减少过程中各项的变差,迅速获得最优方案,从而使产品设计及制造过程臻于完美。该课程对学生掌握科学研究方法,提高学生科学素养有着十分重要的意义。

内容提要:

在产品设计中,如何用最小的实验成本和次数,有效的设计和验证产品的性能?

在制造过程中,如何面对诸多影响因素,科学的设定工艺参数?

面对生产过程中出现的悬而未决却涉及因素复杂的质量问题如何有效分析?

如何在设计和加工初期,做到质量的先期控制,提升产品的竞争力?

设计、制造、质量工作是多过程组成的系统问题。输入的变化、各因素之间的交互作用,再加上各种干扰因素的影响,使得结果变化不定。在大多数情况下,这种输出的不稳定会带来质量不稳定和成本居高不下。《试验设计与分析》是数理统计的一个重要分支,它是介绍如何利用各种试验设计方法,有针对性的对若干个体进行处理,以获取具有说服力的数据;同时通过对试验结果的统计分析,对所考虑的问题做出推断的一门学科。它在生物医学、工农业生产和质量控制等领域都有广泛的应用。主要包括以下内容:试验设计的发展历程,研究内容,目的意义;方差分析和回归分析;2k3k因子设计;正交试验设计和稳健设计。

前修课程:

概率论与数理统计

参考书目:

  1. 杨德. 试验设计与分析. 中国农业出版社. 2002
  2. 胡运权,张宗浩. 试验设计基础. 哈尔滨工业大学出版社. 1997
  3. 栾军. 试验设计的技术与方法. 上海交通大学出版社. 1987
  4. 袁志发,周静芋. 试验设计与分析. 高等教育出版社. 2000.
  5. 陈魁编著. 试验设计与分析(第二版). 清华大学出版社. 2005
  6. 洪伟,吴承祯编著. 试验设计与分析. 中国林业出版社. 2004

 

 

展开
教学大纲

《试验设计与分析》教学大纲

Design and Analysis of Experiments

 

课程编号:SS071005/QZ071007

开课学期:秋季

学    时:32

学    分:2

开课单位:机械工程学院

大纲撰写人:赵东

一、教学目的与要求:

在工农业生产、科学试验和经营管理中,经常要进行各种各样的试验。如何安排试验、如何对试验进行科学的分析,是生产工作者与科技工作者经常遇到的现实问题。试验设计与分析主要介绍工程技术中常用的试验设计与分析方法,也是当代工程技术人员必须掌握的技术方法之一,具有十分重要的实用价值。它主要研究如何合理而有效地获得数据资料的方法,其主要内容是研讨如何合理地安排试验、获取数据,然后进行综合的科学分析,从而达到尽快获得最优方案的目的。

二、教学内容、学时分配

(一)概论(2学时)

1、试验设计的发展历程

2、试验设计的研究内容、目的、意义

(二)方差分析和回归分析(6学时)

1、单因素试验的方差分析

2、双因素试验的方差分析

3、一元线性回归

(三)2k和3k因子设计(8学时)

1、因子设计的一般概念

2、2k因子设计

3、3k因子设计

(四)正交试验设计(12学时)

1、正交表及其用法

2、多指标的分析方法

3、混合水平的正交试验设计

4、有交互作用的正交试验设计

5、正交表的构造法

6、正交试验设计的方差分析

7、正交试验设计中的效应计算与指标值的预估计

(五)稳健设计(4学时)

1、引言

2、质量工程原理

3、产品的三阶段设计

4、信噪比及其应用

5、稳健设计步骤

三、教学方式

课堂讲授、课堂讨论相结合

四、考核方式

闭卷考试。期末闭卷考试成绩占70%,平时成绩占30%。平时成绩包括作业成绩、课堂讨论成绩、考勤和课堂表现。

五、先修课程:

概率论与数理统计

六、教材及教学参考资料:

(一)教材

陈魁编著.试验设计与分析(第二版).北京:清华大学出版社. 2005

(二)推荐书目

[1] 杨德.试验设计与分析.北京:中国农业出版社.2002

[2] 胡运权,张宗浩.试验设计基础.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.1997

[3] 栾军.试验设计的技术与方法.上海:上海交通大学出版社.1987

[4] 袁志发,周静芋.试验设计与分析.北京:高等教育出版社.2000.

 

 

 

 

大纲撰写人:赵东               2017年 9 月 6 日

     

 

学位点负责人(签字):                     年    月    日

展开
授课计划

 

济南大学研究生课程授课计划书

(2019-2020学年第 二 学期)

课程编号:SS071005   课程名称: 验设计与分析 学时:  32  学分:  

课程性质:R学位课 非学位课 教室类型:R多媒体教室□普通教室□实验室 

具体考核要求

相关规定:非学位课程一般为考查课,考核方式由任课教师根据课程要求自行确定。学位课程一般应闭卷考试,如需要开卷考试,任课教师须提前提交书面申请,经研究生处批准后方可开卷考试。学位课成绩以考试成绩为主,平时成绩不得超过40%。    

考核形式:R考试   □考查; 

课程成绩构成:平时成绩占: 30% ;期末成绩占: 70% 。  

教学目的:

    在工农业生产、科学试验和经营管理中,经常要进行各种各样的试验。如何安排试验、如何对试验进行科学的分析,是生产工作者与科技工作者经常遇到的现实问题。试验设计与分析主要介绍工程技术中常用的试验设计与分析方法,也是当代工程技术人员必须掌握的技术方法之一,具有十分重要的实用价值。它主要研究如何合理而有效地获得数据资料的方法,其主要内容是研讨如何合理地安排试验、获取数据,然后进行综合的科学分析,从而达到尽快获得最优方案的目的。

教材及主要参考书:

教  材:  陈魁. 试验设计与分析. 清华大学出版社. 2006

参考书:1. 胡运权,张宗浩. 试验设计基础. 哈尔滨工业大学出版社. 1997

2. 杨德. 试验设计与分析. 中国农业出版社. 2002

3. 袁志发,周静芋. 试验设计与分析. 高等教育出版社. 2000.

课程负责人(签字):        分管院长(审核签字):          

 

教学

学时数

主要授课内容

授课

方式

课外

要求

授课

教师

1

1

2

0 概论

试验设计的发展历程,研究内容,目的意义

0.1 试验设计的概念与意义

0.2 试验设计的发展与应用效果

教师主讲

复习概

率论及

数理统

计知识

赵东

2

1

2

1.1 单因素试验的方差分析

1.1.1 固定效应模型的建立

1.1.2 求解步骤

教师主讲

 

 

赵东

3

2

2

1.2 双因素试验的方差分析

1.2.1 无交互作用的方差分析

1.2.2 有交互作用的方差分析

教师主讲

 

 

赵东

4

2

2

1.3 一元线性回归

1.3.1 线性回归方程

1.3.2 σ2的点估计

1.3.3 线性假设的显著性检验

1.3.4 线性回归的方差分析

教师主讲

查阅资料,准备“2k3k因子设计”讨论

赵东

5

3

2

2 2k3k因子设计

2.1 因子设计的一般概念

2.2 2k因子设计

2.2.1 22设计

研讨

 

赵东

6

3

2

2.2.2 23设计

研讨

 

赵东

7

4

2

2.2.3 一般的2k设计

研讨

 

赵东

8

4

2

3.3 3k因子设计

研讨

 

赵东

9

5

2

3.1 正交表及其用法

3.1.1 正交表介绍

3.1.2 正交表性质

3.1.3 正交试验设计的基本方法

3.2 多指标的分析方法

3.2.1 综合平衡法

3.2.2 综合评分法

教师主讲

查阅资料,看正交试验的发展史

张义花

10

5

2

3.3 混合水平的正交试验设计

3.3.1 混合水平正交表及其用法

3.3.2 拟水平法

3.4 有交互作用的正交试验设计

3.4.1 交互作用表

3.4.2 水平数相同的有交互作用的正交设计

教师主讲

准备讨

论正交

试验的

的特点

张义花

11

6

2

3.5正交表的构造法

3.5.1 符号转换法

3.5.2 阿达马矩阵法

3.5.3 正交拉丁方的方法

3.5.4 混合正交表构造法

教师主讲

复习方

差分析

的内容

张义花

12

6

2

3.6正交试验设计的方差分析

3.6.1 正交设计方差分析的步骤与格式

3.6.2 3水平正交设计的方差分析

3.6.3 2水平正交设计的方差分析

3.6.4 混合型正交设计的方差分析

教师主讲

 

 

 

 

张义花

13

7

2

3.6.5 拟水平法的方差分析

3.6.6 重复试验的方差分析

3.6.7 重复取样的方差分析

3.7正交试验设计中的效应计算与指标值的预估计

教师主讲

 

张义花

14

7

2

补充:应用Excel表进行正交试验分析

教师主讲

 

赵东

张义花

15

8

2

4稳健设计

4.1引言

4.1.1 产品质量

4.1.2 稳健设计

4.2质量工程原理

4.2.1 基本概念

4.2.2 质量损失函数

4.2.3 平均质量损失

4.3产品的三阶段设计

系统设计、参数设计、容差设计

4.4信噪比及其应用

4.5稳健设计步骤

教师主讲

查阅资料,看稳健设计的发展及特点

张义花

16

8

2

机动

教师主讲

 

张义花

填表说明:

1.严格对照各年级研究生培养方案及各学位课教学大纲填写 ,A4纸打印。2.“课次”应按授课顺序填写,如1,2,……。3.教学周,按照课程表及每学期的校历填写。4.“授课方式”填写如“面授”“案例教学”“专题研讨”“实践实验”“线上教学”等,5.“实践实验”课要注明教学地点。6.“课外要求”要针对授课内容做出明确要求。7.课程负责人打印一份纸质材料报分管院长审核,审核通过后交学院研究生秘书存档。8.“授课教师”和“学时数”应与各学期备案的教学计划一致。

 

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教学团队

《试验设计与分析》教学团队现有教师6名。有3名毕业于山东大学;其余3名教师分别毕业于哈尔滨工业大学、大连理工大学和北京工业大学。其中,3名主讲教师分别毕业于山大、哈工大和大连理工三所985高校。其余3位助课教师也毕业于985或211高校。整个教学团队学缘结构合理。国内各所名校的教学方法和理念在《试验设计与分析》教学团队中进行了碰撞、交叉和融合,在吸收、消化各种先进教学理念和方法的基础上,逐步形成了《试验设计与分析》教学团队“以应用为本、以建构式教学为措施,以能力培养为目标”的教学新方法。