Design-Expert软件在实验设计中的应用——从实际值到编码制转换

"Design-Expert是一款专业的实验设计软件，常用于响应曲面法（RSM）、Plackett-Burman（PB）、Central Composite Design（CCD）和Box-Behnken Design（BBD）等实验设计方法。通过该软件，用户可以将实际值的因素转化为编码制，以便进行数据分析和模型构建。在BBD设计中，用户需设定因素名称、数量、高低值，然后进行实验并记录结果。数据分析时，可通过Transform选项卡进行数据转换，FitSummary选项卡对比不同模型，如线性、双因素、二次方程和三次方程，以确定最佳模型。方差分析帮助判断模型的显著性和适用性。" 在实验设计中，Design-Expert扮演了核心角色，它使得复杂的统计分析变得易于操作。首先，用户在"new design"选项卡中选择合适的设计类型，如BBD，设定实验的因素及其范围。这些因素可以是连续变量，如温度、压力等，它们被转化为编码制以简化后续计算。编码制是一种标准化方法，将实际值映射到介于-1和1之间的数值，便于计算机处理。 在实验执行后，记录下每个因素组合的响应值，这些值将填入Response列。接着，进入数据分析阶段，通过"Transform"选项卡对原始数据进行预处理，通常采用中心化或标准化，以便更好地拟合模型。然后，在"FitSummary"选项卡下，软件会提供多种模型的比较，包括线性、双因素、二次和三次方程。通过比较方差来源、平方和、自由度、均方、F值和概率，可以选择最优模型。例如，如果三次方程的F值较高且概率<F较小，这表明三次方程模型对数据的拟合更好。 在实验设计中，选择正确的模型至关重要，因为它影响着优化结果的准确性。方差分析可以帮助识别哪些因素对响应变量有显著影响，从而指导进一步的实验优化或过程控制。剩余方差则反映了模型未解释的变异，其大小可以衡量模型的预测能力。在Design-Expert的帮助下，研究人员能够高效地探索复杂系统的变量关系，优化工艺条件，提升产品性能。