试验设计

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《工程师手册》第350页（905字）

试验方案设计得是否合理，对试验的成败关系极大。试验设计主要有如下两点作用。

第一，在保证获得理想效果的前提下，尽可能减少试验次数，从而降低试验费用，缩短试验时间。例如，要研究钢的屈服点和含碳量的关系，若已知碳的加入量在1000～2000克之间，如果采取每隔5克做一次试验的方法，需要做200次试验，而用0．618法设计试验，只要试验11次就能达到同样的效果。对于考虑多种因素，每种因素取多种不同状态或数值(水平)的试验，次数会更多。如，一个考虑9种因素，每个因素取3个数值的试验，如果每种情况都进行试验，需要19683次。试验次数多，势必造成人力、物力和时间的巨大浪费，有的对象这样试验完也就报废了。这就要求人们必须采用科学的方法去设计试验，以便通过较少次数的试验，取得同大量试验基本相同的效果。

第二，科学地设计试验，可以提高试验的科学性、精确性，得到令人满意的结论。许多试验，或者因为次数太多，或者因为受到时间、经济条件的限制，常常不能穷尽全部情况。这样，依已有的试验结果，不知道获得的结论是否正确可靠，带有一定的盲目性。而采用科学设计方法得到的试验方案，一般都有规律可循，它不仅能够作为试验过程的依据，而且也是处理和分析试验数据的基础，能够经过若干计算和处理步骤，得出可靠的结论。例如，用正交设计法安排多因素试验，一般可以获得下述一些结论：各因素对指标影响的主次顺序；因素与指标之间的定性定量关系；较好的生产或研制实施条件；指出进一步试验研究的方向。

为了搞好试验设计，研究者必须掌握常用的试验设计方法，熟悉各种方法的适用范围和特点。单因素试验常用的方法有0．618法、分数法和对分法等，双因素试验常用的方法有降维法、爬山法、陡度法和梯度法等；三个因素以上的多因素试验则主要采用正交设计法。此外，为了搞好试验设计，研究者还应做到：熟悉有关的试验仪器、设备；注意总结试验研究的经验教训；努力提高理论思维能力等。