從零學實驗設計與數據處理

實驗設計是一種安排實驗和分析實驗數據的方法學，其中包括數理統計方法，主要是對欲進行的試驗進行合理配置，透過較少的試驗次數、較短的試驗周期和較低的試驗成本，獲得理想的試驗結果并提出科學的結論。實驗設計是一套非?？茖W化、系統化的研發創新利器，并廣泛用于自然科學及社會科學各學科的實驗設計里。 本書共分為7章，主要介紹了實驗及實驗設計的基本理論、實驗設計的策略和一般流程、實驗設計的各種方法、實驗數據處理與分析的方法和策略、實驗設計常見錯誤及規避方法、實驗設計范例分享、相關計算機軟件簡介等內容，希望能夠幫助讀者學習實驗設計的理論基礎，學習通過實驗設計方式來找出產品的優化參數組合，以減少實驗成本及資源，達到質量改善，縮小變異的目的。

當今的制造業和高科技產業面臨越來越多的挑戰，特別是在針對提高質量和提升產能的實踐中，對于要進行的實驗加以設計及如何進行實驗與分析實驗數據，是不可避免的課題。
在生產條件多、可變因素多的情況下，笨拙的實驗方法會浪費大量的人力、物力和時間，而采用優化的實驗方法可以達到意想不到的效果。因此，優化的實驗方法不斷涌現，從而適應和促進了現代工業和科學技術的發展。實踐出真知，而實踐范例可以讓我們更容易理解和掌握實驗方法。國內比較少有收集產業車間的實際實驗設計范例的書籍，本書也是基于此而撰寫的。
全書分為7章：第1章介紹實驗設計和數據處理的基本概念；第2章闡述實驗設計及數據處理需要的統計知識，包括假設檢驗、t檢驗、F檢驗、方差分析以及回歸分析等；第3～7章介紹了要因法、正交表法、田口式工程法、反應曲面法和綜合范例，都以實際的范例加以說明。其中第7章為一個完整的實驗設計說明。
本書由曹更玉教授與曾子峯高級工程師兩位博士編著。曹更玉負責全書的撰寫，曾子峯主要負責范例的收集整理。
由于編著者水平有限，書中不足和疏漏之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。

在產品研發或改進過程中，需要進行大量而重復的實驗以確定最優的配方及工藝。掌握先進的實驗方法和數據處理方法，可以縮短研發周期、節省研發成本。
《從零學實驗設計與數據處理》以實驗設計為主線，除了介紹實驗設計的基本原理與方法以外，佐以大量產業車間范例，旨在使讀者學會不同的實驗設計的理論與方法。同時通過本書對范例的說明，了解如何應用實驗設計增進科研以及在車間實驗的效率。
本書具有理論與實踐緊密結合的特點，可供材料、化工等相關行業的研發工程師及大中專學生參考，也可供高等學?；ゎ悓I及相關專業師生參閱。

第1章概述001
1.1實驗的特性001
1.2實驗設計002
1.2.1實驗設計的過程002
1.2.2實驗設計的優勢003
1.2.3實驗設計的功能004
1.3實驗設計的應用004
1.3.1實驗設計應用范圍004
1.3.2實驗設計的分類005
1.4實驗設計的經典范例006
1.5實驗設計基本原理013
1.5.1實驗設計的原則013
1.5.2實驗的策略014
1.6實驗設計的步驟016
1.7實驗全過程常犯的錯誤018
1.7.1實驗設計常見的問題018
1.7.2實驗執行時的問題019
1.7.3數據處理常見的問題020

第2章實驗設計和數據處理的統計基礎022
2.1名詞術語022
2.2實驗數據024
2.2.1實驗數據處理024
2.2.2處理實驗數據前的認知025
2.2.3數據模型026
2.3統計常用公式0272.3.1數據型態027
2.3.2集中趨勢028
2.3.3離散程度030
2.3.4品管統計035
2.4假設檢驗035
2.4.1假設檢驗說明035
2.4.2臨界值檢驗法037
2.4.3概率檢驗法039
2.4.4檢驗過程040
2.5t檢驗041
2.5.1單樣本t檢驗042
2.5.2配對樣本t檢驗042
2.5.3獨立雙樣本t檢驗043
2.6F檢驗044
2.7方差分析046
2.7.1方差分析說明046
2.7.2單因子方差分析047
2.7.3雙因子方差分析049
2.8回歸分析050
2.8.1簡單線性回歸050
2.8.2復回歸058

第3章實驗設計——要因法065
3.1要因實驗法065
3.1.1完全隨機設計066
3.1.2隨機集區設計066
3.1.3拉丁方設計067
3.2因子實驗——二因子設計068
3.3要因法實驗范例——光盤膜層069

第4章實驗設計——正交表法078
4.1正交配置與正交表078
4.1.1正交實驗設計078
4.1.2正交表078
4.1.32n型正交表L8(27)079
4.1.42n型正交表L16(215)081
4.1.53n型正交表L9(34)081
4.2正交表實驗082
4.2.1正交表實驗配置說明083
4.2.2正交表實驗配置范例087
4.2.3使用正交表的注意事項091
4.32n正交表實驗范例091
4.3.1環氧樹脂評價091
4.3.2化學蝕刻液配方實驗096
4.42n,3n正交表實驗范例101
4.4.1第一階段實驗計劃102
4.4.2第二階段實驗計劃107
4.5正交表優化制程實驗范例111
4.5.1第一次實驗111
4.5.2第二次實驗113
4.5.3第三次實驗116

第5章實驗設計——田口式工程法119
5.1田口式質量工程119
5.1.1田口方法119
5.1.2田口法分析121
5.1.3魯棒設計122
5.1.4干擾策略123
5.1.5田口參數設計之重點125
5.2田口實驗范例——如何提升DVD-RAM膠合強度126
5.3田口實驗范例——IC封裝焊線改善質量實驗130

第6章實驗設計——反應曲面法137
6.1反應曲面法簡介137
6.2一階反應曲面法139
6.2.1反應曲面實驗設計要求139
6.2.2一階反應曲面法之實驗設計139
6.3反應曲面實驗140
6.3.1中央合成設計簡介140
6.3.2Box-Behnken設計簡介141
6.4混料設計142
6.4.1混料設計說明142
6.4.2混料設計數據分析143
6.5反應曲面實驗范例——聚酰亞胺黏合實驗145
6.6反應曲面實驗范例——旋轉涂布玻璃黏合實驗148

第7章實驗設計綜合范例151
7.1反映曲面綜合實驗范例——印刷電路板用防焊油墨的最佳工藝條件151
7.1.1阻焊油墨批覆預備實驗151
7.1.2旋轉涂布參數設定實驗152
7.1.3曝光顯影參數設定實驗154
7.1.4因子實驗-1156
7.1.5因子實驗-2160
7.1.6RSM-中心因子實驗163
7.2混料設計綜合實驗范例——疏水涂層制備最佳工藝條件170
7.2.1因子設定實驗170
7.2.2混料實驗173

參考文獻178