試驗應(yīng)用統(tǒng)計

前言

現(xiàn)在越來越多的人意識到統(tǒng)計學(xué)是人類認知世界的三門重要公共基礎(chǔ)科學(xué)之一，即除了哲學(xué)、數(shù)學(xué)（這里主要指純數(shù)學(xué)）之外，就是統(tǒng)計學(xué).哲學(xué)是通過對世界（客觀或主觀）總的看法和思維邏輯方式的研究來認知世界的，數(shù)學(xué)是通過對世界（客觀或主觀想像）的空間和形態(tài)（包括存在于現(xiàn)實或思維可能想像的數(shù)量、符號、圖形等）的邏輯關(guān)系的研究來認知世界的，而統(tǒng)計學(xué)則是通過對世界（客觀或主觀）的觀察，即通過觀察世界發(fā)生的現(xiàn)象而得到各種形態(tài)的信息、數(shù)據(jù)資料（包括被動得到的或者主動設(shè)計收集而得到的）來認知世界的，包括研究如何觀察和收集信息、數(shù)據(jù)以及對得到的數(shù)據(jù)如何進行分析的方法.這三門公共基礎(chǔ)科學(xué)既各自具有一定的獨立性，又相互聯(lián)系和相互支撐，哲學(xué)和數(shù)學(xué)更具有綜合指導(dǎo)性，統(tǒng)計學(xué)要用到前兩者的思維方法和知識，但又為前兩者的研究提供參考或依據(jù)，而且它們的理論和方法都要通過時間和實踐來檢驗.這里實踐的含義可能各自有所不同，例如，哲學(xué)的理論要得到各類其他科學(xué)的驗證（包括實際的檢驗），數(shù)學(xué)要經(jīng)得起思維邏輯嚴密性推敲或者在其他科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的有效性來檢驗，而統(tǒng)計學(xué)則更多地要得到實際的直接檢驗.要提高人們的科學(xué)素養(yǎng)和認知能力，這三者看來都是不可缺的.作為認知和思維方法，試驗設(shè)計和分析是統(tǒng)計學(xué)中最重要的分支之一.從歷史上講，試驗設(shè)計為現(xiàn)代統(tǒng)計學(xué)的建立打下了基礎(chǔ).現(xiàn)代統(tǒng)計學(xué)最重要奠基人之一的偉大統(tǒng)計學(xué)家R.AFisher，早在20世紀20年代就從研究農(nóng)業(yè)試驗設(shè)計開始研究統(tǒng)計學(xué)，為建立現(xiàn)代統(tǒng)計學(xué)進一步奠定基礎(chǔ).現(xiàn)代試驗設(shè)計也就從此誕生，后來得到迅速發(fā)展，成為統(tǒng)計學(xué)中開發(fā)最早、影響最大的分支之一.至今，已形成廣泛的理論和應(yīng)用體系，并已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到涉及自然科學(xué)和技術(shù)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物、醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生、物理、化學(xué)、工程、環(huán)保、科學(xué)計算、仿真技術(shù)、航空航天等領(lǐng)域以及人文社會經(jīng)濟科學(xué)的各個分支，即幾乎所有科學(xué)領(lǐng)域.可以說，凡是要通過觀察和進行科學(xué)實驗來了解某個客體、現(xiàn)象或過程并進行統(tǒng)計推斷的地方，都要用到試驗設(shè)計和試驗數(shù)據(jù)分析.尤其是在市場激烈競爭的今天，產(chǎn)品質(zhì)量被視為企業(yè)的生命，試驗設(shè)計便成為產(chǎn)品質(zhì)量工程的重要組成部分而受到特別重視，應(yīng)用十分廣闊。是為試驗者寫的統(tǒng)計學(xué)教材，介紹了針對試驗設(shè)計用到的統(tǒng)計學(xué)思想和方法，同時生動、概括地描述了什么是統(tǒng)計學(xué)以及人們?nèi)绾斡媒y(tǒng)計學(xué)認知世界的思維過程和方法，因此，無論是對試驗者還是對一般想了解統(tǒng)計學(xué)的人來說，本書都是一本不可多得的好書.無疑，本書自1978年出版以來，對試驗設(shè)計的發(fā)展做出了劃時代的貢獻.此外，它對促進統(tǒng)計學(xué)的發(fā)展，包括對統(tǒng)計學(xué)的理解，對統(tǒng)計學(xué)方法的技巧應(yīng)用……都有獨到之處。本書第2版對第1版的材料做了重新安排，并且對許多部分進行了改寫，這樣讀者更易接受和理解.它以更加深入淺出的語言介紹了試驗設(shè)計的思想和各類設(shè)計分析的方法，不僅對工程實際工作者在應(yīng)用試驗設(shè)計中有著直接的指導(dǎo)作用，而且為理論研究者提供更加豐富的思想啟示.另外，本書第2版還引進或強調(diào)了本版前言提到的許多東西，還增加了一些新內(nèi)容，如現(xiàn)代質(zhì)量控制過程。

內(nèi)容概要

本書從試驗工作者的角度闡述了統(tǒng)計方法在試驗設(shè)計中的應(yīng)用，強調(diào)科學(xué)地利用統(tǒng)計工作從試驗數(shù)據(jù)中獲取最大的信息。內(nèi)容主要包括：基礎(chǔ)知識、比較兩總體、兩水平因析設(shè)計、部分因析設(shè)計、因析設(shè)計及數(shù)據(jù)變換、變差的多種來源、最小二乘與試驗設(shè)計的必要性、響應(yīng)曲面的某些應(yīng)用等。    本書內(nèi)容豐富，從實際問題出發(fā)，分析各種方法的利弊，然后采用最佳統(tǒng)計方法解決問題，本書適合作為理工科各專業(yè)本科生，研究生的統(tǒng)計學(xué)教材，也可作為相關(guān)領(lǐng)域研究人員的參考讀物。

作者簡介

George E．R Box美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校R．A．Fisher統(tǒng)計名譽教授。他是美國人文和自然科學(xué)研究院院士，美國統(tǒng)計學(xué)會S．S．Wilks紀念獎?wù)?、美國質(zhì)量協(xié)會Shewhart獎?wù)潞陀始医y(tǒng)計協(xié)會Guy銀獎的獲得者。

書籍目錄

譯者序第2版前言第1章 促進知識的產(chǎn)生  1.1 學(xué)習(xí)過程  1.2 重要的考慮  1.3 試驗者的問題及統(tǒng)計方法  1.4 一個典型研究  1.5 如何用統(tǒng)計技術(shù)第2章 基礎(chǔ)知識(概率、參數(shù)和統(tǒng)計)  2.1 試驗誤差  2.2 分布  2.3 統(tǒng)計量和參數(shù)  2.4 位置和散布的度量  2.5 正態(tài)分布  2.6 正態(tài)概率作圖  2.7 隨機性和隨機變量  2.8 協(xié)方差和相關(guān)作為線性相依性的度量  2.9 學(xué)生氏t分布  2.10 參數(shù)估計  2.11 來自正態(tài)總體的隨機抽樣  2.12 卡方和F分布  2.13 二項分布  2.14 泊松分布  附錄2A 觀測的線性組合的均值和方差第3章 比較兩總體：參照分布、檢驗和置信區(qū)間  3.1 相關(guān)的參照集合和參照分布  3.2 隨機配對比較設(shè)計：男孩鞋子例子  3.3 分區(qū)組和隨機化  3.4 小結(jié)：簡單試驗中的比較、重復(fù)、隨機化和分區(qū)組  3.5 顯著性檢驗再討論  3.6 離散數(shù)據(jù)的推斷：二項分布  3.7 頻數(shù)(每單位的計數(shù))的推斷：泊松分布  3.8 列聯(lián)表和關(guān)聯(lián)性檢驗  附錄3A 兩總體比較檢驗的穩(wěn)健性對比  附錄3B 基于歷史數(shù)據(jù)的參照分布的計算第4章 比較多個總體：隨機區(qū)組和拉丁方  4.1 在一個完全隨機設(shè)計中比較k個處理  4.2 隨機區(qū)組設(shè)計  4.3 裂區(qū)試驗初步及其與隨機區(qū)組的關(guān)系  4.4 多個分區(qū)組成分：拉丁方設(shè)計  4.5 平衡不完全區(qū)組設(shè)計  附錄4A 圖形方差分析的基礎(chǔ)  附錄4B 一些有用的拉丁方：希臘拉丁方和超希臘拉丁方設(shè)計第5章 兩水平因析設(shè)計  5.1 引言  5.2 例1：三因子(變量)對薄層清晰度的影響  5.3 例2：三因子對某聚合物溶劑的三種物理性質(zhì)的影響  5.4 2因析設(shè)計：試驗工廠研究  5.5 主效應(yīng)的計算  5.6 交互作用  5.7 真實的重復(fù)試驗  5.8 結(jié)果的解釋  5.9 對照表  5.10 2因析試驗中ANoVA的誤用  5.11 觀察數(shù)據(jù)  5.12 多個響應(yīng)的處理：寵物食品試驗  5.13 2因析設(shè)計：工藝過程開發(fā)研究  5.14 利用正態(tài)圖和Lenth圖分析  5.15 因析設(shè)計數(shù)據(jù)的其他模型  5.16 2因析設(shè)計分區(qū)組  5.17 邊做邊學(xué)  ……第6章 部分因析設(shè)計第7章 補充的部分因析設(shè)計及其分析第8章 因析設(shè)計及數(shù)據(jù)變換第9章 變差的多種來源第10章 最小二乘與試驗設(shè)計的必要性第11章 建模、幾何及試驗設(shè)計第12章 響應(yīng)曲面方法的某些應(yīng)用第13章 設(shè)計穩(wěn)健產(chǎn)品和穩(wěn)健過程：引論第14章 過程控制一預(yù)測和時間序列：引論第15章 革新過程操作附錄 表

章節(jié)摘錄

插圖：模型：我太太用過我的車。演繹：她可能在車里留了紙條。數(shù)據(jù)：是的，你看，紙條就在這兒。假設(shè)要解決一個特定問題并且初始的思索提出某些相關(guān)的想法或理論。然后就會尋找數(shù)據(jù)來進一步支持或者否定這一理論。這可能由以下某些方面組成：你的領(lǐng)域和互聯(lián)網(wǎng)的搜索、步行到圖書館查詢、與合作者和執(zhí)行者的討論會，對過程的被動觀測或者主動試驗。在任何情況下，事實和收集到的數(shù)據(jù)有時會進一步證實你的猜想，此時你可能已經(jīng)解決了你的問題。然而，經(jīng)常發(fā)生的是你的初始想法僅有部分是對的或者完全是錯的。在這后兩種情況下，演繹和現(xiàn)實情況之間的差異使得你還要繼續(xù)搜集數(shù)據(jù)。這就可能導(dǎo)致一種修正或者完全不同的想法，并且對你目前的數(shù)據(jù)進行重新分析或者產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)。人類的左右腦就是用來執(zhí)行這種持續(xù)的歸納一演繹交流的。當這種反復(fù)過程能夠解決問題時，你就不會期待這個解的本性或者達到這個解的路徑是唯一的。一個化學(xué)例子RitaStoveing一個化學(xué)家，有過如下的想法：模型因為一種最新發(fā)現(xiàn)的催化劑的某些性質(zhì)，在一種特定反應(yīng)混合物中它的存在可能會造成化學(xué)藥品A跟化學(xué)藥品B以高產(chǎn)量形成一種有價值的產(chǎn)品C。演繹麗塔有一個試探性的假設(shè)并且推斷出它的結(jié)果，但是沒有數(shù)據(jù)來驗證或者否定它的真實性。根據(jù)和同事們交談、小心地查閱文獻以及在計算機上的更進一步地搜索，她確認還未曾有人實施操作來完成這一課題。因此，她決定進行一些適當?shù)脑囼?。?yīng)用她的化學(xué)知識，她要在一個細心選擇的條件上做一個試驗。特別地，她猜想溫度600~C應(yīng)該值得一試。數(shù)據(jù)第一個試驗的結(jié)果令人失望。所要求的產(chǎn)品C是一種無色、無味的液體，而目前所得到的是一種黑色焦油狀的產(chǎn)品，且只含不到1%的物質(zhì)C。

媒體關(guān)注與評論

“這本書寫得很好，值得每個工程師和技術(shù)人員都擁有一本。” 　　——《IEEE Electrical Insulation Magazine》“……我們的專業(yè)人員幾乎都能從該書中受益，享受到閱讀樂趣！”　　——《Journal of the American Statistical Association》“每個行業(yè)統(tǒng)計人員的書架上都應(yīng)該有這本書，書中包含了很多智慧，尤其第2版做了巨大的改進，值得推薦！”　　——《The American Statistician》

編輯推薦

多年來，《試驗應(yīng)用統(tǒng)計·設(shè)計、創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)(原書第2版)》第1版一直是試驗方法應(yīng)用的主要參考書，尤其適用于試驗設(shè)計。第2版采用與第1版同樣的方式，通過完整的工作實例、易于理解的圖形以及適當?shù)厥褂糜嬎銠C來闡述相關(guān)的統(tǒng)計方法應(yīng)用。為了激發(fā)創(chuàng)新、發(fā)現(xiàn)和解決問題，第2版向試驗者提供了科學(xué)的統(tǒng)計工具，以最大限度地從研究數(shù)據(jù)中獲取信息。作者從需要解決的實際問題出發(fā)，給出在試驗設(shè)計和分析各階段要使用的最佳方法。《試驗應(yīng)用統(tǒng)計·設(shè)計、創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)(原書第2版)》涵蓋物理、工程、生物和社會科學(xué)等方面的應(yīng)用，是專為必須使用統(tǒng)計方法進行試驗的人設(shè)計的。讀者只需要具備一些基本的數(shù)學(xué)知識，就可掌握書中所描述的統(tǒng)計方法。

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