کتاب طراحی و تحلیل آزمایشها - مونتگمری

 

کتاب طراحی و تحلیل آزمایشها تألیف داگلاس سی. مونتگمری، با ترجمه ی عباس کحال زاده و علیرضا جباری توسط مرکز نشر دانشگاهی به چاپ رسیده است.

طراحی آزمایش، یک روش علمی جهت پیش بینی مسیر و محصولات یک واکنش می باشد؛ این عمل به محققان اجازه می دهد تا واکنش های خود را شبیه سازی، عوامل موثر بر افزایش کیفیت محصولات، تأثیرات مواد محیطی و غیر قابل کنترل، مواد اولیه و شرایط آزمایش را تعیین کنند. این طراحی ها با افزایش بازدهی، تغییر پذیری و ایجاد محصول بهتر همراه است. طراحی آزمایش به مهندسان کمک می کند تا هزینه ها و زمان تولید را کاهش دهند و محصولی کاربردی و مفید تولید کنند. کتاب "طراحی و تحلیل آزمایشها" به بررسی آزمایشهای تک عاملی، بلوک های تصادفی شده، آزمایشهایی با عاملهای تصادفی و مدلهای گریسون می پردازد.  کتاب  حاضر روش های بهسازی فرآیند، طراحی محصول و فرآیند سودمند را بازگو کرده است؛ در ادامه  نویسنده ابتدا مطالب را بیان می کند و سپس به بررسی فرمول های هر مبحث و کاربردشان می پردازد. در انتهای هر فصل، مسائلی همراه با پاسخ تشریحی جهت تمرین بیشتر آورده شده است. در انتهای کتاب ضمائمی شامل نمودارها، جداول و پارامترهای مختلف موجود می باشد که به دانشجویان در حل مسائل کمک می کند. "طراحی و تحلیل آزمایشها" مناسب دانشجویان کارشناسی مهندسی فیزیک، شیمی و ریاضی می باشد.

 

فهرست

1. مقدمه

راهبرد آزمایشگری برخی کاربردهای متداول طرح آزمایشی اصول اصلی رهنمودهایی برای طراحی آزمایشها تاریخچۀ مختصر طراحی آماری خلاصه مطالب: به کارگیری فنون آماری در آزمایشگری

2. آزمایشهای مقایسه ساده

مقدمه مفاهیم آماری اصلی نمونه گیری و توزیعهای نمونه گیری استنباطهای دربارۀ تفاوتهای میانگینها و طرحهای  تصادفی شده آزمودن فرضیه انتخاب اندازۀ نمونه بازده های اطمینان مقایسۀ میانگینی یگانه با مقداری مشخص خلاصه مطالب مسئله مقایسۀ جفتی مزایای طرح مقایسۀ جفتی استنباطهایی دربارۀ واریانس توزیعهای نرمال

3. آزمایشهای تک عاملی

تحلیل واریانس تحلیل مدل اثرهای ثابت تحلیل آماری براورد پارمترهای مدل داده های نامتوازن وارسی کفایت مدل نمودار مانده ها در توالی زمانی نمودار مانده ها در مقابل سایر متغیرها تفسیر علمی نتایج مدل برگشت مقایسه های ترسیمی میانگها تقابل تقابلهای متعامد مقایسۀ جفت میانگینهای تیمارها مقایسۀ میانگینهای تیمارها با تیماربا تیمار کنترل برونداد رایانه ای نمونه تعیین اندازۀ نمونه مشخص کردن افزایش انحراف معیار کشف اثرهای پراکندگی براورد کمترین مربعهای پارامترهای عدل آزمون معنی دار بودن برگشت عام آزمون کروسکال - والیس توضیحات کلی دربارۀ تبدیل رتبه

4. بلوکهای تصادفی شده، مربعهای لاتین و طرحهای مربوط

طرح بلوکی به طور کامل تصادفی شده وارسی کفایت مدل برخی جنبه های دیگر طرح بلوکی به طور کامل تصادفی شده طرح مربع لاتین طرحهای بلوکی ناکامل متعادل تحلیل آماری BIBD براورد کمترین مربعات پارامترها بازیابی اطلاعات میان بلوکی در طرح BIBD مسئله ها

5. آشنایی با طرحهای عاملی

تعریفها و اصول اساسی مزایای طرحهای عاملی طرح عاملی با دو عامل مثال تحلیل آماری مدل اثرهای ثابت وارسی کفایت مدل براورد پامتراهای مدل انتخاب اندازۀ نمونه فرض نبود برهمکنش در مدل دو عاملی یک مشاهده به ازای هر خانه طرح عاملی عام برازش خمها و رویه ها ی پاسخ بلوک بندی در طرح عاملی

6. طرح عاملی

طرح 2 طرح 2 عام تکرار تکی طرح 2 اضافه کردن نقطه های مرکزی به طرح 2

7. بلوک بندی و اختلاط در طرح عاملی 2

بلوک بندی طرح عاملی 2 ی تکرا شده اختلاط در طرح عاملی 2 اختلاط طرح عاملی 2 در دو بلوک اختلاط جزئی

8. طرحهای عاملی کسری دوترازی

کسر یک دوم طرح 2 کسر یک چهارم طرح 2 طرحهای III- تجزیه طرحهای IV و V- تجزیه خلاصه

9. طرحهای سه سطحی و آمیخته-

طرح عاملی3 نمادگذاری و سرآغاز بحث دربارۀ طرح 3 طرح 3 طرح عمومی 3 اختلاط در طرح عاملی 3 اختلاط طرح عاملی 3 در سه بلوک طرح عاملی 3 در 3 بلوک تکرار کسری طرح عاملی 3 یک سوم طرح عاملی 3 طرحهای کسری با سطوح آمیخته عاملها در طرحهای دو و سه سطحی عاملهای 3 و4 سطحی

10. برازش مدلهای رگرسیون

مدلهای برگشت خطی براورد پارامترها در مدلهای برگشت خطی آزمودن فرضیه ها در برگشت چندگانه آزمون معنی دار بودن برگشت بازه های اطمینان در برگشت چندگانه بازه های اطمینان پاسخ میانگین پیشگوییهایی دربارۀ مشاهده های پاسخ تازه شیوه های تشخیص در مدل برگشت عاملهای تشخیص تأثیر آزمودن نبود برازندگی

11. روشهای رویۀ پاسخ و رهیافتهای دیگر به فرایند بهینه سازی

روش تندترین شیب صعود تحلیل رویۀ پاسخ مرتبۀ دوم مشخص کردن رویۀ پاسخ سیستمهای پشته ای پاسخهای چندگانه طرحهای آزمایشهای برای برازنیدن رویه های پاسخ طرحهای برای برازنیدن مدل مرتبۀ اول بلوک بندی طرحهای رویۀ پاسخ آزمایشهای آمیخته طرح مقاوم پیشینه رهیافت رویۀ پاسخ در طراحی مقاوم

12. آزمایشهای با عاملهای تصادفی

مدل اثرهای تصادفی طرح عاملی دو عامله با عاملهای تصادفی مدل آمیختۀ دو عاملی قواعدی دربارۀ میانگینهای مربعات انتظاری مطالبی دیگر دربارۀ براورد مؤلفه های واریانس بازه های تقریبی اطمینان مربوط به مؤلفه های واریانس روش بزرگ - نمونۀ اصلاح شده براورد راستنمایی بیشینۀ مؤلفه های واریانس

13. طرحهای آشیانی و طرحهایی باکرت شکافته

طرح آشیانی دو مرحله ای تحلیل آماری وارسی تشخیصی طرحهای آشنانی لغزان طرح آشیانی عمومی m مرحله ای طرحهایی که هم عاملهای آشیانی و هم عاملهای فاکتوریل دارد طرح باکرت شکافته انواع دیگر طرح باکرت شکافته طرحهایی باکرت شکافته که افزون بر دو عامل دارد طرح باکرت شکافتۀ بازشکافته

14. نوشتارهایی دیگر دربارۀ طراحی و تحلیل

پاسخها و تبدیلهای غیر نرمال انتخاب تبدیل: روش باکس-کاکس مدل خطی تعمیم یافته داده های نامتوازن در طراحی عاملی داده های متناسب: نمونه ای آسان روشهای تقریبی روش های دقیق تحلیل کوواریانس توصیف شیوۀ عمل راه حل رایانه ای بسط، از طریق آزمون معنی دار بودن برگشت عمومی آزمایشهای عاملی با متغیرهای تصادفی کمکی معیارهای تکراری مسئله ها کتابنامه پیوستها نمایه

برشی از متن کتاب

تغییر پذیری حاصل از عامل مزاحم، در هر آزمایش، ممکن است در نتایج آن اثر بگذارد. به طور کلی عامل مزاحم را به صورت عاملی در طرح تعریف می کنیم که بر پاسخ اثر احتمالی داشته باشد، اما ما به آن اثر علاقه مند نباشیم. گاهی اوقات، عاملی مزاحم نامعلوم و کنترل ناشده است؛ یعنی، نمی دانیم که این عامل وجود دارد یا نه و حتی ممکن است هنگامی که به انجام آزمایش مشغولیم سطحها را تغییر دهد.تصادفی سازی، شیوۀ طراحی به کار رفته به منظور محافظت در مقابل این قبیل عوامل مزاحم « پنهان» است. در موارد دیگر، عامل مزاحم معلوم، اما کنترل ناپذیر است. اگر دست کم بتوانیم مقداری را که عامل مزاحم در هر اجرای آزمایش می گیرد مشاهده کنیم، می توانیم این مقدار را در تحلیل آماری با استفاده از تحلیل کوواریانس جبران کنیم. تحلیل کوواریانس شیوه ای است که در فصل 14 به بحث آن خواهیم پرداخت. هنگامی که سرچشمه اخلال منجر به تغییرپذیری معلوم و کنترلپذیر باشد، شیوۀ طراحی موسوم به بلوک بندی را می توان برای حذف نظام مند اثر آن در مقایسه های آماری میان تیمارها به کار برد. بلوک بندی فن طراحی بسیار مهمی است که در آزمایشهای صنعتی کاربردی گسترده دارد و موضوع بحث این فصل است. برای توضیح تصور کلی دربارۀ موضوع، فرض کنید می خواهیم تعیین کنیم که آیا چهار نوک مختلف سوار شده بر روی ماشین آزمون سختی نتایج مختلفی در اندازه گیری به بار می آورد یا نه. آمایش از این گونه ممکن است بخشی از بررسی قابلیت سنجه باشد. ماشین با فشردن نوک به داخل قطعۀ فلزی آزمودنی عمل می کند و با توجه به عمق فرورفتگی حاصل از آن، سختی قطعه را می توان تعیین کرد.  آزمایشگر تصمیم گرفته است چها مشاهده در مورد هر نوک انجام دهد. تنها یک عامل - نوع نوک - وجود دارد و طرح تک عاملی کاملاَ تصادفی شده، شامل تخصیص تصادفی هر یک از 16= 4 X4  اجرا به یک واحد آزمایشی، یعنی یک قطعه فلز و مشاهدۀ مقدار سختی حاصل از آن است. بنابراین، در این آزمایش 16 قطعۀ فلزی آزمونی مختلف، هر کدام هر نوبت اجرای طرح، مورد نیاز است. .

نویسنده: داگلاس سی. مونتگمری مترجمان: عباس کحالزاده - علیرضا جباری انتشارات: نوپردازان