试验设计与统计分析：发展历程

试验设计源于农业试验，是数理统计学的一个分支，是科学试验和统计分析方法相互交叉形成的一门学科。试验设计是20世纪20年代，由英国生物统计学家费舍尔（Ronald Aylmer Fisher，1890—1962）所创立的。起因是他在进行农业田间试验时，发现环境条件难以控制，导致随机误差不可避免。他重新对试验方案作出了更合理的安排，使得试验数据有合适的数学模型以减轻随机误差的影响，从而提高试验的精度与可靠性。1923年，他与肯齐合作第一次发表了试验设计的实例与设计的基本思想，并于1935年出版了名著《试验设计》（The Design of Experi-ment）一书，标志着“试验设计”的诞生，并将其应用于农业、生物学、遗传学等领域，取得了巨大的成功，大大地推动了这些学科的发展。费舍尔在试验设计和统计分析方面做了一系列的先驱工作，开创了一门新的应用技术学科，从此试验设计成为统计科学的一个分支。因此，费舍尔被称为试验设计的奠基人。

其后又有多位学者进行了大量的开拓性工作，产生了很多新的试验设计方法。试验设计自20世纪20年代问世至今，其发展大致经历了三个阶段：早期的单因素和多因素方差分析，传统的正交试验法和近代的调优设计法。

20世纪50年代，日本统计学家田口玄一（G. Taguchi）创立了正交试验设计，使得试验设计的应用更加广泛，并在工业生产的过程中得到了大力的推广和应用。有人夸张地说，日本在第二次世界大战后工业和经济的飞速发展，“试验设计”占有很大的功劳。田口博士曾经说过，不懂试验设计的工程师只能算半个工程师。在日本，“正交试验设计技术”被誉为国宝级的统计学设计方法。

我国于20世纪50年代前后开始研究“试验设计”这门科学，1948年范福仁先生在国内出版了《田间试验设计与分析》一书。在正交试验设计领域，国内学者在正交试验设计的观点、理论和方法上都有新的创见，编制了一套适用的正交表，简化了试验程序和试验结果的分析方法，创立了简单易学、行之有效的正交试验设计法。1978年，王元教授和方开泰教授创立了均匀设计方法，该设计考虑如何将设计点均匀地散布在试验范围内，使得能用较少的试验点获得最多的信息，并已经应用在了国内外的多个行业，取得了很多成果。著名数学家华罗庚教授也在国内积极倡导和普及“优选法”，并成功用于五粮液的生产，从而使试验设计的概念得到更大的普及。(www.xing528.com)

到目前为止，本学科经过了90多年的研究和实践，已成为广大技术人员与科学工作者必备的基本理论知识。20世纪30年代，英国的纺织业开始使用试验设计方法。第二次世界大战期间，美国的军工企业也开始使用试验设计方法。“二战”以后，美国和欧洲的机械、化工和电子等众多行业纷纷使用试验设计方法，试验设计已经成为理、工、农、医等各个领域、各类试验通用的技术和方法。实践表明，该学科与工农业生产的实际相结合，产生了巨大的社会效益和经济效益。

近年来，随着计算机技术的发展和进步，出现了各种针对试验设计和试验数据处理的软件，如SAS（statistical analysis system），SPSS（statistical package for the social science），Matlab Origin和Excel等，它们使试验数据的分析计算不再繁杂，试验设计和统计分析工作变得简单易行，极大地促进了本学科的快速发展和普及。