Design-Expert：Stat-Ease 推出的实验设计（DOE）专用软件

Design-Expert 是 Stat-Ease 推出的实验设计（DOE）专用软件，覆盖从试验规划、统计建模到多目标优化的全流程，以向导式操作与可视化分析降低 DOE 门槛，广泛用于工业工艺优化、配方研发、质量改进，是研发与生产中提升效率、降低成本的核心工具。

核心功能模块详解

1.实验设计模块（Design）

• 因子筛选设计：支持 2k 全因子、部分因子（含 Plackett-Burman）、筛选设计（最多 50 个因子），通过信号灯配置快速识别关键因子，减少试验次数。

• 响应面设计（RSM）：中心复合（CCD）、Box-Behnken 等设计，自动设置中心点与区组，支持因子约束与分类因子集成，适配工艺参数优化与非线性建模。

• 混料设计（Mixture）：Scheffe、Slack 等模型，支持成分比例约束、微量成分添加与过程因子组合，用于食品、药品、化工配方研发。

• 组合设计：整合过程因子与混料成分，支持分割区组、稳健参数设计（Taguchi），适配复杂多因素试验。

• 自定义设计：支持用户定义生成器、线性约束与候选集，适配非标准试验需求。

2.统计分析模块（Analyze）

• 方差分析（ANOVA）：自动计算主效应 / 交互效应显著性，输出 p 值、F 统计量、决定系数（R²），支持模型精简与误差分析。

• 回归建模：线性 / 非线性 / 多项式回归，支持全局拟合、X/Y 误差与隐函数模型，内置 200 + 模型，可自定义函数，输出参数估计与残差诊断。

• 模型诊断：半正态 / 正态概率图、Box-Cox 变换建议、残差正态性 / 方差齐性检验，自动识别异常值与模型缺陷。

• 功效与样本量计算：在线功率分析，支持 α/β 风险设置，确保试验设计的统计有效性。

3.优化与可视化模块（Optimize & Visualize）

• 多目标优化：数值优化器同时满足多个响应目标（最大化 / 最小化 / 目标值），生成可行域与最优参数组合，支持约束条件设置。

• 图形化分析：主效应图、交互效应图、等高线图、3D 响应面图（可旋转），预测区间 / 置信区间阴影标注，直观呈现因子影响与模型不确定性。

• 自定义图形：支持预测值 / 残差绘图，通过大小 / 符号区分数据点，适配论文与报告可视化需求。

4.报告与合规模块（Report & Compliance）

• 自动化报告：生成 PDF/Word/Excel 格式报告，含 ANOVA 表、模型参数、优化结果与图形，支持验证试验设计与确认分析。

• 合规支持：符合 21 CFR Part 11，自动生成审计追踪，支持数据溯源与结果复现，适配医药、医疗器械等强监管领域。

• 数据集成：支持 Excel/CSV/TXT 导入，与 JMP、Minitab 等工具数据互通，便于跨平台协作。

5.高级扩展功能

• 脚本与自定义工具：支持 Design-Expert 脚本与 R 集成，实现复杂流程自动化、自定义模型开发与界面定制。

• 稳健参数设计：集成 Taguchi 方法，分析噪声因子影响，优化参数以提升产品 / 工艺稳健性。

• 分割区组与嵌套设计：支持难以改变因子的分组设置，降低试验复杂度，适配工业生产中的分层试验。