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1.第一個(gè)原則:重復(fù)測試

重復(fù)測試意味著一種處理應(yīng)用于多個(gè)測試單元。這些單位是在我們的統(tǒng)計(jì)推斷中由一個(gè)過程形成的總體的代表，它使我們能夠估計(jì)檢驗(yàn)誤差的大小。通常，顯著性檢驗(yàn)是用隨機(jī)誤差比較不同處理之間的差異。只有當(dāng)處理間差異顯著大于隨機(jī)誤差時(shí)，才能說“處理間差異顯著”。沒有隨機(jī)誤差就沒有統(tǒng)計(jì)推斷，所以在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中安排重復(fù)試驗(yàn)是很重要的。

應(yīng)該注意的是，不同的單元必須是可復(fù)制的，而不僅僅是同一個(gè)單元。換句話說，我們必須重新做測試，也就是重復(fù)測試，而不僅僅是重復(fù)觀察或取樣。比如上面的例子。必須在相同的工藝條件下生產(chǎn)兩罐或更多罐的合成氨，而不是僅僅從同一罐合成氨中取不同的樣品來測試純度。顯然，從同一罐合成氨中取不同樣品測得的純度差異較小，而從不同罐合成氨中取不同樣品測得的純度差異較大。用重復(fù)相同單元得到的差值來估計(jì)隨機(jī)誤差，會(huì)低估測試誤差，結(jié)論不可靠。實(shí)驗(yàn)中必須有真實(shí)的重復(fù)。

2.第二個(gè)原則:隨機(jī)化

隨機(jī)化意味著以完全隨機(jī)的方式安排每個(gè)實(shí)驗(yàn)和/或測試單元的順序。這樣做的目的是防止對響應(yīng)變量的一些未知的系統(tǒng)影響。如果我們按照訂單在同一天進(jìn)行八項(xiàng)測試，會(huì)有什么問題？如果當(dāng)天的電壓有由高變低的趨勢，而恰恰是電壓的降低會(huì)導(dǎo)致純度的降低，那么很明顯，前四次測試是在電壓較高的情況下進(jìn)行的，后四次測試是在電壓較低的情況下進(jìn)行的。如果完全打亂這八項(xiàng)測試的順序，就不會(huì)再出現(xiàn)上述問題。隨機(jī)化并不能減少測試誤差本身，但隨機(jī)化可以防止一些未知的系統(tǒng)影響反應(yīng)變量。

3.第三個(gè)原則:區(qū)域化

測試單元之間難免會(huì)有一些差異。如果我們能夠按照一定的方式將它們分組，并且每組內(nèi)部的差異能夠保證很小，也就是同質(zhì)的，那么我們就可以很大程度上消除大的測試誤差對分析造成的不利影響。

一組同質(zhì)的試驗(yàn)單元稱為一個(gè)區(qū)塊，將所有試驗(yàn)單元分成若干個(gè)區(qū)塊的方法稱為分區(qū)或分組。通過比較同一區(qū)塊內(nèi)各處理間的差異，可以在處理效果的比較中消除區(qū)塊效應(yīng)，從而使整個(gè)實(shí)驗(yàn)的分析更加有效。

比如假設(shè)上(下)午時(shí)段差別不大。但是上午和下午可能會(huì)有很大的區(qū)別，所以我們會(huì)把上午和下午當(dāng)作兩個(gè)區(qū)塊。這時(shí)，在分析中，我們可以擺脫上午和下午的差異的影響，或者盡量把所有的實(shí)驗(yàn)都安排在上午(或下午)。如果劃分組是有效的，這種方法可以分離分析中各塊之間的差異，可以大大降低可能存在的未知變量的系統(tǒng)影響，這就是劃分組的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，還應(yīng)該使用隨機(jī)化來安排測試順序和測試單元在塊中的分配。什么時(shí)候使用分區(qū)組，什么時(shí)候使用隨機(jī)化？在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則:“能分組者分組，不能分組者隨機(jī)化”