在工艺优化与配方改良的真实生产环境里，随意试错不仅耗时更会增加成本与风险。Design Expert作为一款面向试验设计与响应面分析的专业软件，由StatEase团队长期打磨，目标是用尽量少的试验次数获得最大的信息量，从而建立稳健的统计模型并据此做出可落地的工艺决策。围绕Design Expert是什么软件与Design Expert使用教程两大主题，本文以总分总结构系统展开，既解释工具定位与能力边界，也以可直接执行的操作步骤演示从建模到优化再到验证的完整闭环，最后进一步延伸到质量改进与团队协作等进阶实践，帮助读者将Design Expert真正用在产线与实验室的场景之中，并在开头与结尾均保持完整标题的呈现。

　　一、Design Expert是什么软件

　　Design Expert是一款以试验设计为核心的统计建模与优化平台，强调以科学的试验布局取代凭经验摸索，常用于化工材料医药食品电子制造等行业的配方筛选与工艺窗口寻优。其核心能力可概括为试验设计生成、结果录入与可视化、方差分析与模型筛选、响应面建模与诊断、单目标与多目标优化、解的确认与报告输出等六个环节。

　　1、设计类型覆盖全面。Design Expert内置筛选类设计与优化类设计两大谱系，包括全因子、分部试验、PlackettBurman筛选设计、中心复合与BoxBehnken响应面设计、混料设计与加工变量混合设计、田口正交表等，可适配变量多且资源有限的典型场景。

　　2、建模与比较透明。软件提供线性、交互、二次多项式等多种模型阶次选择，同时配套显著性检验、失拟检验、确定系数与调整系数、预测系数、充足精度等诊断指标，帮助用户在拟合度与简洁性之间做取舍。

　　3、图形化洞察直观。等高线图、三维响应面、扰动图、主效应与交互作用图、残差正态与残差对比、影响点诊断等图形均可一键生成，方便向非统计背景的同事解释规律与机制。

　　4、优化求解得分化。数值优化与图形优化两种方式并存，基于目标值与重要度权重构建期望度函数，支持一次性兼顾多个响应的最优妥协解，并将候选解列表化为可复现的工艺配方。

　　5、数据管理与可追溯。设计评审、别名结构、随机化与区组、实验顺序与执行记录、导出报表与附图齐备，便于在质量体系内保存和复核。

　　6、学习成本较友好。Design Expert以向导式流程组织界面，从创建设计到分析优化有清晰的顺序提示，适合工程人员快速上手并形成标准化模板。

　　二、Design Expert使用教程

　　这一部分给出从零开始的可执行步骤，以常见的响应面优化任务为例，完整覆盖设计创建、试验执行、模型分析、数值优化与确认试验的闭环流程。不同版本在细节命名上可能略有差异，但路径与思路一致。

　　1、创建新设计

　　1、启动Design Expert后在欢迎页选择创建新设计或在菜单中选择新建设计，进入设计向导主界面。

　　2、在设计家族中选择目标类型。若是工艺参数寻优选择响应面方法，若是变量众多先粗筛可选择筛选设计。

　　3、以中心复合为例，选择二维或三维以上的中心复合设计，指定因子数量与设计格式，确认是否包含中心点与星点，并选择星点距离方式如可旋转或可等距。

　　4、在因子设置页声明每个定量因子的名称单位下限中点上限，并给出可执行的工程范围与安全边界，必要时添加加工变量用于混合加工联合问题。

　　5、在实验布局页设置区组与随机化，若存在批次效应或仪器漂移可启用区组以消除系统误差，若现场执行受限可锁定或分批生成试验序列。

　　6、点击生成设计，系统自动列出试验编号因子编码与真实值表，同时给出总试验数与中心点数目，使用设计评估功能检查别名结构与预测方差分布是否均衡。

　　2、录入与核对数据

　　1、将试验表导出交付现场执行，逐条记录响应值，例如产率黏度颜色评分拉伸强度等，并注明异常与复测情况。

　　2、完成执行后在Design Expert的响应列中输入结果，建议至少录入一个主响应与一个副响应便于后续多目标折中。

　　3、使用异常值预检查功能快速查看离群点，必要时在试验备注中标明原因与处理动作，保证数据完整可追溯。

　　3、拟合模型并做方差分析

　　1、在分析面板选择目标响应，指定候选模型阶次，常见为带二次项与交互项的二次多项式，同时保留缺失项以便逐步筛选。

　　2、点击拟合并查看方差分析结果，关注模型项的显著性、失拟项的显著性、确定系数与调整系数、预测系数、充足精度等关键统计量，确保模型既显著又不过拟合。

　　3、若残差不满足正态与方差齐性，调用变换建议工具获取幂次变换方案并自动转换，再次拟合直至诊断通过。

　　4、用系数表与置信区间识别主效应与交互强弱，结合工程知识剔除无意义项，保留能解释机理又利于控制的关键变量。

　　4、图形化洞察与可解释性

　　1、打开扰动图，在因子共同中心点处单独扰动一个因子，观察响应趋势，判断敏感度与单调性。

　　2、绘制等高线图与三维响应面，将两个关键因子置于横纵坐标，其余因子固定在可执行值，观察最优区域与斜率变化。

　　3、生成交互作用图，检视是否存在因子间的非加性影响，若交互显著则在工艺规程中避免单变量独立调整。

　　4、查看残差诊断与影响点图，若出现高影响点需回溯原始记录确认是否为书写错误或实验异常，必要时以复测补点。

　　5、数值优化并导出方案

　　1、进入数值优化模块，为每个响应设定目标类型与权重，可选趋于最大或趋于最小或等于目标值或在区间内最优，并为每个因子设定允许范围与是否偏好某段区间。

　　2、点击开始优化，软件返回候选解列表与总期望度得分，同时给出每个响应的单项期望度，挑选既得分高又工程可实施的解。

　　3、将候选解加载为当前设置生成图形优化叠加图，确认最优区域与可行边界一致，必要时调宽目标与权重以获得更稳健的折中解。

　　4、导出优化报告与设置表，包含因子水平、预测响应及置信区间，用于审批与下发。

　　6、确认试验与闭环评估

　　1、在设计表中添加确认试验行，填入候选解的因子水平并执行试验，录入实测响应与预测值对比。

　　2、计算相对误差并判断是否在预设容差内，若偏差较大则返回模型筛选与变换环节复查，或在局部加密设计以改善预测精度。

　　3、将通过确认的解固化为标准工艺参数，并归档设计文件数据表与图形报告，形成可复用模板。

　　三、Design Expert在企业优化与研究体系中的应用

　　在掌握Design Expert试验设计与响应分析的基本流程后，将该软件融入企业的工艺优化、质量控制与研发体系，能够显著提升组织层面的工程决策效率。此部分从方法沉淀、流程标准化和跨部门协同三个方向进行扩展，帮助团队把一次性的分析经验转化为可复用能力。

　　1、构建标准化设计模板体系

　　在长期的研发与生产优化中，不同行业的试验类型往往具有重复性特征。例如中心复合设计用于工艺窗口寻优，Plackett-Burman用于初期筛选，混料设计用于配方比例研究。企业可根据自身业务场景，使用Design Expert将这些高频设计建立为模板文件，统一因子命名、水平设置、区组安排及图形输出格式，使团队成员在不同项目中能够快速调用并复用经验。

　　2、与质量管理与统计工程方法结合

　　Design Expert不仅用于新配方或新工艺开发，也可对现有生产过程中的波动来源进行量化分析。例如结合SPC控制图识别波动区间，利用Design Expert设计敏感因子试验确认影响根因，再通过响应面优化调整关键工艺参数区间，实现过程鲁棒性提升与偏差抑制，从而形成“识别→试验→建模→控制”的质量闭环体系。

　　3、形成跨部门的可解释性分析报告

　　Design Expert生成的等高线图、三维响应面、交互作用图等具备直观展示效果，能够帮助研发、质量、生产、管理层就同一问题形成共识。通过设置统一图形模板与工程化说明格式，让不同岗位能够在同一套数据图形中直接识别趋势、敏感点与风险，实现跨角色决策的一致性，减少主观经验干扰。

　　4、面向全流程的持续改善与知识沉淀

　　将每一次Design Expert建模过程中的因子设定、诊断过程、模型筛选理由与优化结果整理为可检索的案例库。当后续出现相似问题时，不需要从零开始试验，而是依据案例库直接调用历史模型进行局部微调。长期来看，这不仅提升研发效率，也形成可积累、可传承、可审计的工程知识体系。

　　总结

　　Design Expert是什么软件，Design Expert使用教程的核心在于以科学的试验设计和可解释的统计模型替代经验试错，再通过数值优化与确认试验形成闭环，最终把可复制的流程固化为模板并沉淀到组织的知识库。作为一款专注试验设计与响应面分析的软件，Design Expert以丰富的设计谱系、透明的建模诊断、直观的图形工具与多目标优化能力，帮助工程团队在更少的试验次数下获得更高的决策把握度。读者可以依照教程部分的具体步骤从创建设计到确认试验一步步执行，也可以按第三段的延伸建议把工具升级为团队的标准化平台。借助Design Expert，实验与生产的联动将更紧密，优化将更快收敛，决策将更有据可依。Design Expert是什么软件，Design Expert使用教程