隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，統(tǒng)計(jì)學(xué)在現(xiàn)代化生產(chǎn)實(shí)踐和社會(huì)生活中的地位日益重要。一般而言，數(shù)理統(tǒng)計(jì)主要是對(duì)已經(jīng)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析或推斷，而試驗(yàn)設(shè)計(jì)是用于決定數(shù)據(jù)收集的方法。它是以概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)為理論基礎(chǔ)，研究如何合理地、經(jīng)濟(jì)地、科學(xué)地安排試驗(yàn)的一項(xiàng)技術(shù)。合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)科學(xué)試驗(yàn)是非常重要的，它不僅能夠節(jié)省人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，更重要的是它能夠減少試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)的精確度，取得真實(shí)可靠的試驗(yàn)資料，為統(tǒng)計(jì)分析得出正確的判斷和結(jié)論打下基礎(chǔ)。
　　試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展十分迅速，新的理論、方法以及各類用于試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析的統(tǒng)計(jì)軟件不斷涌現(xiàn)，這就需要我們對(duì)原來的理論和方法進(jìn)行補(bǔ)充與修正。由于試驗(yàn)的設(shè)計(jì)階段和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析階段都需要進(jìn)行大量復(fù)雜的計(jì)算，如果不使用統(tǒng)計(jì)軟件幾乎無法完成這些工作。
　　目前國(guó)內(nèi)高校結(jié)合統(tǒng)計(jì)軟件來講解試驗(yàn)設(shè)計(jì)的書籍非常多，使用的軟件例如MATLAB，Minitab，SPSS，Excel等。這些軟件在處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)方面功能強(qiáng)大，而在構(gòu)造設(shè)計(jì)方面卻有各自的不足，功能比較全面的統(tǒng)計(jì)軟件SAS、或是試驗(yàn)設(shè)計(jì)的專業(yè)軟件Designexpert都需要付費(fèi)才能使用。相比之下，R語言是一款自由、免費(fèi)、源代碼開放的軟件，而且近年來，統(tǒng)計(jì)學(xué)者貢獻(xiàn)了很多用于試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析的R語言軟件包，使得處理試驗(yàn)設(shè)計(jì)的問題越來越方便。
　　鑒于此，本書較為系統(tǒng)地介紹了試驗(yàn)設(shè)計(jì)的一些基本原理、方法及其應(yīng)用。為方便讀者理解和掌握相關(guān)知識(shí)，本書中所介紹的每一種試驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論與方法都結(jié)合R語言給出解決問題相應(yīng)的步驟，并附上R程序供讀者學(xué)習(xí)掌握。本書在編排上以介紹試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法與理論為主，配合R軟件的實(shí)際操作分析及處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)為輔。一方面介紹R語言中與試驗(yàn)設(shè)計(jì)相關(guān)的程序包的使用，另一方面，根據(jù)理論與方法，安排了許多自編函數(shù)用于分析實(shí)際問題。讀者在學(xué)習(xí)的過程中，可以一邊掌握已有的程序包的使用方法，一邊根據(jù)實(shí)際問題編寫解決問題的函數(shù)。
　　本書共分8章，涵蓋了試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的主要原理和方法。第1章介紹了試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本概念與方法。第2章作為分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，介紹了線性模型的理論，包括方差分析模型與回歸分析模型，并結(jié)合R語言進(jìn)行分析。第3章介紹了區(qū)組設(shè)計(jì)及相關(guān)的設(shè)計(jì)，包括完全區(qū)組設(shè)計(jì)、平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)、拉丁方設(shè)計(jì)、尤敦方設(shè)計(jì)，每一種設(shè)計(jì)都有相應(yīng)的R語言軟件包配合使用。第4章介紹了析因設(shè)計(jì)的理論與基本方法，使用R語言構(gòu)造析因試驗(yàn)的混區(qū)設(shè)計(jì)等問題。第5章介紹了正交設(shè)計(jì)、Plackett-Burman設(shè)計(jì)。第6章是基于相應(yīng)曲面設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，介紹了回歸設(shè)計(jì)的基本概念與常用方法、最優(yōu)設(shè)計(jì)理論，在R中都有相應(yīng)的程序包可供調(diào)用。第7章介紹了混料設(shè)計(jì)的基本概念與常用的設(shè)計(jì)，常用的設(shè)計(jì)包括單純形——格子設(shè)計(jì)，單純形——中心設(shè)計(jì)，Cox設(shè)計(jì)等；常用的方法主要有：使用獨(dú)立變量變換的方法可以在混料試驗(yàn)域內(nèi)構(gòu)造中心組合設(shè)計(jì)、旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)、使用逆變換方法以及指數(shù)變換法構(gòu)造混料均勻設(shè)計(jì)、最優(yōu)設(shè)計(jì)的隨機(jī)搜索方法等。第8章介紹了其他一些常見的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，包括穩(wěn)健設(shè)計(jì)的基本方法與理論，在R軟件中能直接生成正交表、pb表等，并且有構(gòu)造直積正交設(shè)計(jì)的函數(shù)，這些函數(shù)都可以直接應(yīng)用到正交設(shè)計(jì)中。然后介紹了關(guān)于均勻設(shè)計(jì)、混料均勻設(shè)計(jì)等方法。
　　本書省略了各類理論的推導(dǎo)和證明，但這些理論的證明與推導(dǎo)在一般教材中都能找到。有興趣深入了解的讀者可以參閱相關(guān)書籍和文獻(xiàn)。由于試驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論十分豐富，方法較多，很多情況下需要根據(jù)不同的實(shí)際問題編寫R函數(shù)。書中所介紹的R函數(shù)，一部分可以直接下載調(diào)用，一部分是作者自編函數(shù)，讀者可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這些函數(shù)進(jìn)行修改與補(bǔ)充。
　　最后，在此感謝廣州大學(xué)朱志彬、李衛(wèi)霞、吳惠彬、胡小玲、李俊鵬、冷薇、劉妙玲、郝紅花、王浩宇、凌羚、羅嘉成、朱小淵、龔政、葉婉穎，在全書的編撰過程中一起協(xié)助作者搜集資料和編寫程序。由于編者水平有限，書中難免有錯(cuò)漏以及不妥之處，真誠(chéng)地希望使用本書的教師和同學(xué)指正，以便再版時(shí)修改。