試驗(yàn)設(shè)計(jì)的七大步驟分析

1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）的七大步驟分析無論在六西格碼 管理，還是在工程品質(zhì)、科技研發(fā)等方面，試驗(yàn)設(shè)計(jì)都是我們常用來解決問題的方法，其應(yīng)用可 以說涵蓋所有的行業(yè)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)最開始是在農(nóng)林方面的研究，所以我們現(xiàn)在的很多試驗(yàn)設(shè)計(jì)專用名詞都源于此，BLOCK區(qū)組的意思，其原始含義就是田地的四方塊，隨著研究的深入，逐步應(yīng)用于機(jī)械、醫(yī)藥、化工等各個(gè)領(lǐng)域。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法很多，根據(jù)具體的問題模型和目的我們可以選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法，如混合設(shè)計(jì)、曲面設(shè)計(jì)、裂區(qū)設(shè)計(jì)、田口設(shè)計(jì)、 均勻設(shè)計(jì)等等。試驗(yàn)設(shè)計(jì)駢棄了以往單個(gè)因子逐步調(diào)整的做法，避免了忽視交互作用等方面的問題，從而更加系 統(tǒng)有效的解決我們所關(guān)注的指標(biāo)。區(qū)別于最初農(nóng)林方面

2、試驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用的是，我們可以在很多的行業(yè)中采用漸進(jìn)的 方法來采取試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，而不期望于一步到位。第一步確定目標(biāo)我們通過控制圖、故障分析、因果分析、失效分析、能力分析等 工具的運(yùn)用，或者是直接實(shí)際 工作的反映，會得 出一些關(guān)鍵的問題點(diǎn)，它反映了某個(gè)指標(biāo)或參數(shù)不能滿足我們的需求，但是針對這樣的問題，我們可能運(yùn)用一些 簡單的方法根本就無法解決，這時(shí)候我們可能就會想到試驗(yàn)設(shè)計(jì)。對于運(yùn)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)解決的問題，我們首先要定 義好試驗(yàn)的目的，也就是解決一個(gè)什么樣的問題，問題給我們帶來了什么樣的危害，是否有足夠的理由支持試驗(yàn) 設(shè)計(jì)方法的運(yùn)作，我們知道試驗(yàn)設(shè)計(jì)必須花費(fèi)較多的資源才能進(jìn)行，而且對于生產(chǎn)型企業(yè)，試驗(yàn)設(shè)

3、計(jì)的進(jìn)行會打亂原有的生產(chǎn)穩(wěn)定次序，所以 確定試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)必要性是首要的任務(wù)。隨著試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的確定，我們還必須定義試驗(yàn)的指標(biāo)和接受的規(guī)格 ，這樣我們的試驗(yàn)才有 方向和檢驗(yàn)試驗(yàn)成功的度量指標(biāo)。這里的指標(biāo)和規(guī)格是試驗(yàn)?zāi)康?的延伸和具體化，也就是對問題解決的著眼點(diǎn)，指標(biāo)的達(dá)成就能夠意味著問題的解決。？第二步剖析流程關(guān)注流程，是我們應(yīng)該具備的習(xí)慣，就像我們的很多企業(yè)做水平對比一樣，經(jīng)常會有一個(gè)誤區(qū)，就是只講關(guān)注點(diǎn) 放在利益點(diǎn)上，而忽略了對流程特色的對比，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的展開同樣必須建立在流程的深層剖析基礎(chǔ)之上。任何一 個(gè)問題的產(chǎn)生，都有它的原因，事物的好壞、參數(shù)的便宜、特性的欠缺等等都有這個(gè)特點(diǎn)，而諸多原因一

4、般就存 在于產(chǎn)生問題的流程當(dāng)中。流程的定義非常的關(guān)鍵，過短的流程可能會拋棄掉顯著的原因，過長的流程必將導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。我們有很多的方式來展開流程，但有一點(diǎn)必須做到，那就是盡可能詳盡的列出可能的因素，詳盡的 因素來自于對每個(gè)步驟地詳細(xì)分解，確認(rèn)其輸入和輸出。其實(shí)對于流程的剖析和認(rèn)識，就是改善人員了解問題的 開始，因?yàn)椴⒉皇敲總€(gè)人都能掌握好我們所關(guān)注的問題。這一步的輸出，使我們的改善人員能夠了解問題的可能 因素在哪里，雖然不能確定哪個(gè)是重要的，但我們至少確定一個(gè)總的方向。？第三步篩選因素流程的充分分析，使我們有了非常寶貴的資料，那就是可能影響我們關(guān)注指標(biāo)的因素，但是到底哪個(gè)是重要的呢 我們知道，對

5、一些根本就不或微小影響因素的全面試驗(yàn)分析，其實(shí)就是一種浪費(fèi)，而且還可能導(dǎo)致試驗(yàn)的誤差。 因此將可能的因素的篩選就有必要性，這時(shí)，我們不需要確認(rèn)交互作用、高階效應(yīng)等問題，我們的目的是確認(rèn)哪個(gè)因素的影響是顯著的 。我們可以使用一些低解析度的兩水平試驗(yàn)或者專門的篩選試驗(yàn)來完成這個(gè)任務(wù)，這時(shí)的 試驗(yàn)成本也將最小處理。而且對于這一步任務(wù)的完成，我們可以應(yīng)用一些歷史數(shù)據(jù)，或者完全可靠的經(jīng)驗(yàn)理論分析，來減少我們的試驗(yàn)因子，當(dāng)然要注意一點(diǎn)就是，只要對這些數(shù)據(jù)或分析有很小的懷疑，為了試驗(yàn)結(jié)果的可靠，你可以放棄。篩選因素的結(jié)果，使得我們掌握了影響指標(biāo)的主要因素，這一步尤為關(guān)鍵，往往我們在現(xiàn)實(shí)中是通 過完全的經(jīng)驗(yàn)分

6、析得出，甚至抱著可能是的態(tài)度。？第四步快速接近我們通過篩選試驗(yàn)找到了關(guān)鍵的因素，同時(shí)篩選試驗(yàn)還包含一些很重要的信息，那就是主要因素對指標(biāo)的影響趨勢，這是我們必須充分利用的信息，它可以幫助我們快速的找到試驗(yàn)?zāi)康牡目赡軈^(qū)域，雖然不是很確定，但我們 縮小了包圍圈。這時(shí)我們一般使用試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的快速上升（下降）方法，它是根據(jù)篩選試驗(yàn)所揭示的主要因素的 影響趨勢來確定一些水平，進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)的目的就像我們在尋找罪犯一樣的縮小嫌疑范圍，我們得出的一個(gè)結(jié) 論就是，我們的 改善最優(yōu)點(diǎn)就在因素的最終反映的水平范圍內(nèi)，我們離成功更近了一步。？第五步析因試驗(yàn)在篩選試驗(yàn)時(shí)我們沒有強(qiáng)調(diào)因素間的交互作用等的影響，但給出了主

7、要的影響因素，而且快速接近的方法，使我 們確定了主要因素的大致取值水平，這時(shí)我們就可以進(jìn)一步的度量因素的主效應(yīng)、交互作用以及高階效應(yīng)，這些試驗(yàn)是在快速接近的水平區(qū)間內(nèi)選取得，所以對于最終的優(yōu)化有顯著的成效，分析因試驗(yàn)主要選擇各因素構(gòu)造的幾何體的頂點(diǎn)以及中心點(diǎn)來完成，這樣的試驗(yàn)構(gòu)造，可以幫助我們確定對于指標(biāo)的影響，是否存在交互作用或者 那些交互作用，是否存在高階效應(yīng)或者哪些高階效應(yīng)，試驗(yàn)的最終是通過 方差分析來檢定這些效應(yīng)是否顯著，同時(shí)對以往的篩選、快速接近試驗(yàn)也是一個(gè)驗(yàn)證，但我們不宜就在這樣的試驗(yàn)基礎(chǔ)上就來描述指標(biāo)與諸主效應(yīng)的詳 細(xì)關(guān)系，因?yàn)閷τ?3個(gè)水平點(diǎn)的選取，試驗(yàn)功效會有不足的可能性。第

8、六步回歸試驗(yàn)我們在析因試驗(yàn)中，確定了所有因素與指標(biāo)間的主要影響項(xiàng)，但是考慮到功效問題，我們需要進(jìn)一步的安排一些 試驗(yàn)來最終確定因素的最佳影響水平，這時(shí)的試驗(yàn)只是一個(gè)對析因試驗(yàn)的試驗(yàn)點(diǎn)的補(bǔ)充，也就是還可以利用析因 試驗(yàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，只是為了最終能夠優(yōu)化我們的指標(biāo)，或者說有效全面的構(gòu)建因素與水平的相應(yīng)曲面和等高線， 我們增加一些試驗(yàn)點(diǎn)來完成這個(gè)任務(wù)。試驗(yàn)點(diǎn)一般根據(jù)回歸試驗(yàn)的旋轉(zhuǎn)性來選取，而且它的水平應(yīng)該根據(jù)功效、因子數(shù)、中心點(diǎn)數(shù)等方面的合理設(shè)置，以確?；貧w模型的 可靠性和有效性。這些試驗(yàn)的完成，我們就可以分析和 建立起因素和指標(biāo)間的回歸模型，而且可以通過優(yōu)化的手段來確定最終的因子水平設(shè)定。當(dāng)然為了保

9、險(xiǎn)起見，我 們最后在得到最佳參數(shù)水平組合后進(jìn)行一些驗(yàn)證試驗(yàn)來檢驗(yàn)我們的結(jié)果。第七步穩(wěn)健設(shè)計(jì)我們知道，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的就是希望通過設(shè)置我們可以調(diào)控的一些關(guān)鍵因素來達(dá)到控制指標(biāo)的目的，因?yàn)閷τ谥?標(biāo)來講我們是無法直接控制的，試驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了這種可能和途徑，但是在現(xiàn)實(shí)中卻還存在一類這樣的因素，它對 指標(biāo)影響同樣的顯著，但是它很難通過人為的控制來確保其影響最優(yōu)，這類因素我們一般稱為噪聲因素，它的存在往往會使我們的試驗(yàn)成果功虧一簧，所以對待它的方法，除了盡量的控制之外可以選用穩(wěn)健設(shè)計(jì)的方法，目的是這些因素的影響降低至最小，從而保證指標(biāo)的高優(yōu)性能。事實(shí)上這些因素是普遍存在的，例如我們的汽車行駛的路面，不可能保

10、證都是在高級公路上，那么對于一些差的路面，我們怎樣來設(shè)計(jì)出高性能呢這時(shí)我們會選擇出一些抗干擾的因素來緩解干擾因素的影響，這就是穩(wěn)健設(shè)計(jì)的意圖和途徑。通常我們會經(jīng)常使用在設(shè)計(jì)和研發(fā)階段，但有時(shí)也會隨著問題的產(chǎn)生而暴露出來，但我們會提出一個(gè)問題了，重新選定主要因素的水平會不會帶來指 標(biāo)的振蕩和劣化，這是完全有可能的，但我們可以通過EVO噂途徑來重新設(shè)定以保證因素更改后的輸出效果?？赡軐δ阌刑嵝训囊恍┛偨Y(jié)1. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)需要成本的投入，我們必須確定試驗(yàn)進(jìn)行的必要性，以及選取最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案；2. 水平的選取可能直接影響試驗(yàn)設(shè)計(jì)的結(jié)果，要謹(jǐn)慎的選取，最后有專業(yè)知識和歷史數(shù)據(jù)的支持；3. 盡可能的利用一些歷史數(shù)據(jù)，在確認(rèn)可靠后提取對我們試驗(yàn)有用的信息，來盡量減少試驗(yàn)投資和縮短試驗(yàn)周期；4. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)并不能提供解決所有問題的途徑，現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的局限驗(yàn)證了這一點(diǎn)，我們要全面考慮解決問題的方式，選取最有效、最經(jīng)濟(jì)的解決途徑；5. 注意充分的分析流程，不要遺漏