說(shuō)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)，很多人會(huì)說(shuō)太難學(xué)了，沒(méi)有比較深厚的統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)是學(xué)不會(huì)的。我們公司實(shí)驗(yàn)很少，不需要實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)(DOE)方法是一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的質(zhì)量管理工具，其原理對(duì)于沒(méi)有數(shù)理統(tǒng)計(jì)的人來(lái)說(shuō)很難理解和掌握。在使用設(shè)計(jì)DOE方法的過(guò)程中，有很多復(fù)雜的操作，出錯(cuò)概率很高。
但是，以上都不是目前的問(wèn)題。設(shè)計(jì)(DOE)應(yīng)用中的各種步驟和方法是一步一步完成的。在MINITAB軟件的幫助下，DOE的操作部分變得比預(yù)期的更加方便。
設(shè)計(jì)的正確實(shí)施步驟:
第一步:確定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)
通過(guò)控制圖、故障分析、因果分析、故障分析、能力分析等工具的應(yīng)用，或者直接實(shí)際工作的反映，可以發(fā)現(xiàn)一些關(guān)鍵問(wèn)題，反映出某些指標(biāo)或參數(shù)不能滿足需求，但對(duì)于這類(lèi)問(wèn)題，一些簡(jiǎn)單的方法可能根本無(wú)法解決，此時(shí)可能會(huì)想到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要解決的問(wèn)題，首先要明確試驗(yàn)的目的，即解決了什么樣的問(wèn)題，問(wèn)題造成了什么樣的危害，是否有足夠的理由支持實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)必然要耗費(fèi)更多的資源來(lái)進(jìn)行，而對(duì)于制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)施實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)會(huì)擾亂原有穩(wěn)定的生產(chǎn)秩序，因此確定試驗(yàn)的目的和必要性是首要任務(wù)。隨著測(cè)試目標(biāo)的確定，還需要定義測(cè)試指標(biāo)和接受的規(guī)范，這樣測(cè)試才能有方向和測(cè)量指標(biāo)來(lái)檢查測(cè)試的成功。這里的指標(biāo)和規(guī)范是測(cè)試目的的延伸和具體化，也就是解決問(wèn)題的重點(diǎn)，指標(biāo)的達(dá)成可以意味著問(wèn)題的解決。
第二步:分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程
注重過(guò)程，就應(yīng)該有習(xí)慣，就像很多企業(yè)做層次比較一樣，往往存在一個(gè)誤區(qū)，那就是只關(guān)注利益，而忽略過(guò)程特征的比較，開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也必須建立在對(duì)過(guò)程的深度分析之上。每個(gè)問(wèn)題都有它的原因。事物有好有壞，參數(shù)便宜，特征缺乏，產(chǎn)生問(wèn)題的過(guò)程中普遍存在很多原因。過(guò)程的定義非常關(guān)鍵。太短的流程可能會(huì)丟棄明顯的原因，太長(zhǎng)的流程肯定會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)。開(kāi)發(fā)流程的方法有很多，但必須做一件事，那就是盡可能詳細(xì)地列出可能的因素。詳細(xì)的因素來(lái)自于對(duì)每一步的詳細(xì)分解和對(duì)其輸入輸出的確認(rèn)。事實(shí)上，對(duì)過(guò)程的分析和理解是提高人們對(duì)問(wèn)題認(rèn)識(shí)的開(kāi)始，因?yàn)椴皇敲總€(gè)人都能掌握我們所關(guān)注的問(wèn)題。這一步的輸出使企業(yè)的改進(jìn)人員能夠知道問(wèn)題的可能因素在哪里。雖然不確定哪個(gè)重要，但至少確定了一個(gè)大方向。
第三步:篩選實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素
對(duì)過(guò)程的充分分析提供了有價(jià)值的信息，即可能影響關(guān)注指標(biāo)的因素，但哪一個(gè)重要？對(duì)一些根本不重要或很小的因素進(jìn)行全面的實(shí)驗(yàn)分析，其實(shí)是一種浪費(fèi)，也可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差。因此，有必要篩選可能的因素。此時(shí)無(wú)需確認(rèn)相互作用、高階效應(yīng)等問(wèn)題，以確認(rèn)哪些因素具有顯著影響。一些低分辨率的兩級(jí)測(cè)試或特殊的篩選測(cè)試可以用來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)，測(cè)試成本將被最小化。此外，為了完成這項(xiàng)任務(wù)，可以應(yīng)用一些歷史數(shù)據(jù)或完全可靠的經(jīng)驗(yàn)理論分析來(lái)減少測(cè)試因素。當(dāng)然，需要注意的是，只要對(duì)這些數(shù)據(jù)或分析沒(méi)有什么疑問(wèn)，我們就可以放棄對(duì)測(cè)試結(jié)果可靠性的質(zhì)疑。由于篩選因素，我們掌握了影響指標(biāo)的主要因素。這一步尤為關(guān)鍵，現(xiàn)實(shí)中往往是通過(guò)完整的實(shí)證分析得出的，甚至帶有“也許”的態(tài)度。
第四步:快速進(jìn)場(chǎng)測(cè)試設(shè)計(jì)
通過(guò)篩選試驗(yàn)，找到關(guān)鍵因素，篩選試驗(yàn)中還包含一些非常重要的信息，即主要因素對(duì)指標(biāo)的影響趨勢(shì)，這是必須充分利用的信息。它可以快速找到測(cè)試目的的可能區(qū)域，雖然不是很確定，并且減少了包圍圈。此時(shí)一般采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的快速上升(下降)法。根據(jù)篩選試驗(yàn)揭示的主要因素的影響趨勢(shì)來(lái)確定一些水平并進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)試的目的是縮小嫌疑人的范圍，就像我們尋找罪犯一樣。一個(gè)結(jié)論是，企業(yè)改善的最佳優(yōu)勢(shì)在于因素最終體現(xiàn)的水平區(qū)間，離成功更近一步。
第五步:因子測(cè)試
在篩選測(cè)試中，沒(méi)有強(qiáng)調(diào)因素之間相互作用的影響，而是給出了主要影響因素，快速逼近的方法使我們能夠確定主要因素的近似值水平，進(jìn)而可以進(jìn)一步衡量因素的主要效應(yīng)、相互作用和高階效應(yīng)。這些測(cè)試是在快速接近的水平范圍內(nèi)選擇和獲得的，因此它們對(duì)最終優(yōu)化有顯著的影響。階乘實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)選擇由各種因子構(gòu)造的幾何體的頂點(diǎn)和中心點(diǎn)來(lái)完成。這種實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)可以確定指標(biāo)的影響，是否存在相互作用或那些相互作用，是否存在高階效應(yīng)或哪些高階效應(yīng)。最后的測(cè)試是通過(guò)方差分析驗(yàn)證這些影響是否顯著。同時(shí)，也是對(duì)以往篩選和快速逼近試驗(yàn)的驗(yàn)證，但不宜在此類(lèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上描述指標(biāo)與主要效應(yīng)之間的詳細(xì)關(guān)系，因?yàn)閷?duì)于三個(gè)水平點(diǎn)的選取，
第六步:回歸測(cè)試
在析因?qū)嶒?yàn)中，確定了各因素和指標(biāo)之間的主要影響項(xiàng)目，但考慮到功效，還需要進(jìn)一步安排一些實(shí)驗(yàn)，最終確定因素的最佳影響水平。此時(shí)的實(shí)驗(yàn)只是對(duì)階乘實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的補(bǔ)充，即階乘實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以使用，只是為了優(yōu)化我們的指標(biāo)，或者有效全面地構(gòu)建因子和水平的對(duì)應(yīng)曲線和輪廓，我們?cè)黾右恍?shí)驗(yàn)點(diǎn)來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。測(cè)試點(diǎn)一般根據(jù)回歸測(cè)試的輪換進(jìn)行選擇，其水平應(yīng)根據(jù)療效、因素個(gè)數(shù)、中心點(diǎn)個(gè)數(shù)等合理設(shè)置。，以保證回歸模型的可靠性和有效性。在完成這些實(shí)驗(yàn)后，我們可以分析并建立因子和指標(biāo)之間的回歸模型，并通過(guò)優(yōu)化的方式確定最終的因子水平設(shè)置。當(dāng)然，為了安全起見(jiàn)，我們最終會(huì)在獲得參數(shù)級(jí)別的最佳組合后進(jìn)行一些驗(yàn)證測(cè)試來(lái)檢查結(jié)果。
第七步:穩(wěn)健設(shè)計(jì)
測(cè)試設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)設(shè)置一些可以控制的關(guān)鍵因素來(lái)控制指標(biāo)，因?yàn)橹笜?biāo)是不能直接控制的，測(cè)試設(shè)計(jì)提供了這種可能性和方式。但現(xiàn)實(shí)中仍有一類(lèi)此類(lèi)因素對(duì)指數(shù)的影響同樣顯著，但難以通過(guò)人工控制保證其最優(yōu)影響。這類(lèi)因素一般稱(chēng)為噪聲因素，它的存在往往會(huì)使測(cè)試結(jié)果功虧一簣。因此，除了盡可能地控制之外，我們還可以選擇穩(wěn)健設(shè)計(jì)的方法來(lái)盡量減少這些因素的影響，從而保證指標(biāo)的高性能。其實(shí)這些因素都是常見(jiàn)的。比如，不可能保證汽車(chē)行駛的道路都是高等級(jí)公路。那么如何才能為一些差的道路設(shè)計(jì)出高性能的道路呢？此時(shí)會(huì)選擇一些抗干擾因素來(lái)緩解干擾因素的影響，這是穩(wěn)健設(shè)計(jì)的意圖和途徑。通常在設(shè)計(jì)和R&D階段經(jīng)常使用，但有時(shí)會(huì)隨著問(wèn)題的出現(xiàn)而暴露出來(lái)。但提出了一個(gè)問(wèn)題，主要因素水平的重新選擇是否會(huì)帶來(lái)指標(biāo)的震蕩和惡化是完全可能的，可以通過(guò)EVOP等手段進(jìn)行重置，保證因素發(fā)生變化后的產(chǎn)出效果。
當(dāng)然，在DOE工具的實(shí)際應(yīng)用中，可能會(huì)遇到更復(fù)雜的問(wèn)題或障礙，但DOE是降低成本、改善問(wèn)題的工具。深信這一點(diǎn)，不斷克服各種障礙，質(zhì)量提升的道路會(huì)越走越寬。
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