实验设计

引言

实验设计 (DOE) 指的是一种结构化、有计划的方法，用于寻找影响项目不同因素（例如，X变量）与项目不同结果（例如，Y变量）之间的关系。

该方法由罗纳德·费舍尔爵士在 20 世纪 20 年代和 30 年代提出。

设计十到二十个实验，其中适用因素以系统的方式变化。然后分析实验结果，以确定最佳条件，找出对结果影响最大的因素以及那些没有影响的因素，并确定因素之间的相互作用和协同作用。

DOE 主要用于组织的研发部门，该部门的大部分资源用于优化问题。

为了最大限度地减少优化问题，重要的是通过进行少量实验来降低成本。在这种情况下，实验设计非常有用，因为它只需要少量实验，从而有助于降低成本。

为了成功地使用实验设计，务必遵循八个基本概念。

按照以下八个步骤依次进行，您将能够从实验设计中获得成功的结果。

设定良好的目标：在开始设计实验之前，务必设定其目标。有了明确的目标，就可以轻松筛选出与实验无关的因素。这样就可以优化关键因素。

在项目开发的初始阶段，建议使用实验设计，选择二水平析因设计的一部分。这种实验设计可以在最少的运行次数中筛选大量的因素。

然而，当设定了一组良好的目标时，许多不相关的因素就会被消除。有了明确的目标，管理者可以使用响应面实验设计，该设计可以探索少数因素，尽管是在多个水平上。

此外，在开始时制定良好的目标有助于建立对项目的扎实理解，并对项目的结果产生现实的期望。

定量测量响应：许多实验设计最终失败是因为它们的响应无法定量测量。

例如，产品检验员使用定性方法来确定产品是否通过质量保证。这在实验设计中效率不高，因为合格/不合格不够准确。

重复以抑制不可控变化：多次重复给定的一组条件，为精确估计响应提供了更多机会。

重复还使人们有机会检测到重要的影响，例如信号与自然过程的不可控变化（例如噪声）之间的关系。

对于某些项目，诸如噪声之类的变化会淹没信号，因此在进行实验设计之前，查找信噪比非常有用。

随机化运行顺序：为了避免不可控的影响，例如原材料的变化和工具磨损，必须以随机顺序运行实验。

这些可变的影响会对所选变量产生重大影响。如果实验不是以随机顺序运行，则实验设计将指定实际上来自这些可变影响的因素效应。

排除已知的变异来源：通过分组，可以筛选出已知变量（例如班次变化或机器差异）的影响。

可以将实验运行分成同质的组，然后用数学方法去除差异。这提高了实验设计的灵敏度。但是，重要的是不要排除任何想要研究的内容。

了解哪些效应（如果有）将是混杂的：混杂意味着同时以相同的方式更改了一项或多项内容。

进行一系列顺序实验：在进行实验设计时，务必按时间顺序进行，也就是说，在一个实验中收集的信息应该能够应用到下一个实验中。

始终确认关键发现：在实验设计结束时，很容易假设结果是准确的。

但是，务必确认结果并验证结果。可以使用许多其他可用的管理工具来进行此验证。

实验设计是在大多数制造业中可以使用的重要工具。使用该方法的管理者不仅可以节省成本，还可以提高产品质量，并确保流程效率。

完成实验设计后，管理者应加倍努力验证结果并对结果进行进一步分析。

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