中心議題：

• 試驗設計的五個步驟

解決方案：

• 第一步確定問題
• 第二步流程解析
• 第三步篩選試驗
• 第四步析因試驗
• 第五步優化試驗

無論是在工程技術、質量管理、產品研發等方麵，還是在近來熱門的六西格瑪領域，試驗設計DOE都是我們解決問題的好幫手，其應用可以說涵蓋了包括機械、電子
、化工、汽車
、煙草

、醫藥、食品、銀行、電信

、物流等所有的行業。眾所周知，各類高科技公司的產品本身及其製造工藝千差萬別
，小到英特爾公司生產的CPU芯片，大到喬治亞宇航中心研製的火箭係統。如果說這些產品之間有什麼共同點的話，其中之一就是都采用了基於JMPtongjiruanjiandeshiyanshejigaijinfangan。ruguochuqugexingyedezhuanyezhishi，zhexiezhimingqiyeyingyongshiyanshejidebuzhouyeshileiside，jibenshangkeyigaikuoweiwudabuzhou，jishiyanshejidewubuqu。

第一步確定問題

無論在什麼企業中
，都可能存在一些質量問題
，它可以具體地量化為某個KPI指標不能夠達到我們事先規定的要求。針對這樣的問題，一些簡單的方法很可能無法解決，這時我們就會想到試驗設計。

對於運用試驗設計解決的問題
，首先要定義好試驗的目的，也就是解決一個什麼樣的問題，問題的危害（即嚴重性）如(ru)何(he)

，是(shi)否(fou)有(you)充(chong)足(zu)的(de)理(li)由(you)來(lai)應(ying)用(yong)試(shi)驗(yan)設(she)計(ji)
，等(deng)等(deng)。因(yin)為(wei)試(shi)驗(yan)設(she)計(ji)雖(sui)然(ran)比(bi)盲(mang)目(mu)的(de)試(shi)驗(yan)分(fen)析(xi)節(jie)省(sheng)了(le)很(hen)多(duo)資(zi)源(yuan)，但(dan)畢(bi)竟(jing)還(hai)是(shi)要(yao)花(hua)費(fei)一(yi)定(ding)的(de)資(zi)源(yuan)才(cai)能(neng)進(jin)行(xing)的(de)。特(te)別(bie)是(shi)對(dui)於(yu)生(sheng)產(chan)型(xing)企(qi)業(ye)，試(shi)驗(yan)設(she)計(ji)的(de)進(jin)行(xing)必(bi)然(ran)會(hui)打(da)亂(luan)原(yuan)有(you)的(de)生(sheng)產(chan)穩(wen)定(ding)秩(zhi)序(xu)
，所(suo)以(yi)確(que)定(ding)試(shi)驗(yan)目(mu)的(de)和(he)試(shi)驗(yan)的(de)可(ke)行(xing)性(xing)是(shi)首(shou)要(yao)的(de)任(ren)務(wu)。隨(sui)著(zhe)試(shi)驗(yan)目(mu)標(biao)的(de)確(que)定(ding)，還(hai)必(bi)須(xu)明(ming)確(que)地(di)定(ding)義(yi)試(shi)驗(yan)的(de)指(zhi)標(biao)和(he)接(jie)受(shou)的(de)規(gui)格(ge)，這(zhe)樣(yang)試(shi)驗(yan)設(she)計(ji)才(cai)有(you)推(tui)進(jin)的(de)方(fang)向(xiang)
，試(shi)驗(yan)的(de)成(cheng)功(gong)與(yu)否(fou)也(ye)有(you)檢(jian)驗(yan)的(de)度(du)量(liang)尺(chi)度(du)。

第二步流程解析

很多人（包括某些領導）常常會有一個誤區：那就是隻將關注點放在結果上，而忽略了產生結果的那個流程。其實任何一個問題的產生，都有它的原因，特性的欠缺、良率的波動
、zhouqidebianhuadengdengdouyouzhegetedian。congbenzhishangjiang，zhenzhengdeyuanyinyidingcunzaiyuchanshengwentideliuchengdangzhong。youhenduodefangshilaijiexiliucheng，danyouyidianbixuzuodao，najiushijinkenengxiangjindiliechukenengdeyinsu。qishiduiyuliuchengdepouxiherenshi，jiushiwomenlejiewentidekaishi，yinweibingbushimeigerendounengzhangwohaowomensuoguanzhudewentijiqiliuchengde。

第三步篩選試驗

流(liu)程(cheng)解(jie)析(xi)的(de)輸(shu)出(chu)是(shi)使(shi)我(wo)們(men)能(neng)夠(gou)了(le)解(jie)問(wen)題(ti)的(de)可(ke)能(neng)因(yin)素(su)在(zai)哪(na)裏(li)
，雖(sui)然(ran)不(bu)能(neng)確(que)定(ding)哪(na)個(ge)是(shi)重(zhong)要(yao)的(de)，但(dan)至(zhi)少(shao)可(ke)以(yi)確(que)定(ding)一(yi)個(ge)總(zong)的(de)方(fang)向(xiang)。但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)我(wo)們(men)逐(zhu)一(yi)仔(zai)細(xi)調(tiao)查(zha)，對(dui)於(yu)一(yi)些(xie)微(wei)小(xiao)的(de)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)也(ye)進(jin)行(xing)全(quan)麵(mian)試(shi)驗(yan)分(fen)析(xi)，無(wu)疑(yi)形(xing)成(cheng)了(le)一(yi)種(zhong)浪(lang)費(fei)，而(er)且(qie)還(hai)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)試(shi)驗(yan)的(de)誤(wu)差(cha)。

這時，對可能的因素進行篩選就顯得十分必要。雖然不需要確認交互作用、高階效應等專業問題，但需要確認哪個因素的影響是顯著的。可以使用一些低分解率的兩水平試驗或者一係列專門的篩選試驗（如下圖所示）來(lai)完(wan)成(cheng)這(zhe)個(ge)任(ren)務(wu)，這(zhe)樣(yang)的(de)試(shi)驗(yan)成(cheng)本(ben)會(hui)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)達(da)到(dao)最(zui)小(xiao)。而(er)且(qie)，對(dui)於(yu)這(zhe)一(yi)步(bu)任(ren)務(wu)的(de)完(wan)成(cheng)
，可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)一(yi)些(xie)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)，或(huo)者(zhe)完(wan)全(quan)可(ke)靠(kao)的(de)經(jing)驗(yan)理(li)論(lun)分(fen)析(xi)

，來(lai)減(jian)少(shao)試(shi)驗(yan)因(yin)子(zi)。篩(shai)選(xuan)因(yin)素(su)的(de)結(jie)果(guo)
，使(shi)得(de)我(wo)們(men)掌(zhang)握(wo)了(le)影(ying)響(xiang)指(zhi)標(biao)的(de)主(zhu)要(yao)因(yin)素(su)，這(zhe)一(yi)步(bu)尤(you)為(wei)關(guan)鍵(jian)。而(er)在(zai)現(xian)實(shi)中(zhong)
，這(zhe)樣(yang)的(de)結(jie)果(guo)卻(que)往(wang)往(wang)是(shi)通(tong)過(guo)純(chun)粹(cui)的(de)經(jing)驗(yan)主(zhu)義(yi)，甚(shen)至(zhi)是(shi)得(de)過(guo)且(qie)過(guo)
、不求甚解的態度得出的。


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第四步析因試驗

在zai篩shai選xuan試shi驗yan時shi不bu強qiang調tiao因yin素su間jian的de交jiao互hu作zuo用yong等deng影ying響xiang
，但dan給gei出chu了le主zhu要yao的de影ying響xiang因yin素su，這zhe時shi主zhu要yao因yin素su的de數shu量liang不bu會hui太tai多duo，可ke以yi進jin一yi步bu度du量liang因yin素su的de主zhu效xiao應ying和he交jiao互hu作zuo用yong。



析因試驗主要選擇各因素構造的幾何體的頂點來完成（如上圖所示）。這樣的試驗構造
，可以幫助我們確定對於指標的影響：shifoucunzaizhuxiaoyinghuozhenaxiezhuxiaoyingshixianzhude，shifoucunzaijiaohuzuoyonghuozhenaxiejiaohuzuoyongshixianzhude，shiyandezuizhongshitongguofangchafenxilaijiandingzhexiexiaoyingshifouxianzhu
，tongshiduiyiwangdeshaixuanshiyanyeshiyigeyanzheng。

第五步優化試驗

zaixiyinshiyanzhong，quedinglesuoyouyinsuyuzhibiaojiandezhuyaoyingxiangxiang。kuaisujiejindefangfa，shiwomenquedinglezhuyaoyinsudedazhiquzhishuiping。danshikaolvdaogongxiaowenti，xuyaojinyibudianpaiyixieshiyanlaizuizhongquedingyinsudezuijiayingxiangshuiping。keyishuo，cishideshiyanshiyigeduixiyinshiyandeshiyandiandebuchong，yejiushiliyongyiyoudexiyinshiyandeshiyanshujulaizuizhongyouhuazhibiao，huozheshuozengjiayixieshiyandianlaiwanchengzhegerenwu。

試驗點一般根據回歸試驗的旋轉性來選取
，而且它的水平應該根據功效、因子數、中(zhong)心(xin)點(dian)數(shu)等(deng)方(fang)麵(mian)來(lai)合(he)理(li)設(she)置(zhi)，確(que)保(bao)回(hui)歸(gui)模(mo)型(xing)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)有(you)效(xiao)性(xing)。這(zhe)些(xie)試(shi)驗(yan)統(tong)稱(cheng)為(wei)響(xiang)應(ying)麵(mian)試(shi)驗(yan)
，可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)我(wo)們(men)分(fen)析(xi)和(he)建(jian)立(li)起(qi)因(yin)素(su)和(he)指(zhi)標(biao)間(jian)的(de)回(hui)歸(gui)模(mo)型(xing)，而(er)且(qie)還(hai)可(ke)以(yi)用(yong)可(ke)視(shi)化(hua)的(de)方(fang)式(shi)展(zhan)現(xian)模(mo)型(xing)結(jie)果(guo)（如下圖所示），便於我們用優化的手段來確定最終的因子水平設定。



汽車輪胎行駛的路麵

，不可能保證都是優質的、相同的，那麼對於一些相對較差的路麵，怎樣來保證輪胎的高性能質量呢？這時我們會通過確定抗幹擾能力強的關鍵可控因素
、界定關鍵因素的合理取值範圍等辦法來緩解幹擾因素的影響，這就是近來應用頻率越來越高的穩健設計、田tian口kou設she計ji和he容rong差cha設she計ji的de意yi圖tu和he途tu徑jing。通tong常chang會hui在zai設she計ji和he研yan發fa階jie段duan就jiu提ti出chu這zhe類lei問wen題ti，目mu的de就jiu是shi把ba這zhe些xie非fei可ke控kong因yin素su的de影ying響xiang降jiang低di至zhi最zui小xiao，保bao證zheng指zhi標biao的de高gao優you性xing能neng。

實踐是檢驗真理的唯一標準。在實際的操作層麵
，除了遵循上述的五步曲準則之外
，試驗設計的成功要素還包括：

1.沒有一種“放之四海而皆準”的問題解決方案，試驗設計同樣不能提供解決所有問題的途徑，要全麵考慮解決問題的方式
，選取最有效、最經濟的解決途徑。

2.即使決定采用試驗設計
，也不能生搬硬套地使用“試驗設計五步曲”。跟據實際情況和要求，有時可以省去其中的某幾步，有時還會在同一個項目中重複循環地跳幾輪“五步曲”。

3.除了試驗設計涉及的因素外，要盡量確保所有的環境因素是穩定和符合現實的。如果條件所限，如果做不到這一點，不妨可以用隨機化、區組化、仿行等方法來盡量避免。

4.保證試驗的仿真性，避免一些理想的試驗環境
，比如試驗室。

5.不要一味地排斥試驗設計執行之前的曆史數據。相反
，適當地利用企業信息化的成果，從ERP、MES中的海量數據中進行“數據挖掘”，很可能會減少試驗投資
，細化因素水平的選取。這也是當前試驗設計應用領域中的新趨勢之一。

6.為(wei)了(le)保(bao)險(xian)起(qi)見(jian)，在(zai)得(de)到(dao)最(zui)終(zhong)的(de)最(zui)佳(jia)參(can)數(shu)水(shui)平(ping)組(zu)合(he)後(hou)

，還(hai)要(yao)進(jin)行(xing)一(yi)些(xie)驗(yan)證(zheng)試(shi)驗(yan)來(lai)檢(jian)驗(yan)結(jie)果(guo)，實(shi)在(zai)沒(mei)有(you)條(tiao)件(jian)實(shi)施(shi)驗(yan)證(zheng)試(shi)驗(yan)的(de)，也(ye)要(yao)通(tong)過(guo)模(mo)型(xing)的(de)“模擬仿真”來完成這個工作。

7.工欲善其事，必先利其器。為了提高試驗設計的效率和解決問題的成功率，選擇合適的專業工具必不可少。源於全球最大統計分析軟件公司的JMP軟件是試驗設計業界的不二選擇

，它不但能很好地實現篩選試驗

、析因試驗
、優化試驗等傳統手法，而且將數據挖掘


、模擬仿真等相關方法也有機地融合在試驗設計中，為我們提供了完整的試驗設計解決方案
，本文中的所有圖形就完全是以JMP軟件為載體實現的，JMP也是目前試驗設計方法實踐者最推崇的專業軟件之一。

希望你也可以早日跳出優美的舞步，在試驗設計DOE的舞林大會