眾所周知，各種高科技公司的產(chǎn)品及其制造工藝千差萬別，從英特爾生產(chǎn)的CPU芯片到喬治亞航空航天中心開發(fā)的火箭系統(tǒng)，應(yīng)有盡有。如果說這些產(chǎn)品有什么共同點(diǎn)的話，其中之一就是都采用了基于JMP統(tǒng)計(jì)軟件的試驗(yàn)設(shè)計(jì)改進(jìn)方案。排除各行業(yè)的專業(yè)知識，這些知名企業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟是相似的，基本可以概括為五個(gè)步驟，即試驗(yàn)設(shè)計(jì)的五個(gè)步驟。


第一步是確定問題。


無論在任何企業(yè)，都可能存在一些質(zhì)量問題，可以具體量化為一個(gè)KPI指標(biāo)不能滿足我們預(yù)先規(guī)定的要求。對于這樣的問題，一些簡單的方法可能無法解決，然后我們就會(huì)想到試驗(yàn)設(shè)計(jì)。


對于使用試驗(yàn)設(shè)計(jì)要解決的問題，首先要明確實(shí)驗(yàn)的目的，即要解決什么樣的問題，問題的危害(即嚴(yán)重程度)，是否有足夠的理由應(yīng)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)，等等。因?yàn)樵囼?yàn)設(shè)計(jì)相比盲目的實(shí)驗(yàn)分析節(jié)省了大量的資源，但開展起來還是需要一定的資源。特別是對于制造企業(yè)來說，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)施必然會(huì)擾亂原有穩(wěn)定的生產(chǎn)秩序，因此確定測試目的和可行性是首要任務(wù)。隨著測試目標(biāo)的確定，測試指標(biāo)和接受的規(guī)范必須明確，這樣試驗(yàn)設(shè)計(jì)才能有前進(jìn)的方向，測試的成功與否也可以衡量。


第二步是過程分析


很多人(包括一些領(lǐng)導(dǎo))經(jīng)常有一個(gè)誤區(qū):就是只關(guān)注結(jié)果，而忽略了產(chǎn)生結(jié)果的過程。其實(shí)任何問題都是有原因的，比如特征缺失、收益率波動(dòng)、周期變化等等。本質(zhì)上，真正的原因必須存在于產(chǎn)生問題的過程中。分析過程的方法有很多，但必須做的一件事是盡可能詳細(xì)地列出可能的因素。事實(shí)上，對過程的分析和理解是我們理解問題的開始，因?yàn)椴皇敲總€(gè)人都能掌握我們所關(guān)注的問題及其過程。


第三步是篩選測試。


過程分析的輸出使我們能夠知道問題的可能因素在哪里。雖然我們不能確定哪個(gè)重要，但我們至少可以確定一個(gè)大致的方向。但是如果我們一一仔細(xì)調(diào)查，對一些小的影響因素進(jìn)行全面的測試分析，無疑會(huì)形成浪費(fèi)，也可能導(dǎo)致測試錯(cuò)誤。


這時(shí)，就要篩選可能的因素。雖然不需要確認(rèn)交互作用、高階效應(yīng)等專業(yè)問題，但需要確認(rèn)哪些因素有顯著影響?？梢允褂靡恍┓纸饴瘦^低的兩級測試或一系列特殊的篩選測試(如圖1所示)來完成這一任務(wù)，這樣可以盡可能地降低測試成本。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)理論分析來減少測試因素。由于篩選因素，我們掌握了影響指標(biāo)的主要因素，這一點(diǎn)尤為關(guān)鍵。然而在現(xiàn)實(shí)中，這樣的結(jié)果往往是通過純粹的經(jīng)驗(yàn)主義，甚至是一種得過且過的態(tài)度獲得的。


試驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE的五步曲

圖 1

第四步是因子檢驗(yàn)


在篩選測試中，沒有強(qiáng)調(diào)因素之間的相互作用，但給出了主要影響因素。這時(shí)主要因素的數(shù)量不會(huì)太多，因素的主要作用和相互作用可以進(jìn)一步衡量。


階乘實(shí)驗(yàn)主要是通過選擇各種因子構(gòu)造的幾何體的頂點(diǎn)來完成的(如圖2所示)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)可以幫助我們確定是否有主要效應(yīng)或者哪些主要效應(yīng)是顯著的，是否有相互作用或者哪些相互作用是顯著的。最后的檢驗(yàn)是通過方差分析來驗(yàn)證這些影響是否顯著，也是對以往篩選檢驗(yàn)的一種驗(yàn)證。


試驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE的五步曲

圖 2 


第五步是優(yōu)化測試。


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。快速逼近法使我們能夠確定主要因素的近似值水平。但考慮到功效，還需要進(jìn)一步安排一些實(shí)驗(yàn)，最終確定各因素的最佳影響水平?？梢哉f，此時(shí)的實(shí)驗(yàn)是對階乘實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的補(bǔ)充，即利用現(xiàn)有階乘實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)最終優(yōu)化指標(biāo)，或者增加一些實(shí)驗(yàn)點(diǎn)來完成這一任務(wù)。


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