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JMP統(tong)計(ji)軟(ruan)件(jian)的(de)試(shi)驗(yan)設(she)計(ji)改(gai)進(jin)方(fang)案(an)。如(ru)果(guo)除(chu)去(qu)各(ge)行(xing)業(ye)的(de)專(zhuan)業(ye)知(zhi)識(shi)，這(zhe)些(xie)知(zhi)名(ming)企(qi)業(ye)應(ying)用(yong)試(shi)驗(yan)設(she)計(ji)的(de)步(bu)驟(zhou)也(ye)是(shi)類(lei)似(si)的(de)，基(ji)本(ben)上(shang)可(ke)以(yi)概(gai)括(kuo)為(wei)五(wu)大(da)步(bu)驟(zhou)
，即(ji)試(shi)驗(yan)設(she)計(ji)的(de)五(wu)步(bu)曲(qu)。

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）laiwanchengzhegerenwu，zheyangdeshiyanchengbenhuijinkenengdidadaozuixiao。erqie
，duiyuzheyiburenwudewancheng，keyiyingyongyixielishishuju，huozhewanquankekaodejingyanlilunfenxi
，laijianshaoshiyanyinzi。shaixuanyinsudejieguo，shidewomenzhangwoleyingxiangzhibiaodezhuyaoyinsu，zheyibuyouweiguanjian。erzaixianshizhong，zheyangdejieguoquewangwangshitongguochuncuidejingyanzhuyi
，shenzhishideguoqieguo
、不求甚解的態度得出的。


[page]
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：是shi否fou存cun在zai主zhu效xiao應ying或huo者zhe哪na些xie主zhu效xiao應ying是shi顯xian著zhu的de，是shi否fou存cun在zai交jiao互hu作zuo用yong或huo者zhe哪na些xie交jiao互hu作zuo用yong是shi顯xian著zhu的de
，試shi驗yan的de最zui終zhong是shi通tong過guo方fang差cha分fen析xi來lai檢jian定ding這zhe些xie效xiao應ying是shi否fou顯xian著zhu
，同tong時shi對dui以yi往wang的de篩shai選xuan試shi驗yan也ye是shi一yi個ge驗yan證zheng。

第五步優化試驗

在zai析xi因yin試shi驗yan中zhong，確que定ding了le所suo有you因yin素su與yu指zhi標biao間jian的de主zhu要yao影ying響xiang項xiang。快kuai速su接jie近jin的de方fang法fa，使shi我wo們men確que定ding了le主zhu要yao因yin素su的de大da致zhi取qu值zhi水shui平ping。但dan是shi考kao慮lv到dao功gong效xiao問wen題ti
，需xu要yao進jin一yi步bu地di安an排pai一yi些xie試shi驗yan來lai最zui終zhong確que定ding因yin素su的de最zui佳jia影ying響xiang水shui平ping。可ke以yi說shuo，此ci時shi的de試shi驗yan是shi一yi個ge對dui析xi因yin試shi驗yan的de試shi驗yan點dian的de補bu充chong，也ye就jiu是shi利li用yong已yi有you的de析xi因yin試shi驗yan的de試shi驗yan數shu據ju來lai最zui終zhong優you化hua指zhi標biao，或huo者zhe說shuo增zeng加jia一yi些xie試shi驗yan點dian來lai完wan成cheng這zhe個ge任ren務wu。

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