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）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。


[page]
第四步析因試驗

zaishaixuanshiyanshibuqiangtiaoyinsujiandejiaohuzuoyongdengyingxiang，dangeichulezhuyaodeyingxiangyinsu，zheshizhuyaoyinsudeshuliangbuhuitaiduo，keyijinyibuduliangyinsudezhuxiaoyinghejiaohuzuoyong。



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
、zhongxindianshudengfangmianlaihelishezhi
，quebaohuiguimoxingdekekaoxingheyouxiaoxing。zhexieshiyantongchengweixiangyingmianshiyan，keyibangzhuwomenfenxihejianliqiyinsuhezhibiaojiandehuiguimoxing
，erqiehaikeyiyongkeshihuadefangshizhanxianmoxingjieguo（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、tiankoushejiherongchashejideyituhetujing。tongchanghuizaishejiheyanfajieduanjiutichuzheleiwenti，mudejiushibazhexiefeikekongyinsudeyingxiangjiangdizhizuixiao，baozhengzhibiaodegaoyouxingneng。

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.weilebaoxianqijian，zaidedaozuizhongdezuijiacanshushuipingzuhehou
，haiyaojinxingyixieyanzhengshiyanlaijianyanjieguo，shizaimeiyoutiaojianshishiyanzhengshiyande，yeyaotongguomoxingde“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