實驗設計

引言

實驗設計 (DOE) 指的是一種結構化、有計劃的方法，用於尋找影響專案不同因素（例如，X變數）與專案不同結果（例如，Y變數）之間的關係。

該方法由羅納德·費舍爾爵士在 20 世紀 20 年代和 30 年代提出。

設計十到二十個實驗，其中適用因素以系統的方式變化。然後分析實驗結果，以確定最佳條件，找出對結果影響最大的因素以及那些沒有影響的因素，並確定因素之間的相互作用和協同作用。

DOE 主要用於組織的研發部門，該部門的大部分資源用於最佳化問題。

為了最大限度地減少最佳化問題，重要的是透過進行少量實驗來降低成本。在這種情況下，實驗設計非常有用，因為它只需要少量實驗，從而有助於降低成本。

為了成功地使用實驗設計，務必遵循八個基本概念。

按照以下八個步驟依次進行，您將能夠從實驗設計中獲得成功的結果。

設定良好的目標：在開始設計實驗之前，務必設定其目標。有了明確的目標，就可以輕鬆篩選出與實驗無關的因素。這樣就可以最佳化關鍵因素。

在專案開發的初始階段，建議使用實驗設計，選擇二水平析因設計的一部分。這種實驗設計可以在最少的執行次數中篩選大量的因素。

然而，當設定了一組良好的目標時，許多不相關的因素就會被消除。有了明確的目標，管理者可以使用響應面實驗設計，該設計可以探索少數因素，儘管是在多個水平上。

此外，在開始時制定良好的目標有助於建立對專案的紮實理解，並對專案的結果產生現實的期望。

定量測量響應：許多實驗設計最終失敗是因為它們的響應無法定量測量。

例如，產品檢驗員使用定性方法來確定產品是否透過質量保證。這在實驗設計中效率不高，因為合格/不合格不夠準確。

重複以抑制不可控變化：多次重複給定的一組條件，為精確估計響應提供了更多機會。

重複還使人們有機會檢測到重要的影響，例如訊號與自然過程的不可控變化（例如噪聲）之間的關係。

對於某些專案，諸如噪聲之類的變化會淹沒訊號，因此在進行實驗設計之前，查詢信噪比非常有用。

隨機化執行順序：為了避免不可控的影響，例如原材料的變化和工具磨損，必須以隨機順序執行實驗。

這些可變的影響會對所選變數產生重大影響。如果實驗不是以隨機順序執行，則實驗設計將指定實際上來自這些可變影響的因素效應。

排除已知的變異來源：透過分組，可以篩選出已知變數（例如班次變化或機器差異）的影響。

可以將實驗執行分成同質的組，然後用數學方法去除差異。這提高了實驗設計的靈敏度。但是，重要的是不要排除任何想要研究的內容。

瞭解哪些效應（如果有）將是混雜的：混雜意味著同時以相同的方式更改了一項或多項內容。

進行一系列順序實驗：在進行實驗設計時，務必按時間順序進行，也就是說，在一個實驗中收集的資訊應該能夠應用到下一個實驗中。

始終確認關鍵發現：在實驗設計結束時，很容易假設結果是準確的。

但是，務必確認結果並驗證結果。可以使用許多其他可用的管理工具來進行此驗證。

實驗設計是在大多數製造業中可以使用的重要工具。使用該方法的管理者不僅可以節省成本，還可以提高產品質量，並確保流程效率。

完成實驗設計後，管理者應加倍努力驗證結果並對結果進行進一步分析。

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