通過(guò)控制圖、故障分析、因果分析、故障分析、能力分析等工具的應(yīng)用，或者是直接實(shí)際工作的反映，我們會(huì)得到一些關(guān)鍵的問(wèn)題，這些問(wèn)題反映出某個(gè)指標(biāo)或參數(shù)不能滿足我們的需求，但是對(duì)于這樣的問(wèn)題，我們可能根本無(wú)法用一些簡(jiǎn)單的方法來(lái)解決，然后我們可能會(huì)想到試驗(yàn)設(shè)計(jì)。
對(duì)于使用試驗(yàn)設(shè)計(jì)解決的問(wèn)題，我們首先要明確實(shí)驗(yàn)的目的，即解決了什么樣的問(wèn)題，問(wèn)題給我們帶來(lái)了什么樣的危害，以及是否有足夠的理由支持試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的運(yùn)行，我們知道試驗(yàn)設(shè)計(jì)必須花費(fèi)更多的資源來(lái)進(jìn)行，而對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)施試驗(yàn)設(shè)計(jì)會(huì)打亂原有的。
隨著測(cè)試目標(biāo)的確定，我們還必須定義測(cè)試指標(biāo)和接受的規(guī)范，這樣我們的測(cè)試才能有方向和測(cè)量指標(biāo)來(lái)檢查測(cè)試的成功。這里的指標(biāo)和規(guī)范是測(cè)試目的的延伸和具體化，也就是解決問(wèn)題的重點(diǎn)，指標(biāo)的達(dá)成可以意味著問(wèn)題的解決。
第二步是分析過(guò)程。
注重過(guò)程是我們應(yīng)該有的習(xí)慣。就像我們很多企業(yè)做水平比較一樣，往往有一個(gè)誤區(qū)，就是只關(guān)注利益，而忽略了過(guò)程特征的比較。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)還必須基于對(duì)流程的深入分析。每一個(gè)問(wèn)題都有其產(chǎn)生的原因，比如事物的質(zhì)量、參數(shù)的變化、特征的缺失等等，在產(chǎn)生問(wèn)題的過(guò)程中普遍存在很多原因。
過(guò)程的定義非常關(guān)鍵。太短的流程可能會(huì)丟棄明顯的原因，太長(zhǎng)的流程肯定會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)。開(kāi)發(fā)流程的方法有很多，但我們必須做的一件事是盡可能詳細(xì)地列出可能的因素。詳細(xì)的因素來(lái)自每一步的詳細(xì)分解，并確認(rèn)其輸入和輸出。
事實(shí)上，對(duì)過(guò)程的分析和理解是提高人們對(duì)問(wèn)題認(rèn)識(shí)的開(kāi)始，因?yàn)椴皇敲總€(gè)人都能掌握我們所關(guān)注的問(wèn)題。這一步的輸出使我們的改進(jìn)人員能夠知道問(wèn)題的可能因素在哪里。雖然我們不確定哪個(gè)重要，但我們至少可以確定一個(gè)大致的方向。
第三步是篩選因素。
對(duì)過(guò)程的充分分析是，我們有非常有價(jià)值的信息，即可能影響我們對(duì)指標(biāo)關(guān)注的因素，但哪個(gè)重要？我們知道，對(duì)一些沒(méi)有或根本沒(méi)有太大影響的因素進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)分析，其實(shí)是一種浪費(fèi)，也可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差。
因此，有必要篩選可能的因素。此時(shí)，我們不需要確認(rèn)相互作用、高階效應(yīng)等問(wèn)題，但我們的目的是確認(rèn)哪些因素具有顯著影響。我們可以用一些低分辨率的兩級(jí)測(cè)試或者特殊的篩選測(cè)試來(lái)完成這個(gè)任務(wù)，測(cè)試成本會(huì)降到最低。
而且，為了完成這項(xiàng)任務(wù)，我們可以應(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(lái)減少我們的實(shí)驗(yàn)因素。當(dāng)然，需要注意的是，如果對(duì)這些數(shù)據(jù)或分析沒(méi)有什么疑問(wèn)，可以放棄對(duì)測(cè)試結(jié)果可靠性的質(zhì)疑。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。通常，在現(xiàn)實(shí)中，我們通過(guò)完整的經(jīng)驗(yàn)分析得到它，即使是以一種可能的態(tài)度。
第四步快到了
我們通過(guò)篩選測(cè)試找到了關(guān)鍵因素，同時(shí)篩選測(cè)試也包含了一些重要的信息，那就是主要因素對(duì)指標(biāo)的影響趨勢(shì)，這是我們必須充分利用的信息，它可以幫助我們快速找到測(cè)試目的的可能區(qū)域。雖然不是很確定，但我們已經(jīng)縮小了包圍圈。
這時(shí)候我們一般在試驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用快速上升(下降)的方法，根據(jù)篩選測(cè)試揭示的主要因素的影響趨勢(shì)，確定一些級(jí)別，進(jìn)行測(cè)試，目的就像我們?cè)谡易锓敢粯樱s小嫌疑人的范圍。我們得出的結(jié)論是，我們提高的最佳優(yōu)勢(shì)在于因素最終反映的水平范圍，我們離成功更近了一步。
第五步是因子檢驗(yàn)
在篩選測(cè)試中，我們沒(méi)有強(qiáng)調(diào)因素之間相互作用的影響，而是給出了主要影響因素，快速逼近的方法使我們能夠確定主要因素的近似值水平。此時(shí)，我們可以進(jìn)一步衡量因素的主要效應(yīng)、相互作用和高階效應(yīng)。這些測(cè)試是在快速接近的水平范圍內(nèi)選擇和獲得的，因此它們對(duì)于最終的優(yōu)化具有顯著的效果。階乘實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)選擇由各種因子構(gòu)造的幾何體的頂點(diǎn)和中心點(diǎn)來(lái)完成。這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)可以幫助我們確定是否存在相互作用或那些相互作用，是否存在高階效應(yīng)或哪些高階效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)的最終目的是通過(guò)方差分析驗(yàn)證這些效應(yīng)是否顯著，也是對(duì)以往篩選和快速逼近實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。然而，我們不應(yīng)該在這樣的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上描述指標(biāo)和主要效果之間的詳細(xì)關(guān)系，因?yàn)閷?duì)于三個(gè)水平點(diǎn)，
回歸測(cè)試
在因子實(shí)驗(yàn)中，我們確定了所有因素和指標(biāo)之間的主要影響項(xiàng)目，但考慮到功效問(wèn)題，我們需要進(jìn)一步安排一些實(shí)驗(yàn)，最終確定因素的最佳影響水平。此時(shí)的實(shí)驗(yàn)只是對(duì)階乘實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的補(bǔ)充，也就是我們也可以利用階乘實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，只是為了最終優(yōu)化我們的指標(biāo)，或者是為了有效全面地構(gòu)建因子和層次的對(duì)應(yīng)曲面和輪廓，而我們?cè)黾右恍?shí)驗(yàn)點(diǎn)來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。
測(cè)試點(diǎn)一般根據(jù)回歸測(cè)試的輪換進(jìn)行選擇，其水平應(yīng)根據(jù)療效、因素個(gè)數(shù)、中心點(diǎn)個(gè)數(shù)等合理設(shè)置。，以保證回歸模型的可靠性和有效性。在完成這些實(shí)驗(yàn)后，我們可以分析并建立因子和指標(biāo)之間的回歸模型，并通過(guò)優(yōu)化的方式確定最終的因子水平設(shè)置。當(dāng)然，為了安全起見(jiàn)，我們最終會(huì)在獲得參數(shù)級(jí)別的最佳組合后，進(jìn)行一些驗(yàn)證測(cè)試來(lái)測(cè)試我們的結(jié)果。
第七步:穩(wěn)健設(shè)計(jì)
我們知道試驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)設(shè)置一些我們可以控制的關(guān)鍵因素來(lái)控制指數(shù)，因?yàn)槲覀儾荒苤苯涌刂浦笖?shù)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了這種可能性和方式，但現(xiàn)實(shí)中仍有一類(lèi)此類(lèi)因素對(duì)指數(shù)具有同樣顯著的影響，但很難通過(guò)人工控制來(lái)保證其最優(yōu)影響。這種因素俗稱(chēng)噪音因素，它的存在往往會(huì)讓我們的測(cè)試結(jié)果功虧一簣。因此，除了盡可能地控制之外，還可以選擇穩(wěn)健設(shè)計(jì)的方法，以最大限度地減少這些因素的影響，保證指標(biāo)的高質(zhì)量表現(xiàn)。
其實(shí)這些因素都是常見(jiàn)的。比如，不可能保證我們的汽車(chē)行駛的道路都是高等級(jí)公路。那么如何才能為一些差的道路設(shè)計(jì)出高性能的道路呢？此時(shí)，我們會(huì)選擇一些抗干擾因素來(lái)緩解干擾因素的影響，這是穩(wěn)健設(shè)計(jì)的意圖和途徑。通常我們?cè)谠O(shè)計(jì)和R&D階段經(jīng)常會(huì)用到，但有時(shí)會(huì)隨著問(wèn)題的出現(xiàn)而暴露出來(lái)，但我們會(huì)問(wèn)一個(gè)問(wèn)題，主要因素水平的重新選擇是否會(huì)帶來(lái)指標(biāo)的振蕩和惡化，這是完全有可能的，但我們可以通過(guò)EVOP等方式進(jìn)行重置，保證因素改變后的產(chǎn)出效果。
能源部試驗(yàn)設(shè)計(jì)七步總結(jié):
試驗(yàn)設(shè)計(jì)需要成本投入，因此必須確定實(shí)驗(yàn)的必要性，選擇最佳設(shè)計(jì)方案。
級(jí)別的選擇可能直接影響試驗(yàn)設(shè)計(jì)，所以要慎重選擇，最終要有專(zhuān)業(yè)知識(shí)和歷史數(shù)據(jù)的支持。
盡可能利用一些歷史數(shù)據(jù)，在確定可靠性后，為我們的實(shí)驗(yàn)提取有用的信息，從而最大限度地減少實(shí)驗(yàn)投資，縮短實(shí)驗(yàn)周期。
試驗(yàn)設(shè)計(jì)無(wú)法提供解決所有問(wèn)題的方法，這一點(diǎn)在現(xiàn)實(shí)中的局限性得到了驗(yàn)證。我們應(yīng)該綜合考慮解決問(wèn)題的方法，選擇最有效、最經(jīng)濟(jì)的解決方案。
注意充分的分析過(guò)程，不要錯(cuò)過(guò)關(guān)鍵因素，不要被一些經(jīng)驗(yàn)主義的不可能結(jié)論所影響。
除了試驗(yàn)設(shè)計(jì)/中涉及的因素外，我們應(yīng)該盡最大努力確保所有的環(huán)境因素都是穩(wěn)定和現(xiàn)實(shí)的，這通常是不可能的。我們可以通過(guò)隨機(jī)化和分組來(lái)避免它們。
注重結(jié)果的驗(yàn)證和控制，不要輕信結(jié)果。
盡量保證測(cè)試的模擬性，避免一些理想的測(cè)試環(huán)境，比如實(shí)驗(yàn)室。理想和不現(xiàn)實(shí)的環(huán)境可能根本行不通。
試驗(yàn)設(shè)計(jì)人們應(yīng)關(guān)注測(cè)試過(guò)程，以確保測(cè)試意圖和方案的徹底實(shí)施。
如果有可能一步到位實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)不要猶豫，去執(zhí)行。以上七個(gè)步驟只適用于普通情況。
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