提起DOE，很多人會說太難學(xué)了，沒有比較深厚的統(tǒng)計基礎(chǔ)根本學(xué)不會；我們公司做試驗很少，不需要DOE。

試驗設(shè)計DOE方法是基于統(tǒng)計學(xué)的一個質(zhì)量管理工具，其原理對于沒有數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)的人來說，比較難以理解掌握；試驗設(shè)計DOE方法在使用過程中，有大量復(fù)雜運(yùn)算，出錯幾率較高。

然而，以上種種，在當(dāng)前已經(jīng)都不是問題。

DOE應(yīng)用過程中的各種步驟、方法按部就班，逐步完成。DOE的運(yùn)算部分有了MINITAB軟件的幫助，更是變得超出想象的便捷。

Part 1 DOE為什么難推行？

試驗設(shè)計DOE的應(yīng)用，為企業(yè)的突破性改進(jìn)提供了有力的工具和支持。

或許您公司流程穩(wěn)定沒變化很久了，但是這個流程是不是您滿意的流程呢？有沒有改善的空間呢？

即使沒有新產(chǎn)品的開發(fā)，各種制造過程的改善也可以借助于DOE方法。

所以說，“DOE不適合你們組織”，或者“DOE在你們公司沒有用”，這些觀念都是錯誤的。

在我們學(xué)習(xí)了DOE試驗設(shè)計工具，也覺得它是非常好的方法，打算在您的工作中開始使用的時候，也還會碰到很多障礙，而這些障礙常常讓DOE的應(yīng)用又回到了原點(diǎn)。

所以克服下面的這些障礙也至關(guān)重要。

障礙1：相關(guān)部門不配合工作。

很多人認(rèn)為DOE是研發(fā)部門，甚至是個別改善工程師自己的工作。我不會DOE，所以我不想?yún)⑴cDOE的任何工作，這是很多一線員工的真實想法。

只有調(diào)動他們的積極性，指導(dǎo)他們?nèi)ネ瓿梢淮未蔚脑囼?，收集?shù)據(jù)，然后工程師進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出改進(jìn)報告等。

DOE的項目負(fù)責(zé)人除了懂DOE技術(shù)外，也需要有工作凝聚力和權(quán)限，能夠制定清晰的工作計劃，發(fā)動研發(fā)、生產(chǎn)、品質(zhì)等各部門的相關(guān)員工積極加入。

另外，DOE技術(shù)非常需要領(lǐng)導(dǎo)層的支持。很多公司的科研和生產(chǎn)設(shè)備是在一起的，在做試驗時，無疑會打亂、影響生產(chǎn)節(jié)奏，這就需要生產(chǎn)部門的配合，而這種配合，有時是一線員工無法決定的。

領(lǐng)導(dǎo)層對DOE 改進(jìn)工作的支持，是他們勇于試驗，從而做出成績的基礎(chǔ)。

障礙2：DOE工程師個性妥協(xié)不堅持。

很多公司的DOE工作是員工本職工作以外，額外增加的工作，因此在進(jìn)行過程中難免會遇到一些障礙。

這些都需要工程師不斷地去清晰各部門需要配合的具體工作內(nèi)容，跟蹤并促進(jìn)工作進(jìn)度，有的DOE項目工程師靠自己的努力就可以順利完成；

更多的項目則需要工程師能夠像個項目經(jīng)理一樣，除了自己堅持完成自己的工作之外，協(xié)調(diào)、溝通、利用各種借力打力的方法讓試驗順利完成，任何的懶惰、不承擔(dān)，都會讓DOE停下來，半途而廢。

障礙3：工程師們脫離現(xiàn)場。

試驗的過程看似參數(shù)、方案都已經(jīng)制定完美了，但在真實工作場合還是會有各種意外的輸入影響著試驗的結(jié)果。

工程師們簡單把試驗委派給基層員工，他們通常只負(fù)責(zé)按照要求完成試驗，試驗過程中很多看似微不足道的因素并不在他們考慮、收集的范圍之內(nèi)。

而“現(xiàn)場”常常是蘊(yùn)含了最多奧秘的地方。關(guān)注現(xiàn)場，是解決問題必不可少的環(huán)節(jié)，切忌高高在上，紙上談兵。

有個公司，他們的產(chǎn)品質(zhì)量一直非常穩(wěn)定，可是最近突然出現(xiàn)了問題，據(jù)操作人員認(rèn)為所有的操作都和過去完全一樣，沒有變化。

面對堆積的訂單，波動的質(zhì)量，公司上下都焦灼起來。技術(shù)經(jīng)理和老總開始一起蹲現(xiàn)場。

他們一遍遍地重復(fù)流程，觀察各個過程，各個細(xì)節(jié)，像個偵探一樣，然后又一遍遍地檢驗結(jié)果，終于在現(xiàn)場找到了答案。

而影響工藝穩(wěn)定性的是一個非常小的操作習(xí)慣，小到他們從來沒有認(rèn)為這個重要，所以都沒有在作業(yè)指導(dǎo)書中進(jìn)行明確規(guī)定。

舉這個小例子，就是告訴工程師，影響試驗結(jié)果的因素很多，除了你列出的因子和你認(rèn)為影響較小的因子，現(xiàn)場也許也會有更多的因素存在。

你可以有各種理由無法在試驗現(xiàn)場，但是這樣可能錯過發(fā)現(xiàn)“秘密”的機(jī)會。所以，一定要創(chuàng)造機(jī)會和現(xiàn)場親密接觸。

障礙4：DOE試驗設(shè)計要解決的問題或目標(biāo)太大。

比方說，要降低XX產(chǎn)品的不良率。大的問題，影響的因子眾多，試驗難度大、部門配合難度大、分析難度大，所以對應(yīng)的，周期要求特別長。

而這種長時間等待，很容易讓人半途而廢，不了了之。

障礙5：不敢實踐。

很多人把積極性放在了不斷學(xué)習(xí)、掌握DOE技術(shù)的理論知識階段。而DOE又是個博大的工具。

他們不斷地學(xué)習(xí)，和別人就DOE的某個假設(shè)、某個公式討論，就MINITAB 、JMP軟件的某個菜單討論，就是沒有真實的操練。

絕知此事要躬行！實踐才是DOE工具的目的。

Part 2 運(yùn)用DOE的重要作用

1、作為一個產(chǎn)品設(shè)計工程師，你需要：

1） 做靈敏度分析；

2）建立產(chǎn)品尺寸等特性的公差；

3）確定零部件的特性；

4）使用低等級的材料或者不見來降低陳皮成本；

5）減少變差等。

2、作為一個工藝工程師（PE）、設(shè)備工程師（ME）或者質(zhì)量工程（QE），你需要：

1）進(jìn)行過程能力Cpk研究；

2）研究各種工藝參數(shù)之間的相互作用以及相互關(guān)系，以及其對產(chǎn)品特性的影響；

3）不計較設(shè)備能力和操作方法對產(chǎn)品特性的影響；

4）進(jìn)行量具GR&R分析和研究等。

但凡以上工作都需要做各種各樣的試驗和數(shù)據(jù)分析，都需要用到DOE方法。

日本工廠經(jīng)常說到的一句話就是，“不懂DOE，你就是半個不合格的工程師！”

Part 3 DOE的正確實施步驟

第一步：確定目標(biāo)

通過控制圖、故障分析、因果分析、失效分析、能力分析等工具的運(yùn)用，或者是直接實際工作的反映，會得出一些關(guān)鍵的問題點(diǎn)；

它反映了某個指標(biāo)或參數(shù)不能滿足需求，但是針對這樣的問題，可能運(yùn)用一些簡單的方法根本就無法解決，這時候可能就會想到試驗設(shè)計。

對于運(yùn)用試驗設(shè)計解決的問題，首先要定義好試驗的目的，也就是解決一個什么樣的問題，問題帶來了什么樣的危害，是否有足夠的理由支持試驗設(shè)計方法的運(yùn)作，試驗設(shè)計必須花費(fèi)較多的資源才能進(jìn)行；

而且對于生產(chǎn)型企業(yè)，試驗設(shè)計的進(jìn)行會打亂原有的生產(chǎn)穩(wěn)定次序，所以確定試驗?zāi)康暮驮囼灡匾允鞘滓娜蝿?wù)。

隨著試驗?zāi)繕?biāo)的確定，還必須定義試驗的指標(biāo)和接受的規(guī)格，這樣的試驗才有方向和檢驗試驗成功的度量指標(biāo)。

這里的指標(biāo)和規(guī)格是試驗?zāi)康牡难由旌途唧w化，也就是對問題解決的著眼點(diǎn)，指標(biāo)的達(dá)成就能夠意味著問題的解決。

第二步：剖析流程

關(guān)注流程，應(yīng)該具備的習(xí)慣，就像很多企業(yè)做水平對比一樣，經(jīng)常會有一個誤區(qū)，就是只講關(guān)注點(diǎn)放在利益點(diǎn)上，而忽略了對流程特色的對比，試驗設(shè)計的展開同樣必須建立在流程的深層剖析基礎(chǔ)之上。

任何一個問題的產(chǎn)生，都有它的原因，事物的好壞、參數(shù)的便宜、特性的欠缺等等都有這個特點(diǎn)，而諸多原因一般就存在于產(chǎn)生問題的流程當(dāng)中。

流程的定義非常的關(guān)鍵，過短的流程可能會拋棄掉顯著的原因，過長的流程必將導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。

有很多的方式來展開流程，但有一點(diǎn)必須做到，那就是盡可能詳盡的列出可能的因素，詳盡的因素來自于對每個步驟地詳細(xì)分解，確認(rèn)其輸入和輸出。

其實對于流程的剖析和認(rèn)識，就是改善人員了解問題的開始，因為并不是每個人都能掌握好我們所關(guān)注的問題。

這一步的輸出，使企業(yè)的改善人員能夠了解問題的可能因素在哪里，雖然不能確定哪個是重要的，但至少確定一個總的方向。

第三步：篩選因素

流程的充分分析，便有了非常寶貴的資料，那就是可能影響關(guān)注指標(biāo)的因素，但是到底哪個是重要的呢？

對一些根本就不或微小影響因素的全面試驗分析，其實就是一種浪費(fèi)，而且還可能導(dǎo)致試驗的誤差。

因此將可能的因素的篩選就有必要性，這時，不需要確認(rèn)交互作用、高階效應(yīng)等問題，目的是確認(rèn)哪個因素的影響是顯著的。

可以使用一些低解析度的兩水平試驗或者專門的篩選試驗來完成這個任務(wù)，這時的試驗成本也將最小處理。

而且對于這一步任務(wù)的完成，可以應(yīng)用一些歷史數(shù)據(jù)，或者完全可靠的經(jīng)驗理論分析，來減少試驗因子；

當(dāng)然要注意一點(diǎn)就是，只要對這些數(shù)據(jù)或分析有很小的懷疑，為了試驗結(jié)果的可靠，可以放棄。

篩選因素的結(jié)果，掌握了影響指標(biāo)的主要因素，這一步尤為關(guān)鍵，往往在現(xiàn)實中是通過完全的經(jīng)驗分析得出，甚至抱著可能是的態(tài)度

第四步：快速接近

通過篩選試驗找到了關(guān)鍵的因素，同時篩選試驗還包含一些很重要的信息，那就是主要因素對指標(biāo)的影響趨勢，這是必須充分利用的信息，它可以快速的找到試驗?zāi)康牡目赡軈^(qū)域，雖然不是很確定，縮小了包圍圈。

這時一般使用試驗設(shè)計中的快速上升（下降）方法，它是根據(jù)篩選試驗所揭示的主要因素的影響趨勢來確定一些水平，進(jìn)行試驗；

試驗的目的就像我們在尋找罪犯一樣的縮小嫌疑范圍，得出的一個結(jié)論就是，企業(yè)的改善最優(yōu)點(diǎn)就在因素的最終反映的水平范圍內(nèi)，離成功更近了一步。

第五步：析因試驗

在篩選試驗時沒有強(qiáng)調(diào)因素間的交互作用等的影響，但給出了主要的影響因素，而且快速接近的方法，使我們確定了主要因素的大致取值水平；

這時就可以進(jìn)一步的度量因素的主效應(yīng)、交互作用以及高階效應(yīng)，這些試驗是在快速接近的水平區(qū)間內(nèi)選取得，所以對于最終的優(yōu)化有顯著的成效。

析因試驗主要選擇各因素構(gòu)造的幾何體的頂點(diǎn)以及中心點(diǎn)來完成，這樣的試驗構(gòu)造，可以確定對于指標(biāo)的影響，是否存在交互作用或者哪些交互作用，是否存在高階效應(yīng)或者哪些高階效應(yīng)。

試驗的最終是通過方差分析來檢定這些效應(yīng)是否顯著，同時對以往的篩選、快速接近試驗也是一個驗證；

但不宜就在這樣的試驗基礎(chǔ)上就來描述指標(biāo)與諸主效應(yīng)的詳細(xì)關(guān)系，因為對于3個水平點(diǎn)的選取，試驗功效會有不足的可能性。

第六步：回歸試驗

在析因試驗中，確定了所有因素與指標(biāo)間的主要影響項，但是考慮到功效問題，我們需要進(jìn)一步的安排一些試驗來最終確定因素的最佳影響水平。

這時的試驗只是一個對析因試驗的試驗點(diǎn)的補(bǔ)充，也就是還可以利用析因試驗的試驗數(shù)據(jù)，只是為了最終能夠優(yōu)化我們的指標(biāo)，或者說有效全面的構(gòu)建因素與水平的相應(yīng)曲面和等高線，我們增加一些試驗點(diǎn)來完成這個任務(wù)。

試驗點(diǎn)一般根據(jù)回歸試驗的旋轉(zhuǎn)性來選取，而且它的水平應(yīng)該根據(jù)功效、因子數(shù)、中心點(diǎn)數(shù)等方面的合理設(shè)置，以確?；貧w模型的可靠性和有效性。

這些試驗的完成，我們就可以分析和建立起因素和指標(biāo)間的回歸模型，而且可以通過優(yōu)化的手段來確定最終的因子水平設(shè)定。

當(dāng)然為了保險起見，我們最后在得到最佳參數(shù)水平組合后進(jìn)行一些驗證試驗來檢驗結(jié)果。

第七步：穩(wěn)健設(shè)計

試驗設(shè)計的目的就是希望通過設(shè)置可以調(diào)控的一些關(guān)鍵因素來達(dá)到控制指標(biāo)的目的，因為對于指標(biāo)來講是無法直接控制的，試驗設(shè)計提供了這種可能和途徑，但是在現(xiàn)實中卻還存在一類這樣的因素，它對指標(biāo)影響同樣的顯著。

但是它很難通過人為的控制來確保其影響最優(yōu)，這類因素一般稱為噪聲因素，它的存在往往會使試驗成果功虧一簣。

所以對待它的方法，除了盡量的控制之外可以選用穩(wěn)健設(shè)計的方法，目的是這些因素的影響降低至最小，從而保證指標(biāo)的高優(yōu)性能。

事實上這些因素是普遍存在的，例如汽車行駛的路面，不可能保證都是在高級公路上，那么對于一些差的路面，怎樣來設(shè)計出高性能呢？

這時會選擇出一些抗干擾的因素來緩解干擾因素的影響，這就是穩(wěn)健設(shè)計的意圖和途徑。

通常會經(jīng)常使用在設(shè)計和研發(fā)階段，有時也會隨著問題的產(chǎn)生而暴露出來，但提出一個問題了，重新選定主要因素的水平會不會帶來指標(biāo)的振蕩和劣化，這是完全有可能的，可以通過EVOP等途徑來重新設(shè)定以保證因素更改后的輸出效果。

當(dāng)然，在DOE工具實際應(yīng)用的過程中，可能會碰到更復(fù)雜的問題或阻礙，但是DOE是一個降低成本，改善問題的工具。

心中深信這一點(diǎn)，并不斷地克服各種阻礙，質(zhì)量改進(jìn)之路會越走越寬。

審核編輯 ：李倩