一种系统的统计方法，通过有计划地改变输入变量并观察对输出变量的影响，来确定影响过程或产品的因素与该过程或产品的输出之间的关系。
- 方法： 工程, 产品设计, 项目管理
实验设计 (DOE)
实验设计 (DOE)
- 方差分析, 持续改进, 六西格玛设计（DfSS）, 优化设计, 流程改进, 质量控制, 质量管理, 统计分析
目标
如何使用
- 包括规划一项实验，有目的地以结构化的方式改变多个输入因素（变量），以观察它们对输出（响应）的单独和交互影响。然后利用统计分析来确定重要因素和最佳设置。
优点
- 可同时研究多个因素，效率高；可识别因素之间的相互作用；有助于优化流程和产品设计，实现预期结果；可提供统计上有效的结论。
缺点
- 设计和分析可能很复杂，通常需要统计软件和专业知识；可能需要大量的实验运行，成本可能很高或很耗时；假设所有重要因素都已确定。
类别
- 工程, 精益西格玛, 制造业, 解决问题, 产品设计, 质量
最适合：
- 系统地研究多种变量对工艺或产品的影响，以优化性能、解决问题或改进设计。
实验设计（DOE）方法经常应用于制药、制造和农业等行业，在这些行业中，优化流程是成功的基础。在制药业，DOE 可用于配方研究，以了解成分浓度的变化对药物疗效和稳定性的影响，从而加快开发周期。在制造业，企业会在产品设计阶段利用 DOE 评估机器设置的变化如何影响产品质量，从而指导改进工作，减少浪费和返工。农业科学家利用 DOE 评估土壤类型、水和肥料条件等因素如何影响作物产量，为改进农业实践提供关键数据。由工程师、科学家和产品经理组成的团队共同设计实验，同时分析多个变量，揭示单一变量研究可能忽略的错综复杂的相互作用。它需要一种结构化的规划和执行方法，需要利益相关者之间的合作，以确定要调查的因素，确保实验与项目目标相一致。实验阶段之后的统计分析使团队能够自信地解释结果，从而在充分知情的基础上做出优化产品性能或流程效率的决策，而这些决策的依据是可靠的证据而不是轶事经验。通过精心策划，DOE 已成为系统化调查的有力工具，为各行各业的创新和改进提供了一条清晰的道路。
该方法的关键步骤
- 确定实验目标和反应变量。
- 选择要调查的输入因素及其水平。
- 选择合适的实验设计（如全因子法、分数因子法、响应面法）。
- 随机调整运行顺序，尽量减少偏差。
- 按照设计进行实验。
- 使用统计方法（如方差分析）分析数据。
- 解释结果，确定重要因素和相互作用。
- 优化设置，实现预期成果。
专业提示
- 在处理大量变量时，使用分数因子设计来减少实验总数，同时还能获得有关主效应和交互作用的有用信息。
- 在实验运行中采用随机化方法，最大限度地减少偏差，并通过消除非控制因素造成的系统误差来提高结果的有效性。
- 分析模型的残差，检查是否存在非恒定方差和异常值，确保模型假设 统计检验 符合这些要求才能得出可靠的结论。
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