實驗設計（DOE）作為一種強大的統計學工具，被廣泛用于產品設計、工藝改進、質量改進等方面，幫助制造業和服務業的人員尋找最優的設計方案、最佳的工藝參數組合、最可信的現場問題的根本原因和主要原因。

正確實施DOE，有利于利用經濟而有效的方法改進過程能力和產品質量，減少變差、降低成本。本文主要想簡要分享DOE的正確實施步驟。

1 前提：

1.1實驗設計不僅僅是一種統計技術；

1.2有效的試驗需要好的計劃、紀律、對問題的了解和統計方法

2實驗設計步驟

2.1定義試驗目標

2.2選擇輸出和輸入因素

2.3確定所需的試驗資源

2.4選擇設計矩陣和分析方法

2.5進行試驗并記錄數據

2.6分析數據， 作出結論并驗證試驗

3步驟詳解

3.1定義試驗目標考慮：

3.1.1問題到底是什么：平均值漂移？厚度偏差過大？不合格率太高？……

3.1.2我們想通過實驗得到什么：什么因素對輸出有最大影響？輸入因素怎樣影響輸出？ 怎么樣設置輸入因素以得到最好的輸出？ 怎么樣設置輸入因素以確定輸出是在可接受的水平？ 怎么樣設置輸入因素才能使輸出對非受控因素不敏感？

3.1.3試驗目標：最大化輸出？最小化輸出？將輸出調整到目標值？最小化偏差？實驗是否緊急？

3.2選擇輸出和輸入因素考慮：

3.2.1問題的關鍵輸出變量是什么？

3.2.2數據是計量型的還是計數型的？

3.2.3輸出變量的預測差異是多少？

3.2.4怎樣測量輸出變量？

3.2.5測量系統是否準確和精確？

3.2.6主要輸入因素：它們是怎樣被確定的？我們有遺漏一些重要因素嗎？ 我們是否包括了太多的重要因素？這些因素是否是定量的？怎樣測量這些因素？可以控制它們嗎？它們的可能設置范圍是多少？試驗的設置范圍是什么？因素間有交互作用嗎？

3.3確定所需的試驗資源考慮：

3.3.1需要什么樣的樣本？

3.3.2收集樣本需要多長時間？

3.3.3收集樣本需要什么資源？

3.3.4測量方法是否破壞性的？

3.3.5我們能有多少樣本？

3.3.6區組和隨機化試驗次數對試驗有什么影響？

3.4選擇實驗矩陣和分析方法考慮：

3.4.1獲取所需信息的最有效途徑是什么？

3.4.2可以用什么試驗矩陣達到目的？

3.4.3哪個試驗矩陣最適合？

3.4.4是否有必要將某些因素區組？

3.4.5試驗次序可以隨機化嗎？

3.4.6應該使用哪些分析工具？

3.5進行實驗并記錄數據考慮：

3.5.1在試驗時出現誤差是正常的，但任何誤差都有可能導致試驗失敗。

3.5.2確保：設備操作正常/因素設置正確/正確清楚標識樣本。

3.5.3試驗者應該在場，不能假設一切都會按計劃進行而沒突發狀況。

3.6分析數據， 作出結論并驗證試驗考慮：

3.6.1利用軟件進行有效的數據分析。

3.6.2試驗者應該理解軟件所用的分析方法和方法的原理。

3.6.3利用合適的分析技術來驗證模型。

3.6.4進行驗證試驗。

4實驗設計的成功因素

4.1確認結果：根據設計模型，對輸出進行一次實驗驗證

4.2選擇合適的設計策略：

4.3增長知識達到最佳水平的策略：

4.3.1第一次實驗使用25%的預算經費

4.3.2策劃進行幾次實驗

4.3.3實驗是連續進行的：

從許多因子開始，尋求幾個重要因子

尋求重要因子之間的交互影響，尋求響應曲線

尋求每個因子的最佳設定值，建立變量之間的關系

4.4選擇因子指導：

4.4.1利用工程知識來選擇因子和設定值

4.4.2選擇較多的因子比遺漏重要的因子要好

4.4.3盡量選擇會影響響應或涉及到實驗目標的因子。

4.4.4選擇涉及問題不同特征的因子（獨立性）

4.4.5關于因子的水平，通常采用兩個水平就足夠了，除非希望作出曲線

4.5結論

4.5.1在實驗期間獲得的結果要形成文件

4.5.2要用過程術語表達結果，不能用統計術語表達

4.5.3給出建議

4.5.4結果和建議必須有數據支持

4.6驗證結論

4.6.1驗證實驗結論的兩種基本方法：

驗證試驗—用建議的設定值進行幾次補充實驗，看是否能達到希望的響應結果。

實施建議的過程更改—更改過程并利用SPC方法跟蹤結果，以保證達到和維持希望的響應。

4.6.2持續監視過程以保證耐久性

4.6.3實驗室和生產環境的差異，或是設備的差異都可能影響到結果，這通常稱為量產的差異。

4.6.4在花費時間和費用進行實驗得出的結論之前，希望驗證此結論。必須驗證之后才能實施結論。

4.7DOE常規期間的考慮：

4.7.1實驗要簡化

4.7.2實驗后設備恢復到原始狀態（這對生產設備很重要）

4.7.3檢查過程沒有偏離

4.7.4檢查每次實驗的可行性，若次數遺漏或發生變更，就可能喪失希望的設計特性，分析工作可能更復雜或不準確。

4.7.5若可能，重復遺漏的次數。

4.7.6初始實驗只使用部分預算（一般20%～40%）。

4.7.7按計劃進行實驗。

4.7.8給意外事件預留時間。

4.7.9從受影響供方采購，指定人員職責和評審其結果。