很多單位做新產(chǎn)品或者工藝改進(jìn)都是工藝技術(shù)領(lǐng)頭人根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，然后就直接試驗(yàn)了，試驗(yàn)成功與否和技術(shù)領(lǐng)頭人的能力相關(guān)性非常強(qiáng)。那么，有沒有什么專業(yè)的工具來指導(dǎo)我們做試驗(yàn)設(shè)計(jì)呢？
答案是：有的
試驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE的應(yīng)用，可以為企業(yè)的突破性改進(jìn)提供了有力的工具和支持。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。
今天主要想和大家一起探討DOE的正確實(shí)施步驟，及為什么DOE比較難推廣應(yīng)用?或者說，我們需要克服那些障礙，才能讓實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE這么好的工具被大家熟知并使用?
提起DOE，很多人會(huì)說太難學(xué)了，沒有比較深厚的統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)根本學(xué)不會(huì);我們公司做試驗(yàn)很少，不需要DOE。試驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE方法是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)質(zhì)量管理工具，其原理對(duì)于沒有數(shù)理統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)的人來說，比較難以理解掌握;試驗(yàn)設(shè)計(jì)DOE方法在使用過程中，有大量復(fù)雜運(yùn)算，出錯(cuò)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。
DOE的正確實(shí)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(shí)際工作的反映，會(huì)得出一些關(guān)鍵的問題點(diǎn)，它反映了某個(gè)指標(biāo)或參數(shù)不能滿足需求，但是針對(duì)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(shí)候可能就會(huì)想到試驗(yàn)設(shè)計(jì)。
對(duì)于運(yùn)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)解決的問題，首先要定義好試驗(yàn)的目的，也就是解決一個(gè)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(yàn)設(shè)計(jì)方法的運(yùn)作，試驗(yàn)設(shè)計(jì)必須花費(fèi)較多的資源才能進(jìn)行，而且對(duì)于生產(chǎn)型企業(yè)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的進(jìn)行會(huì)打亂原有的生產(chǎn)穩(wěn)定次序，所以確定試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)必要性是首要的任務(wù)。
隨著試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的確定，還必須定義試驗(yàn)的指標(biāo)和接受的規(guī)格，這樣的試驗(yàn)才有方向和檢驗(yàn)試驗(yàn)成功的度量指標(biāo)。這里的指標(biāo)和規(guī)格是試驗(yàn)?zāi)康牡难由旌途唧w化，也就是對(duì)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(duì)比一樣，經(jīng)常會(huì)有一個(gè)誤區(qū)，就是只講關(guān)注點(diǎn)放在利益點(diǎn)上，而忽略了對(duì)流程特色的對(duì)比，試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)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(huì)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(duì)每個(gè)步驟地詳細(xì)分解，確認(rèn)其輸入和輸出。其實(shí)對(duì)于流程的剖析和認(rèn)識(shí)，就是改善人員了解問題的開始，因?yàn)椴⒉皇敲總€(gè)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(gè)是重要的，但至少確定一個(gè)總的方向。
第三步：篩選因素
流程的充分分析，使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(gè)是重要的呢？對(duì)一些根本就不或微小影響因素的全面試驗(yàn)分析，其實(shí)就是一種浪費(fèi)，而且還可能導(dǎo)致試驗(yàn)的誤差。因此將可能的因素的篩選就有必要性，這時(shí)，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(gè)因素的影響是顯著的?？梢允褂靡恍┑徒馕龆鹊膬伤皆囼?yàn)或者專門的篩選試驗(yàn)來完成這個(gè)任務(wù)，這時(shí)的試驗(yàn)成本也將最小處理。而且對(duì)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(yàn)理論分析，來減少試驗(yàn)因子，當(dāng)然要注意一點(diǎn)就是，只要對(duì)這些數(shù)據(jù)或分析有很小的懷疑，為了試驗(yàn)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(shí)中是通過完全的經(jīng)驗(yàn)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(yàn)找到了關(guān)鍵的因素，同時(shí)篩選試驗(yàn)還包含一些很重要的信息，那就是主要因素對(duì)指標(biāo)的影響趨勢(shì)，這是必須充分利用的信息，它可以快速的找到試驗(yàn)?zāi)康牡目赡軈^(qū)域，雖然不是很確定，縮小了包圍圈。這時(shí)一般使用試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的快速上升(下降)方法，它是根據(jù)篩選試驗(yàn)所揭示的主要因素的影響趨勢(shì)來確定一些水平，進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)的目的就像我們?cè)趯ふ易锓敢粯拥目s小嫌疑范圍，得出的一個(gè)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(yàn)
在篩選試驗(yàn)時(shí)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(shí)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(yàn)是在快速接近的水平區(qū)間內(nèi)選取得，所以對(duì)于最終的優(yōu)化有顯著的成效，析因試驗(yàn)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(yàn)構(gòu)造，可以確定對(duì)于指標(biāo)的影響，是否存在交互作用或者那些交互作用，是否存在高階效應(yīng)或者哪些高階效應(yīng)，試驗(yàn)的最終是通過方差分析來檢定這些效應(yīng)是否顯著，同時(shí)對(duì)以往的篩選、快速接近試驗(yàn)也是一個(gè)驗(yàn)證，但不宜就在這樣的試驗(yàn)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?yàn)閷?duì)于3個(gè)水平點(diǎn)的選取，試驗(yàn)功效會(huì)有不足的可能性。
第六步：回歸試驗(yàn)
在析因試驗(yàn)中，確定了所有因素與指標(biāo)間的主要影響項(xiàng)，但是考慮到功效問題，我們需要進(jìn)一步的安排一些試驗(yàn)來最終確定因素的最佳影響水平，這時(shí)的試驗(yàn)只是一個(gè)對(duì)析因試驗(yàn)的試驗(yàn)點(diǎn)的補(bǔ)充，也就是還可以利用析因試驗(yàn)的試驗(yàn)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?cè)黾右恍┰囼?yàn)點(diǎn)來完成這個(gè)任務(wù)。試驗(yàn)點(diǎn)一般根據(jù)回歸試驗(yàn)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(yàn)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(xiǎn)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(yàn)證試驗(yàn)來檢驗(yàn)結(jié)果。
第七步：穩(wěn)健設(shè)計(jì)
試驗(yàn)設(shè)計(jì)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?yàn)閷?duì)于指標(biāo)來講是無法直接控制的，試驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了這種可能和途徑，但是在現(xiàn)實(shí)中卻還存在一類這樣的因素，它對(duì)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(huì)使試驗(yàn)成果功虧一簣，所以對(duì)待它的方法，除了盡量的控制之外可以選用穩(wěn)健設(shè)計(jì)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(shí)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(jí)公路上，那么對(duì)于一些差的路面，怎樣來設(shè)計(jì)出高性能呢?這時(shí)會(huì)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(jì)的意圖和途徑。通常會(huì)經(jīng)常使用在設(shè)計(jì)和研發(fā)階段，但有時(shí)也會(huì)隨著問題的產(chǎn)生而暴露出來，但提出一個(gè)問題了，重新選定主要因素的水平會(huì)不會(huì)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。
DOE為什么難推行？
試驗(yàn)設(shè)計(jì)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?；蛟S您公司流程穩(wěn)定沒變化很久了，但是這個(gè)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(cuò)誤的。
在我們學(xué)習(xí)了DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)候，也還會(huì)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(gè)別改善工程師自己的工作。我不會(huì)DOE，所以我不想?yún)⑴cDOE的任何工作，這是很多一線員工的真實(shí)想法。只有調(diào)動(dòng)他們的積極性，指導(dǎo)他們?nèi)ネ瓿梢淮未蔚脑囼?yàn)，收集數(shù)據(jù)，然后工程師進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出改進(jìn)報(bào)告等。DOE的項(xiàng)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(jì)劃，發(fā)動(dòng)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(yàn)時(shí)，無疑會(huì)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(shí)是一線員工無法決定的。領(lǐng)導(dǎo)層對(duì)DOE 改進(jìn)工作的支持，是他們勇于試驗(yàn)，從而做出成績的基礎(chǔ)。
障礙2：DOE工程師個(gè)性妥協(xié)不堅(jiān)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(huì)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(xiàng)目工程師靠自己的努力就可以順利完成，更多的項(xiàng)目則需要工程師能夠像個(gè)項(xiàng)目經(jīng)理一樣，除了自己堅(jiān)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(yàn)順利完成，任何的懶惰、不承擔(dān)，都會(huì)讓DOE停下來，半途而廢。
障礙3：工程師們脫離現(xiàn)場(chǎng)。
試驗(yàn)的過程看似參數(shù)、方案都已經(jīng)制定完美了，但在真實(shí)工作場(chǎng)合還是會(huì)有各種意外的輸入影響著試驗(yàn)的結(jié)果。工程師們簡單把試驗(yàn)委派給基層員工，他們通常只負(fù)責(zé)按照要求完成試驗(yàn)，試驗(yàn)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(chǎng)”常常是蘊(yùn)含了最多奧秘的地方。關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)，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(gè)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(duì)堆積的訂單，波動(dòng)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(chǎng)。他們一遍遍地重復(fù)流程，觀察各個(gè)過程，各個(gè)細(xì)節(jié)，像個(gè)偵探一樣，然后又一遍遍地檢驗(yàn)結(jié)果，終于在現(xiàn)場(chǎng)找到了答案。而影響工藝穩(wěn)定性的是一個(gè)非常小的操作習(xí)慣，小到他們從來沒有認(rèn)為這個(gè)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(gè)小例子，就是告訴工程師，影響試驗(yàn)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(chǎng)也許也會(huì)有更多的因素存在。你可以有各種理由無法在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，但是這樣可能錯(cuò)過發(fā)現(xiàn)“秘密”的機(jī)會(huì)。所以，一定要?jiǎng)?chuàng)造機(jī)會(huì)和現(xiàn)場(chǎng)親密接觸。
障礙4：DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)
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(yàn)難度大、部門配合難度大、分析難度大，所以對(duì)應(yīng)的，周期要求特別長。而這種長時(shí)間等待，很容易讓人半途而廢，不了了之。
障礙5：不敢實(shí)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(shí)階段。而DOE又是個(gè)博大的工具。他們不斷地學(xué)習(xí)，和別人就DOE的某個(gè)假設(shè)、某個(gè)公式討論，就MINITAB 、JMP軟件的某個(gè)菜單討論，就是沒有真實(shí)的操練。絕知此事要躬行!實(shí)踐才是DOE工具的目的。
當(dāng)然，在DOE工具實(shí)際應(yīng)用的過程中，可能會(huì)碰到更復(fù)雜的問題或阻礙，但是DOE是一個(gè)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(huì)越走越寬。
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