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知識庫/DOE 不是做實驗,是用最少子彈打最多靶
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DOE 不是做實驗,是用最少子彈打最多靶

四個因子、每個三個水準,全因子要跑 81 次。田口 L9 正交表只要 9 次,省了 89%。同時估計四個因子的主效果,還不會相互污染。

情境

射出成型製程翹曲不良,主管要你找出最佳參數。你面前有四個可調因子:模溫、料溫、保壓時間、冷卻時間,每個各有三個水準。你的同事說:「一個一個試吧,把其他三個固定,只調一個。」

這樣要跑 4 × 3 = 12 組。但問題是,這四個因子之間可能有交互作用——你調模溫的效果,可能在料溫高的時候才出現。一個一個試,永遠找不到真正的最佳組合。

DOE 的做法是:設計 9 組實驗,同時估計四個因子的主效果。

白話翻譯

DOE(實驗設計)的核心邏輯是:用「正交」的方式安排實驗,讓每個因子的效果可以被獨立估計,互不干擾。

「正交」就是:每個因子的每個水準,在整個實驗裡出現的次數一樣多。這樣算出來的「因子效果」就不會被其他因子的變化污染。

田口 L9 正交表,4 個因子、3 個水準,只需要 9 次實驗,就能估計每個因子的影響程度。全因子要跑 81 次,省了 89%。

S/N 比(訊噪比)是田口法的關鍵:不只要讓平均值靠近目標,還要讓變異最小。越大越好、越小越好、望目,三種情況各有公式。S/N 比越高,表示這組參數越穩健。

實戰判斷

  • 先做「因子效果圖」:哪個因子的線斜率最大,影響最大
  • 找讓 S/N 比最高的各因子水準組合
  • 做確認實驗:預測值和實際值相差 > 20%,代表有交互作用,要改用全因子實驗
  • 不適合用田口法的情況:你已知某兩個因子有強交互作用(例如溫度和時間在化學反應裡通常有),這時要改用 Response Surface Method。

    InsightFab 怎麼做

    在 JMP 設計 DOE 要選正交表類型、手動輸入實驗結果、再解讀 ANOVA 輸出表格。在 InsightFab,選好因子和水準後,自動生成實驗表格,輸入結果後直接告訴你最佳組合和預測改善幅度

    金句

    「全因子實驗是蠻力,DOE 是謀略。在資源有限的產線,謀略永遠比蠻力值錢。」

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    文章裡提到的分析工具在 InsightFab 都可以直接用,上傳 CSV 即可分析。

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