DOE實(shí)驗(yàn)計(jì)劃(DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))

課前認(rèn)知自學(xué)

DOE是實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的英文簡(jiǎn)稱(chēng),它雖然由英文「Design of Experiment」組成,其實(shí)它是一套「統(tǒng)計(jì)方法」,在專(zhuān)業(yè)統(tǒng)計(jì)學(xué)中稱(chēng)「實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)」Experimental Design。因此，上課的學(xué)員千萬(wàn)不可缺課，因缺漏了0.5H，後面的即會(huì)聽(tīng)不懂（O）。

DOE實(shí)驗(yàn)計(jì)劃它在統(tǒng)計(jì)學(xué)中稱(chēng)「ANOVA—變異數(shù)分析」亦即由統(tǒng)計(jì)的變異性中計(jì)算出的Variance來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)中各種因素做考量，最後會(huì)找出影響實(shí)驗(yàn)成敗的「關(guān)鍵成功因素」（KSF-Key Success Factor），在此學(xué)員們必須要接受KSF的名詞與觀念，反而要去除Q1魚(yú)骨圖中列出各種因素的方法。因?yàn)椋骸溉绻?5種因素會(huì)影響結(jié)果，那麼可能同時(shí)改善35個(gè)因素嗎？」答案，當(dāng)然是不可能的。因此，能找出一個(gè)或幾個(gè)關(guān)鍵因素，即是DOE實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的初步功能（Ⅰ）。

在實(shí)驗(yàn)操作中，DOE實(shí)驗(yàn)計(jì)劃有一種資料整理表，它可簡(jiǎn)稱(chēng)為前表，將資料分類(lèi)成3-5組，並將應(yīng)有的資料抽樣後放於每一組內(nèi)，自然會(huì)產(chǎn)生每一組的平均數(shù)（Mean/），由平均數(shù)的高低變化走勢(shì)，即可知悉此變數(shù)Variable是否會(huì)影響結(jié)果，形成KSF關(guān)鍵成功因素，學(xué)習(xí)者必須先能接受「前表」的邏輯推理（Ⅱ）。

此外，學(xué)習(xí)者必須要進(jìn)入統(tǒng)計(jì)的領(lǐng)域，由F檢定查表學(xué)起，它是農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)專(zhuān)家Fisher費(fèi)雪在1920年左右設(shè)計(jì)發(fā)明的統(tǒng)計(jì)曲線檢定手法，其基本公式是F=V1/V2，簡(jiǎn)言之，F(xiàn)曲線是來(lái)自?xún)蓚€(gè)V曲線比例值，由於F檢定值應(yīng)該是愈大愈好，才能跨越「檢定值門(mén)檻」。因此，分子V1就要愈大愈好。而V2分母則應(yīng)愈小愈好。此時(shí)，學(xué)習(xí)者雖然沒(méi)學(xué)過(guò)統(tǒng)計(jì)，但是必須建立此基本統(tǒng)計(jì)觀念與邏輯（Ⅲ）。

在DOE實(shí)驗(yàn)計(jì)劃中則將前表安排好的實(shí)驗(yàn)資料分成二種變異數(shù)，一種是VB稱(chēng)組間變異數(shù)（Between Group），另一是VW稱(chēng)組內(nèi)變異數(shù)（Within Group）。亦即組內(nèi)的個(gè)別誤差，當(dāng)然希望它的變異要小一些，反之組間設(shè)計(jì)（計(jì)劃）的各組差異變異度VB則要愈大愈好，才能反映出這實(shí)驗(yàn)變數(shù)的確有影響結(jié)果。其統(tǒng)計(jì)F公式就形成F=VB/VW，再進(jìn)一步學(xué)會(huì)VB與VW的計(jì)算，則即可運(yùn)算DOE實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的統(tǒng)計(jì)手法了（Ⅳ）。

當(dāng)計(jì)算完畢後，如果F檢定值大於「臨界值/門(mén)檻值」，則代表VB的組間差異的確存在，它的邏輯推論結(jié)果是「某個(gè)變數(shù)會(huì)影響這個(gè)實(shí)驗(yàn)」，當(dāng)然F值檢定表才能下判斷。因此學(xué)員必須學(xué)習(xí)F檢定表的查表技巧手法（Ⅴ）。

由於F值的計(jì)算過(guò)程中深怕將資料「登錄」紊亂，因此DOE的運(yùn)作中又設(shè)計(jì)出「DOE後表」，才能一步步去導(dǎo)引計(jì)算出F值，學(xué)員必須借用一個(gè)簡(jiǎn)易範(fàn)例，即可熟悉DOE的後表格式，其實(shí)它只是由五個(gè)小項(xiàng)組成——變異因子/SS平方和/df自由度/MS或V變異數(shù)/F值，旁邊再寫(xiě)上兩個(gè)F臨界值即可一個(gè)是95%水準(zhǔn)，另一是99%水準(zhǔn)（Ⅵ）。

找出KSF關(guān)鍵成功因素後，DOE實(shí)驗(yàn)計(jì)劃操作者更應(yīng)將每一組的資料用曲線表現(xiàn)出來(lái) ，它是以實(shí)驗(yàn)變數(shù)的不同值（例如，溫度30度—50度—70度—90度）做X座標(biāo)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果值做Y座標(biāo)，由曲線趨勢(shì)即可得知更多的訊息可以應(yīng)用於更深一步的研究中。至此，學(xué)員已學(xué)會(huì)一個(gè)因素的DOE實(shí)驗(yàn)計(jì)劃（Ⅶ）。

附帶說(shuō)明一：真正的實(shí)驗(yàn)不可能只有一個(gè)因素，它會(huì)是2因子/3因子或多因子情況，必須由更深?yuàn)W的方法去演算,它稱(chēng)Y表(Yates)（Ⅷ）。

附帶說(shuō)明二：學(xué)習(xí)DOE實(shí)驗(yàn)計(jì)劃者並不須要學(xué)過(guò)統(tǒng)計(jì)，只要學(xué)習(xí)簡(jiǎn)易的統(tǒng)計(jì)公式即可去，靈活操作DOE中的任何統(tǒng)計(jì)運(yùn)算（Ⅸ）。

附帶說(shuō)明三：學(xué)習(xí)DOE實(shí)驗(yàn)計(jì)劃並不困難，必須先認(rèn)識(shí)「前表/後表/Y表」，Y表是多因子直交表中的特殊簡(jiǎn)化的計(jì)算方式，人人學(xué)過(guò)後皆會(huì)計(jì)算（Ⅹ）。

附帶說(shuō)明四：在多因子DOE中，必須要去學(xué)習(xí)簡(jiǎn)易的直交表，它可將多因子統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)單化（Ⅺ）。

附帶說(shuō)明五：實(shí)驗(yàn)計(jì)劃是一套專(zhuān)業(yè)化的統(tǒng)計(jì)手法，但是現(xiàn)場(chǎng)研發(fā)人員常常會(huì)說(shuō)：「我不會(huì)DOE，仍然實(shí)驗(yàn)做得好」，其實(shí)不然，因?yàn)槟薪?jīng)驗(yàn)。DOE實(shí)驗(yàn)計(jì)劃可使無(wú)經(jīng)驗(yàn)人亦可做出成功完整的實(shí)驗(yàn)資料分析（Ⅻ）。