DOE试验设计方法

　　DOE常见的试验设计方法，可分为二类，一类是正交试验设计法，另一类是析因法。

　　（1）正交试验设计法

　　① 定义

　　正交试验设计法是研究与处理多因素试验的一种科学方法。它利用一种规格化的表格——正交表，挑选试验条件，安排试验计划和进行试验，并通过较少次数的试验，找出较好的生产条件，即最优或较优的试验方案。

　　② 用途

　　正交试验设计主要用于调查复杂系统（产品、过程）的某些特性或多个因素对系统（产品、过程）某些特性的影响，识别系统中更有影响的因素、其影响的大小，以及因素间可能存在的相互关系，以促进产品的设计开发和过程的优化、控制或改进现有的产品（或系统）。

　　案例：

　　当试验中只有一个变化的参数时，属于单因素试验问题。例如，需要确定液压作动器的活塞的面积，以使作动器达到最优性能。人们根据对现象的认识，可以估计出最优参数可能存在的区间。如果对它的认识比较清楚，这种估计比较精确，估计的区间较窄；相反，估计的区间就较宽。现在要通过一系列的试验使认识深化。如果逐步试验，要使估计区间缩小100倍就需要作100次试验。但是如果使用区间缩减法中的“黄金分割试验技术”，只要作11次试验就可以将区间缩小到百分之一，作14次试验就可以对区间的认识精度提高500倍。

　　在多因素试验中，往往需要分离出不同因素的影响。譬如要比较A、B、C3种种子的产量。如果只是单纯的种子产量问题，似乎只要在3块同面积的土地上分别用3种种子播种，然后比较产量就可以了。但是如果试验田的位置在南北方向上处于山地和河流之间，东西方向上处在肥料场和荒地之问，这时仍然任意取3块等面积的试验田作试验，就可能由于土壤的肥脊不同和灌溉的充分与否影响试验田的产量，而不单是种子一个因素的结果。要估计这些因素的影响，合理的方法是将试验区分为9块试验田（如下图），将3种不同的种子的每一种分播在3块不同的试验田里，将3块田的产量平均，就得到由于种子品种造成的差异（排除了土壤和灌溉的因素）；而将靠肥料场的3块田的平均产量，与靠荒地的3块田的平均产量比较，就得到由于土地肥脊程度所造成的产量差异（排除了种子品种和灌溉条件因素）；用靠山的3块田与傍水的3块田平均产量进行比较可以看出由于灌溉条件造成的差异（排除了种子品种和土壤条件的差异）。 　　（2）析因法

　　① 定义析

　　析因法又称析因试验设计、析因试验等。它是研究变动着的两个或多个因素效应的有效方法。许多试验要求考察两个或多个变动因素的效应。例如，若干因素：对产品质量的效应；对某种机器的效应；对某种材料的性能的效应；对某一过程燃烧消耗的效应等等。将所研究的因素按全部因素的所有水平（位级）的一切组合逐次进行试验，称为析因试验，或称完全析因试验，简称析因法。

　　② 用途

　　用于新产品开发、产品或过程的改进、以及安装服务，通过较少次数的试验，找到优质、高产、低耗的因素组合，达到改进的目的。