随着改革开放的深入,以市场经济为代表的西方先进文明及其方法论越来越多被国内企业界所接纳。在质量管理、产品(医药,化工产品,食品,高科技产品,国防等)研发、流程改进等领域,统计方法越来越多成为企业运营的标准配置。
实验设计(design of experients),作为质量管理领域相对复杂、高级的统计方法,也开始在国内被逐渐接受,推广。其实实验设计对于我国学术界来说并不陌生。比如均匀设计,均匀设计是中国统计学家方开泰教授(下图左)和中科院院士王元首创,是处理多因素多水平实验设计的卓有成效的实验技术,可用较少的实验次数,完成复杂的科研课题开发和研究。
国内一些大学的数学系和统计系近年来已经逐渐开始开设专门的实验设计课程,比如清华大学,电子科技大学、复旦大学等高校。
国内一些行业领先的企业,比如中石化,华为科技,中石油,宝钢等企业,也开始在质量管理和产品研发、工艺改进等领域采用DOE方法。
尽管DOE越来越多的被国内产、学、研领域所接受,但是我们还是看到,国内对于DOE的研究和推广仍旧停留在比较浅的此次。
以上述企业为例,中石化下属的石化科学研究院和上海石化研究院应该是我国石油化工研究领域的王牌单位了,不过不管是北京的石科院,还是上海石化研究院,在油品研发、工艺改进、质量管理等领域,对于DOE的使用居然仅仅停留在部分因子和正交设计层面。笔者在网络上查询到电子科技大学的DOE课程目录如下:
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教材目录:
第一章 正交实验基本方法
第二章 正交实验结果的统计分析——方差分析法
第三章 多指标问题及正交表在实验设计中的灵活运用
第四章 Ltu(tq)型正交表的构造
第五章 2k和3k因子设计
第六章 优选法基础
第七章 回归分析法
第八章 正交多项式回归设计
第九章 均匀设计法
第十章 单纯形优化法
第十一章 鲍威尔优化法及应用
第十二章 三次设计
第十三章 稳定性设计
目前业界常用的高端实验设计工具比如定制设计,筛选设计,空间填充设计等高级实验设计方法(Advanced DOE),无论在国内的统计教学、科研还是在产业界的应用,都很少看到,这实在令人遗憾。
西方企业对于DOE的应用早已大规模开始,比如美国航天、航空设计的顶尖单位,乔治亚宇航设计中心,在开发导弹、战斗机等美国绝密武器系统的时候,五一例外的使用了定制设计(Customer Design)。在民用领域,比如INTEL,惠普,苹果等公司在产品研发和质量提升阶段,都使用了高级实验设计方法。
下面我们简单介绍一下什么是高级实验设计方法,以及和其相对应的传统实验设计方法。如下图所示,传统DOE包括部分因子、完全因子、响应面设计、扩充设计,混料设计和田口设计。与此对应,高级DOE则主要包括空间填充,非线性和定制设计。
