文档介绍：簡介
Chap 1. Introduction

1-1实验的策略(Strategy of Experimentation)
实验之进行系为得到有关一个特定过(制)程或系统的一些讯息。实验(Experimentation)即是试验(Test),或一系列的试验。
工程上,在新产品设计、过(制)程开发及过(制)程改善时,『实验』扮演一个重要角色。其中,许多情况是要发展一个『稳健过(制)程』(Robust Process),即是一个受外来变异影响极小化的制程。
实验是用来研究过程或系统的表现。其目的包括下列几点:
過程(設備、方法、人與其他資源的組合)
輸入x
輸出y
可控因子x
不可控因子z
1、决定何者变量x对反应y最具影响力。
2、决定这些最具影响力变量x的值,使反应y几乎永远都是在所想要的目标值(Nominal Value)的附近。
3、决定这些最具影响力变量x的值使反应y变异较小。
4、决定这些最具影响力变量x的值使得不可控变量z的影响极小。
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补充资料
一般系统分析大致可分为三类:
(1) 已知『输入』和『过程或系统』,求解『输出反应』,此为反应预测(Response Prediction)问题。
(2) 已知『输入』和『输出反应』,求解『过程或系统』,此为系统识别(System Identification)问题。
(3) 已知『输出』和『过程或系统』,求解『输入』,此为输入估测或输入识别(Input Estimation)问题。
上述三类问题中,第一类问题在工程上有较多的研究。
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实验策略系规划及执行实验的一般方法。(The general approach to planning and conducting the experiment is called the Strategy of Experimentation.)
以打高尔夫球为例,欲找出一个降低杆数的简单方法,其重要的或有影响的因子(Factors):(假设最多打8局(Rounds))
1、球座的种类(Oversized or Regular-Sized)
2、球的种类(Balata or Three-Piece)
3、背着球袋步行或乘坐电动车
4、喝水或喝啤酒
5、上午或下午打球
6、天气冷或天气热打球
7、高尔夫球鞋鞋钉损坏
8、有风的天气或平静的天气打球
基于长期经验,5 ~ 8项的因子是不重要的,其效果(Effects)很小没有实务价值,故忽略之。但如何以实验方式来决定
1 ~ 4项的因子对高尔夫球杆数的影响?其方法可有:
最佳猜测法(Best Guess Approach)
---系根据当前试验的结果,而在下一次的试中改变一个(或二个)因子水准。
此策略有两个缺点:(1) 倘首次的『最佳猜测』未达欲求之结果,则实验者会对因子水准再做另一次『猜测』,如此可能进行一段长时间而无任何成功的保证。(2) 若首次的『最佳猜测』之结果可收受,则实验者会倾向终止试验,如此可能亦无法保证所得为最佳。
2、一次一因子法(One-Factor-at-a-Time)
---系选择一个起始点或每个因子水准组合的一个基线,然后一次改变一个因子的水准,而将其它因子的水准均固定在基在线。
O
R
桿數
球座
B
T
桿數
球
Driver
Ball
W
R
桿數
前進方式
W
B
桿數
飲料
Mode of Travel
Beverage
此策略主要缺点是未考虑介于因子间的任何可能的交互作用(Interaction)。所谓交互作用系一个因子无法在另一个因子的不同水准下,对反应变量产生相同的效果。(下图为球座与饮料之交互作用)
W
B
桿數
飲料種類
一般型球座
加大型球座
此策略尚有一缺点是:比其它以统计的实验方法在效率上差。
3、因子实验(Factorial Experiment)
---系众因子同时变动而非一次变动一个因子的实验。
倘考虑上述高尔夫球实验,并假设有兴趣研究者仅有2因子---球座与球的种类(如下图),此为2因子对杆数合成效果之『2因子实验』,其中,2因子都是2水准,故有4种因子水准之组合,且可以形成一个正方形的4角。此种因子实验称之为『22因子实验』(2因子、2水准,Level Factor)。
O
R
球種類
球座種類
B
T
假设打8局来研究这些因子的效应,则上图中一合理的规划即每种组合(正方形之每个角)可打2遍,且称此种情况为反复(Replicated)设计2次,另此设计可探讨个别因子的效果
(主效果Mai