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六西格瑪培訓
張馳專欄
六西格瑪試驗設計原則

發布時間:2018-08-15  來源:張馳   點擊:

六西格瑪試驗設計原則:重復試驗、隨機化和區組化
有三個基本原則在試驗設計中必須要考慮:重復試驗(replication),隨機化(randomization)和區組化(blocking)。

 
1、第一個原則:重復試驗  
所謂重復試驗是指一個處理施于多個試驗單元。這些單元是我們在統計推斷中一個處理所形成的總體的代表,它可以使我們得以估計試驗誤差的大小。通常的顯著性檢驗都是拿不同處理間形成的差別與隨機誤差相比較,只有當處理間這種差別比隨機誤差顯著地大時,我們才說“處理間的差別是顯著的”。沒有隨機誤差就無法進行任何統計推斷,因此在試驗設計中安排重復試驗是必不可少的。
 
需要注意的是:一定要進行不同單元的重復(replicate),而不能僅進行同單元的重復(repetition)。換言之,一定要重新做試驗即重復試驗,而不能僅是重復觀測或重復取樣。比如在上例中。一定要用同樣的工藝條件生產兩罐或多罐合成氨,而不能只是從同罐合成氨中分次取不同的樣品來測試純度。顯然,同罐合成氨中分次取不同的樣品所測試出的純度間差異要小,而不同罐合成氨中取不同的樣品來測試的純度間差異要大。以同單元重復得到的差異來估計隨機誤差將會低估試驗誤差,所得的結論就都是不可信的。在試驗中一定要包含有真正的重復。

2、第二個原則:隨機化
隨機化的含義是以完全隨機的方式安排各次試驗的順序和或所用試驗單元。這樣做的目的是防止那些試驗者未知的但可能會對響應變量產生的某種系統的影響。假使我們在同一天內進行的8次試驗之順序進行的話,會有什么問題呢?如果當天的電壓有一種由高向低變化的趨勢,而恰好電壓的降低將導致純度的降低,那么很明顯,前4次試驗是在電壓較高的情況下進行的,后4次試驗是在電壓較低的情況進行的。如果將這8次試驗順序完全打亂,則不會再出現上述問題了。隨機化并沒有減少試驗誤差本身,但隨機化可以防止出現未知的但可能會對響應變量產生的某種系統影響。
 
3、第三個原則:區組化
各試驗單元間難免會有某些差異,如果我們能按某種方式把它們分成組,而每組內可以保證差異較小,即它們具有同質齊性((homogeneous),則我們可以在很大程度上消除由于較大試驗誤差所帶來的分析上的不利影響。
 
一組同質齊性的試驗單元稱為一個區組(block),將全部試驗單元劃分為若干區組的方法稱之為分區組或區組化。通過在同一個區組內比較處理間的差異,就可以使區組效應在各處理效應的比較中得以消除,從而使對整個試驗的分析更為有效。
 
例如,假定在上(下)午時段內差異不大。而上午、下午差異可能較大,那我們就把上午、下午當作兩個區組。這時在分析中就可以去除掉上午、下午間的差異的影響,或盡可能把試驗全都安排在上午(或下午)進行。如果分區組有效,則這種方法在分析時,可以將區組與區組間的差異分離出來,這樣就能大大減少可能存在的未知變量的系統影響,這就是分區組的好處。當然,在區組內還應該用隨機化的方法進行試驗順序及試驗單元分配的安排。什么時候用分區組,什么時候用隨機化呢?在試驗的設計中應遵照下列原則:“能分區組者則分區組,不能分區組者則隨機化”

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