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六西格玛试验设计原则

发布时间:2018-08-15  来源:张驰   点击:

六西格玛试验设计原则:重复试验、随机化和区组化
有三个基本原则在试验设计中必须要考虑:重复试验(replication),随机化(randomization)和区组化(blocking)。

 
1、第一个原则:重复试验  
所谓重复试验是指一个处理施于多个试验单元。这些单元是我们在统计推断中一个处理所形成的总体的代表,它可以使我们得以估计试验误差的大小。通常的显著性检验都是拿不同处理间形成的差别与随机误差相比较,只有当处理间这种差别比随机误差显著地大时,我们才说“处理间的差别是显著的”。没有随机误差就无法进行任何统计推断,因此在试验设计中安排重复试验是必不可少的。
 
需要注意的是:一定要进行不同单元的重复(replicate),而不能仅进行同单元的重复(repetition)。换言之,一定要重新做试验即重复试验,而不能仅是重复观测或重复取样。比如在上例中。一定要用同样的工艺条件生产两罐或多罐合成氨,而不能只是从同罐合成氨中分次取不同的样品来测试纯度。显然,同罐合成氨中分次取不同的样品所测试出的纯度间差异要小,而不同罐合成氨中取不同的样品来测试的纯度间差异要大。以同单元重复得到的差异来估计随机误差将会低估试验误差,所得的结论就都是不可信的。在试验中一定要包含有真正的重复。

2、第二个原则:随机化
随机化的含义是以完全随机的方式安排各次试验的顺序和或所用试验单元。这样做的目的是防止那些试验者未知的但可能会对响应变量产生的某种系统的影响。假使我们在同一天内进行的8次试验之顺序进行的话,会有什么问题呢?如果当天的电压有一种由高向低变化的趋势,而恰好电压的降低将导致纯度的降低,那么很明显,前4次试验是在电压较高的情况下进行的,后4次试验是在电压较低的情况进行的。如果将这8次试验顺序完全打乱,则不会再出现上述问题了。随机化并没有减少试验误差本身,但随机化可以防止出现未知的但可能会对响应变量产生的某种系统影响。
 
3、第三个原则:区组化
各试验单元间难免会有某些差异,如果我们能按某种方式把它们分成组,而每组内可以保证差异较小,即它们具有同质齐性((homogeneous),则我们可以在很大程度上消除由于较大试验误差所带来的分析上的不利影响。
 
一组同质齐性的试验单元称为一个区组(block),将全部试验单元划分为若干区组的方法称之为分区组或区组化。通过在同一个区组内比较处理间的差异,就可以使区组效应在各处理效应的比较中得以消除,从而使对整个试验的分析更为有效。
 
例如,假定在上(下)午时段内差异不大。而上午、下午差异可能较大,那我们就把上午、下午当作两个区组。这时在分析中就可以去除掉上午、下午间的差异的影响,或尽可能把试验全都安排在上午(或下午)进行。如果分区组有效,则这种方法在分析时,可以将区组与区组间的差异分离出来,这样就能大大减少可能存在的未知变量的系统影响,这就是分区组的好处。当然,在区组内还应该用随机化的方法进行试验顺序及试验单元分配的安排。什么时候用分区组,什么时候用随机化呢?在试验的设计中应遵照下列原则:“能分区组者则分区组,不能分区组者则随机化”


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