品質塗鴉: 【DOE 實驗設計】 — 淺淺淺談 DOE，讓不屬於研發領域或是相關領域的你，也可以一窺究竟該怎麼使用這有趣的工具

【DOE 實驗設計】 — 淺淺淺談 DOE，讓不屬於研發領域，不屬於相關領域的你，也可以一窺究竟該怎麼使用這有趣的工具-cover

前言 — 我們被客戶要求做 DOE 了...

因為我們公司的產品出包，這次被客戶要求做 DOE 來嘗試改善我們現有的產品。

在此之前，我有聽過 DOE，但沒有真正使用過。這次整個 DOE 的過程，我們跟產線和研發人員熱烈的討論，製作的過程也覺得很有趣，最後我們做出的效果也不錯，實驗結果讓客戶開心，我們也因為有所進展也覺得開心。為了想了解更多，我因此上網爬文想查一查 DOE 的更多細節，才發現… 我們這次做的根本不應該叫 DOE，哈哈哈哈，結果客戶跟我們都是門外漢，胡亂使用專有名詞做實驗 XDD

不過也因為這樣，我們可以一次聊兩種實驗方法，一個是我們這次使用的，一個是 DOE。

附帶一提， DOE 本身不是為了電子或是製造產業而誕生的工具，而是英國的著名統計／生物／遺傳學家 — 費雪爵士（R.A. Fisher ）在1920 年代在農業試驗所任職統計員時期構想出來的方法，因此這個方法真的可以用在各種情境，甚至是愛情故事，有興趣可以搜尋「三個羅密歐與一個茱麗葉」。

我們要怎麼使用 DOE？

在使用前，我們先簡單的了解 DOE 的原理。

DOE 最主要的訴求，是減少全因數試驗法的試驗次數，或是避免使用試誤法（Try and Error）。我們先篩選出可以影響結果的顯著因子，盡量固定外在環境的變數，然後以較少的實驗次數，來觀察這些被我們挑出的顯著因子之間的相關性，以及不同組合所帶出的結果，嘗試從實驗中找出最優化的組合。讓我舉個例子。

DOE 的案例

我的阿姨很喜歡烘焙，為了想要製作出漂亮又美味的巧克力花生餅乾，我們開始整理出會影響成品的「顯著因子」。經過討論，影響餅乾品質的因素，包括奶油、麵粉、糖、鹽、蛋、巧克力、和花生的比例、以及烤箱溫度、混合時間。

但為了著重在外觀和味道，我們決定固定奶油、麵粉、糖、鹽、蛋的比例，而把重點放在巧克力的品牌、巧克力和花生的比例、混和時間、以及烤箱溫度，一共四個顯著因子。

巧克力的品牌

屬於類別型的因數，我們就嘗試 A 品牌跟 B 品牌的巧克力塊，一共兩種參數。

巧克力與花生比例

屬於連續型的因數。我們可以測試三種比例，例如巧克力：花生＝2：1、1：1 和 1：2。

混合時間

屬於連續型的因數。我們可以試驗三種混合時間，例如5分鐘、10分鐘和15分鐘。

烤箱溫度

屬於連續型的因數，150°C ~ 190°C 都有人使用過。為了簡化實驗設計，測試不同的烤箱溫度，我們就將這個連續型的因子變成三個參數，比如150°C、170°C和190°C。

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如果我們選擇全因數試驗法，我們會需要至少嘗試 2 * 3 * 3 * 3 = 54 種組合，才可以找出最適合的結果，但是透過組合參數的調整，我們可以簡化成十多個組合。如果因為考量到我們有限的時間、金錢等等實際面限制，可能實驗組合的次數也會再做縮小一點。

當然，以這次的實驗，因為味道的喜好十分主觀，我們就需要有相對客觀的評分方法，並記錄每次實驗的結果，比如餅乾的色澤可以用色卡表；口味需要找家裡面最挑剔的人，請他/她為每一次組合結果甜度、香氣等等環節打分數，最後找出色澤最漂亮 + 綜合味道分數最高的，就可以當作最佳組合，比如組合「品牌 A + 比例 2：1 + 烘培溫度 170°C + 混和時間 10分鐘」。

簡單的 DOE，就差不多到此為止啦。