張馳咨詢:你還單身么?用DOE來幫你吧!-六西格瑪培訓案例
本文以生活中杜撰的案例來講述了DOE的過程,對于DOE的實施來說,其實大家只要有一些基礎知識,就可以把整合實驗成功的做下來了。希望大家不要被統(tǒng)計學的知識,術語,公式等嚇到了,也希望能提起大家對六西格瑪的興趣。
開場字幕:本故事純屬虛構,若有雷同,純屬巧合
本劇人物:男主角:小帥(反正就是非常帥);女主角:小美(反正就是非常美);群眾:甲乙丙丁等
閱讀難度:1顆星,傻瓜級使用Minitab來實施DOE
故事背景:話說小帥畢業(yè)以后在張馳咨詢學習了六西格瑪理論和工具,在工作中運用的風生水起,不光工作效率高,還經常受老板們的夸獎
有一次同事又夸獎小帥在質量提升中利用六西格瑪方法得到很大進展時,小帥笑著和大家開玩笑:“別說了,我這些工作上的優(yōu)點都快把自己最大的優(yōu)點給掩蓋了”。此話一出,大家都來了興趣,問到:“喲,小帥,你還有更大的優(yōu)點啊”?小帥:“對啊,就是長得帥,顏值高啊”!大伙一下樂了:“哈哈,小帥,你說你長得那么帥,怎么沒有女朋友呢”?
這下可把小帥給尷尬住了,雖然大家和小帥自己都覺得對自己的顏值還蠻高的,但是這畢業(yè)2年來,是一個女朋友都沒有追到。小帥只能紅著臉笑著說:“下次把女朋友帶來給你們看看”。說完趕緊再追加一句:“先不說了啊,我去忙了啊”。小帥心里默默下定決心,一定要找到女朋友給你們看看。
時間如梭,一眨眼,2個月過去了,公司財務部門來了一位新同事,名叫小美。小美人如其名,不光人美,言行舉止都把單身的小帥給深深吸引了??墒切浗洑v了多次戀愛失敗之后,確實害怕再次失敗,可是想起2個月前給同事們的承諾,耳邊又響起了BGM,“愛要越挫越勇~愛要肯定執(zhí)著~”。嗯嗯,小帥重拾戀愛信心,決定對小美開展愛情攻勢。
決心已拿定,坐在板凳上的小帥,望著不遠處的小美,呆呆的想,可是,我要怎么才能追到小美呢,她喜歡什么呢?我做些什么可以讓她喜歡我呢?那么她的什么行為可以表示對我有好感呢?這些問題不斷得在小帥腦袋里圍繞。突然,靈光一閃!猶如晴天霹靂!有了,這不就是DOE嘛,在張馳咨詢學的DOE不也可以用在這個上面么?漂亮!wonderful!fantastic!
旁白:DOE(DesignOfExperiment)實驗設計,小帥是想通過做一些實驗的方式,來看看小美到底喜歡什么,這樣來更好的追求小美。
小帥首先要確定的是:怎么樣衡量小美對自己有好感呢?這個簡單,統(tǒng)計一下對自己“回眸一笑”的次數。
旁白:小帥已經把實驗的Y定義好了,也就是我們在DOE里面叫的“響應”。
接著小帥根據這么幾周和小美接觸的過程來看,判斷出有3件事情會影響對自己的好感,這三件事情就是“送花”,“送早飯”,“請晚餐”。
旁白:這一步,實際上定義了我們的輸入變量X,也就是我們在DOE里面叫的“因子”。
接下來,小帥準備每周送不同次數的花,送不同次數的早飯,和請不同次數的晚餐,去統(tǒng)計每周小美對自己的“回眸一笑”次數,最終要得出,到底每周送幾次花呢?送幾次早飯呢?請幾次晚餐呢?這些組合到底怎么樣才能讓小美對自己的好感最大化呢?
旁白:不同送花次數,不同送早飯次數,不同的晚餐次數,其實就不同因子的不同“水平”而選定了各因子的水平后,其組合在DOE里稱為“處理”。
小帥掐指一算,本次實驗一共有3個因子,如果取3個不同的水平去實驗,那么所有組合都試一遍,實驗次數會達到3*3*3=27次,并且為了減少誤差,再做一次仿行,實驗次數為27*2=54次,要把實驗做完,一年都過去了,小美說不定都成別人女朋友了,這樣肯定不行。
旁白:做仿行的原因是在于如果一個組合只做一次實驗,那么由于噪音因子造成的影響將不能排除,因此為了降低實驗誤差,我們需要重復進行實驗,本次實驗仿行數為2。
小帥默默的打開了Minitab,然后選擇菜單上的協(xié)助按鈕

旁白:DOE通常有2個目的,第一個是做實驗去篩選因子,也就是說去看哪些因素是重要因素,第二個是創(chuàng)建一個模型,去計算怎么組合不同的因子可以得到最佳結果,那,我們肯定是選擇創(chuàng)建模型設計。
接下來彈出了這個界面,大家千萬不要被這些專業(yè)術語嚇到了,填寫很簡單的:
響應變量:我們我們所說的Y,在本實驗中就是回眸一笑的次數
響應目標:肯定是要最大化嘛,讓小帥笑的越多,代表越有好感嘛
因子數:填寫3,并把名稱寫上
因子水平:低水平寫1,高水平寫5,代表低水平:每周1次;高水平:每周5次
仿行次數:2,代表同樣的組合2次試驗已降低誤差,畢竟小美也是人,其他的事情影響了對小帥的微笑,如果只做一次實驗肯定是不行了

旁白:Minitab真是香啊,幫你把實驗次數都已經算好了,一共進行22次試驗,其中包括了6次中心點實驗,代表各因子除了取水平1或者5以外,害怕有彎曲圖像時,不取中間值就會導致實驗偏差,例如水平在1或者5的時候,響應都是50次,可以在水平3的時候達到80次。anyway,不理解也沒有關系,反正Minitab幫你算好了,照著做就好了。
點擊確定,實驗計劃就做好了,Minitab已經給出了需要做的每個實驗的順序和組合

旁白:截圖沒有把22行截取完整,做實驗需要遵循隨機化,不過沒關系,Minitab已經幫忙安排好了順序,可以從標準序和運行序看出。
接著,小帥開始了攻勢,同時每天都在默默記錄小美對自己笑了幾次,然后每周加總,并把實驗結果填寫在C8列,經過了22周,數據終于填上了,小帥點擊了“擬合線性模型”按鈕

運行結果一看:Minitab在第一排寫出了一行警告信息:

旁白:不用怕,只是告訴你響應和因子之間不是簡單的線性關系,而“為彎管添加點”意思就是說再來幾次實驗而已,這一切都有Minitab給你安排著呢。

最后的報告已經說了,由于檢查到數據中存在彎曲,因此,線性模型不能準確說明響應和因子之間的關系,需要添加點,(也就是不同水平的實驗)來對彎曲建模,擬合二次模型。
小帥苦笑著,點擊了“為彎曲增加點”,Minitab又為小帥增加了9次實驗,實驗的水平都已經給出,照著做就好了

又經過了9個星期的實驗,當小帥把數據都填寫好,點擊“擬合二次模型”之后

這些Minitab再沒有提示異常了,給出的報告如下,其實到這一步,小帥已經得到想要的答案了,小帥默默的看著屏幕,想著31周來的艱辛,默默的摸了摸眼淚。
下面這一頁的信息一給,這篇文章基本就可以結束了,想要的都有了,對于小帥來說,他最想要的是“送花”,“送早飯”,“請晚飯”,這3個行動的最佳組合,喏,下面直接寫出了,而另外的信息,無非是證明這個模型的有效性,還有各因子之間的交互作用等等。

從這部分可以看出,因子A,B,C,AC,CC對響應的效應最大,同時可以看出C存在2階效應,AC之間有交互效應。而R-sq達到98.76%,說明相關性也符合要求。
另外最重要的是把最優(yōu)因子設置已經給出了:每周送花5次,送早餐1次,請晚餐3.78次,四舍五入取4次吧,按照這樣的方式,小美對小帥的微笑次數最大化,每周會有88次。

從這張圖上也可以看出送花和晚餐之間有交互效應,單個因子的變化對效應的影響說明了:小美是很喜歡小帥送花的,而不喜歡小帥送的早餐(可能是小美喜歡睡懶覺,沒有吃早餐的習慣),晚餐一周請3-4次就夠了,次數太多小美也不喜歡。另外送花和晚餐的交互效應說明了小美喜歡送花的同時再請晚餐,看來是一個愛浪漫的人。

殘差代表模型與實際實驗的Y的差值,本次實驗中有2個異常點,按道理說應該去調查原因并按照實驗水平重新收集數據,這里就不再重復了。


除此之外,小帥還利用了分析響應曲面設計對數據進行了分析:

從這些數據中與上述報告結果一致,只是可以更詳細的看出P值和T值,如果大家不懂也沒關系,反正不是已經給出了最佳組合的答案了么?小帥手握最佳方案,最終抱得美人歸。心里想著在張弛咨詢學習的六西格瑪方法沒想到能幫我解決終身大事,這可真是賺大發(fā)了。
本文以生活中杜撰的案例來講述了DOE的過程,其中為了讓大多數人都能看懂和應用DOE,也不想讓文章太過于枯燥,于是省略了很多步驟和減少了很多數據的解釋,其實現在MinitabV19在很多功能上都更加人性化,對于DOE的實施來說,其實大家只要有一些基礎知識,就可以把整合實驗成功的做下來了。
希望大家不要被統(tǒng)計學的知識,術語,公式等嚇到了,也希望能提起大家對六西格瑪的興趣,當您想要再次深入了解學習六西格瑪管理方法的時候,記住!有張馳咨詢在給您做強力的后盾!
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