4.1a 实验设计
- 实验设计基础
- 全因子设计
- 全因子分析和诠释
- 部分因子设计
- 部分因子设计和诠释
- POA爬坡设计
- RSM响应曲面设计与分析
- 多重响应和稳健设计基础
以上是DOE部分的目录，本文记录前三部分的内容，主要包括DOE基础、序贯策略，定义，2水平全因子实验设计及其九步法操作。
为了不把这篇文章写成长篇大论，我直接把重点的几个图片放在这儿，细节内容我根据本文再翻阅学习课件和视频，列出几个重点知识点。细节笔记见onenote
22年5月重看视频，更新本文，包括“核心收获”，Q&A和知识点的自述解释。
本部分的核心收获：
1、DOE的根本目的是什么？DOE只是工具（”精准的手术刀“），要先弄清楚要解决的问题是什么（”剥洋葱“），筛选因子、优化条件，还是建立模型，等等。很多项目不需要DOE就能完成。（不能显得高大上，或者显得问题复杂而用DOE）
2、DOE的前提是对实验的了解，当然也包括随着实验迭代的理解不断加深。 OFAT邀请实验者具备选择试验运行条件的知识和经验，DOE同样需要！
3、迭代和序贯的概念和区别。
4、DOE的关键是解决问题，要弄清楚自己到底要解决什么问题，而不是为了创建模型而用DOE
5、复杂不一定好用，简单的可能是最常用和最重要的，比如筛选试验，简单的几因子两水平实验等
6、 交互作用普遍存在，不能因为某一个主效应为零，就直接去掉该主效应，因为可能存在交互作用。
本部分Q&A
问题1：如何凭借专业知识和经验，判断两个实验因子之间存在是否存在交互作用。 这是22年5月和新同事切磋DOE时提出的问题，比如聚合配方开发，单体A的含量和链转移剂B的含量，两者是否存在交互作用？ 当然还要明确response是什么，比如是胶黏剂的交联密度、弹性模量、储能模量、Tan delta、180C剥离强度、等等，讨论交互作用时，需要先指定具体的response！
答案：如何快速判断A和B两个主效应之间是否具有交互作用？ 定性方法是，主效应A分别处于低水平和高水平时，response和效应B之间的相关性和趋势是否一致！比如都是正相关、负相关的话，那就容易否定交互作用的存在；而如果一个正相关、一个负相关，那就可以肯定效应A和B之间肯定存在交互作用。（不同约束条件下的相关性）
答案2: 更简单和直观的判断是，绘制主效应A和B分别为x和y轴的点图，response大小是否形成对角状态，如下图所说。当然没这么严格的是 至少不平行！ 只有平行的状态才是没有交互作用。
问题2: 实验中如果有5个影响因子，有8个response（3个核心的response），怎么做DOE，想要确定最优response对应的因子的设定范围。多个response的DOE怎么做？（inbox — 黑匣子 –output）
衍生问题： 四因子是最安全的部分因子设计，那我如何将计划的5因子变成4因子，从而提高DOE精度，降低试验次数？ 比如找出一个最不敏感的主效应，将之固定下来。
问题3: 如果之前做了8组DOE实验，之后更换了某一个参数，或者新增了某一个参数，继续做新的DOE，如何合并之前的测试结果，一起进行DOE分析？
实验设计的四大目标：对比，筛选、优化、稳健。（弄清楚自己要做的DOE是哪一个目的）
实验类型：全析因、部分析因、响应曲面RSM、PB。
从统计角度来说，实验设计的目的是研究response 变异的原因，致力于降低变异！
迭代实验：分析–提出假设–设计实验–收集数据–分析结果–改进假设–循环。（随着迭代，对实验的理解越来越深入！ 其中包含着重要的“假设思维”，不断地提出新的假设，不断的验证假设。假设hypothesis 也是麦肯锡方法论的define question的核心）
序贯设计：迭代是不断加深理解的过程，从A到A+到A++；而序贯则是依次执行ABC的过程，比如这儿最常见的“筛选——优化——稳健”。筛选是从多个因子中找到关键因子，常用部分因子实验，将因子数量降低到5个或以内； 优化实验则是优化范围，常用全因子实验；稳健则是找到最值，和确定波动最小的路径。
实验的基本定义：因子、水平、run、模型、盲猜法、OFAT、
析因实验（因子设计）Factorial Design
两因子两水平全因子实验
主效应和相互作用的概念和计算方法：
- 一个因子X1对作用y的的影响，取决于另一个因素X2的设置（水平），则X1和X2之间存在交互作用。
- 如果B的效应取决于A的水平，则B之间存在交互作用。
实验设计的步骤：
数据矩阵，如何计算模型系数，为什么要正交化。
DOE的九步法：
前四步是最基本的内容，也是最常用的； 如果需要模型方程和预测，使用后面的五步骤。
关键知识点：
- 如何查看数据，判断是否有异常点
- 拟合模型，如何判断效应是否需要删除
- 残差检验：四合一图怎么看
后续的box cox转换，诠释和执行，我自己还没有实战，以后再看。
2021-8-4到8-9 复习DOE课件，简单整理本文
2022-5-24 重新学习DOE第一讲（chapter 31）
2022-5-28 更新博文，重读ppt