小Q质量课堂
欢迎来到「小Q质量课堂」专栏!
本专栏由希维科技精心打造,专注分享质量管理实战经验。在这里,小Q将化身实战专家,带大家运用专业工具、拆解真实工业场景、共同探索解决方案。
上期我们讲解了SPC实用小技巧(点击文字可回顾),本期小Q将为大家分享:在进行实验设计分析时,如果遇到残差弯曲、模型失拟等情况,该如何应对?
01.问题背景
质量工程师小Q在使用DOE分析响应与因子之间的关系时,遇到了一个常见问题:在完成实验设计并收集数据后进行分析时,经常出现“失拟P值小于0.05”或“残差弯曲”的情况。一旦遇到这类问题,我们应该如何处理呢?
02.问题复现
在研究某产品的吸收速度时,选取两个因子:触媒量和反应温度,这两个因子都选取两水平。

安排做如下实验,2^2全因子实验,实验重复次数2次。
用Xiwitab设计实验如下:



搜集到实验数据如下:

用Xiwitab展开分析如下:


分析发现最关键的四合一残差图如下:

这是明显失拟了(第四张图有明显的弯曲和波浪型),这时候因子已经筛选的只剩下两个了,需要对实验数据处理,怎么处理呢?
尝试对实验结果进行Box-Cox转换,用Xiwitab操作如下:



具体就是把目前两个因子的全部实验条件组合考虑进来,经过数据转换后,得到的实验结果如下:

再用Xiwitab进行实验设计分析:


这时候发现残差图如下:

弯曲消失了,R-square也很完美。

再看看拟合方程和拟合具体情况:



03.总结与归纳
Box-Cox变换是一种有效的数据处理方法,它可以帮助我们揭示响应变量与因子之间潜在的非线性关系,并辅助确定最优的因子组合,从而提升模型的解释力与预测效果。
在这一分析过程中,国产统计分析软件Xiwitab发挥了重要的支撑作用,其简洁的交互设计与高效的计算能力,显著降低了数据分析的技术门槛,使复杂建模过程变得更加高效和直观。
