進行實驗的藝術

1 實驗的藝術
第一次看到藝術是在管理的書上寫道管理是藝術，說的極是，諸多管理手法有賴管理者審慎使用，今天卻在實驗設計的書上看到實驗的藝術，實驗是講求科學居然也藝術起來，引起很大的漣渏。

2 實驗是觀察，但觀察並非實驗
雖然觀察結果可以提供所謂基於事實的推論，但若涉及因果關係則須實驗。譬如觀察某一機台的產品，發現產品品質不良而成為管理問題，此時管理者則必需解決本項品質不良問題，因此進行不良原因推理，若直接推斷機台有問題而必須更換機台則太過武斷，又若管理者發現同型三部機台僅有此機品質不良，而推斷機台有問題而必須更換機台，也是武斷的推論。

觀察確實能有效率地發現問題的存在，但僅來自機台”結果”的觀察，因未涉及”要因”觀察，而無法提供有關品質不良原因的情報。

縱使管理者不但觀察”結果”，也記錄了”要因”實況，並同時觀察比較結果若發現要因與結果有關聯，此時也不可草率推論就是該要因引起品質不良。

3 唯有實驗才能正確推理因果關係
在實驗設計領域裏常以y=f(xc1,xc2….,xn1,xn2,….,xs1,xs2,…)數學函數表示一個系統的因果關係，y 稱為反應(又譯為回應，response)，可代表一製程的產出結果 -- 產品的品質特徵，也可以代表一產品使用結果 -- 產品的性能表現，xc1,xc2….,xn1,xn2,….,xs1,xs2,…是工程師所認為影響反應y值的因素，實驗領域中稱為因子，就是一般所謂要因，而實驗經常用來證實或建立y=f(xc1,xc2….)的函數關係，當工程師認為xc1(假設為溫度)與y有關，則需要進行實驗加以證實，此時實驗需要有計劃地變更xc1溫度的條件值，在實驗溫度xc1改變的同時，其他認知的可能因素(xc2....)都必須加以固定，這時所觀察到的y值變化，都歸咎于x1水準的變化的影響力。

請留意可能還有未被認識的xx1、xx2、xx3….等未知(unknown)因數，故在實驗時也無從控制而將造成y值的干擾稱為誤差，相對於因子效果若誤差不小時，實驗結果的解析必須引用統計手法才能正確判斷。

4 實驗的三個原理
1) 隨機(random)
由於可能有無法控管的未知因子存在而造成y值干擾，因此實驗時必須施以隨機，儘量使得未知因子的影響能夠平均分散到各實驗觀測值上，如此進行資料解析時也就不會受到干擾。

2) 重複(replication)
工程師懷疑溫度會影響收率，於是將溫度提高5度果然收率跟著提高，於是就推斷溫度會影響收率，這樣的結論是危險的，因為還有眾多未知因子干擾y值，這次收率提高可能是或不是未知因子所造成的結果，因此實驗不能沒有重複而可以估算誤差，根據估算誤差才可判斷因子是否對y值有影響力。

3) 區組(Block)
有時，有些非實驗因子在實驗時卻難以被固定，例如烘烤麵包實驗中，溫度3個水準重複4次共需要12個生的麵包麵團。假使每一次揉麵團的量足以供12個麵包麵團使用，則可視為實驗是在一個區組(block=1)下進行，但若只能提供給9個麵包麵團使用，則此實驗必須使用二批次的材料麵團，實驗者必須清楚，此二批次材料的品質是否完全一樣，若答案肯定則實驗也可視為一個區組，否則需作為2個區組(block=2)處理。