DOE 实验方案生成器
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技能介绍
问题背景
在多因子工艺或产品测试中,工程师常需要先确定实验顺序。若因子和水平较多,全组合会迅速膨胀;若实验次数受限,又需要在主效应、交互效应和分辨率之间做权衡。手工排表容易遗漏组合,也不便于导入 pandas、Minitab 或自研分析脚本。
工作方式
该技能把 DOE 方案生成收敛为几个明确参数。全因子模式输入 --factors、--levels 和 --output,即可得到完整组合矩阵;部分因子模式面向 2^(k-p) 设计,输入 --base-levels、--num-factors、--resolution,用于在实验次数受限时保留更合适的主效应估计能力。脚本会输出 JSON 摘要,并导出包含 Run、Factor_A、Factor_B 等列的 CSV。水平通常用 0、1、2 等数值编码,方便后续做编码转换或回归分析。
适用边界
适合需要快速生成标准实验方案、核对实验次数,并把结果交给下游分析流程的场景。部分因子设计目前仅支持 2 水平;分辨率 III 对主效应估计更受限,选择时需结合因子重要性和交互效应预期。输出路径为当前工作目录下的相对路径,自定义因子名称需要在 CSV 或后续分析中维护。
使用场景
- 工艺工程师在调试温度、压力、浓度三参数时,需要生成 3 因子 2 水平全因子实验表并导出 CSV。
- 研发负责人在预算只允许 16 次试验时,要生成 6 因子 2 水平分辨率 IV 的部分因子方案。
- 数据分析师准备用 pandas 做回归前,需要把因子水平编码成 Run、Factor_A 等列的标准实验矩阵。
- 质量工程师在多参数失效分析中,要按 2^(k-p) 设计缩小试次数并保留主效应估计能力。
适合人员
- 负责工艺参数筛选的工艺工程师,需要快速确认全因子实验次数。
- 做多因素工艺试验的 QA/QE 工程师,需要输出可导入分析软件的标准 CSV。
- 使用 pandas 做效应分析的数据分析师,需要数值编码的因子矩阵。
- 主导失效分析的测试负责人,需要在有限预算下选择分辨率合适的 2 水平部分因子。