2-stufiges Split-Plot-Design erstellen

Ein Split-Plot-Design ist ein Versuchsplan, der mindestens einen schwer veränderbaren Faktor enthält, der aufgrund zeitlicher oder finanzieller Einschränkungen nur schwer vollständig randomisiert werden kann. In einem Split-Plot-Design werden die Stufen des schwer veränderbaren Faktors über mehrere experimentelle Durchläufe, die zusammen als Haupteinheit behandelt werden, konstant gehalten. Die leicht veränderbaren Faktoren werden bei diesen Durchläufen variiert, wobei jede Kombination als Untereinheit in der Haupteinheit betrachtet wird. Sie sollten die Reihenfolge, in der Sie sowohl die gesamten Diagramme als auch die Nebendiagramme innerhalb ganzer Diagramme ausführen, nach dem Zufallsprinzip festlegen.

Beispiel für ein Split-Plot-Design

Eine Großbäckerei entwirft ein neues Rezept für Schokokuchen. Es wird mit zwei Stufen von Schokolade und Zucker experimentiert; außerdem werden zwei verschiedene Backtemperaturen verwendet. Um Zeit zu sparen, wird jedoch entschieden, mehrere Bleche Schokokuchen gleichzeitig zu backen, anstatt jedes Blech einzeln zu backen. Das Beispiel mit dem Schokokuchen enthält 2 Haupteinheiten, die zweimal repliziert werden (insgesamt 4 Haupteinheiten). Jede Haupteinheit enthält vier Untereinheiten. Die Haupteinheit sind sämtliche Bleche von Schokokuchen, die mit der Temperatur gebacken werden. Die Untereinheiten sind die einzelnen Bleche mit Schokokuchen.

Tabelle 1. Ganzes Diagramm 1: Gebacken bei Temperatur 1. Die Haupteinheit sind sämtliche Bleche von Schokokuchen, die mit der ersten Temperatur gebacken werden. Die Untereinheiten sind die einzelnen Bleche mit Schokokuchen.
Blech 1 (Schokolade 1, Zucker 1)	Blech 2 (Schokolade 1, Zucker 2)	Blech 3 (Schokolade 2, Zucker 1)	Blech 4 (Schokolade 2, Zucker 2)

Tabelle 2. Ganzes Diagramm 2: Gebacken bei Temperatur 1. Dies ist eine Replikation der ersten Haupteinheit.
Blech 1 (Schokolade 1, Zucker 1)	Blech 2 (Schokolade 1, Zucker 2)	Blech 3 (Schokolade 2, Zucker 1)	Blech 4 (Schokolade 2, Zucker 2)

Tabelle 3. Ganzes Diagramm 3: Gebacken bei Temperatur 2. Die Haupteinheit sind sämtliche Bleche von Schokokuchen, die mit der zweiten Temperatur gebacken werden. Die Untereinheiten sind die einzelnen Bleche mit Schokokuchen.
Blech 1 (Schokolade 1, Zucker 1)	Blech 2 (Schokolade 1, Zucker 2)	Blech 3 (Schokolade 2, Zucker 1)	Blech 4 (Schokolade 2, Zucker 2)

Tabelle 4. Ganzes Diagramm 4: Gebacken bei Temperatur 2. Dies ist eine Replikation der dritten Haupteinheit.
Blech 1 (Schokolade 1, Zucker 1)	Blech 2 (Schokolade 1, Zucker 2)	Blech 3 (Schokolade 2, Zucker 1)	Blech 4 (Schokolade 2, Zucker 2)

Split-Plot-Designs wurden ursprünglich in der Landwirtschaft verwendet, wobei sich die Haupteinheiten auf große Landflächen und die Untereinheiten auf kleinere Bereiche in den einzelnen Haupteinheiten bezogen.

Durchführen der Analyse

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um den Entwurf anzugeben.

Name der Antwortvariablen eingeben

Das Arbeitsblatt enthält eine Spalte mit diesem Namen, in die Sie die Daten aus dem Experiment eingeben.

Tabelle der Faktoren

Geben Sie bei einem Versuchsplan mit mehr als 2 Faktoren an, ob jeder Faktor schwer oder leicht zu ändern ist.

Geben Sie unter Bezeichnung einen aussagekräftigen Namen für jeden Faktor ein.

Geben Sie für alle stetigen Faktoren Zahlen ein. Geben Sie die niedrigere Zahl für die Studie in die Tief Spalte ein. Um z. B. die Temperaturen 30 und 40 zu untersuchen, geben Sie 30 in die Tief Spalte und 40 in die Hoch Spalte ein.

Geben Sie für alle kategorischen Faktoren Beschriftungen für die Ebenen ein. Beschriftungen können Zahlen oder Text sein. Wenn Sie über einen Textfaktor verfügen und die Ebenen keine natürliche Reihenfolge haben, können Sie die Ebenen in beliebiger Reihenfolge angeben.

Replikationen

Anzahl der Replikationen des schwer veränderbaren Faktors: Wählen Sie die Anzahl der Replikationen des Basisversuchsplans aus. Replikationen sind mehrere experimentelle Durchläufe mit denselben Faktoreinstellungen (Stufen). Damit die statistische Signifikanz des schwer veränderlichen Faktors berechnet werden kann, beträgt der Wert mindestens 2. Im Allgemeinen sollten Sie beim Festlegen der Anzahl der Replikationen die verfügbaren Ressourcen und den Zweck des Versuchsplans berücksichtigen. Sie können Replikate der schwer zu ändernden Faktoren hinzufügen, nachdem Sie den Versuchsplan im Arbeitsblatt mit gespeichert haben Statistik > Versuchsplanung (DOE) > Versuchsplan ändern.
Anzahl der Replikationen des leicht veränderbaren Faktors: Wählen Sie aus, wie oft die Durchläufe mit den gleichen Einstellungen für die leicht veränderbaren Faktoren innerhalb jeder Haupteinheit wiederholt werden sollen. Wenn beispielsweise der Basisversuchsplan 2 Durchläufe pro Haupteinheit umfasst und Sie 2 Replikationen für die Untereinheiten auswählen, weist jede Haupteinheit 4 Durchläufe auf. Im Allgemeinen sollten Sie beim Festlegen der Anzahl der Replikationen die verfügbaren Ressourcen und den Zweck des Versuchsplans berücksichtigen.

Beispiel

Die Forscher bei einem Kunststoffhersteller möchten die Festigkeit eines Kunststoffes erhöhen. Die Forscher bestimmen den prozentualen Anteil an Zusatzstoff, die Bewegungsrate sowie die Verarbeitungszeit als mögliche Faktoren, die die Materialfestigkeit beeinflussen. Die Temperatur, bei der der Kunststoff ausgehärtet wird, beeinflusst ebenfalls die Festigkeit. Zum Ausführen eines vollständig randomisierten Versuchsplans mit 4 Faktoren müssen alle Kombinationen der Faktorstufen innerhalb der Charge einzeln bei einer der beiden Temperatureinstellungen ausgehärtet werden. Da der Prozess zu lange dauert, entscheiden sich die Forscher für ein Split-Plot-Design. Die Forscher planen, alle 8 Kombinationen von Zusatzanteil, Bewegungsrate und Verarbeitungszeit bei einer Temperatur auszuhärten und dann alle 8 Kombinationen bei der zweiten Temperatur auszuhärten. Sie replizieren diesen Prozess, so dass jede Temperatureinstellung zweimal verwendet wird.

Wählen Sie Stat > DOE > Schnelleversuchpläne.
Wählen Sie Wählen Sie ein Vier-Faktor-Design aus.
Wählen Sie Erstellen eines Experiments mit zwei oder mehr kontinuierlichen Faktoren aus. Wählen Sie OK aus.
Wählen Sie Schätzen Sie Haupt- und Interaktionseffekte, wenn einige Faktoren schwer zu ändern sind aus. Wählen Sie OK aus.
Geben Sie im neuen Dialogfeld unter Name der Antwortvariablen eingeben Stärke ein .

Vervollständigen Sie die Tabelle mit den folgenden Einstellungen:

Änderungen	Bezeichnung	Typ	Tief	Hoch
Schwer zu ändern	Temperatur	Stetig	350	550
Leicht zu wechseln	Additiver Prozentsatz	Stetig	2	5
Leicht zu wechseln	Bewegungsrate	Stetig	100	200
Leicht zu wechseln	Verarbeitungszeit	Stetig	10	40

Wählen Sie im Feld Anzahl der Replikationen des schwer veränderbaren Faktors den Wert 2 aus.
Wählen Sie im Feld Anzahl der Replikationen des leicht veränderbaren Faktors die Option None aus. Wählen Sie OK aus.

Die Entwurfszusammenfassungstabelle zeigt, dass der Versuchsplan über 32 Basisdurchläufe verfügt, die 8 Durchläufe pro gesamtem Diagramm enthalten. Das Arbeitsblatt enthält die 32 Durchläufe in Ausführungsreihenfolge. Die Durchläufe für die Temperatur innerhalb eines Replikats sind zusammen, so dass alle Kombinationen der zufälligen, leicht zu ändernden Faktoren vollständig sind, bevor sich die Temperatur ändert.