2水準分割区法の作成

分割実験計画とは、変更が難しい因子を少なくとも1つ含む計画実験です。変更が難しい因子とは、時間や費用の制約があるために完全にランダム化するのが困難な因子です。分割実験では、変更が難しい因子の水準が数回の実行の間一定に保たれ、集合的にプロット全体として扱われます。変更が簡単な因子はそれら数回の実行において変動し、因子の各組み合わせはプロット全体内のサブプロットとみなされます。プロット全体とプロット全体のサブプロットの両方を実行する順序をランダム化する必要があります。

分割実験計画の例

大規模な製パン所で新しいブラウニーのレシピを作成するとします。2種類のオーブン温度設定で2つの等級のチョコレートと砂糖を使用して実験します。ただし、時間を節約するために、ブラウニーのトレイを一つずつ焼いていくのではなく同時に複数のトレイを焼くことにします。このブラウニーの例には、2回反復される2つのプロット全体(合計で4つのプロット全体)があります。各プロット全体には4つのサブプロットが含まれます。プロット全体はその温度で焼かれたブラウニーの全トレイです。サブプロットはブラウニーの各個別トレイです。

表 1. プロット全体1: 温度1で焼きます. プロット全体は最初の温度で焼かれたブラウニーの全トレイです。サブプロットはブラウニーの各個別トレイです。
トレイ1(チョコレート1、砂糖1) トレイ2(チョコレート1、砂糖2) トレイ3(チョコレート2、砂糖1) トレイ4(チョコレート2、砂糖2)
表 2. プロット全体2: 温度1で焼きます. これは最初のプロット全体の反復です。
トレイ1(チョコレート1、砂糖1) トレイ2(チョコレート1、砂糖2) トレイ3(チョコレート2、砂糖1) トレイ4(チョコレート2、砂糖2)
表 3. プロット全体3: 温度2で焼きます. プロット全体は2番目の温度で焼かれたブラウニーの全トレイです。サブプロットはブラウニーの各個別トレイです。
トレイ1(チョコレート1、砂糖1) トレイ2(チョコレート1、砂糖2) トレイ3(チョコレート2、砂糖1) トレイ4(チョコレート2、砂糖2)
表 4. プロット全体4: 温度2で焼きます. これは3番目のプロット全体の反復です。
トレイ1(チョコレート1、砂糖1) トレイ2(チョコレート1、砂糖2) トレイ3(チョコレート2、砂糖1) トレイ4(チョコレート2、砂糖2)

分割実験計画は、元々農業で使用されていました。農業では、プロット全体は農地全体を指し、サブプロットは各プロット全体内の小区画を指していました。

分析の実行

次の手順を実行して、設計を指定します。
因子の名前と設定を入力:
ワークシートには、実験のデータを入力するこの名前の列が含まれています。
要因の表
因子が2つ以上ある計画の場合、各因子が変更しにくいか、または変更しやすいかを指定します。
名前の下に、各因子のわかりやすい名前を入力します。
連続因子の場合は、数値を入力します。下限側 列にスタディの小さい方の番号を入力します。たとえば、温度 30 と 40 を調べるには、[ 下限側 ] 列に 30 を入力し、[ 上限側 ] 列に 40 を入力します。
カテゴリ因子の場合は、水準のラベルを入力します。ラベルは、数字またはテキストにすることができます。テキスト要素があり、レベルに自然な順序がない場合は、任意の順序でレベルを指定できます。
反復
変更が難しい因子の反復回数
基本計画を反復する回数を選択します。反復とは、同じ因子設定(水準)で実験を複数回実行することです。変更が困難な因子の統計的有意性を計算できるように、値は少なくとも 2 です。通常、反復数の選択時に利用できるリソースと計画の目的を検討します。変更が難しい因子の反復は、計画を 統計 > 実験計画法(DOE) > 計画を修正とともにワークシートに保存した後で追加できます。
変更が容易な因子の反復回数
各プロット全体内で、同じ変更が簡単な因子の設定で実験を繰り返す回数を選択します。たとえば、基本計画の各プロット全体の実行数が2で2つのサブプロットの反復を選択する場合、各プロット全体の実行数は4になります。通常、反復数の選択時に利用できるリソースと計画の目的を検討します。

プラスチック製品メーカーの研究者は、プラスチックの強度を高めたいと考えています。科学者は添加物の割合、撹拌速度、および処理時間を強度に影響する可能性のある因子として特定します。熱処理温度もまた、強度に影響を与えます。完全にランダムな4因子計画を実行するには、バッチ内の因子水準の各組み合わせを、2つのうち1つの温度設定で個別に熱処理する必要があります。この処理には時間が掛かりすぎるので、研究者は分割実験計画を使用することにします。科学者は、添加物の割合、撹拌速度、処理時間の8つの組み合わせをすべて1つの温度設定で処理し、その後8つの組み合わせを2つ目の温度設定で処理する計画を立てます。各温度設定値を2回使用するよう、科学者はこの処理を反復しました。

  1. 統計 > 実験計画法(DOE) > クイック計画を選択します。
  2. 4因子計画の選択を選択します。
  3. 2 つ以上の連続因子を使用してテストを作成するを選択します。OK を選択します。
  4. 一部の因子が変化しにくい場合の主効果と交互作用の効果の推定を選択します。OK を選択します。
  5. 新しいダイアログの 因子の名前と設定を入力:強さと入力します。
  6. 次の設定で表を完成させます。
    変更 名前 タイプ 下限側 上限側
    変更が難しい 温度 連続 350 550
    交換が簡単 加算率 連続 2 5
    交換が簡単 攪拌速度 連続 100 200
    交換が簡単 処理時間 連続 10 40
  7. 2を選択します変更が難しい因子の反復回数
  8. 変更が容易な因子の反復回数Noneを選択します。OK を選択します。

計画のサマリー表には、計画に32の基本実行があり、プロット全体ごとに8つの実行が含まれていることが示されています。ワークシートには、32の実行が実行順序で含まれています。レプリケート内の温度の実行は、温度が変化する前にランダム化され、変更が容易な係数のすべての組み合わせが完了するようにまとめられます。