混合計画の作成

混合実験は応答曲面実験の1形態で、調査の対象となる製品が複数の成分または原料で構成されているのが特徴です。産業界での製品設計や製品開発では、混合や配合が行われることが多いため、混合実験が役に立ちます。混合や配合を行うとき、応答は使用する原料成分の比率の関数になります。たとえば、小麦粉、ベーキングパウダー、牛乳、卵、食用油からホットケーキミックスを開発するかもしれません。あるいは、4種類の化学原料を配合して殺虫剤を開発するかもしれません。

最も簡単な混合実験では、応答(何らかの基準に従って測定した製品の品質または性能)は成分(原料)の相対比率によって決まります。重量や体積などの単位で表した成分の量は、合計すると一定の量になります。対照的に、要因計画では、応答は各因子の量によって異なります。

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
名前の下に、各因子のわかりやすい名前を入力します。
コンポーネントの下限と上限を入力します。すべての下限が0で、すべての上限が1の場合、一部の実験実行は1つの成分のみで構成されます。コンポーネントの下限を指定し、他のコンポーネントの上限を変更しない場合、デザインは他のコンポーネントの達成可能な上限を見つけます。
  • 下限は、成分のいずれかが必ず混合成分として含まれなければならない場合に必要となります。たとえば、レモネードには必ずレモン果汁が含まれていなければなりません。
  • 上限は、混合物がある成分を指定された比率より多く含んではならない場合に必要になります。たとえば、ケーキの混合物には5%を超えるベーキングパウダーを含めることはできません。
反復数
反復数を選択します。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。1回の反復は、実験を1度実行する基本計画と同等です。反復が2回になると、各実験を2回(ランダムに)実行、という風に続きます。
反復数を増やすことで、モデルの精度や、効果を検出する検出力が高くなります。計画に含める反復数は、利用可能なリソースや計画の目的を元に検討してください。たとえば、スクリーニング計画や連続実験では、基本計画(反復1回)から始めて、データを分析後に反復を追加するかどうかを検討します。後で 統計 > 実験計画法(DOE) > 計画を修正を使用して、反復をデザインに追加できます。反復の詳細については、 計画実験における反復と繰り返しを参照してください。

研究者は、ハーブを配合した家庭用芳香剤の3成分の比率が、香りを基準とした芳香剤の評価にどのように影響するかを調べたいと考えています。3つの成分は、橙花油、バラ油、オレンジ油です。

  1. 統計 > 実験計画法(DOE) > クイック計画を選択します。
  2. 3因子計画の選択を選択します。
  3. 混合物の 3 つの成分で実験を作成するを選択します。OK を選択します。
  4. 混合物の成分の割合の変化の影響を理解するを選択します。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:「受け入れ」と入力します。
  6. 次の設定で表を完成させます。
    名前 下限 上限
    橙花油 0 1
    ローズ 0 1
    タンジェリン 0 1
  7. 反復数Noneを選択します。OK を選択します。

デザインの概要テーブルには、デザインに 15 つの実行があることが示されています。ワークシートには、15回の実行がランダムに実行順序で含まれています。