Exemplo de Otimizador de resposta com o Módulo de análise preditiva

Uma equipe de pesquisadores quer usar dados de um processo de moldagem por injeção para estudar configurações para máquinas que maximizam um tipo de força de uma peça plástica. As variáveis incluem controles nas máquinas, diferentes fórmulas plásticas e máquinas de moldagem por injeção. A equipe quer identificar configurações de processo que produzam peças com alta resistência minimizando o excesso de peso. Essas duas respostas são de especial interesse porque uma forma de alcançar alta resistência é criar peças mais densas e pesadas. A análise também inclui uma variável de resposta multinomial que classifica partes como subpreenchidas, nominais ou sobrepreenchidas.

Os engenheiros ajustam modelos preditivos tanto para as respostas quanto Otimizador de resposta para encontrar configurações de preditor que equilibram o trade-off entre as duas respostas.

  1. Abra os dados amostrais, ProcessoInjecaoRespMultiplas.MPX.
  2. Escolha Módulo de análise preditiva > Otimizador de resposta.
  3. Selecione Estado de enchimento na Planilha 1. Depois, selecione Random Forests® Classificação multinomial 1 como modelo.
  4. Selecione Peso adicional na Planilha 1. Depois, selecione MARS® Regressão 1 como modelo.
  5. Selecione força na Planilha 1. Depois, selecione TreeNet® Regressão 1 como modelo.
  6. Selecione OK.

Verifique os modelos

Os resultados do diagrama do modelo mostram que o desempenho dos modelos, os intervalos de variáveis e as importâncias das variáveis. A equipe concorda que os valores de R-quadrado são altos o suficiente e que a taxa de classificação errada é baixa o suficiente. A equipe também concorda que as variáveis têm seus intervalos esperados. Como os resultados são os esperados pela equipe, a equipe segue para a análise de otimização.

Diagrama do modelo: Estado de enchimento; Peso adicional; força

Desempenho do modelo

Variável de respostaModelo
Estado de enchimentoRandom Forests® Classificação multinomial 1
Peso adicionalMARS® Regressão 1
forçaTreeNet® Regressão 1
Variável de respostaMétodo de validaçãoDesempenho
Estado de enchimentoOut-of-BagTaxa de classificação errada: 7,24%
Peso adicionalValidação cruzada de 5 dobrasR-quadrado: 87,97%
forçaValidação cruzada de 5 dobrasR-quadrado: 89,92%
Todos os modelos vêm da mesma worksheet: PlanilhaProcessoInjecaoRespMultiplas.MWX

Amplitudes de Variável

VariávelImportância
média
IDValoresRespostas
temperatura do molde66,66679[30,1; 1649,5]Peso adicional; força
pressão de injeção53,73471[75; 150]Todos
temperatura de resfriamento46,81832[25; 45]Todos
Temperatura plástica33,33335[200; 400]Estado de enchimento
pressão nas costas28,59554[0,4; 0,7]Estado de enchimento
Segurar pressão25,11153[21; 48]Estado de enchimento; Peso
adicional
Taxa de fluxo de plástico23,35466[10; 50]Estado de enchimento
máquina19,525671; 2; 3; 4Peso adicional; força
temperatura da injeção0,97398[85; 100]Peso adicional

Peform a otimização

  1. Nos resultados, selecione Otimizador de resposta.
  2. Na Estado de enchimento linha, selecione Nominal em Classes do otimizador. Selecione Maximizar em Meta.
  3. Na Peso adicional linha, selecione Minimizar em Meta.
  4. Na força linha, selecione Maximizar em Meta.
  5. Selecione Desejabilidade.
  6. Na Peso adicional linha, especifique os seguintes valores:
    Alvo Superior Peso Importância
    0 2 1 1
  7. Na força linha, especifique os seguintes valores:
    Inferior Alvo Peso Importância
    300 1600 1 3
  8. Clique em OK em cada caixa de diálogo.

O Minitab usa os modelos armazenados para estimar as configurações de preditor que otimizam os valores das variáveis de resposta. A desejabilidade combinada ou composta dessas respostas é aproximadamente 0,8, o que indica que a solução não atingiu a meta para pelo menos 1 resposta.

A tabela de Intervalos de Variáveis inclui a importância média das variáveis entre os modelos na otimização. Nesses dados, temperatura do molde está a variável mais importante. As variáveis estão na tabela em ordem de importância média, então temperatura do molde está no topo.

Otimização da Resposta: Estado de enchimento; Peso adicional; força

Parâmetros

RespostaModeloMetaClasse do
otimizador
Estado de enchimentoRandom Forests® Classificação multinomial 1MáximoNominal
Peso adicionalMARS® Regressão 1Mínimo 
forçaTreeNet® Regressão 1Máximo 
RespostaInferiorAlvoSuperiorPesoImportância
Estado de enchimento01111
Peso adicional00211
força3001600160013

Amplitudes de Variável

VariávelImportância
média
IDRestriçãoValoresValores
faltantes
permitidos
temperatura do molde66,66679Nenhuma restrição[30,1; 1649,5]Não
pressão de injeção53,73471Nenhuma restrição[75; 150]Não
temperatura de resfriamento46,81832Nenhuma restrição[25; 45]Não
Temperatura plástica33,33335Nenhuma restrição[200; 400]Não
pressão nas costas28,59554Nenhuma restrição[0,4; 0,7]Não
Segurar pressão25,11153Nenhuma restrição[21; 48]Não
Taxa de fluxo de plástico23,35466Nenhuma restrição[10; 50]Não
máquina19,52567Nenhuma restrição1; 2; 3; 4Não
temperatura da injeção0,97398Nenhuma restrição[85; 100]Não
VariávelRespostas
temperatura do moldePeso adicional; força
pressão de injeçãoTodos
temperatura de resfriamentoTodos
Temperatura plásticaEstado de enchimento
pressão nas costasEstado de enchimento
Segurar pressãoEstado de enchimento; Peso adicional
Taxa de fluxo de plásticoEstado de enchimento
máquinaPeso adicional; força
temperatura da injeçãoPeso adicional

Solução

SoluçãoDesirability
Composta
Desejabilidade
individual
Estado de
enchimento
Predição
Estado de
enchimento
Prob. de Estado de
enchimento(Nominal)
10,8078840,687092Nominal0,687092
SoluçãoProb. de Estado de
enchimento(Sobrepreenchimento)
Prob. de Estado de
enchimento(Subpreenchimento)
Desejabilidade
individual
Peso adicional
10,2367010,07620620,510552
SoluçãoPredição
Peso
adicional
Desejabilidade
individual força
Predição
força
temperatura
do molde
pressão de
injeção
temperatura de
resfriamento
10,9788960,9936431591,74532,008121,60040,7931
SoluçãoTemperatura
plástica
pressão
nas costas
Segurar
pressão
Taxa de
fluxo de
plástico
máquinatemperatura
da injeção
1383,2970,40093036,730647,1139493,6917

Predição de Múltiplas Respostas

VariávelConfiguração
temperatura do molde532,008
pressão de injeção121,6
temperatura de resfriamento40,7931
Temperatura plástica383,297
pressão nas costas0,40093
Segurar pressão36,7306
Taxa de fluxo de plástico47,1139
máquina4
temperatura da injeção93,6917

Previsões

RespostaPrediçãoProbabilidade predita
Estado de enchimentoNominalNívelProbabilidade
  Nominal*0,687092
  Sobrepreenchimento0,236701
  Subpreenchimento0,0762062
Peso adicional0,978896  
força1591,74  
* denota classes otimizadoras

Desirability

RespostaDesejabilidade
individual
Estado de enchimento0,687092
Peso adicional0,510552
força0,993643
Desirability
Composta
0,807884
Pior: 0,0; Melhor: 1,0

Examine o gráfico de otimização

O gráfico de otimização mostra que um aumento em temperatura do molde aumenta a desejabilidade de força. Um aumento em temperatura do molde diminui a desejabilidade de Peso adicional. Como as especificações para a otimização dizem que força é o mais importante , a otimização encontra uma solução que tem uma desejabilidade individual de quase 1 para força. A solução possui altas desejáveis individuais para Peso adicional e para Estado de enchimento.

Você pode ajustar as configurações de fator desta solução inicial diretamente na representação gráfica. Mova as barras verticais para alterar as configurações do preditor e veja como a desejabilidade individual (d) das respostas e a desejabilidade composta mudam.

Editar o gráfico de otimização

Mais opções para exibir o gráfico de otimização estão disponíveis no Opções de gráfico.
  1. Selecione o gráfico de otimização.
  2. Abra o menu do gráfico no canto superior direito do gráfico de otimização.
  3. Selecione Opções de gráfico.
  4. No painel, expanda Opções.
  5. Desmarque Mostrar gráficos de desejabilidade individuais.
  6. Selecione Variáveis de resposta.
  7. Desmarque Estado de enchimento.
  8. Selecione OK.
Nesses dados, pressão de injeção possui dois níveis. Para os modelos baseados em árvore, o efeito é um padrão de passos quando você move a barra vertical. Para o modelo MARS® para Peso adicional, o gráfico mostra interpolação entre os dois níveis.

O gráfico de otimização modificado destaca a necessidade de selecionar uma temperatura de molde que equilibre o aumento do peso extra com o aumento da resistência