响应优化器 示例中 预测分析模块

一组研究人员希望利用注塑成型过程的数据来研究可将塑料部件的一种强度最大化的机器的设置。变量包括对机器、不同的塑料配方和注塑机的控制。团队希望识别能够生产高强度零件同时减少多余重量的工艺设置。这两种反应特别值得关注,因为实现高强度的一种方法是制造更致密、更重的零件。分析还包括一个多项响应变量,用于分类零件为不足、名义填充或过填。

工程师们为两种反应拟合预测模型,并利用 响应优化器 模型寻找平衡两种反应权衡的预测变量设置。

  1. 打开样本数据 注塑过程_多响应.MPX
  2. 选择 预测分析模块 > 响应优化器
  3. 在工作表1中选择 填充状态 。然后,选择 Random Forests® 多项分类 1 作为模型。
  4. 在工作表1中选择 额外重量 。然后,选择 MARS®回归1 作为模型。
  5. 在工作表1中选择 强度 。然后,选择 TreeNet® 回归 1 作为模型。
  6. 选择 确定

验证模型

模型图的结果显示,模型的性能、变量范围和变量的重要性。团队一致认为,R平方值足够高,且错误分类率也足够低。团队也同意变量有其预期范围。由于结果符合团队预期,团队进入优化分析。

模型图: 填充状态, 额外重量, 强度

模型性能

响应变量模型验证方法性能
填充状态Random Forests® 多项式分类 1OOB误分类率: 7.24%
额外重量MARS® 回归 15 折叠交叉验证R 平方: 87.97%
强度TreeNet® 回归 15 折叠交叉验证R 平方: 89.92%
所有模型均来自同一工作表: 注塑过程_多响应_工作表.MWX

变量范围

变量平均重要性ID响应
模具温度66.66679[30.1, 1649.5]额外重量, 强度
注射压力53.73471[75, 150]所有
冷却温度46.81832[25, 45]所有
塑料温度33.33335[200, 400]填充状态
后压28.59554[0.4, 0.7]填充状态
保持压力25.11153[21, 48]填充状态, 额外重量
塑料流速23.35466[10, 50]填充状态
机器19.525671, 2, 3, 4额外重量, 强度
注射温度0.97398[85, 100]额外重量

完成优化

  1. 在结果中选择 响应优化器
  2. 在该 填充状态 行中,选择 正常 中的 优化器类别。在 目的中选择 最大化
  3. 额外重量 行的 最小化 中选择 目的
  4. 强度 行的 最大化 中选择 目的
  5. 选择 期望
  6. 在该 额外重量 行中,指定以下值:
    目标 上限 权重 重要度
    0 2 1 1
  7. 在该 强度 行中,指定以下值:
    下限 目标 权重 重要度
    300 1600 1 3
  8. 选择每个对话框中的 确定

Minitab 利用存储的模型估计预测变量设置,以优化响应变量的值。这些响应的综合或综合期望值约为0.8,表明该解在至少1个响应中未达到目标。

变量范围表包含了优化中各模型变量的平均重要性。在这些数据中,是 模具温度 最重要的变量。变量按平均重要性排列在表格中,因此 模具温度 也排在顶部。

响应优化: 填充状态, 额外重量, 强度

参数

响应模型目的优化器类别下限目标上限权重重要度
填充状态Random Forests® 多项式分类 1最大值标称01111
额外重量MARS® 回归 1最小值 00211
强度TreeNet® 回归 1最大值 3001600160013

变量范围

变量平均重要性ID约束允许缺失值响应
模具温度66.66679无约束[30.1, 1649.5]额外重量, 强度
注射压力53.73471无约束[75, 150]全部
冷却温度46.81832无约束[25, 45]全部
塑料温度33.33335无约束[200, 400]填充状态
后压28.59554无约束[0.4, 0.7]填充状态
保持压力25.11153无约束[21, 48]填充状态, 额外重量
塑料流速23.35466无约束[10, 50]填充状态
机器19.52567无约束1, 2, 3, 4额外重量, 强度
注射温度0.97398无约束[85, 100]额外重量

复合合意性填充状态 单值合意性填充状态 预测填充状态(标称) 概率填充状态(过度填
充) 概率
填充状态(填充不足) 概率额外重量 单值合意性额外重量 预测
10.8078840.687092标称0.6870920.2367010.07620620.5105520.978896
强度 单值合意性强度 预测模具温度注射压力冷却温度塑料温度后压保持压力塑料流速机器
10.9936431591.74532.008121.60040.7931383.2970.40093036.730647.11394
注射温度
193.6917

多响应预测

变量设置
模具温度532.008
注射压力121.6
冷却温度40.7931
塑料温度383.297
后压0.40093
保持压力36.7306
塑料流速47.1139
机器4
注射温度93.6917

预测

响应预测预测概率
填充状态标称水平概率
  标称*0.687092
  过度填充0.236701
  填充不足0.0762062
额外重量0.978896  
强度1591.74  
* 表示优化器类别

合意性

响应单值合意性
填充状态0.687092
额外重量0.510552
强度0.993643
复合合意性
0.807884
最差: 0.0;最佳: 1.0

检查优化图

优化图显示,增加 的 模具温度 会增加 的 强度期望值。增加 会 模具温度 降低 的 额外重量吸引力。由于优化的规范表明 是 强度 最重要的 ,优化会找到一个个体期望值接近 1 的 强度解。该解对 额外重量填充状态 具有很高的个别期望度。

可以直接在图上调整此初始解的因子设置。移动竖条以更改预测变量设置,并观察响应的单个合意性 (d) 以及复合合意性如何变化。

编辑优化图

更多优化图显示选项可在 中提供 图形选项
  1. 选择优化图。
  2. 从优化图右上角打开图表菜单。
  3. 选择 图形选项
  4. 在面板中,展开选项
  5. 取消选中显示单值合意性图
  6. 选择 响应变量
  7. 取消选中填充状态
  8. 选择 确定
在这些数据中, 注射压力 有两个级别。对于基于树的模型,当你移动垂直条时,效果是一个阶梯模式。对于 额外重量 的 MARS® 模型,图中显示了两个水平之间的插值。

修改后的优化图强调了选择模具温度的必要性,该温度能平衡额外重量的增加与强度的增加