Einen zentralen zusammengesetzten Versuchsplan erstellen

Planen Sie Eck-, Axial- und Zentralläufe, um eine gekrümmte Zielgrößenfläche zu untersuchen.

Anleitungen · Statistische Versuchsplanung (DOE) · 4 Min. Lesezeit

App-Befehle, Arbeitsblattkennungen und Werte der Beispieldaten bleiben im Original erhalten. Screenshots, Diagramme und Dateien zum Herunterladen liegen im englischen Original vor. Die Zahlen in dieser Anleitung verwenden die englische Schreibweise mit Dezimalpunkt und Tausenderkomma.

Beispiel: Beschichtungsbeständigkeit

Das Team plant, Trocknungstemperatur, Luftgeschwindigkeit und Trocknungszeit für beschichtete Platten zu variieren. Der flächenzentrierte Versuchsplan bleibt innerhalb der eingegebenen unteren und oberen Einstellungen. Der Masseverlust durch Abrieb wird in mg gemessen; ein geringerer Verlust bedeutet, dass bei diesem Test weniger Material abgetragen wird.

Faktorkatalog herunterladen (CSV)

Dieses Beispiel wird auch in Help verwendet. Die CSV-Datei listet die Faktordefinitionen auf, die Sie unter Inputs manuell eingeben; ihr Import konfiguriert den Versuchsplan nicht. Verwenden Sie in Help Open example in a practice copy, um die Beispieleinstellungen vorauszufüllen.

1. Arbeitsbereich erstellen

Öffnen Sie in der Seitenleiste Design of Experiments und erstellen Sie eine Analyse. Benennen Sie sie, wählen Sie New blank worksheet und anschließend Create analysis. Der Faktorkatalog dient als Referenz; für diese Aufgabe müssen keine Messdaten importiert werden.

2. Versuchsplan auswählen

Wählen Sie unter Inputs für Task die Option Create design und für Design family die Option Response surface designs. Wählen Sie für Study type die Option Central composite.

3. Faktoren eingeben

Verwenden Sie unter Factors die Option Add factor oder entfernen Sie eine Zeile, bis 3 Faktoren vorhanden sind. Behalten Sie die unten angegebene Reihenfolge bei. Stellen Sie Type für jeden Faktor auf Numeric.

Geben Sie die folgenden Werte für Factor name, Unit, Low und High ein.

FaktorFaktornameEinheitUntere StufeObere Stufe
Adrying_temperature_c°C5575
Bair_speed_m_per_sm/s12
Cdrying_time_minmin1220

4. Laufplan festlegen

Geben Sie bei Complete replicates den Wert 1 und bei Center points per design den Wert 6 ein. Wählen Sie für Blocks die Option Unblocked. Stellen Sie CCD construction auf Face-centered und Factorial cube auf Full cube. Geben Sie bei Custom alpha den Wert 1 ein. Aktivieren Sie Randomize within blocks und geben Sie bei Random seed den Wert 42 ein.

Die Vorschau sollte Expected 20 runs in 1 block(s) und Axial distance α = 1 anzeigen. Alpha ist hier ein Abstand im Versuchsplan, kein statistisches Signifikanzniveau.

Design of Experiments: Eingaben mit den Spaltenzuordnungen und Einstellungen des Beispiels
Englischsprachige Ansicht Inputs für Response surface designs mit den Faktorgrenzen, Wiederholungen, Zentralpunkten, Blöcken und dem Startwert für diesen Laufplan. Bild in voller Größe ansehen (öffnet sich in einem neuen Tab)

5. Versuchsplan erzeugen

Wählen Sie Generate design. Ein neues Arbeitsblatt mit dem randomisierten Laufplan und einer leeren Spalte Response 1 wird geöffnet. Öffnen Sie Results, um die Versuchsplanzusammenfassung und die vollständige Lauftabelle zu prüfen. Halten Sie diese neu erzeugte Studie vom aufgezeichneten Analysebeispiel getrennt.

6. Ergebnisse interpretieren

  1. Laufplan prüfen

    Design summary zeigt 20 Läufe: acht faktorielle Eckpunkte, sechs flächenzentrierte axiale Punkte und sechs Zentralläufe in einem Block. Der Plan enthält die für ein quadratisches Modell benötigten Einstellungen. Bislang wurde kein Masseverlust durch Abrieb gemessen.

  2. Ersten Lauf lesen

    Ausführungsreihenfolge 1 entspricht Lauf 8 der Standardreihenfolge, einem faktoriellen Punkt. Seine Einstellungen sind 75 °C, 2 m/s Luftgeschwindigkeit und 20 Minuten. Halten Sie die Ausführungsreihenfolge ein; die Standardreihenfolge kennzeichnet die Position des Punkts im Versuchsplan.

  3. Axiale Punkte und Zentralpunkte verstehen

    Bei einem axialen Punkt wird ein Faktor auf eine Extremstufe gesetzt, während die anderen beiden auf ihren Mittelpunkten bleiben. Die zentralen Einstellungen sind 65 °C, 1.5 m/s und 16 Minuten. Alpha beträgt 1, daher bleiben die axialen Einstellungen an den eingegebenen Grenzen. Unabhängig vorbereitete Platten im Zentrum helfen, die Streuung zwischen wiederholten Läufen zu schätzen.

  4. Studie durchführen und dokumentieren

    Prüfen Sie, ob alle Einstellungen umsetzbar sind, und halten Sie anschließend die randomisierte Reihenfolge ein. Tragen Sie jeden neu gemessenen Abriebverlust unter Response 1 beim tatsächlichen Plattenlauf ein. Halten Sie Punkttypen und Faktoreinstellungen zusammen mit den Zielgrößen fest; ein erzeugter Versuchsplan belegt keine beständige Beschichtung.

Weitere Einzelheiten: die einzelnen Ergebnisabschnitte lesen

Vollständige Ergebnistabellen verwenden wie im Bereich Help sechs signifikante Stellen.

Versuchsplanzusammenfassung

Family kennzeichnet den zentralen zusammengesetzten Versuchsplan. Runs beträgt 20: acht faktorielle Eckpunkte, sechs flächenzentrierte axiale Punkte und sechs Zentralpunkte. Replicates beträgt 1 und Blocks beträgt 1. Actual seed beträgt 42; bewahren Sie Generator version auf, um den Plan zu reproduzieren. Alpha ist der axiale Abstand in codierten Einheiten, hier 1; es ist kein Signifikanzniveau. Die Zeile Resolution ist für dieses CCD nicht anwendbar.

Versuchsplanzusammenfassung · 9 Zeilen
KennzahlWert
FamilieCentral composite
Versuche20
Basisversuche20
Wiederholungen1
Blöcke1
Alpha1
Auflösung—
Tatsächlicher Startwert42
Generatorversiondoe-v2.1
  • Nicht verfügbare Einstellungen werden als — angezeigt; maßgeblich bleiben die gespeicherten Versuchsplanzeilen.

Faktoreinstellungen

Jede Zeile enthält den Faktornamen unter Factor, den Modellierungstyp unter Type, die Einheit unter Unit und die eingegebenen Grenzen unter Low und High. Alle Faktoren sind hier numerisch. Ein Strich unter Levels bedeutet, dass keine zusätzliche explizite Stufenliste eingegeben wurde. Die Mittelpunkte sind Faktoreinstellungen für Zentralläufe, keine gemessenen Zielgrößen.

Faktoreinstellungen · 3 Zeilen
FaktorTypEinheitUntere StufeObere StufeStufen
drying_temperature_cnumerisch°C5575—
air_speed_m_per_snumerischm/s12—
drying_time_minnumerischmin1220—

Lauftabelle

Alle erzeugten Läufe werden in Ausführungsreihenfolge angezeigt. Row ID kennzeichnet einen Lauf; Standard order seine Position im Versuchsplan; Execution order seine geplante Abfolge. Block gruppiert Läufe und Replicate kennzeichnet wiederholte Versuchspläne. Point type unterscheidet je nach Versuchsplan faktorielle Punkte, Sternpunkte (axiale Punkte), Kantenpunkte oder Zentralpunkte. Die übrigen Spalten enthalten die tatsächlichen Faktoreinstellungen in den angegebenen Einheiten. Response 1 ist im erzeugten Arbeitsblatt zunächst leer; dieser Plan enthält keine Zielgrößenwerte.

Lauftabelle · 20 Zeilen
Zeilen-IDStandardreihenfolgeAusführungsreihenfolgeBlockPunkttypWiederholungdrying_temperature_cair_speed_m_per_sdrying_time_min
doe-8811factorial175220
doe-131321star1651.512
doe-3331factorial155212
doe-101041star1751.516
doe-151551center1651.516
doe-171761center1651.516
doe-141471star1651.520
doe-202081center1651.516
doe-5591factorial175112
doe-99101star1551.516
doe-1212111star165216
doe-1818121center1651.516
doe-1919131center1651.516
doe-1616141center1651.516
doe-11151factorial155112
doe-77161factorial175212
doe-44171factorial155220
doe-1111181star165116
doe-22191factorial155120
doe-66201factorial175120

7. Bericht erstellen

Bewahren Sie im englischsprachigen Originalbericht Design summary, Factor settings und die vollständige Run sheet auf. Dokumentieren Sie den tatsächlich verwendeten Startwert, die Generatorversion, Einheiten und geplante Ausführungsreihenfolge. Dieser Bericht dokumentiert einen Versuchsplan; ergänzen Sie die gemessenen Zielgrößen und deren Analyse nach der Durchführung der Studie gesondert.

Wählen Sie Add to report im abgeschlossenen Analyselauf. Öffnen Sie Choose individual items and advanced options zur Auswahl von Tabellen und Diagrammen und wählen Sie anschließend Add to draft. Ausgeblendete Elemente bleiben in der gespeicherten Analyse erhalten.

Geben Sie dem Bericht einen Namen und ergänzen Sie den Zweck der Untersuchung sowie Ihre Interpretation. Wählen Sie Save, prüfen Sie Preview und verwenden Sie anschließend Export → Download HTML. Das folgende Beispiel enthält den gesamten ausgewählten Inhalt, auch Ergebnisse, die über eine Bildschirmansicht hinausgehen.

Dieser Bericht wurde in der App erstellt und liegt im englischen Original vor. Vollständige Originalausgabe der App für dieses Help-Beispiel mit den zugehörigen Tabellen, Diagrammen und Hinweisen zum Analyselauf. Die Zahlen im Bericht behalten die in der App angezeigte numerische Präzision bei. Exportierte Diagramme sind statisch. Auf schmalen Bildschirmen können Sie breite Diagramme und Tabellen horizontal scrollen.
Beispielbericht ansehen: Zentralen zusammengesetzten Versuchsplan erstellen: Beschichtungsbeständigkeit

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