ボックス・ベンケン計画を作成

応答の曲率を調べるため、辺の中点と中心点での実験を計画します。

ガイド · 実験計画法(DOE) · 読了目安4分

アプリのコマンド名、ワークシートの識別子、サンプルデータの値は原文のまま表示されます。スクリーンショット、グラフ、ダウンロードファイルは英語です。例では英語の元の数値表記を保持しており、小数点にはピリオド、桁区切りにはカンマを使用しています。

例: インクの混合

独立に準備したインクのバッチについて、混合温度、撹拌翼の回転速度、混合時間を変える計画です。辺の中点での12通りの組み合わせと、中心点での実験三回からなります。粘度はmPa·sで測定する予定です。

因子カタログをダウンロード(英語CSV)

Help と同じ例です。CSVには Inputs で手入力する因子の定義が記載されており、インポートしても計画は設定されません。Helpの Open example in a practice copy を使用すると、例の設定が入力されます。

1. 作業環境を作成

サイドバーで Design of Experiments を開き、分析を作成します。名前を付け、 New blank worksheet を選択してから Create analysis を選択します。因子カタログは参照用であり、この作業では測定データのインポートは不要です。

2. 計画を選択

Inputs で、 Task に Create design 、 Design family に Response surface designs を選択します。 Study type に Box–Behnken を選択します。

3. 因子を入力

Factors で Add factor を使用するか行を削除し、因子を3個にします。以下の順序を保ちます。すべての因子で Type を Numeric に設定します。

以下の Factor name 、 Unit 、 Low 、 High の値を入力します。

因子因子名単位下限上限
Amix_temperature_c°C2040
Bimpeller_speed_rpmrpm400800
Cmixing_time_minmin816

4. 実施計画を設定

Complete replicates に 1 、 Center points per design に 3 を入力します。 Blocks に Unblocked を選択します。 Randomize within blocks にチェックを入れ、 Random seed に 42 を入力します。

プレビューに Expected 15 runs in 1 block(s) が表示されることを確認します。

Design of Experiments: 例の列の割り当てと設定を表示したInputs画面
因子の範囲、反復、中心点、ブロック、シードを設定した応答曲面計画のInputs画面(英語)。 画像を原寸で表示 (新しいタブで開きます)

5. 計画を生成

Generate design を選択します。ランダム化された実施計画と、空の Response 1 列を持つ新しいワークシートが開きます。 Results を開き、計画の要約と実験実施表全体を確認します。この生成した実験は、記録済みの分析例とは別に管理します。

6. 結果を解釈

  1. 実施計画を確認

    計画の要約には、一つのブロック内の15回の実験が示されています。辺の中点での12通りの組み合わせと、中心点での実験三回からなります。各辺上の点では、二つの因子が低水準または高水準にあり、残る一つは中点にあります。粘度はまだ測定されていません。

  2. 最初の実験を確認

    実行順序1は、標準順序13の中心点です。設定は30 °C、600 rpm、12分です。ランダム化された順序では、中心点はどの位置にも現れます。最後に実施する必要はありません。

  3. 計画領域を意識

    この計画では、三つの因子がすべて端の水準にある組み合わせは試していません。未実施の頂点でのモデル予測は、実際に試した設定での結果より、実験からの直接的な裏付けが少なくなります。調べる領域を選ぶ前に、実験実施表全体を確認してください。

  4. 実験を実施して記録

    生成された実行順序に従い、インクのバッチを独立に準備します。各バッチの粘度を測定し、実際の実験IDに対応する Response 1 に入力します。点の種類と因子設定を一緒に保存してください。別の実験でランダム化された行順は、応答の対応付けには使用できません。

詳細:各結果セクションを確認

完全な結果表は、Helpと同じく有効数字六桁で表示されます。

計画の要約

計画の種類は計画の識別に用います。実験回数は合計の15、基本計画の実験回数は生成アルゴリズムの基本数である15です。反復数とブロック数は選択した構成を記録します。実際のシードは42です。計画を再現する際は生成アルゴリズムのバージョンも一緒に保存します。αは中心複合計画の軸点距離に適用されます。分解能は一部実施要因計画の交絡を表し、ダッシュはその統計量が適用されないことを意味します。

計画の要約 · 9行
統計量値
計画の種類Box–Behnken
実験回数15
基本計画の実験回数15
反復数1
ブロック数1
α—
分解能—
使用したシード42
生成アルゴリズムのバージョンdoe-v2.1
  • 利用できない設定は—で表示されます。正式な計画は保存済みの各実験行で確認してください。

因子の設定

各行には因子名、モデル化の型、単位、および入力した下限と上限を示しています。ここではすべて数値因子です。水準欄のダッシュは、追加の水準リストが明示的に入力されていないことを表します。中点は中心点での因子設定であり、測定された応答ではありません。

因子の設定 · 3行
因子型単位下限上限水準
mix_temperature_c数値型°C2040—
impeller_speed_rpm数値型rpm400800—
mixing_time_min数値型min816—

実験実施表

生成されたすべての実験を実行順に示しています。行IDは各実験を識別し、標準順序は計画内での位置、実行順序は予定された実施順を表します。ブロックは実験をまとめ、反復は計画の繰り返しを識別します。点の種類は、該当する計画に応じて要因点、星点(軸点)、辺上の点、中心点を区別します。残りの列は、記載された単位での実際の因子設定です。生成されたワークシートのResponse 1は空欄で始まり、この計画には応答値は含まれていません。

実験実施表 · 15行
行ID標準順序実行順序ブロック点の種類反復mix_temperature_cimpeller_speed_rpmmixing_time_min
doe-131311center13060012
doe-121221edge13080016
doe-151531center13060012
doe-141441center13060012
doe-9951edge1304008
doe-6661edge12060016
doe-7771edge1406008
doe-101081edge13040016
doe-111191edge1308008
doe-11101edge12040012
doe-55111edge1206008
doe-33121edge14040012
doe-88131edge14060016
doe-22141edge12080012
doe-44151edge14080012

7. レポートを作成

Design summary 、 Factor settings 、 Run sheet 全体を保存します。実際に使用したシード、生成アルゴリズムのバージョン、単位、予定された実行順序を記録します。この英語レポートが記録するのは実験計画です。実験を実施した後、測定した応答とその分析を別途追加してください。

完了した分析で Add to report を選択します。続いて Choose individual items and advanced options を開いて表とグラフを選び、 Add to draftを選択します。非表示の項目は保存済みの分析に残ります。

レポート名を入力し、調査の目的と解釈を追加します。 Saveで保存し、 Previewで内容を確認して、 Export → Download HTMLを選択します。以下の例には、画面外の結果も含め、選択した内容全体が含まれます。

このレポートはアプリで生成されており、内容は英語です。 このHelp例でアプリが出力した全内容。該当する表、グラフ、分析時の注記を含みます。 レポートの数値は、アプリの表示桁数に合わせています。エクスポートされたグラフは静的なグラフです。画面幅が狭い場合は、幅の広いグラフや表を横にスクロールできます。
レポートの例を見る: ボックス・ベンケン計画の作成:インクの混合

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