创建中心复合设计

规划角点、轴点和中心点试验,以研究具有曲率的响应。

指南 · 试验设计(DOE) · 阅读约需 4 分钟

应用命令、工作表标识符和示例数据值保留原文。截图、图表和下载文件均为英文。

示例: 涂层耐久性

团队计划改变涂层板件的干燥温度、风速和干燥时间。面心设计的设置保持在输入的低/高边界内。磨耗质量损失将以 mg 为单位测量;损失越小,表示此次试验中磨去的材料越少。

下载因子目录(CSV,英文列名)

此示例与 Help 中使用的示例相同。CSV 列出需在 Inputs 中手动输入的因子定义;导入该文件不会配置设计。在 Help 中使用 Open example in a practice copy,可预先填入示例设置。

1. 创建工作区

在侧边栏中打开 Design of Experiments,创建一项分析。为其命名,选择 New blank worksheet,然后选择 Create analysis。因子目录仅供参考;此任务无需导入测量数据。

2. 选择设计

在 Inputs 中,将 Task 设为 Create design,将 Design family 设为 Response surface designs。将 Study type 设为 Central composite。

3. 输入因子

在 Factors 下,使用 Add factor 或删除行,使因子数为 3。保持下表顺序,并将每个因子的 Type 设为 Numeric。

按下表输入 Factor name、Unit、Low 和 High。

因子因子名称单位低水平高水平
Adrying_temperature_c°C5575
Bair_speed_m_per_sm/s12
Cdrying_time_minmin1220

4. 设置试验计划

在 Complete replicates 中输入 1,在 Center points per design 中输入 6。将 Blocks 设为 Unblocked。将 CCD construction 设为 Face-centered,将 Factorial cube 设为 Full cube。在 Custom alpha 中输入 1。选中 Randomize within blocks,并在 Random seed 中输入 42。

预览应显示 Expected 20 runs in 1 block(s) 和 Axial distance α = 1。此处 α 为设计距离,并非统计显著性水平。

Design of Experiments: 输入信息,包含示例的列分配和设置
英文 Response surface designs Inputs 界面,展示此试验计划的因子边界、重复、中心点、区组和随机种子。 查看原尺寸图片 (在新标签页中打开)

5. 生成设计

选择 Generate design。新工作表将打开,其中包含随机化的试验计划和空白的 Response 1 列。打开 Results,查看设计摘要和完整试验计划表。将此生成的研究与已有记录的分析示例分开保存。

6. 解读结果

  1. 核对试验计划

    设计摘要显示一个区组中共 20 次试验:八个因子角点、六个面心轴点和六次中心点试验。此计划包含拟合二次模型所需的设置。尚未测量磨耗质量损失。

  2. 解读首次试验

    执行顺序 1 对应标准顺序为 8 的试验,是一个因子点。其设置为 75 °C、风速 2 m/s 和 20 分钟。应按执行顺序进行;标准顺序用于标识该点在设计中的位置。

  3. 理解轴点和中心点

    轴点将一个因子移至极端水平,另外两个因子保持在中点。中心点设置为 65 °C、1.5 m/s 和 16 分钟。α 为 1,因此轴点设置保持在输入的边界上。独立制备的中心点板件有助于估计重复试验间的变差。

  4. 实施并记录研究

    确认所有设置均可实施,再按随机化的顺序操作。将每次新测得的磨耗损失输入 Response 1,与实际板件试验对应。保留响应对应的点类型和因子设置;生成的计划并不能证明涂层耐久。

更多详情:阅读各结果部分

完整结果表采用六位有效数字,与 Help 中一致。

设计摘要

类型标识中心复合设计。试验次数为 20:八个因子角点、六个面心轴点和六个中心点。重复次数为 1,区组数为 1。实际随机种子为 42;复现计划时应保留生成器版本。α 为以编码单位表示的轴向距离,此处为 1,并非显著性水平。分辨度行不适用于此 CCD。

设计摘要 · 9 行
统计量数值
类型Central composite
试验次数20
基础试验次数20
重复次数1
区组数1
α1
分辨度—
实际随机种子42
生成器版本doe-v2.1
  • 不可用设置显示为 —;仍应以已保存的设计数据行为准。

因子设置

每行给出因子名称、建模类型、单位及输入的低、高边界。此处所有因子均为数值型。水平列中的破折号表示未另行输入明确的水平列表。中点是中心点试验的因子设置,并非实测响应。

因子设置 · 3 行
因子类型单位低水平高水平水平
drying_temperature_c数值°C5575—
air_speed_m_per_s数值m/s12—
drying_time_min数值min1220—

试验计划表

全部生成的试验按执行顺序显示。行 ID 标识一次试验;标准顺序标识其在设计中的位置;执行顺序给出计划次序。区组用于组织试验,重复编号标识重复的设计。点类型按适用情况区分因子点、星点(轴点)、边点或中心点。其余列给出实际因子设置,单位见各列说明。生成工作表的 Response 1 初始为空;此计划不包含响应值。

试验计划表 · 20 行
行 ID标准顺序执行顺序区组点类型重复编号drying_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. 创建报告

保留英文原始报告中的 Design summary、Factor settings 和完整的 Run sheet。记录实际随机种子、生成器版本、单位和计划执行顺序。此报告记录的是设计;实施研究后,应另行添加实测响应及其分析。

在已完成的运行中选择 Add to report 。打开 Choose individual items and advanced options 以选择表格和图表,然后选择 Add to draft。隐藏的项目仍会保留在已保存的分析中。

为报告命名,并添加研究目的和您的解读。选择 Save,查看 Preview,然后使用 Export → Download HTML。以下示例包含全部已选内容,包括超出单屏显示范围的结果。

此报告在应用中生成,为英文原版。 此 Help 示例在应用内生成的完整输出,包括适用的表格、图表和运行说明。 报告中的数值采用应用显示的数值精度。导出的图表为静态图表。在窄屏上,请横向滚动查看较宽的图表和表格。
查看示例报告: 创建中心复合设计:涂层耐久性

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