Multifaktorový design experimentálního softwaru - Multifactor design of experiments software

Software, který se používá pro navrhování faktoriálních experimentů hraje důležitou roli v vědecké experimenty a představuje cestu k implementaci návrh experimentů postupy, které z nich vyplývají statistický a kombinační teorie. V zásadě by měl být všem experimentátorům k dispozici snadno použitelný software pro návrh experimentů (DOE), který podpoří používání DOE.

Pozadí

Hlavní článek: Návrh experimentů

Používání softwaru

Software pro experimentální návrh faktoriálu drasticky zjednodušuje dříve namáhavé ruční výpočty potřebné před použitím počítačů.

Během druhé světové války se sofistikovanější forma DOE, nazývaná faktoriální design, stala velkou zbraní pro urychlení průmyslového rozvoje spojeneckých sil. Tyto designy mohou být docela kompaktní, zahrnují jen dvě úrovně každého faktoru a jen zlomek všech kombinací, a přesto jsou pro screeningové účely docela výkonné. Po válce statistik v Imperial Chemical, George Box, popsal, jak generovat povrchy odezvy pro optimalizaci procesu.[1] Od tohoto okamžiku se společnost DOE ujala v chemickém průmyslu, kde lze snadno manipulovat s faktory, jako je čas, teplota, tlak, koncentrace, průtok a míchání.

Výsledky DOE, jsou-li přesně objeveny pomocí softwaru DOE, posilují schopnost rozlišovat pravdy o testovaných populacích vzorků: viz Vzorkování (statistika). Statistici[2][3] popsat silnější multifaktoriální metody DOE jako více “robustní „: Viz Experimentální design.

Vzhledem k tomu, že softwarový pokrok DOE vedl k řešení složitých faktoriálních statistických rovnic, začali statistici vážně navrhovat experimenty s více než jedním faktorem (multifaktorem), který se testoval najednou. Jednoduše řečeno, počítačový multifaktor DOE začal nahrazovat experimenty typu jeden faktor za druhým. Počítačový software navržený speciálně pro navržené experimenty byl k dispozici od různých předních softwarových společností v 80. letech a zahrnoval balíčky jako JMP, Minitab, Základní kámen a Design – Expert.

Mezi významné výhody při používání softwaru DOE patří vyhýbání se pracným výpočtům rukou, když:

  • Identifikace klíčových faktorů pro vylepšení procesu nebo produktu.
  • Nastavení a analýza obecný faktoriál, dvouúrovňový faktoriál, zlomkový faktoriál a Plackett – Burman designy.
  • Předvádění numerické optimalizace.
  • Screening kritických faktorů a jejich interakce.
  • Analýza faktorů procesu nebo složek směsi.
  • Kombinace proměnných směsi a procesu v návrzích.
  • Rotující 3D grafy pro vizualizaci povrchy odezvy.
  • Zkoumání 2D kontur pomocí počítačové myši, nastavování vlajek podél cesty k identifikaci souřadnic a předpovídání odpovědí.
  • Pomocí funkce numerické optimalizace v softwaru DOE můžete přesně určit, kde splňují všechny zadané požadavky.
  • Nalezení nejžádanějšího nastavení faktoru pro více odpovědí současně.

Dnes je faktoriální software DOE pozoruhodným nástrojem, na který se spoléhají inženýři, vědci, genetici, biologové a prakticky všichni ostatní experimentátoři a tvůrci, od zemědělců po zoology. Software DOE je nejvhodnější pro kontrolované vícefaktorové experimenty, ve kterých se experimentátor zajímá o vliv nějakého procesu nebo zásahu na objekty, jako jsou plodiny, tryskové motory, demografie, marketingové techniky, materiály, lepidla atd. Software pro navrhování experimentů je proto cenným nástrojem s širokými aplikacemi pro všechny přírodní, technické a sociální vědy.

Poznámky

  1. ^ Box a Wilson (1951), „O experimentálním dosažení optimálních podmínek“ Journal of the Royal Statistical Society, Řada B, 13,1
  2. ^ Mark J. Anderson a Patrick J. Whitcomb (2015), DOE Simplified: Praktické nástroje pro efektivní experimentování, 3. vydání podle ISBN  1-48221-894-1
  3. ^ Mark J. Anderson a Patrick J. Whitcomb (2016), RSM Simplified: Optimizing Processes Using Response Surface Methods for Design of Experiments, 2nd Edition, Produktivita Press, ISBN  1-49874-598-9

externí odkazy