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要因実験の設計 に使用されるソフトウェアは、科学実験において重要な役割を果たし、統計理論および組合せ理論に基づく実験計画法（DOE）の手順を実行するための手段となります。原則として、実験計画法（DOE）の利用を促進するために、すべての実験者が使いやすいDOEソフトウェアを利用できるようにする必要があります。
背景
ソフトウェアの使用
要因実験設計ソフトウェアは、コンピューターを使用する前に必要だった面倒な手計算を大幅に簡素化します。
第二次世界大戦中、DOEのより洗練された形態である要因計画は、連合軍の産業開発を加速させる大きな武器となりました。これらの計画は非常にコンパクトで、各要因の水準は2つ、組み合わせ全体のうちほんの一部しか含まないにもかかわらず、スクリーニング目的において非常に強力です。戦後、インペリアル・ケミカル社の統計学者、ジョージ・ボックスは、プロセス最適化のための応答曲面を生成する方法を説明しました。[1]この時点から、DOEは化学プロセス産業に定着し、時間、温度、圧力、濃度、流量、撹拌といった要因を容易に操作できるようになりました。
DOEソフトウェアを用いて正確にDOE結果を得ることで、試験対象となる標本集団に関する真実を見極める能力が強化されます。「サンプリング（統計）」を参照してください。統計学者[2] [3]は、より強力な多因子DOE法をより「堅牢」であると表現しています。 「実験計画」を参照してください。
DOEソフトウェアの進歩により複雑な因子統計方程式を解くことが可能になり、統計学者たちは複数の因子（多因子）を同時に試験する実験を本格的に計画し始めました。簡単に言えば、コンピュータ化された多因子DOEが、一度に1因子ずつ試験する実験に取って代わり始めたのです。 1980年代には、実験計画法に特化したコンピュータソフトウェアが様々な大手ソフトウェア企業から登場し、 JMP、Minitab、Cornerstone、Design-Expertなどのパッケージが含まれていました。
DOE ソフトウェアを使用する際の注目すべき利点としては、次のような場合に面倒な手計算を回避できることが挙げられます。
- プロセスまたは製品の改善のための重要な要素を特定します。
- 一般要因計画、2 水準要因計画、一部実施要因計画、およびPlackett–Burman 計画の設定と分析。
- 数値最適化を実行します。
- 重要な要素とその相互作用のスクリーニング。
- プロセス要因または混合コンポーネントを分析します。
- 設計において混合変数とプロセス変数を組み合わせる。
- 3D プロットを回転させて応答曲面を視覚化します。
- コンピューターのマウスを使用して 2D 輪郭を探索し、途中でフラグを設定して座標を識別し、応答を予測します。
- DOE ソフトウェア内の数値最適化機能を使用して、指定されたすべての要件が満たされる場所を正確に特定します。
- 複数の応答に対して最も望ましい因子設定を同時に見つけます。
今日、因子DOEソフトウェアは、エンジニア、科学者、遺伝学者、生物学者、そして農学者から動物学者に至るまで、あらゆる実験者やクリエイターが頼りにする注目のツールです。DOEソフトウェアは、作物、ジェットエンジン、人口統計、マーケティング手法、材料、接着剤など、何らかのプロセスや介入が対象物に与える影響を実験者が関心を持つ、制御された多因子実験に最も適しています。したがって、実験計画法ソフトウェアは、あらゆる自然科学、工学、社会科学に幅広く応用できる貴重なツールです。
注記
- ^ Box and Wilson (1951)、「最適条件の実験的達成について」、王立統計学会誌、シリーズB、13,1
- ^ Mark J. Anderson & Patrick J. Whitcomb (2015)、DOE Simplified: Practical Tools for Effective Experimentation、第3版、ISBN 1-48221-894-1
- ^ Mark J. Anderson & Patrick J. Whitcomb (2016)、「RSM Simplified: 実験計画法における応答曲面法を用いたプロセスの最適化」第2版、Productivity Press、ISBN 1-49874-598-9
外部リンク
- 応答曲面法：計画的実験を用いたプロセスおよび製品の最適化、第4版
- 実験計画法と分析法 第9版
- DOE Simplified: 効果的な実験のための実践ツール、第3版
- RSM 簡易版：応答曲面法を用いた実験計画法によるプロセスの最適化、第 2 版
- 実験設計と解釈における警告サイン
- NIST エンジニアリング統計セクション5 プロセス改善
