发布日期: 09/18/2023

裂区实验

使用“定制设计”平台构造五因子裂区设计。裂区设计发源于农业,但在制造业和工程研究中也很普遍。在裂区实验中,只有在一个整区与下一个整区之间才重置难以更改的因子。整区细分为子区,易于更改的因子的水平随机分配给各个子区。

本节中的示例改编自 Kowalski、Cornell 和 Vining (2002)。您关注的是五个因子的效应,这些因子影响用于制作汽车座罩的乙烯基塑料的厚度。实验中的响应和因子如下所述:

响应是生产的乙烯基塑料的厚度。您想要使厚度最大化。厚度值的下限为 10。

整区因子包含挤压的速度(挤压速度)和烘干温度(温度)。这些是过程变量,难以更改。

子区因子包含三种增塑剂,这三种增塑剂的比例(m1m2m3)之和为 1。这些因子为混料成分。

您的实验预算允许运行这些整区因子的 7 个设置。对于每个整区,您都可以针对子区因子执行 4 次试验。因而试验总数为 28 次。

创建设计

1. 选择实验设计 > 定制设计

2. 双击“响应名称”下的 Y 并键入厚度

保持默认目标设置为“最大化”。

3. 输入下限 10。

要手动添加因子,请执行第 4 步第 11 步。或者,要从保存的表加载因子,请从“定制设计”红色小三角中选择加载因子。打开 Design Experiment 文件夹中的 Vinyl Factors.jmp 样本数据表。若选择加载因子,则可跳过第 4 步第 11 步

4. 添加因子数旁边键入 2。

5. 点击添加因子 > 连续

6. 将这些因子重命名为挤压速度温度

保留这两个因子的默认值为 –1 和 1。

7. 点击容易,然后为挤压速度温度均选择困难

这样即可将挤压速度温度都设置为整区因子。

8. 添加因子数旁边键入 3。

9. 点击添加因子 > 混料

10. 将三个混料因子重命名为 m1m2m3

保留这三个因子的默认值为 0 和 1。

图 5.68 响应和因子 

Responses and Factors

11. 点击继续

12. 点击交互作用 > 二阶

13. 点击确定取消显示说明性消息。

请注意,3 是“整区数”的默认值。

14. 整区数旁边键入 7。

15. 用户指定旁边键入 28。

注意:第 16 步中设置“随机种子”,在第 17 步中设置“开始数”,这将会重现本例中显示的精确结果。自行构造设计时,这些步骤不是必需的。

16. (可选)点击“定制设计”红色小三角,选择设置随机种子,键入 12345,然后点击确定

17. (可选)点击“定制设计”红色小三角,选择开始数,键入 5,然后点击确定

18. 点击制作设计

图 5.69 设计 

Design

请注意:整区因子挤压速度温度根据整区因子的水平重置了七次。在整区的每个水平内,混料成分 m1m2m3 的设置都是随机分配的。

分析结果

Vinyl Data.jmp 样本数据表包含使用以前版本的 JMP 所创建的设计的实验结果。

1. 选择帮助 > 样本数据文件夹,然后打开 Design Experiment/Vinyl Data.jmp

该样本数据表包含 28 次试验和响应值。在该表中,您使用“定制设计”平台创建的设计设置可能不同于 Vinyl Data.jmp 设计中使用的设置。

2. 在“表”面板中,点击模型脚本旁边的绿色小三角。

图 5.70 拟合模型窗口 

Fit Model Window

请注意“拟合模型”窗口中的以下事项:

因子整区具有称为“随机效应”(&随机)的属性。这样即可指定整区的水平为随机实现值。这些水平值有相关的误差项。

使用的分析方法为REML(推荐)。因为模型包含随机效应,所以准确指定了该方法。有关 REML 模型的详细信息,请参见《拟合线性模型》中的“限制最大似然 (REML) 方法”

提示:在“拟合模型”窗口中,JMP Pro 用户可将“特质”更改为“混合模型”。

3. 点击运行

图 5.71 裂区分析结果 

Split-Plot Analysis Results

“参数估计值”报表显示:三个混料成分以及挤压速度*m3 交互作用在 0.05 水平下显著。

“REML 方差分量的估计值”报表指示与整区相关的方差分量为 2.476748。这占了总变异的 38.838%。由此断定与整区复制相关的误差项小于残差(或区内)误差项。

需要更多信息?有问题?从 JMP 用户社区得到解答 (community.jmp.com).