多因子実験計画ソフトウェア

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、統計理論と組み合わせ理論から派生した実験計画手順の実装への道筋となります。原則として、実験計画 (DOE) の使用を促進するために、使いやすい DOE ソフトウェアがすべての実験者に利用可能である必要があります。

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式である要因計画が、連合軍の産業開発を加速するための大きな武器となった。これらの計画は非常にコンパクトで、各要因のわずか2つのレベルとすべての組み合わせのほんの一部しか含まないが、スクリーニングの目的では非常に強力である。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、撹拌などの要因が簡単に操作できるようになりました。

DOEソフトウェアで正確に発見されたDOE結果は、テストされているサンプル集団に関する真実を識別する能力を強化します。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」であると説明しています。実験設計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できるようになったため、統計学者は、一度に複数の因子 (多因子) をテストする実験を真剣に設計し始めました。簡単に言えば、コンピューター化された多因子 DOE が、一度に 1 つの因子をテストする実験に取って代わり始めたのです。1980年代には、実験設計専用に設計されたコンピューター ソフトウェアがさまざまな大手ソフトウェア会社から提供されるようになり、 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場合の顕著な利点としては、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成分を分析します。
• 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、ほぼすべての他の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、接着剤などの対象に対する何らかのプロセスまたは介入の効果に関心を持つ実験者の、制御された多因子実験に最も適しています。したがって、実験計画ソフトウェアは、すべての自然科学、工学、社会科学に幅広く応用できる貴重なツールです。

• 応答曲面法: 計画的実験を用いたプロセスと製品の最適化、第 4 版
• 実験の設計と分析、第 9 版
• DOE 簡易版: 効果的な実験のための実用的なツール、第 3 版
• RSM 簡易版: 実験計画法における応答曲面法を使用したプロセスの最適化、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