ブロック因子「日」は、毎日の実験で構成されます。このブロック因子の水準は、「環境条件の異なる日々」という母集団から無作為抽出した標本と考えられます。そのため、ブロック因子「日」は、変量効果となります。
「炉内温度」(摂氏)。水準は360、370、380
「コーティング」。水準は4つのコーティングの種類を表すC1、C2、C3、C4
「炉内温度」は、溶鉱炉の中の温度をリセットするのに時間がかかるため、変更が困難な因子です。そのため、各温度設定で4本の棒鋼を処理します。その後、4本の棒鋼に4つのコーティングが無作為に割り当てられます。
実験ユニットは棒鋼です。「炉内温度」は、その各水準が一次単位に対応している、変更が困難な因子です。そして、各一次単位内の実験ユニットにおいて、「コーティング」が無作為に割り付けられます。
図3.29 分割実験計画の「因子」および「計画」アウトライン
腐食耐性の実験の「因子」アウトラインでは、「炉内温度」の「変更」が[困難]、「コーティング」の「変更」が[容易]に設定されています。実験回数が15回のこの計画では、一次単位が5つあり、各一次単位内においては「温度」の設定が一定に保たれています。
変更が[容易]な因子と[困難]な因子しかないカスタム計画の場合、[困難]な因子の実験は、「一次単位」という新しい因子を使ってグループ化されます。「一次単位」の値は、[困難]な因子に対し、同じ設定の実験ブロックを指定します。計画のデータテーブルに保存される「モデル」スクリプトでは、「一次単位」を変量効果として扱います。詳細については、変更および計画の構造に関するオプションを参照してください。
変更が困難な因子が2段階ある場合、2段分割法が使用されます。これは、工業分野において、ある工程から次の工程へと材料のバッチや実験ユニットが引き渡される場合に広く使われています。因子は、第1段階で材料のバッチに適用されます。そして、バッチが分割され、第2段階の因子が追加されます。変更が[非常に困難]な因子が、第1段階の因子とみなされます。また、変更が[困難]な因子が、第2段階の因子とみなされます。なお、第2段階の工程の後、実験ユニットにさらに追加の処理を割り付けることができます。変更が[容易]な因子が、これらの因子とみなされます。
Schoen(1999)は、チーズの品質に関する2段分割実験の例を取り上げています。因子と水準は、「Design Experiment」フォルダ内の「Cheese Factors.jmp」サンプルデータの中に含まれています。この実験は、3つの工程段階で構成されます。
図3.30 2段分割計画の「因子」および「計画の生成」アウトライン
図3.31 チーズのシナリオの2段分割計画
5つの一次単位が、貯蔵タンクの因子である「貯蔵1」「貯蔵2」に対応しています。この貯蔵に関する因子の設定は、各一次単位内で一定です。なお、ある一次単位とそれに続く一次単位で設定が同じであっても、一次単位間で因子を一度リセットする必要があります。たとえば、「貯蔵1」の水準は実験10と実験11の間、実験14と実験15の間でリセットしなければならず、「貯蔵2」の水準は実験18と実験19の間でリセットしなければなりません。一次単位のばらつきを捉えるためには、設定が同じであっても、一次単位間で因子をリセットする必要があります。
11個の二次単位は、凝乳に対する因子に対応します。各二次単位内で、この凝乳に対する因子の設定は一定です。二次単位の各水準は、一次単位の1つの水準内だけで重複しています。これは、二次単位一次単位からの枝分かれになっていることを示しています。
「一次単位」には、[非常に困難]な因子の水準が割り付けられます。
「二次単位」には、[困難]な因子の水準が割り付けられます。
「一次単位」「二次単位」は、計画のデータテーブルに保存される「モデル」スクリプトにおいて変量効果として扱われます。
詳細については、「因子」アウトラインおよび計画の構造に関するオプションの「変更」に関する説明を参照してください。
2方分割法では、2段分割法と異なり、第2段階の因子は第1段階の因子からの枝分かれにはなっていません。第1段階の後、バッチは改めて分割されて新しいバッチを形成します。そのため、第1段階と第2段階の因子は独立して割り付けられます。
2方分割法においては因子を変更する難しさはどちらの段階でも同程度かもしれませんが、因子を区別するために、JMPでは第1段階の因子を「非常に困難」、第2段階の因子を「困難」と呼んでいます。また、第2段階の後で実験ユニットに追加する因子を、(変更が)「容易」と呼んでいます。
組み立て工程に関連する4つの因子、「X1」「X2」「X3」「X4」
2水準のすべての因子を含む完全実施要因計画の場合、26 = 64回の実験が必要で、64*5 = 320日もかかってしまいます。さらに、個々の乾電池の組み立ての条件を変更することは現実的ではありません。ただし、2000個のような大きなバッチであれば、組み立て条件の変更は可能です。
第1段階と第2段階の因子を区別するために、第1段階の因子の「変更」を[非常に困難]とし、第2段階の因子の「変更」を[困難]とします。図3.32 を参照してください。また、「計画の生成」の下にある[変更が「困難」な因子を、「非常に困難」な因子と独立して設定]オプションに注目してください。このオプションを選択しなかった場合、2段階の枝分かれ構造で構成される2段分割計画として扱われます。2方分割実験計画を作成する場合は、このオプションを選択してください。
図3.32 2方分割計画の「因子」および「計画の生成」アウトライン
図3.33 乾電池の2方分割実験
7つの一次単位は、第1段階の因子「X1」「X2」「X3」「X4」に対応します。これらの因子の設定は、1つの一次単位内で一定です。14個の二次単位は、第2段階の因子「X5」「X6」に対応します。たとえば、(異なる一次単位からの)実験1と実験15のサブバッチは、同じ二次単位で処理されます(「X5」が1に、「X6」が-1)。
2方分割法を計画するには、「変更」が[困難]と[非常に困難]に設定された因子が必要です。2段分割法の操作手順と同じように、2方分割法でも、「一次単位」「二次単位」という因子が作成されます。しかし、2 方分割法では、「二次単位」は独立に設定されます(つまり、[困難]な因子の水準は、[非常に困難]な因子の水準からの枝分かれになっているわけではありません)。なお、「一次単位」「二次単位」は、計画のデータテーブルに保存される「モデル」スクリプトでは変量効果として扱われます。
2方分割法では、「二次単位」「一次単位」からの枝分かれになっていない点に注意してください。2方分割法を作成するには、「計画の生成」アウトラインで、[変更が「困難」な因子を、「非常に困難」な因子と独立して設定]チェックボックスをオンにします(図3.32 )。詳細については、変更および計画の構造に関するオプションを参照してください。