分析变异性的示例
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预处理响应示例中,您已决定执行含有 8 个重复的两水平因子试验,以调查三个变量(反应时间、反应温度和催化剂类型)如何影响产量的变异性。使用“分析变异性”确定哪些项(主效应和双因子 交互作用)与产量变异性中的差异显著相关。分析此数据的变异性之前,必须首先执行预处理响应示例以存储响应的标准差和仿行数。

此示例的分析分两步进行。第一步,使用最小二乘回归拟合和简化模型。第二步,确定适当的简化模型后,使用极大似然估计分析简化模型以获得最终模型系数。

步骤 1:使用最小二乘回归估计分析设计

1    完成预处理响应示例

2    选择统计 > DOE > 因子 > 分析变异性

3    在响应(标准差)中,输入标准产量

4    单击

5    按顺序在模型中包括项中,从下拉列表中选择 2。单击确定

6    单击图形效应图下方,选中 Pareto正态半正态在每个对话框中单击确定

会话窗口输出

 

变异性分析:标准产量 与 时间, 温度, 催化剂

 

 

方法

 

估计  最小二乘

 

 

Ln(标准产量) 的方差分析

 

来源              自由度   Adj SS   Adj MS     F 值   P 值

模型                   6  138.766   23.128   675.92  0.029

  线性                 3  136.942   45.647  1334.07  0.020

    时间               1  100.490  100.490  2936.88  0.012

    温度               1   31.974   31.974   934.45  0.021

    催化剂             1    4.478    4.478   130.88  0.056

  2 因子交互作用       3    1.824    0.608    17.77  0.172

    时间*温度          1    0.979    0.979    28.62  0.118

    时间*催化剂        1    0.839    0.839    24.51  0.127

    温度*催化剂        1    0.006    0.006     0.18  0.746

误差                   1    0.034    0.034

合计                   7  138.800

 

 

Ln(标准产量) 的模型汇总

 

                  R-sq(调

       S    R-sq      整)  R-sq(预测)

0.184977  99.98%    99.83%      98.42%

 

 

Ln(标准产量) 的已编码系数

 

                                                                   方差膨

项              效应  比值效应     系数  系数标准误   T 值   P 值  胀因子

常量                             0.7020      0.0188  37.35  0.017

时间          2.0371    7.6682   1.0185      0.0188  54.19  0.012    1.00

温度          1.1491    3.1552   0.5745      0.0188  30.57  0.021    1.00

催化剂        0.4300    1.5373   0.2150      0.0188  11.44  0.056    1.00

时间*温度    -0.2011    0.8178  -0.1005      0.0188  -5.35  0.118    1.00

时间*催化剂  -0.1861    0.8302  -0.0931      0.0188  -4.95  0.127    1.00

温度*催化剂   0.0159    1.0160   0.0079      0.0188   0.42  0.746    1.00

 

 

以未编码单位表示的回归方程

 

Ln(标准产量) = -7.339 + 0.11482 时间 + 0.03237 温度 + 0.377 催化剂 - 0.000268 时间*温

               度 - 0.00620 时间*催化剂 + 0.000318 温度*催化剂

 

 

别名结构

 

因子  名称

 

A     时间

B     温度

C     催化剂

 

 

别名

 

I

A

B

C

AB

AC

BC

图形窗口输出

解释结果

在分析的第一步中,您使用了最小二乘回归来拟合模型。分析数据变异性的一种方法是使用最小二乘回归来确定哪些因子与响应显著相关。确定简化模型后,使用极大似然估计 (MLE) 来确定最终的模型系数。如果项在边界线上表现出显著性,您可能需要检查回归和 MLE 结果,以确定要在模型中保留哪些因子。有关详细信息,请参见 [7]。在许多情况下,最小二乘与 MLE 结果之间的差别很小。

对于本示例,方差分析表提供了主效应和交互作用的汇总。检查 p 值以确定是否有任何显著效应。

结果表明在 0.05 a 水平时,时间和温度都很显著。在 0.05 a 水平时,变量催化剂将近显著。在 0.05 a 水平时,交互作用不显著。在简化模型时, p 值会发生变化。

通过效应的正态图、半正态图和 Pareto 图,可以直观地识别出重要效应,并比较各种效应的相关大小。这些图确认在 0.05 a 水平时,时间和温度都很显著。

此时,应该使用最小二乘回归法简化模型,以确定要在模型中保留哪些项。就本示例的目的而言,含有时间、温度、催化剂、时间与温度、时间与催化剂的模型可作为简化模型。此模型只是可供选择的可能简化模型中的一个。实际上,您可能需要拟合多个模型才能找到合适的模型。逐步变量选择可帮助您查看多个模型。

注意

如果本示例中的数据是仿行而不是重复,结果和输出可能刚好与上面显示的输出相同。尽管如此,根据分析的变异源,结果可能还是具有不同的实际含义。

如果响应的变异性在各个因子设置之间差异显著,则在分析响应的位置效应时,可能需要考虑在分析因子设计中使用加权回归.

步骤 2:使用极大似然估计分析简化模型

1    选择统计 > DOE > 因子 > 分析变异性

2    在响应(标准差)中,输入标准产量

3    单击选项

4    估计法下,选择极大似然。单击确定

5    单击

6    BC所选项移到可用项。单击确定

7    单击图形

8    效应图下,取消选中 Pareto正态半正态

9    残差图下,单击三合一

10   在每个对话框中单击确定

会话窗口输出

 

变异性分析:标准产量 与 时间, 温度, 催化剂

 

 

方法

 

估计  极大似然

 

 

Ln(标准产量) 的已编码系数

 

                                                                   方差膨

项              效应  比值效应     系数  系数标准误   Z 值   P 值  胀因子

常量                             0.7024      0.0945   7.43  0.000

时间          2.0365    7.6636   1.0182      0.0945  10.78  0.000    1.00

温度          1.1491    3.1552   0.5745      0.0945   6.08  0.000    1.00

催化剂        0.4300    1.5373   0.2150      0.0945   2.28  0.023    1.00

时间*温度    -0.2011    0.8178  -0.1005      0.0945  -1.06  0.287    1.00

时间*催化剂  -0.1861    0.8302  -0.0931      0.0945  -0.98  0.325    1.00

 

 

以未编码单位表示的回归方程

 

Ln(标准产量) = -7.34 + 0.1148 时间 + 0.03237 温度 + 0.432 催化剂 - 0.000268 时间*温度

               - 0.00620 时间*催化剂

 

 

别名结构

 

因子  名称

 

A     时间

B     温度

C     催化剂

 

 

别名

 

I

A

B

C

AB

AC

图形窗口输出

解释结果

使用最小二乘估计选择适当的简化模型后,可以使用极大似然估计重新拟合模型,以获得最精确的效应和系数。结果表明:

·    在等于 2.0365 时,时间具有最强效应。比值效应表明,当时间从低水平改为高水平时,标准差以 7.6636 的因子增加。

·    在等于 1.1491 时,温度具有第二强效应。比值效应表明,当温度从低水平改为高水平时,标准差以 3.1552 的因子增加。

·    在等于 .4300 时,催化剂具有最小的效应。比值效应表明,当催化剂从低水平改为高水平时,标准差以 1.5373 的因子增加。

在 0.05 a 水平时,交互作用的统计意义不显著。由于最小二乘估计的 p 值更可靠,因此交互作用仍在模型中。

残差图未显示模式或异常值的证据。

注意

如果本示例中的数据是仿行而不是重复,结果和输出可能刚好与上面显示的输出相同。尽管如此,根据分析的变异源,结果可能还是具有不同的实际含义。

如果您计划在分析因子设计中分析数据的均值,则可能需要考虑存储权重来调整因子水平之间方差的差异。