DOE工具之一 —— Design Expert篇(DOE系列之三)

原文始发于微信公众号(药时代):DOE工具之一 —— Design Expert篇(DOE系列之三)

DOE工具之一 —— Design Expert篇(DOE系列之三)

引言:

笔者经常在科研论坛(小木虫、丁香园等)解答的相关问题的同事,发现大家对于DOE经常有如何的问题:

  1. XXX软件分析不出显著性怎么办?

  2. XXX试验中的方差分析问题

  3. XXX软件如何使用

  4. XXX软件如何去除异常值;

等等…

总结一下,无外乎:软件的使用及具体问题的分析;但是,笔者从未见过一篇详细的比较各大DOE工具的文章来帮助大家遴选,方便大家最大程度节省时间和精力。

正文:

所谓:手艺好还要家伙妙

很多朋友在如何选择适合自己的DOE工具(软件)的时候,无外乎受几方面因素的影响:

  1. 论坛里出现频率较高的一个

  2. 论文里出现的(design expert、SPSS正交)

  3. 公司里已经购买的(JMP、minitab)

  4. 师兄师弟推荐的(design expert)

  5. 软件公司宣传的(JMP)

  6. 行业内经常提及的(比如六西格玛,minitab)

  7. 资料比较多的(minitab)

但是,大家真正去考虑过什么样的软件最适合自己吗?接下来,笔者将带大家浏览下目前流行的几款DOE软件。

Design Expert

(一)为什么选择Design expert?

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来自于statease公司。笔者用的最多的工具之一。相信,大部分朋友都非常这款软件,网上的教程(无论文档还是视频)都非常多,论文期刊上更是长篇大段。

首先,我们打开CNKI(中国知网),搜索一下:

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好家伙,随便一搜就是2000多条信息,可见其影响力。

而其它软件:

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JMP 300多篇。

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Minitab 400多篇

Design expert2000> Minitab400)≥ JMP(300)

其它原因:

1. 学生时代起,同学、老师、师兄弟们都在用

2. FDA QBD2个例子就是用Design expert做的

以上就是为什么笔者把其作为DOE第一款介绍给大家的软件。

二、Design expert的现状

大多数朋友的启蒙大概是下面这款,8.0.5版(因为到处找的到)。

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虽然界面比较简陋,但是DOE功能在当时也是处于领先地位。

Design expert从第10个版本开始,重新设计了界面,大家发现也确实变好看了;除了基本功能的增强外,加入了”Design Wizard”功能,真正的实现“一步步”带着新人去设计和分析。

话不多说,开搞:

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(图 1)打开界面

第一个选项:”Design Wizard”就是今天的主角“一步步引导”。

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(图 2)选择想要的设计类型

在引导设计中,为了避免繁杂的设计种类来误导大家,并未把设计全部罗列在一起,而是分为:Screening(筛选)、Characterization(特征化)、Optimization(优化)(如果大家看了公众号前面的文章,对几个名词应该不陌生)

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(图 3 这里笔者选择了常见的筛选)

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(图 4 选择设计类型 这里选择是析因或响应曲面,这2种也是我们常用的设计类型)

到这里,有些朋友可能疑惑了:为什么筛选设计里也会有“Mixture”、”Combined”又是什么鬼; Factorial能理解,RSM怎么成了筛选了…等等。

这里,笔者简单的放个图:

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(图 5)

看到这张图明白了吗? 虽然采用的是“Mixture”的设计,但是只是估计了主效应,最后得到的是一个线性模型,所以,在软件的引导设置里也被认为是“Screening”。RSM类似。

那么,又有朋友要问了:如果我不是要主效应,我全都要呢?

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那在这个地方就选择Characterization(特征化),经过引导后,就是其他“Mixture”设计了,也就是能估计二次、平方、其他多项式了。

我们继续:

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(图 5 因子一般设置为No)

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(图 6 选择因子的类型)

这里笔者选择常见的全数字范围型,这里很好理解:比如,搅拌桨转速,它是个范围,20-50;切刀转速,也是个范围:10-30;不同物料种类,那属于分类变量,那就选择Categoric。

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(图 7 输入因子个数和能进行的实验量)

这里笔者输入了6个因子,最小化8个实验,OK,软件马上给出2个选择:

  1. 1.筛选设计 Minimum-RunResolution IV Screening Design

  2. 2.建议我们加大实验量以得到更好的结果。

我们资源有限,我们选择option1.

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(图 8 输入因子个数和能进行的实验量)

啊哈,得到了我要的设计类型。然后,一步步跟传统的一样输入因子、响应,分析结果。

三、尾声

以上就是Design expert的新功能:Design Wizard(设计引导)。

好处:

  1. 不需要再去理会繁琐、复杂的设计种类,真正按照需求一步步的得到想要的设计,很人性化;

  2. 在得到最小化实验量的同时,还能知道得到的是什么样的设计(容易跟上级或客户解释)。

最后,无论现在中国、美国申报新药、仿制药,都希望大家公司能购买一套正版软件,不仅是数据的完整性和可靠性的要求;更多的是得到相应的技术支持。

未完待续

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下回分解!~

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夏彬 统计SME

工程师、医学硕士、LeanSigma黑带大师、国际知名统计学软件公司程序测试员。现任上海合全药业制剂项目部组长,负责业务相关数据工作,指导和参与二十余个QbD & DoE项目的设计、开展和统计分析。内容包括:传统统计、实验设计、数据挖掘、机器学习技术等开发和应用。精通Minitab、JMP、Design Expert、Python等软件。迄今,发表核心期刊论文10篇;专利33项(其中11项已授权)。

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