DOE工具之二 —— Minitab篇(DOE系列之四)

原文始发于微信公众号(药时代):DOE工具之二 —— Minitab篇(DOE系列之四)

DOE工具之二 —— Minitab篇(DOE系列之四)

引言:

质量是一种合用性,即产品在使用期间能满足使用者的要求。

——朱兰

提到质量相关的轻量级统计软件,尤其是六西格玛相关,大多数朋友的第一印象:minitab.

是的,今天,我们来讲讲这个不是纯粹DOE软件的软件。

正文:

一、软件背景

Minitab,1972年诞生于美国的宾夕法尼亚大学(PennsyIvania State University),到目前为止,已经在全球100多个国家,4800多所高校广泛使用。

我们打开亚马逊中国网站,搜索:minitab

DOE工具之二 —— Minitab篇(DOE系列之四)

出现 150多本,真是非常丰富。其中部分书甚至是中国质量协会六西格玛考试必备书籍。

等等,话题不对了,今天我们讲的是DOE。OK,接下来继续minitab里DOE的内容。

二、minitab现状(以下均只对DOE模块而言)

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(图1 minitab17)

Minitab17版本以前,在DOE这块更新并不多,放在工具栏统计项下:

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(图 2 minitab17 DOE界面)

在整体界面上,上方“会话”栏显示“结果”,下方“工作表”类似excel,可以输入数据矩阵。

DOE项做的也非常精简,“因子、响应曲面、混料、田口”,对DOE非常感兴趣的朋友可能要失望了:原来并没有那么多的设计类型啊。 是的,它并没有那么多。

到了minitab18版本。

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(图 3 minitab18)

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(图 4 minitab18 界面)

同样的,在工具栏“统计”项下,各位朋友发现了吗?多了一个“筛选”(新功能)! 这正是minitab18和之前其他版本不一样的地方所在。下面我们逐个来看看。

2.1 因子

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(图 5 筛选界面)

进入筛选界面后:

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(图 6 两种筛选设计)

这里出现了2种设计,一种是“定义筛选”、一种是“Plackett-Burman设计”。其中,“定义筛选”实际上就是“确定性筛选设计”,我们细节化它。

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(图7 定义筛选设计)

各位朋友算算看,6*2+1=13,8*2+1=17,10*2+1=21… 是不是2*n+1? 这不就是确定性筛选设计么,呵呵,回忆一下之前公众号号我们讲到的,“Designexpert”和”minitab”一样在做确定性筛选设计的时候,分析的都是主效应+平方项(为什么不算交互?翻前面)。

“Plackett-Burman设计”没什么好说的,各位朋友要注意它的缺陷:分辨力只有III,如果摸不清楚是不是存在二阶交互,千万不要贸然去使用。

2.2 其他常规设计“因子”、“响应曲面”、“混料”、“田口设计”

以最常见的“因子设计”为例,输入6个因子:

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(图 8因子设计界面 )

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(图 9 显示可用设计)

点击“设计”按钮

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(图10 设计)

各位朋友可根据自身的时间、资源、历史数据、风险评估…等等来选择适合自己的设计(分辨度=分辨力,这个概念一定要弄清楚),我们选择部分析因IV设计。

这里,遇到个问题:要不要加中心点?

笔者被问过很多次这个问题,笔者的建议是:如果时间资源都许可,建议加2~3个中心点;当然,要是对自己的实验误差、检测误差非常有把握,可以不加。

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(图 11 结果界面显示)

Minitab18最赞的就是这个版本把结果界面的显示UI重新设计了,变的非常清爽。

三、尾声

Minitab依托“六西格玛”、质量研究很早就占据了国内工程师的视野。对我们制药领域的来说,还有个挺有意思的功能:

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(图 12 药物稳定性设计分析)

总体上,它并不是功能很强大的DOE软件,设计类型上也不那么丰富和自由,相对古板;但是,该有的功能:传统设计(甚至是确定性筛选设计)、扩充设计、预测、等值线图、响应优化器一个都不少。

而在众多工具中,笔者很满意的就是它DOE分析后,给出的四合一残差图:在单个窗口中显示残差直方图、残差正态概率图、残差与拟合值图以及残差与顺序图:

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(图13 残差四合一)

直接就让人看到残差是否正态、是否彼此独立(不相关),做过DOE结果分析的朋友都知道:模型显著性和残差分析同等重要,都是模型能否成立的必要条件。其实任何统计软件结果分析,都必须遵循一个原则,那就是:假设成立。

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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