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47 年間 (これまで)、一度に 1 要素ずつ設計から GO-SSD 設計まで計画された実験を行ってきました (2021-US-30MP-809)

寄稿したペーパー・オン・デマンドの受賞者

 

レベル: 初級者

 

ロナルド・アンドリュース、個人事業主、アンドリュースの実践統計

 

コダックのほとんどの若いエンジニアと同じように、私も最初は 5 つのコンポーネントからなるソリューションを最適化する必要があるまで、一度に 1 要素ずつ設計を実行していました。 統計的に有意な 2 つの三者交互作用を含むこのソリューションの最適化に成功した後、私は計画された実験に夢中になりました。 コンピューター ツールが進歩するにつれて、私たちは紙と鉛筆から社内のメインフレーム プログラムに移行しました。 1980 年代に、メインフレーム SAS の使用を開始しました。 1990 年代には JMP がありましたが、DOE はまだ基本的にカタログ設計でした。 1990 年代後半、JMP が最適な設計を追加したとき、いくつかの新しいツールがありました。 実験は直交である必要はありません。 小規模な実験を実行しても必要なデータを取得できました。これは、実験の数と規模に厳格な割り当てが課されていたコダック研究所の衰退期には非常に重要でした。 2011 年にブラッドリー ジョーンズとクリストファー ナハツハイムが決定的なスクリーニング実験を導入したとき、私はボシュロムに移りました。 私たちは、性分化疾患が拮抗的相互作用を早期に特定し、プログラムの遅延を回避したケースを複数経験しています。 退職後の DOE はよりシンプルになり、アイスクリームのレシピを最適化したり、従来のストーブでメープル シロップを製造する時間を短縮したりすることに重点を置いています。

 

 

自動生成されたトランスクリプト...

 

スピーカー	成績証明書
ロナルド・アンドリュース	こんにちは。 私の名前はロン・アンドリュースです。 今日は実験計画法についてお話します。
	つまり、タイトルは、計画された実験を行った 47 年間 (これまでのところ) であり、1 つの因子からグループの直交過飽和計画に至るまで、すべてが含まれています。 連絡先情報が一番下にあります。
	このプレゼンテーションに関連すること、またはそれと関係のないことについては、ここに記載されている電子メール アドレスまで遠慮なくご連絡ください。
	プレゼンテーションモードを始めましょう。
	トピック。 一度に 1 つの因子とグループ直交について述べました。
	私が実行した初期の階乗についても触れておきます。 Yates アルゴリズムは歴史的に奇妙なものです。 最適な設計、非常に重要です。
	決定的なスクリーニング計画は、グループ直交計画とともにスクリーニング状況においても重要です。
	初めてコダックに入社したとき、実験計画については何も知りませんでした。 私の実験はすべて、一度に 1 つの要素でした。
	カラフルなディスプレイを備えた特別なものが 1 つありますので、それをお見せします。 私は、カラーフィルムを現像するための新しいプロセスを設計し、そのメンテナンスも支援する分野で働いていました。 カラーフィルムはデジタル以前のものです。覚えている方もいるかもしれません。
	現像所では、発色剤を薄めるような出来事が時々起こることがありました。
	問題は、それを捨てて最初からやり直さなければならない前に、どこまで進むことができるかということでした。 おそらく 5%、おそらく 10% だと思いました。 それよりもさらに遠くまで行き、主張している人々の報告がありました。
	許容できる結果。 私たちは極端なテストを行うことにしました。 通常の強度から始めて、通常の濃度の 25% まで下げました。
	カラーフィルムがどのように評価されるかを簡単に説明する必要があります。 グレースケールのステップタブレットをフィルム上に露光し、処理した後、
	濃度計を使用して 3 つの異なるフィルターで光学濃度を読み取るので、3 つの色の記録のそれぞれの読み取り値が得られます。
	光学濃度と対数露光をプロットします。 さて、これはリバーサルフィルムです。これはポジ画像なので、露出が高いと濃度が低くなり、その逆も同様です。
	これが実験とその結果です。 濃度 100% では、きれいな平行曲線が得られ、良好なカラー バランスが得られます。
	75% というとかなり健全な希釈率です。 青と緑の濃度が上がっています。 それは最初は不可解でした。 なぜ密度が上がる必要があるのか
	染料を形成するステップを希釈するとき?
	そうですね、もう少し詳しく見てみると、その溶液中には、最終的にフィルムに残らない水溶性色素を形成する競合カプラーが存在することがわかりました。
	画像構造を改善するために含まれていますが、溶液中で最も濃度に敏感な成分でもあります。
	したがって、最初に希釈を開始すると、それが最初に表示されます。 競合するカプラーを希釈する効果が見られ、特に緑と青のレコードでより高い濃度が得られます。 カラーバランスが変わってしまいました。
	50% に到達します。 緑と青はまだ上昇中です。 赤は上のスケールで曲がり始めています。
	発色剤は最初に青と緑の記録を通過する必要があり、上限スケールの赤の記録に到達するまでに、最大量の染料を現像しようとします。
	必要なすべての染料を形成するのに十分な発色剤が残っていません。
	次に 25% になります。つまり、通常の濃度の 25% になります。 赤いレコードは本当に急降下しています
	ほぼ黒であるはずの色が真っ赤に変わり、一種のサイケデリックな効果が得られます。 私たちはこれを見て、これは面白いと思いました。 わざとこれをやりたい人もいるかもしれないので、この方法を公開したほうがいいかもしれません。
	70年代のことでした。
	そんなことを考えている人はたくさんいます。 私たちがそれを公開したことはないと思います。 これを見た人なら誰でもその効果を認識します。
	私が初めて実行した階乗は、スーパー 8 映画フィルムに関係するプロジェクトでした。
	スーパー 8 はもともとホーム ムービーであり、ビデオカメラよりも前に登場し、今日スマートフォンで使用されているデジタル ビデオよりも前に登場しました。
	私たちは、スーパー 8 の映画をよりプロフェッショナルな顧客に紹介したいと考えていました。 プロジェクトの一環として、プロ仕様のフレーム レートで 10 分間続く、より長いフィルムを制作することが含まれていました。
	この大きなカートリッジには、プラスチックの部品が互いに擦れ合う大きなリールがいくつかあり、静電気が発生します。
	少しの静電気により、多少の汚れが発生します。
	さらに静電気が発生し、フィルム上に小さな青い稲妻が残ります。 良くない。
	私たちは静電気を除去するために多くの方法を試しました。 完全に成功したものはありませんでした。
	私たちが最終的に行ったのは、フィルムの上に UV 吸収層を置き、フィルムが静電気を帯びないようにすることでした。 静的スパークのエネルギーのほぼすべてが UV 領域にあります。
	これにより、フィルムの静電気を防ぐことができましたが、銀の除去も遅くなりました。
	染料を形成する発色現像段階の後、銀を除去する漂白定着液が使用されるため、鮮明なカラー画像が表示されます。
	私の仕事は、この漂白定着液を最適化することでした。
	成分は 5 つあり、水を数えると 6 つになります。 化学者からは、「多くの相互作用があると考えられます。」
	控えめな表現の傑作でした。
	私の経歴について簡単にメモします。 私は評判の高い工科大学を卒業しましたが、統計学の知識はありませんでした。
	私は F ストップが何であるかを知ってコダックに入社しましたが、F テストが何であるかは知りませんでした。
	幸いなことに、同社には管理サービス部門があり、統計の専門家が多数在籍していました。
	そこで私はDOEの専門家の一人であるジョン・リンチと約束を取り、集まって話し合い、2対5の中心複合体について合意しました。
	完全な 2 から 5 階乗は贅沢に聞こえますが、どの相互作用が重要になるかはわかりませんでしたが、これら 8 つを一度に実行できるため、これを 1 日で完了できました。 大変な仕事でしたが、私たちの能力の範囲内でした。
	1974年の物流に関するメモ。
	デザインはカタログから拝借しました。
	設計単位は計算尺を使って物理単位に変換されました。 現在、HP 35 電卓は存在していましたが、今日のドルに換算すると 2,000 個かかり、私は電卓を持っていませんでした。
	私は指示を手書きで書き、カーボン紙のコピーを研究室に届けました。 彼らはフィルムサンプルを 46 種類すべての異なる溶液で処理しました。
	フィルムのサンプルを返してくれたので、銀を分析してもらうために別の研究室に持って行きました。
	結果をIBMカードに打ち込みました。
	これらはかつてデータ処理の主力であり、見たことがある方もいるでしょう。
	次に、デッキをゴミ箱に入れてメインフレームで一晩実行しました。
	翌朝、表と折れ線グラフを紙に印刷してもらいました。 曲線を描きたい場合は、色鉛筆とフレンチカーブを用意して描きました。
	私たちが今日使用しているものとは少し異なります。
	結果、
	何年も経ってからも彼らのことを思い出すことができました。 それらは決して正確ではありませんが、
	方向的には正しいです。
	5 つの成分のうち 4 つは大きな主効果を持ち、5 つの成分のうち 4 つは重要な二次効果も持っていました。 次に、物事を本当に面白くするために、三者間の対話をいくつか行います。 実際にはそのうちの2つ。 漂白剤、定着剤、漂白促進剤。
	P 値はゼロではありませんが、.0001 未満でした。
	この一番下には、定着剤、漂白促進剤、穀物クラッカーが入っています。 P 値は 0.055。いつもうまくいくとは限りません。
	化学者たちはこれを見て、これら 3 つの成分を加えることによって形成される化合物があると言いました。 それが、目に見える結果をもたらしている理由かもしれません。 私たちはそれをモデルに残しておきましたが、その後の結果でそれが明らかになりました。 まさに三者交流でした。
	それ以来、私はこれがいかに稀なことであるかを知りました。なぜなら、同じ実験で 2 つの 3 者間相互作用が得られるということは 47 年間で二度と起こっていないからです。
	次のステップは最適化です。 これらは設計単位であるため、元の式は最終的にはゼロになります。 これにより、1平方メートルあたり1,400ミリグラムの銀が残りました。
	フィルムに塗布される元の量の約3分の1。
	多すぎるよ。 このフィルムを投影すると、写真全体に大きな黒い点が見えます。
	最適化された配合により、3 つの成分が増加し、そのうちの 1 つが減少しました。
	防腐剤はそのままにしました。効果はありませんでした。 銀の量は22ミリグラムまで減りました。
	ゼロではありませんが、目には見えません。
	そして、写真作品における重要な点は、違いが分からなければ、違いは生じないということです。
	念のため、浸す時間を少し延長しました。
	この実験が個人的に与えた影響は非常に大きかった。 この 1 つの実験から得られた結果が得られなければ、このソリューションの最適化に何ヶ月も費やした可能性があるため、私は夢中になってしまいました。
	私はジョン・リンチのトレーニングスケジュールを調べ、次に空いている彼のDOEクラスに申し込みました。
	私は上級クラスに登録し、DOE についてさらに学ぶ他の機会を探しました。 私は実験計画法について学ぶ機会をさらに探しています。
	近年ではディスカバリーサミットがその大きな部分を占めています。
	そして70年代の奇妙さ。
	私は、先ほど示した実験ほど大規模なものではなく、より多くの要因実験を開始し、頻繁に 2 から 3 または 4 程度の実験を行いました。
	その規模の実験の場合、結果をパンチしてメインフレームに送信する必要はありませんでした。 Yates アルゴリズム、鉛筆と紙を使用したので、15 分から 20 分で回帰係数を計算できました。
	これを知る必要はありません。 それは歴史的な奇妙です。 興味があれば調べてください。しかし、今日の世界では、Yates アルゴリズムについて知る必要はありません。
	1980年代には、
	メインフレーム SAS を入手しました。 設計は引き続きカタログから取得しましたが、実験を分析するために PROC GLM を使用しました。
	次に、内部で作成された DOE ジェネレーターを入手しました。
	依然としてカタログから設計を取得していましたが、コンピューター化され、SAS 分析とその後の応答オプティマイザーを備えた同じプログラムスイートに統合されました。
	そして、複数の回答があり、
	これは写真フィルムにとって重要であり、約 150 もの項目をテストして正しく行う必要があるためです。
	DOE が大きくなりました。
	90年代に
	JMPが到着しました。 今ではバージョン 1 が 1989 年に導入されたことを知っていますが、私の知る限り、Kodak に提供されたのは 1990 年なので、それが私が数えていることです。
	私たちは内部で作成された Curves と呼ばれるプログラムを入手しました。これは、以前に示した特性曲線を固有ベクトルとして分析しました。JMP でこれを行う方法をすべて説明できる人がここに何人かいると思います。
	Curves は、実験的なコーティング システムを操作するフォーミュラ オンデマンド コンピューター システムと組み合わせられました。
	現在では伝統的に、
	写真フィルムにバリエーションを加えるには、
	ほとんどのカラーフィルム製品には約 12 の層があり、通常はコーティング機を 3 回通過します。
	変更を加えるために、コーティングを停止し、ポットを交換し、ラインを再パージしてコーティングを再開しました。
	フォーミュラ オンデマンドを使用すると、バリエーションを生み出したいレイヤーについて、コンポーネントをさまざまな部分に分割し、その場で混合し、ポンプ レートを変更することで変更を加えることができます。
	ラインを停止して再パージし、コーティングを再開する必要はありませんでした。 同じ時間内に、より多くの部品をコーティングに入れることができます。
	これにより、いくつかの大規模な実験が行われました。 私がこれまでにやった最大のものは、2 対 17 マイナス 11 の中央コンポジットでした。
	FOD システムを使用して、一部の反復を含む 107 の因子の組み合わせがすべて 1 日で実行されます。
	これにより、開発中の新製品であるレッド レコードのかなり完全なモデルが提供されました。緑と青のレコードを埋めるための別の実験も行いました。
	それは大きなことのように聞こえますが、同僚は17マイナス9の中央コンポジットに2を実行しました。 彼は 3 つのカラー レコード、300 の要素の組み合わせをすべてカバーしました。
	分析には 6 週間と 50,000 ドル相当のメインフレーム時間がかかりましたが、6 か月と 50 万ドル近い実験作業に比べれば、これはお買い得です。
	2000年代が到来し、コダックが登場
	運命の逆転が起きた。 FODは解体されました。もう専任の乗組員をサポートできなくなりました。
	Curves プログラムのサポートは削除されました。 実行方法を知っていれば、まだそこにありました。 そうでなければ、助けてくれる人が見つかるかもしれません。
	幸いなことに、JMP には DOE の設計と分析作業の多くを引き継ぐ DOE 機能が付属していました。
	管理者の厚意により、実験の数と規模に制限がありました。
	1999年
	私は 71 回のコーティング実験を実施しましたが、2000 年には、年間を通じて 25 回に制限され、各回のパーツの数は 12 個まででした。 大きな階乗はもう必要ありません。
	効率が重視されていたため、この時点で最適な実験が行われました。非常に貴重なものでした。
	完全に直交したバランスの取れた実験を行う必要はないことがわかりました。 これらは良い機能ですが、絶対に必要というわけではないので、得られるすべての要素を実験に詰め込みました。
	できるだけ多くの情報を得るために。
	私たちもいくつか取り組みました
	便乗。私は同時オーバーコートのフッ素系界面活性剤を置き換えるプロジェクトに取り組んでいました。
	それがフィルム上部の物理的特性に影響を及ぼしました。
	写真特性には影響しませんでした。 写真層を変更できましたが、表面の物理的特性には影響がなかったので、同じコーティング パーツのセットに対して 2 つの完全に別々の実験を実行できました。 完全に混乱していましたが、別々にテストすることができました。
	プロセスを本当に理解している場合を除き、お勧めしません。 その時点で、コダックには実験用コーティングに関して 120 年の経験がありました。
	私たちは何が起こるか方向性を知っていました。 私たちの実験は主に校正でした。どれくらいの効果があったのか。
	2005年がやって来た。
	コダックはそろそろやめるべきだと言ったので、私は同じくロチェスターに設立された古い会社、すなわちボシュロムに行きました。
	さて、私が以前使用したこのクリップ: 予期せぬものを発見してください。 既知のことを確認することよりも重要です。 私はそう強く信じています。
	しかし、規制された業界では、既知のことを確認することがしばしば要求されます。
	FDA は、すべての重要なプロセスパラメータを仕様限界で確認することを要求しています。 仕様制限内で実行している場合、場合によっては、仕様制限のすべて...すべてではないかもしれませんが、ほとんどの...組み合わせを実行して、製品が許容できるかどうかを確認する必要があります。
	しかし、それでも効率性が必要でした。 それでも効率的な実験が必要だったので、それらの最適な実験を活用しました。 他にもいくつかの違いがあります。 コダックには、JMP の専門家が何人かいて、助けを求めることができました。 B&L では、当初、プロセス エンジニアリング グループには私だけが所属していました。
	さらに何人かの新入社員が来て、彼らが私のところに助けを求めてくるようになったので、私はソフトウェアについてもっと学ぶ必要がありました。
	プログラム内の電話や電子メールで利用できるヘルプ機能についてはすぐに詳しく知りました。電子メールや電話を受け取ってくれた人々に心から感謝しています。
	また、自分の立場を活かして複数のディスカバリーサミットに出席することもできました。
	私がこれまで参加した中で最高の技術カンファレンスであることは間違いありません。 私は多くのことを学びました。 私は普段 DOE に注目していましたが、DOE だけでなく多くのことを学びました。 そこでは価値のあるさまざまなものがたくさんありました。
	B&L での数年間のハイライトのいくつかで、私はかつて 4 方向の相互作用を実証しました...一種のようなものです。
	開発中のコンタクト レンズには、4 つの異なる方法で治療できる独自の欠陥がありました。
	4 つの因数を 1 つの階乗に積み上げると、数学は 4 方向の交互作用として現れます。 一度治ってしまうと、他の要因が重なって再度治ることはありません。 厳密に言えば、それは物理化学的な 4 方向相互作用ではありませんでしたが、数学的にはそうでした。
	私がこれまでに遭遇した唯一の4方向のインタラクション。
	2011年のことはずっと覚えています
	デンバーで開催されたディスカバリーサミット。 これは私が初めて出席したもので、ブラッドリー・ジョーンズとクリス・ナハトシームが決定的な上映デザインを紹介したのはその時でした。
	それを見て、何に使おうとしているのかすぐにわかりました。 仕様限界を確認する必要があり、モノマー混合物に含まれるすべてのコンポーネントの計量仕様を確認する必要がありました。
	そのためにDSDを使用しています。 すべての仕様限界と仕様限界の組み合わせを簡単に検証できるだけでなく、
	しかし、仕様を強化したら何が起こるかについての仮定の実験を行うために使用できるモデルがありました。
	そして、私たちがその一部を実行したのは、必要だからではなく、仕様を強化する能力があり、その恩恵を受けることができるからです。
	さらにいくつかの便乗実験を行いました。
	去年私はあるプロジェクトに取り組んでいました
	新しい1日使い捨てコンタクトレンズを使用します。
	1 日使い捨てレンズの販売価格は 30 日用レンズの価格ほどではありませんが、製造コストはそれほど安くありません。
	量的には補っていますが、それでも利益率は圧迫されています。 そのため、私たちはプログラムのコスト面にかなりの時間を費やしていました。 同僚は、脱型ステップでの歩留まりを調査していました。
	レンズから未反応モノマーを洗い流す抽出工程で使用する溶剤の量を減らそうとしていました。
	私たちは 3 つの異なるピギーバック実験を行い、50 ～ 75 個の部品について同僚が収量実験を実行し、私が抽出実験を実行しました。
	抽出の変更が安全かつ効果的であることを確認するには、これらのそれぞれに 300,000 個のレンズが必要でした。
	この種のテストを実行できる生産設備でそれだけの時間を得る唯一の方法は、他の実験と時間を共有することでした。 そこでもまた混乱しましたが、別々にテストして異なるパラメータを取得し、両方を同じ実験から利用することができました。
	コスト削減の変更は製品の発売に間に合うように検証され、現在市場に投入されています。もしそのような製品を市場に求めている人がいれば、Infuse コンタクト レンズを使用してください。
	さて、私は早い段階でグループ直交超飽和計画について言及しました。
	私がディスカバリーサミットで初めてこれらのことを聞いたのは3年前だったと思います。
	私はまるでハンマーを持って釘を探している子供のようでした。 これも素晴らしい上映デザインだと思いました。 これは試してみなければなりません。
	何度も模擬実験をしてみました。 私は利点を実証しました。また、重要な効果が多すぎる場合の落とし穴についても説明しました。
	実際にはまだ実行したことがありません。 これまでのスクリーニング状況では、これを DSD と比較し、これまでに思いついたケースでは、二次効果を推定する機会は、GO-SSD で得られる小規模な実験よりも価値があると判断しました。 。
	DOE の推奨事項をいくつか紹介します。 それらは私の推奨事項ではありません。 ここでは専門家の意見をオウム返しにしています。
	まず、これらのカタログを取り出し、回覧ファイルに入れます。 それらは必要ありません。
	スクリーニング状況では、DSD と GO-SSD の両方を考慮してください。
	あなたの状況にどれが最適かを考えてください。
	一部のスクリーニング状況を含むほとんどの実験では、最適な設計が最良の選択となります。
	さて、どのパラメータが最適かという点についてです。
	心配な場合は、過去の Discovery Summit で Bradley Jones が行ったプレゼンテーションをいくつか調べてください。
	非常に詳細なプレゼンテーション。
	心配したくない場合は、心配しないでください。 最適な設計の利点は、さまざまな最適パラメータ間の差異が小さいことに比べて大きいです。
	デフォルトを受け入れるだけで体調が悪くなることはありません。
	最後に、実験の実行を開始する前に、常に、必ず設計評価ツールを使用してください。
	私は常に検出力を計算し、相関ヒート マップを常に確認します。
	重要な実験なら私もやります
	さまざまなレベルのノイズを使用して多数のシミュレーションを実行し、検出できる必要がある効果の種類を検出できることを実証できる十分なチャンスがあることを確認します。
	ハミルトンのキング・ジョージのセリフを借りて言うと、「次に何が来るの？」
	そうですね、私は 1 月にボシュロムを退職したので、エンジニアとしての給料はもうもらえません。
	それでも心はエンジニア。
	私は生涯にわたる写真の趣味をビジネスとして発展させることに取り組んできました。
	数週間前、私は 3 × 3 階乗を実行しました。
	の性能が気になっていたのですが、
	新しい広角レンズを購入しました。 満足できず、別のものを購入しました。
	旧型も含めた3本の広角レンズを比較してみました。 3 つの異なる絞りを使用し、その結果として焦点の均一性を調べたところ、レンズにはまったく問題がないことがわかりました。 問題は写真家にありました。 もっと集中力を高める必要がありました。
	重要かつ役立つ情報。
	今後もデータ分析に携わっていきたいと考えています。 新型コロナウイルスの傾向についてデータ分析をしてみました。 私は見ます
	小川や河川の水流データ
	そのため、周囲の特定の滝がいつ良い状態になるかがわかります。 私たちの教会の人口統計データも分析しています。
	おそらくこの仕事ではほとんど給料をもらえないでしょう。 私はコンサルティングという考えにはオープンですが、積極的には進めていないので、実現する可能性は低いです。
	これは、エンジニアとしてさまざまな種類の実験に取り組んできた私の 47 年間を巡る目まぐるしいツアーです。
	ご質問がございましたらお気軽にお問い合わせください。 どうもありがとうございます。

サミットのベスト起こるデータ探索エネルギー省Re: 1 要素同時設計から GO-SSD 設計までの計画実験の 47 年間 (これまで) (2021-US-30MP-809)

紙と鉛筆、パンチカード、フレンチカーブを使った手作業のプロットを使ってデータを分析していた昔の記憶を思い出させる興味深いプレゼンテーションをありがとうございました。

Re: 1 要素同時設計から GO-SSD 設計までの計画実験の 47 年間 (これまで) (2021-US-30MP-809)

ロン、

プレゼンテーションを楽しんで、メインフレーム SAS の古い思い出が甦りました。 共有してくれてありがとう。     

Re: 1 要素同時設計から GO-SSD 設計までの計画実験の 47 年間 (これまで) (2021-US-30MP-809)

DOE の歴史に関する素晴らしい話。

Re: 1 要素同時設計から GO-SSD 設計までの計画実験の 47 年間 (これまで) (2021-US-30MP-809)

あなたの話とアドバイスを共有してくれてありがとう！