Saviez-vous que vous pouvez fabriquer une simple lanterne en plaçant simplement une bouteille en plastique remplie de liquide sur une lampe de poche ? Par exemple, lorsqu’une panne de courant survient en raison d’une catastrophe, les lampes de poche peuvent ne pas fournir suffisamment de lumière à elles seules. À ce moment-là, en plaçant une bouteille en plastique remplie d’eau ou autre sur une lampe de poche, la lumière se reflétera de manière diffuse et deviendra plus brillante, illuminant ainsi la zone environnante.
Lors d'une panne de courant, il est souhaitable de pouvoir éclairer autant que possible les environs, mais le degré de luminosité semble varier en fonction des différentes conditions de la bouteille PET. Alors faisons une expérience.
Toutefois, cela ne signifie pas expérimenter aveuglément. Menons des expériences et tirons des conclusions basées sur la conception expérimentale.
Expérience de luminosité avec une « lanterne en bouteille en plastique »
Créez une base avec une lampe de poche intégrée et installez un photomètre à environ 50 cm.
Placez une bouteille en plastique remplie de liquide sur la base, et après un moment, lisez la valeur (lux) sur l'illuminateur une fois qu'elle s'est stabilisée.
Nous avons préparé une vidéo de l'expérience.
La réponse est « luminosité (lux) », et le but est de la rendre la plus grande (maximiser).
- Les quatre facteurs sont le type de liquide contenu dans la bouteille en plastique, le volume, la concentration (convertie en un logarithme commun) et la forme de la bouteille en plastique.
- L'eau peut être utilisée comme type de liquide, mais cette fois, nous avons décidé d'en considérer trois types : les boissons pour sportifs, les boissons à base de bactéries lactiques et le lait.
Liste des facteurs
Figure de gauche : Types de bouteilles PET (Cola, Hida Hida), Figure de droite : Différences de concentration (100 %, 10 %, 1 %)
Flux de conception expérimentale dans cette expérience
Tout d’abord, nous menons une expérience de sélection pour extraire les facteurs importants des quatre facteurs. Une fois qu'un facteur important est trouvé, nous utilisons ce facteur pour effectuer une autre expérience afin d'ajuster la surface de réponse, puis ajustons le modèle pour trouver les conditions factorielles qui donneront la lumière la plus brillante (optimisation).
Étape 1 : Dépistage des facteurs importants
Étape 2 : Créer et optimiser la surface de réponse
expérience de dépistage
Dans cette expérience de dépistage, nous examinerons l'effet principal et l'interaction quadratique des trois facteurs « type de liquide », « volume » et « log10 (concentration) ». (L'effet d'interaction sur la « forme de la bouteille » n'est pas pris en compte.)
■Création d'un plan expérimental à l'aide d'un design personnalisé
JMP [Forfait personnalisé] Utilisez-le pour créer un plan de dépistage.
Dans le modèle, incluez un effet principal et trois interactions bidirectionnelles (Type de liquide*Volume, Type de liquide*log10(concentration) et Volume*log10(concentration)). À l'heure actuelle, la valeur par défaut pour le nombre d'expériences est de 18, nous allons donc créer ici un plan avec ce nombre d'expériences.
Effectuez l'expérience sur la base du plan de 18 expériences généré et entrez la réponse (luminosité).
■Visualisation des données expérimentales
Avant d'ajuster le modèle, visualisons les données expérimentales obtenues. À l'aide de Graph Builder, vous pouvez visualiser des éléments tels que :
Figure de gauche : graphique linéaire avec l'ordre des expériences sur l'axe X et la réponse sur l'axe Y. Vérifiez si l'ordre des expériences affecte les résultats.
Figure de droite : vérifiez les diagrammes d'effets factoriels, les nuages de points avec les facteurs sur l'axe X et les réponses sur l'axe Y, les graphiques linéaires (reliant les moyennes de chaque niveau), les relations entre les réponses et les facteurs, la présence de valeurs aberrantes, etc.
■Rapport d'analyse
Lorsque vous exécutez le script « Modèle » en haut à gauche de la table de données, le modèle spécifié dans la conception personnalisée sera appliqué.
- En ce qui concerne le "Tracé des valeurs prédites et des valeurs mesurées", il n'y a aucun point expérimental qui s'écarte de manière significative de la ligne rouge (région où les valeurs mesurées et les valeurs prédites correspondent), et le carré R montre un valeur de 0,96, donc un bon ajustement est obtenu. Vous pouvez voir qu'il y en a.
- En vous référant au rapport « Résumé des effets », les éléments suivants sont significatifs au niveau de signification de 5 % : « Type de liquide*log10 (concentration) », « log10 (concentration) » et « forme de la bouteille ». Vous pouvez le voir.
■Regrouper les termes inutiles dans l'erreur
Dans les expériences de dépistage, les termes qui ne sont pas significatifs dans le modèle ajusté peuvent être exclus (considérés comme des erreurs) afin de déterminer clairement les effets qui influencent la réponse. Dans JMP, vous pouvez supprimer le terme du modèle en sélectionnant le terme que vous souhaitez supprimer dans le rapport « Résumé des effets » et en cliquant sur « Supprimer » en bas à gauche.
- Supprimez l'interaction «capacité*log10(concentration)» avec la plus grande valeur de p (p=0,966)
- Après avoir effectué l'étape 1, l'interaction avec la plus grande valeur p est "Type de liquide * Volume" (p = 0,384), supprimez-la donc
Aux étapes 1 et 2, l’effet principal « type de liquide » n’a pas été supprimé même s’il avait une valeur p élevée. En effet, l'interaction « type de liquide*log10(concentration) » est incluse dans le modèle. En règle générale, nous ne supprimons pas un effet principal si le modèle contient une interaction qui inclut cet effet principal. ce Hiérarchie des effets C'est appelé.
Ci-dessous, nous examinerons un modèle dans lequel les termes inutiles ont été supprimés.
■Profil d'interaction
Dans cet exemple, l’interaction entre le type de fluide et la concentration est très significative. Il est utile de considérer ce phénomène en termes de profils d’interaction. Depuis le bouton triangle rouge en haut à gauche du rapport Profil de facteur > Diagramme d'interaction Il peut être affiché dans
Si vous regardez la figure en haut à droite entourée en rouge, vous pouvez clairement voir l’effet d’interaction entre le type de liquide et la concentration.
Dans le cas du lait, la luminosité a tendance à diminuer à mesure que la concentration augmente, mais dans le cas des boissons pour sportifs, la luminosité a tendance à augmenter à mesure que la concentration augmente. Pour les boissons à base de bactéries lactiques, il ne semble y avoir aucune relation entre la concentration et la luminosité.
■Profil de prédiction
Utilisez des profils prédictifs pour explorer les relations entre les réponses et les facteurs.
Depuis le bouton triangle rouge à gauche, Optimisation et Satisfaction > Maximiser la Satisfaction En sélectionnant , vous pouvez trouver la condition du facteur qui maximise la valeur prévue de luminosité, qui est la réponse, dans le modèle créé.
La condition pour une luminosité maximale est lorsque 500 ml de lait à 1 % sont versés dans une bouteille en plastique pliée. La luminosité prévue à ce moment sera d'environ 34 lux.
Comme vous le savez, le lait contient des composants gras et huileux. Ce composant huileux et gras est responsable de la luminosité. Cela peut être compris par le fait que dans le passé, le pétrole était utilisé comme combustible pour l’éclairage.
En cas d’urgence, il semble que l’ajout d’une petite quantité de lait dans une bouteille d’eau en plastique crée une lanterne très lumineuse. Cependant, si vous utilisez du lait lui-même (concentration à 100 %), il bloquera la lumière, vous devez donc être prudent.
Des expériences de criblage aux expériences d’optimisation
Cependant, il est peu probable que vous ayez du lait sous la main en cas d'urgence. De l'eau et des boissons pour sportifs peuvent être plus couramment stockées en cas d'urgence. Par conséquent, dans la prochaine partie 2, nous créerons un modèle de surface de réponse pour les boissons pour sportifs afin d’étudier les conditions de capacité et de concentration afin de les rendre les plus brillantes.
Vidéo de référence pour cette expérience : Quelle est la façon la plus brillante de transformer une lampe de poche en lanterne ? ｜Expérience de prévention des catastrophes [préparer] la télé ] Youtube
https://www.youtube.com/watch?v=NbmN2s-Pjz8
par Naohiro Masukawa (JMP Japon)
Naohiro Masukawa - Communauté d'utilisateurs JMP
