您是否知道，只需将一个装满液体的塑料瓶放在手电筒上，就可以制作一个简单的灯笼？例如，当因灾难而停电时，仅靠手电筒可能无法提供足够的光线。这时，将装满水的塑料瓶等放在手电筒上，光线就会发生漫反射，变得更亮，照亮周围区域。
停电期间，希望能够尽可能地照亮周围区域，但亮度的多少似乎会根据 PET 瓶的各种情况而变化。那么我们来做一个实验。
然而，这并不意味着盲目尝试。让我们进行实验并根据实验设计得出结论。
“塑料瓶灯”的亮度实验
创建一个嵌入手电筒的底座，并在距离约 50 厘米的地方设置测光表。
将装有液体的塑料瓶放在底座上，一段时间后，稳定后读取照度计上的值（勒克斯）。
我们准备了实验视频。
响应是“亮度（lux）”，目的是使其最大（最大化）。
- 这四个因素是塑料瓶中液体的类型、体积、浓度（转换为常用对数）和塑料瓶的形状。
- 液体的类型可以使用水，但这次我们决定考虑三种类型：运动饮料、乳酸菌饮料和牛奶。
因素清单
左图：PET瓶的种类（可乐、飞騨飞驒）、右图：浓度差异（100%、10%、1%）
本实验的实验设计流程
首先，我们进行筛选实验，从四个因素中提取重要因素。一旦找到一个重要的因素，我们就使用该因素进行另一个实验来拟合响应面，然后拟合模型以找到给出最亮光线的因素条件（优化）。
步骤一：筛选重要因素
第 2 步：创建并优化响应面
筛选实验
在本次筛选实验中，我们将筛选“液体类型”、“体积”和“log10（浓度）”这三个因素的主效应和二次交互作用。 （不考虑“瓶形”的交互作用。）
■使用定制设计创建实验计划
JMP的[定制计划]用它来制定筛查计划。
在模型中，包括一个主效应和三个双向交互作用（液体类型*体积、液体类型*log10（浓度）和体积*log10（浓度））。此时，实验次数的默认值为18，因此这里我们将创建一个具有该实验次数的计划。
根据生成的18个实验计划进行实验，并输入响应（亮度）。
■实验数据可视化
在拟合模型之前，让我们将获得的实验数据可视化。使用图形生成器，您可以可视化以下内容：
左图：折线图，X 轴为实验顺序，Y 轴为响应。检查实验顺序是否影响结果。
右图：检查因子效应图、X轴为因子、Y轴为响应的散点图、折线图（连接各水平的平均值）、响应与因子之间的关系、是否存在异常值等。
■分析报告
当您运行数据表左上角的“模型”脚本时，将应用自定义设计中指定的模型。
- 参考“预测值和测量值的图”，没有明显偏离红线的实验点（测量值和预测值匹配的区域），并且R平方显示较高值为0.96，所以达到了很好的拟合。你可以看到有。
- 参考《效果总结》报告，以下几项在5%显着性水平上显着：“液体类型*log10(浓度)”、“log10(浓度)”、“瓶子形状”，可以看到。
■将不必要的术语汇集到错误中
在筛选实验中，可以排除拟合模型中不显着的项（视为错误），以便清楚地确定影响响应的效果。在 JMP 中，您可以通过在报告“效果摘要”中选择要删除的项并单击左下角的“删除”来从模型中删除该项。
- 删除具有最大 p 值 (p=0.966) 的交互作用“容量*log10(浓度)”
- 执行步骤1后，p值最大的交互作用为“液体类型*体积”（p = 0.384），因此将其删除
在步骤 1 和 2 中，尽管主效应“液体类型”具有较大的 p 值，但并未消除。这是因为模型中包含交互作用“液体类型*log10(浓度)”。一般来说，如果模型包含与主效应的交互作用，我们不会删除该主效应。这效果层次它被称为。
下面，我们将考虑删除不必要的项的模型。
■交互简介
在此示例中，流体类型和浓度之间的相互作用非常显着。从交互曲线的角度考虑这种现象是有用的。通过报告左上角的红色三角形按钮因子概况 > 交互作用图它可以显示在
如果你看右上红圈的图，你可以清楚地看到液体类型和浓度之间的交互作用。
在牛奶的情况下，随着浓度的增加，亮度趋于降低，但在运动饮料的情况下，随着浓度的增加，亮度趋于增加。对于乳酸菌饮料来说，浓度和亮度似乎没有关系。
■预测概况
使用预测概况来探索响应和因素之间的关系。
从左侧的红色三角形按钮，优化和满意度 > 最大化满意度通过选择 ，您可以在创建的模型中找到使亮度预测值（即响应）最大化的因子条件。
达到最大亮度的条件是，将500ml 1%的牛奶倒入折叠的塑料瓶中。此时的预测亮度约为 34 勒克斯。
众所周知，牛奶含有脂肪和油成分。这种油脂成分决定了亮度。这可以从过去使用石油作为照明燃料的事实来理解。
在紧急情况下，似乎在塑料瓶水中加入少量牛奶就可以形成一盏非常明亮的灯笼。然而，如果你使用牛奶本身（100%浓度），它会阻挡光线，所以你需要小心。
从筛选实验到优化实验
然而，在紧急情况下，你手头不太可能有牛奶。水和运动饮料可能更常见，以备紧急情况之需。因此，接下来第2部分现在，让我们创建运动饮料的响应面模型，以研究最亮饮料的容量和浓度条件。
本实验参考视频：将手电筒变成灯笼的最亮方法是什么？ ｜防灾实验【准备】电视] YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=NbmN2s-Pjz8
作者：Naohiro Masukawa（JMP 日本）
Naohiro Masukawa - JMP 用户社区
