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화학 합성 수율을 최대화하려면 세트 또는 순차적 실험을 설계하고 실행해야 할 것입니다.
우리 그룹의 누군가가 과거에 이 화학 반응을 실행했습니다. 그러나 나의 관리자는 반응 조건과 수율 사이의 관계를 더 잘 이해하기 위해 이 반응을 반복하기를 원합니다. 과거 데이터를 바탕으로 세 가지 시사점이 있습니다.
1. 총 칼슘 농도가 매우 중요합니다.
2. 반응에서 암모니아 대 칼륨의 비율은 수율에 영향을 주지만 그 정도는 덜합니다.
3. 총 암모니아 농도는 반응에 어느 정도 영향을 미칠 수 있지만 과거 데이터를 기반으로 영향의 정도(또는 크기)를 추정하기는 어렵습니다.
그래서 제가 조사하고 싶은 3가지 요소를 1) 칼슘 농도, 2) 암모니아와 칼륨의 비율, 3) 암모니아 농도로 설정했습니다.
여기에서는 광범위한 칼슘 농도 범위에 걸쳐 수율을 변화시키기 때문에 7가지 다른 수준의 칼슘 농도를 포함했습니다. 우리는 또한 암모니아와 칼륨의 세 가지 개별 비율을 원합니다. 그런 다음 암모니아 농도가 수율에 영향을 미치는지 여부도 조사하고 싶습니다.
다음은 JMP가 제안한 내용이며, 다음과 같이 매우 만족합니다. 1) 리소스 제한 내에서 14개의 실행을 제안했습니다. 2) 디자인 공간을 효율적으로 채운다.
그러나 앞서 지적했듯이, 암모니아 농도가 순전히 과거 데이터를 기반으로 수율에 영향을 미치는지 측정하기는 어렵습니다. 나는 암모니아 농도가 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 소규모 파일럿 연구를 진행하고 싶습니다. 예를 들어, 칼슘 농도와 암모니아 대 칼륨 농도의 비율이 고정되고 암모니아 농도가 달라지는(30~50mM) 세 가지 반응 조건을 실행합니다.
암모니아가 수확량에 큰 영향을 미치지 않으면 두 가지 요소(칼슘 농도와 암모니아 대 칼륨의 비율)만으로 더욱 철저한 RSM을 구축할 수 있습니다. 그러나 동시에 다양한 칼슘 농도와 암모니아 대 칼륨의 비율(한 번에 하나의 요소 + DOE에 가깝습니다)에서 암모니아가 생산량에 미치는 잠재적 영향을 조사할 기회를 놓치게 됩니다.
이런 종류의 문제에 접근하는 방법에 대해 경험이 많은 JMP 사용자들의 의견을 듣고 싶습니다 .
기본 데이터 분석 및 모델링실험 설계품질 및 프로세스 엔지니어링Re: 화학 합성을 위한 실험 설계 전략에 대한 제안안녕하세요 @BJK_JerseyBoy 님,
과거 데이터가 이미 있다는 것은 좋은 일입니다. 이는 앞으로 만들 새로운 실험에 대한 좋은 기준과 비교를 제공할 수 있기 때문입니다.
귀하의 요인과 관련하여 왜 암모니아/칼륨 비율 요인을 이산 숫자로 설정했는지 이해할 수 없습니다. 이 요인을 숫자 연속형으로 설정하고 결과 설계에 중간 수준이 포함되도록 모델 패널에 2차 항을 추가할 수 있습니다. 칼슘 농도 인자는 넓은 범위를 포괄하지만, 넓은 범위의 수준을 포괄하기 위해 별도의 수치 인자를 사용할 필요는 없습니다. "필요한 실행 크기를 늘리지 않고) 및/또는 이 계수에 대해 로그 척도를 사용할 수 있습니다. 이는 농도에 대해 매우 다른 크기 차수를 다루기 때문입니다(따라서 1/10/50/100/500/1000/을 사용하는 대신). 2000년에는 로그 스케일을 사용하여 0/2,3/3,9/4,6/6,2/6,9/7,6을 가지게 되며, 이를 통해 원본과 비교하여 다양한 농도 크기를 보다 균일하게 포괄할 수 있습니다. 수치적 연속 인자로 스케일링).
암모니아 농도에 대한 질문과 관련하여 다른 요인에 비해 매우 작아 보이는 요인 범위를 넓히는 것은 어떻습니까? 암모니아는 이 요인이 변하는 범위가 크지 않고 높은 수준과 낮은 수준 사이의 큰 차이를 감지할 수 없기 때문에 이전에는 중요한 요인으로 감지되지 않았을 수 있습니다. 범위를 확장하면 시스템에 미치는 영향에 대한 더 많은 정보를 제공할 수 있습니다(기술적으로 가능한 경우).
한 가지 옵션은 이 초기 기록 데이터 세트를 사용하고 Augment Designs 플랫폼을 사용하여 이 세트를 기반으로 구축할 수 있는 DoE를 생성하고 이러한 첫 번째 관찰이 타당해 보이는지 평가/확인하는 것입니다. 설계를 보강할 때 필요한 경우 요인 범위를 변경하여 더 넓은(또는 더 좁은) 실험 공간을 탐색할 수 있습니다. 이 옵션을 고려해 보는 것이 흥미로울 수 있다고 생각하는 경우 "새 실행을 별도의 블록으로 그룹화" 옵션이 선택되어 있는지 확인하십시오. 그러면 기록 데이터/새 데이터 사이의 가변성 변화로 인해 가능한 고정 또는 무작위 효과를 추정할 수 있습니다. DoE를 강화하세요.
또 다른 옵션은 시스템에 대한 모델 이해를 구축하고 이를 생산/이력 데이터의 실행과 비교하여 모델을 통해 결과를 이해/예측할 수 있는지 확인하기 위해 "새로운" DoE를 설정하는 것입니다. 좁은 생산 공간.
@Florian_Vogt가 언급했듯이 DoE는 순차적 실험 접근 방식을 지원하므로 대규모 실험 공간과 매우 간단한 모델로 시작한 다음 범위를 조정하고 (필요한 경우!) 복잡성을 더 추가하여 개선할 수 있습니다. 예측 모델을 이해 및/또는 구축합니다.
이 답변이 귀하에게 도움이 되고 "생각할 거리"를 제공할 수 있기를 바랍니다. 
Re: 화학 합성을 위한 실험 설계 전략에 대한 제안안녕하세요 @BJK_JerseyBoy 님,
관련 경험이 있고 도움이 될 만한 아이디어와 제안을 가진 사람들이 많이 있을 것입니다.
그때까지는 이 문서에서 다음과 같은 유용한 정보를 얻을 수 있습니다. DoE의 순차적 특성
좋은 한 주 보내세요,
플로리안
Re: 화학 합성을 위한 실험 설계 전략에 대한 제안빅터의 말에 동의하세요. 연속적인 숫자를 만드는 것을 불가능하게 만드는 "다이얼"이 없다면 이산 숫자는 피하겠습니다.
Re: 화학 합성을 위한 실험 설계 전략에 대한 제안여기에 내 생각과 질문이 있습니다. Victor가 훌륭한 피드백을 주었기 때문에 메뉴에 추가하겠습니다 (생각할 거리)! 당신의 연구의 궁극적인 목적은 무엇입니까? 승자를 고르는 것인가요, 아니면 실제로 작동하는 메커니즘을 이해하는 것인가요? 어떤 질문에 답하려고 하시나요? 과거 데이터 세트의 변화를 설명하고 싶거나 유용한 예측 모델을 개발하고 싶나요?
"하지만 제 관리자는 반응 조건 과 수율 사이의 관계를 더 잘 이해하기 위해 이 반응을 반복하기를 원했습니다."
반응 조건에는 나열된 3가지 변수(칼슘, 암모니아 및 칼륨) 이외의 다른 변수가 포함되어 있는 것 같습니다 . 온도, 온도변화율, 시간, 용기의 형상, 교반 등)은 물론 오염물질, 약품의 순도, 약품의 측정오차, 첨가순서 등 수율은 어떻게 측정하나요? ? 측정 시스템을 공부해 보셨나요? 과거 데이터에서 일관성을 추정할 수 있는 방법이 있습니까(시계열을 알고 있습니까?)?
요인 관련: 통찰력을 얻으려는 가설 모델은 무엇입니까?
1. 칼슘. 이것이 이산형 숫자(연속형과 비교)인 이유는 무엇입니까? 왜 7단계로 테스트하는 걸까요? 이는 실험의 효과를 칼슘에 편향되게 합니다. 정말로 6차 효과를 추정해야 합니까? (그리고 당신은 매우 복잡한 상호 작용을 얻게 될 것입니다). 이것이 중요하다는 것을 이미 알고 계시는 것 같으니, 연구의 다른 요소와 비교하여 이것이 얼마나 중요한지 질문이신가요? 다른 요인과 상호 작용합니까?
2. 암모니아와 칼륨의 비율. 요인 유형(Victor)에 대한 질문에 동의했습니다. 암모니아를 실험하고 계시는데, 이것이 실제로 칼륨의 양인 것 같나요? (비율을 염두에 두고 레벨을 설정할 수 있습니다). 이것은 실제로 암모니아와 칼륨의 혼합물입니까(아마도 혼합물 설계)? 비율은 암모니아 농도에 따라 달라지나요?
실험의 점들을 살펴보세요. 디자인 공간 전반에 걸쳐 균형이 잡혀 있는 것처럼 보입니까? 제가 보기에는 편견인 것 같습니다.
Re: 화학 합성을 위한 실험 설계 전략에 대한 제안통찰력 있는 생각을 공유하고 제안을 제공해 주신 @Victor_G 및 @statman 에게 감사드립니다.
나는 여기에서 여러분과 산발적인 링크드인 게시물을 통해 많은 것을 배웁니다.
@Victor_G _ 확실히 이산형 숫자를 연속형 요소로 변환하겠습니다. 칼슘 농도의 경우 숫자를 로그 척도로 변경하는 아이디어가 마음에 듭니다. 그러나 " 광범위한 수준을 포괄하기 위해 불연속적인 숫자 요소를 사용하도록 강요받지는 않습니다. 즉, 더 높은 차수의 용어로 더 복잡한 모델을 지정합니다("필요" 또는 "가능한 경우"로 설정)라는 의미를 이해하지 못했습니다. 필요한 실행 크기를 늘리지 않기 위해)"
나는 칼슘 농도가 광범위한 수확량에 영향을 미친다는 것을 알고 있기 때문에 초기 설계에서 7가지 다른 수준의 칼슘 농도를 선택했습니다. 칼슘 농도를 불연속 수치에서 연속 요인으로 변경하면 고객 설계에서는 설계 공간에서 낮은 점, 중간 점, 높은 점을 선택할 가능성이 높습니다. 나는 최적의 화학 반응을 찾기 위해 순차적 설계(설계를 강화)를 할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 과거 데이터에 따르면 칼슘 농도가 세 가지 수준만 있는 경우 어느 방향으로 가야 할지 알기 어려울 수 있습니다. 이산적인 수치를 계산할 필요 없이 하나 또는 두 가지 수준의 칼슘 농도를 더 포함할 수 있는 방법이 있습니까?
암모니아 농도는 실험적으로 30~50 mM로 결합됩니다. 우리는 이 범위를 벗어나면 제품마다 다르게 생산된다는 것을 알고 있습니다. 말씀하신 것처럼 암모니아의 농도 범위가 좁아서 수율에 어떤 영향을 미칠지 확신이 없었습니다.
@statman 네! 화학 반응에는 세 가지 이상의 변수가 있습니다. 그러나 변경된 것으로 간주되지 않습니다. 즉, 그대로 사용해야 하며 상온, 상압에서 반응이 일어나야 합니다. 불행하게도 과거 데이터에 반복실험이 없기 때문에 이 반응의 일관성을 측정할 수 없습니다.
암모니아 대 칼륨 비율은 고정되어 있으므로 암모니아 농도를 변경하면 그에 따라 칼륨 농도도 변경됩니다.
통찰력 있는 생각을 공유해주셔서 다시 한번 감사드립니다. 여러분의 제안에 따라 비율을 이산 수치에서 연속 요인으로 변경하려고 합니다. 어쨌든 칼슘 농도를 연속 인자로 사용하면서 이산 수치를 사용하지 않고 4-5 수준을 설정할 수 있습니까?
Re: 화학 합성을 위한 실험 설계 전략에 대한 제안안녕하세요 @BJK_JerseyBoy 님,
예, 사용자 정의 설계가 숫자형 연속 요인에 대해 2개 이상의 수준을 제공하려면 모델에 2차 효과(3개 수준), 3차 효과(4개 수준) 등과 같은 고차 항을 포함해야 합니다.
이를 수행하려면 요인을 선택하고 모델 패널의 "제곱"을 클릭한 다음 원하는 수준 수와 관련된 순서를 선택하면 됩니다(여기서는 모델에 3차 거듭제곱 항이 있는 4개 수준에 대한 예).
이 항의 추정성을 "가능한 경우"로 변경하여 일부 실행을 저장할 수 있습니다(항의 추정성을 클릭하면 옵션이 표시됩니다).
모형에 이 항을 추가하면 설계에서 이 요인에 대한 더 많은 수준이 생성됩니다(4개 수준: -1 / -0,5 / 0,5 / 1).
이 답변이 귀하의 디자인 설정에 도움이 되기를 바랍니다.
