航空航太配方通常由多種成分組成，這些成分的比例和相互作用會影響最終組分的一種或多種性能。理論和經驗有助於這些配方的設計，但有時存在尚未發現的交互作用或協同效應。因此，探索廣泛的實驗空間以發現意想不到的結果可能很有幫助。
在本次演講中，我將分享混合設計實驗的結果和心得，包括如何視覺化、標準化和分析數據。我也會討論三元圖、如何向非技術受眾傳達技術訊息、遇到的挑戰以及可以改進的地方。
大家好，我叫卡洛·坎帕內利，這張海報是關於如何利用混合設計來優化航空航天配方。用於航空航太領域的樹脂系統通常包含多種組分，需要對這些組分進行平衡，才能同時滿足熱機械安全性和法規要求。
測試過程可能耗時漫長、成本高昂，且受多種因素影響。此外，時間限制往往會限製配方數量、測試次數、測試條件、樣品數量和重複次數。
這項工作的目標是在保持產品其他特性和性能不變的情況下，提升特定材料的性能。這通常極具挑戰性，因為這可能是零和博弈。一般來說，關鍵在於找到最佳的折衷方案，而不是找到最佳的配方。最佳方案會因客戶或應用的不同而有所改變。
本研究採用混合設計，包含3個變項、15次試驗及1次重複。右上角圖示展示了混合設計的實驗空間，其中包含了15種待測配方。各組分或變數分別為X1、X2和X3，它們的總和始終為100%。右側圖示展示如何解讀三元圖，並說明了組成X1、X2和X3的總和確實為100%。
在這項工作中，我測試了幾個屬性，但為了方便展示，我以彩色三元圖的形式呈現了其中三個屬性。綠色和紅色分別代表良好和不良的值。從第一個屬性開始，我們可以看到三元圖底部的配方具有良好的值，但該屬性值會隨著在三元圖中向上移動而降低。向上移動意味著我們增加了 X1 分量的含量。而從左到右，即改變 X2 和 X3 分量的含量，對此特定屬性沒有影響。這是一個主要由單一分量（在本例中為 X1）主導的屬性範例。
現在，觀察第二個屬性，我們可以看到類似但相反的趨勢。向上移動，該屬性會變得更好。透過增加 X1 的值，我們可以改善該特定屬性。但在這種情況下，從左到右，屬性值反而下降了。對於這個特定屬性，我們可以看到它主要受 X1 和 X3 的影響。這使得我們能夠將其分為三個部分：優質屬性、中等屬性和劣質屬性。
關於第三個性質，根據從文獻和直接技術經驗推斷出的理論，性質三應該更適合三元圖底部的配方。這通常是正確的，正如我們在這裡看到的，但也有例外。右上角的配方略微有些異常。這凸顯了篩選廣泛空間的重要性，以及避免對某些參數產生偏好。因為如果我們只是遵循理論，只測試或分析底部的配方，我們很可能會錯過右上角的這個配方。
最後，預測分析器可用於同時比較多個屬性和趨勢。利用此能力因子可以最大化最理想的屬性並視覺化置信區間。在本例中，我繪製了七個屬性與三個變數的關係圖，我們可以同時觀察所有趨勢。我們也可以看到，某些屬性的置信區間非常窄，而另一些屬性的置信區間則非常寬。因此，在使用這些數據得出結論時，我們應該謹慎行事。
現在來說說經驗教訓和未來的工作方向。這種混合設計凸顯了幾個趨勢和一些意想不到的結果。這將有助於優化和客製化多種產品。如果能進行更多重複試驗會更有益，因為某些屬性的置信區間相當寬，因此識別和理解主要的變異來源至關重要。
我們需要對產生的數據進行更深入的研究，以找出測量屬性之間的相關性，解釋異常值，並與先前的研究聯繫起來，從而驗證或推翻理論，並了解全局。事實上，我認為充分利用我們已完成的工作和產生的數據至關重要。
這就是這項工作的全部內容。謝謝大家的關注。
