自定义分割图设计复制大家好——我正在计划运行BioLector（一个48孔生物反应器平台），需要一些关于如何在JMP中实现我的设计的建议。我应该事先说明一下：在子区（处理）水平上应用生物学重复三次。（即，在全区温度设置下，对子区因素 A–D 的每个独特组合进行三个生物学重复孔/运行）。
实验背景（我想做什么）
-
温度在 BioLector 运行期间必须保持恒定，因此它是难以改变的/整体情节因素.
-
四个其他因素A、B、C、D易于更改且子情节因素.
-
分析模型应包括所有双向互动在五个因素中二阶（二次）项对于连续因子（构建响应曲面模型）。
-
我将使用在子地块水平上进行生物学重复三次（每个完整地块/温度运行中，每种 A–D 处理组合均进行三个生物学重复）。
-
我计划使用JMP 自定义设计 → 裂区设计 → 6 个全区（每个温度水平两个）和每个全区5 个子区，但我注意到自定义裂区设计中的“增强设计”中的“复制”选项呈灰色不可用状态。
我希望得到一些指导。
非常感谢您的帮助！
实验设计回复：自定义分割图设计复制嗨@BenoitM ，
欢迎加入社区！
我认为至少有两种方案可以设计出符合您需求的方案：
- 您可以为子区重复试验添加一个三级分类“难以改变”因子（A、B 和 C 或 1、2 和 3 个级别），并在模型面板中添加该子区重复试验因子的主效应，将“温度”因子更改为“极难改变”因子，勾选“难以改变的因子可以独立于极难改变的因子变化”选项，并指定合适的全区数量（取决于您要使用的生物反应器平台数量）和子区数量（3 的倍数，我选择 3，以便每个子区试验重复 2 次，正如您所期望的）。此设计将在子区中创建重复试验，但不能保证每个子区的每次试验都重复三次。
- 您也可以先设计子区矩阵，创建 6 个 RSM 设计，每个设计包含 4 个因子和 16 次运行，然后使用“增广设计”功能将每个设计重复最多 48 次运行。完成此步骤后，您可以合并这些设计（通过连接表格），添加一个“全区”因子列，并将温度因子水平应用于 6 个全区中的每一个，这样应该就能得到您想要的设计。这种方法可能比较繁琐，但可以确保通过对每个子区的每次运行进行三次重复来强制执行重复次数限制。在此过程结束时，请务必使用此处提供的解决方法随机化每个全区内运行的顺序：使用“创建子集数据表”功能，采样率为 1，然后按全区顺序对数据表进行排序，以保持裂区结构。
这两个选项中的任何一个都应该能够创建符合您需求的设计，您可能只需要更改数据表中“模型”脚本中的假定模型（例如，要删除与“子图重复”因子和选项 1 的子图随机效应相关的任何影响）。
附件中提供了一个此类设计的示例，总共运行了 288 次，每个整块地块运行 48 次，每个子地块实验在两种方案下均设置了 3 个重复。数据表中还保存了一些脚本，并假设了相应的模型“模型（改进版）”，以及一些设计结构的可视化示例。
两种设计方案的性能对比显示出相似的结果：
- 功效分析：
- 预测方差和FDS：
- 相关图和设计诊断：
希望这个回答对您有所帮助。
回复：自定义分割图设计复制嗨@Victor_G
非常感谢您的详细解释和示例设计！为了确保我们理解一致，我需要更清楚地说明一下我的情况：
我正在与三种细菌 (孢子丝菌, M. buryatense， 和嗜酸甲烷杆菌到目前为止，我一直在创作每种物种单独生成 DOE 文件（我附上了这些文件，以防有用）。在每个完整的地块中，我都有五个子区处理组合. 我正在计划每个子区处理设置三个生物学重复。. 三个物种加起来，总共是45种治疗条件（5 个子样方 × 3 个重复 × 3 个物种）占 6 个完整样方中的 1 个——正好适合一个 48 孔 BioLector 板。
我的主要问题：
- 我的45口井（每种植物15口井）和你的48口井（每个地块）相比如何？我想弄清楚我们讨论的是否是同一件事，或者我们的设计结构是否存在根本差异。
- 三种不同物种对裂区设计有何影响？“物种”是否应作为设计中的一个附加因素，还是可以接受将它们作为完全独立的设计？
- 我可以把我的三个 DOE 文件分开保存，还是需要把它们合并成一个设计文件？
希望我解释清楚了。再次感谢您抽出时间解释！
贝诺瓦
回复：自定义分割图设计复制确实，我在第一篇帖子和问题中缺少一些信息。我不太确定我是否完全理解了：
你总共有多少个因素？
- 温度（连续，3 级，难以更改），
- 物种（分类，3 个级别，易于更改）
- pH值（连续调节，3个级别，易于调节）
- TN（连续，3 级，易于调节），
- TN/TP（连续，3 个级别，易于更改），
- C/N（连续，3 级，易于更改）？
您确认是否要创建一个最多包含 288 次运行、6 个完整地块（每个地块 48 次运行）的设计？
我发布的方案设计中包含温度和 4 个连续因素（pH、TN、TN/TP 和 CN），但不包含“物种”因素。
即使我的设计方案 2 中缺少“细菌种类”，您仍然可以使用创建最终设计的过程：
- 为 5 个易于更改的因素创建单独的子图矩阵，为每个矩阵指定一个具有 16（或 15）次运行的模型，并复制每个子图设计以获得 45/48 个子图部分。
- 将子图部分连接起来，得到最终的设计结构。
- 将 2 个完整的图表与每种温度条件联系起来。
- 确保所有列属性和模型脚本都已准备好进行分析（模型中的全图随机效应列和属性、难以更改的温度属性等……）。
关于你的另外两个问题：
@BenoitM写道：
三种不同物种对裂区设计有何影响？“物种”是否应作为设计中的一个附加因素，还是可以将其视为完全独立的设计？
是的，如果物种是一个容易随机化/改变的因子，我认为应该将其包含在子区设计矩阵中。这样可以确保各个物种以随机的方式面对其他因子的不同水平。但是，如果您想对每个子区运行进行三次重复，那么仅使用这 5 个因子进行 16 次运行将无法获得完整的响应面法 (RSM) 模型（最少需要 25 次运行）。您可能需要将一些高阶项的可估计性更改为“ 如果可能”，和/或删除一些模型项，以将运行次数减少到 16/15 次。
@BenoitM写道：
我可以把我的三个 DOE 文件分开保存，还是需要把它们合并成一个设计文件？
这取决于你的目标、建模/统计分析以及实验的实际实现方式。
这些实验设计（DoE）是独立运行还是分批运行？你们是想从中学习/分析整体结果，还是逐步进行，逐个DoE进行分析？是按物种还是按全球范围？
设计结构和分析应体现您的目标和目的。
希望这个后续回答对您有所帮助。
回复：自定义分割图设计复制回答你的一些问题。
1）我总共有多少个因子？
-
整体情节（难以更改）： 温度— 连续（3 个目标级别）。
-
子图（易于更改，按物种设计的实验）：四个连续因素——pH值、TN值、TN/TP比值、C/N比值。
-
物种：我有3种细菌但我确实不是我希望将物种作为子情节因素，因为我想独立分析每个物种。因此，每个物种的设计/模型将包括温度 + 四个子情节因素（以及它们的双向交互作用/二次项，按计划进行）。
2）实验设计将如何进行
鉴于此设置，我的问题可以归结为：我能否将每个物种的实验设计（DoE）分开？如果可以，如何最有效地包含生物学重复三次？简单地将每个子区组的行复制两次（以获得每个处理的三个重复），然后仅在每个物种的实验组内进行随机化是否合理？
我希望这些补充信息有助于回答我的问题。
贝诺瓦
回复：自定义分割图设计复制好的，我想我明白你想设计什么了。
事实上，这三个重复样本分别分配给一种细菌物种，因此，为了便于可视化和比较，您需要在每个完整的图表中重复三次运行。
因此，我采用了之前分享的设计方案 2，并添加了一列细菌种类信息，以便识别“重复实验”，确保每次实验都对应一个不同的细菌种类。如果您想从头开始创建设计，可以按照设计方案 2 的步骤操作，但要保留重复实验的标识信息，这样可以节省最后的时间，并能够将每个重复实验归类到相应的细菌种类。
我已经修改了模型脚本（用于按物种分析）和一些可视化图表，现在的设计应该符合您的要求了吧？
如果我遗漏了什么，请告诉我。
回复：自定义分割图设计复制如果将各因素之间的关系以及它们与噪声之间的关系以图表形式呈现，这些讨论将会容易得多。
Sanders, D. 和 Coleman, J. (2003)。“工业实验中随机化限制的认识和重要性”。 质量工程， 15 (4), 533–543
Bergerud, Wendy A. (1996) “实验中因子关系的展示”， 《美国统计学家》 ，第50卷，第3期
回复：自定义分割图设计复制嗨@Victor_G — 谢谢，这已经非常接近了，我非常感谢这些更改（以及按物种建模的脚本）。
还有一个小问题需要澄清：在当前的表格中，“物种”列很好地标记了三个重复行，但似乎单个完整样地内的实际处理条件并没有真正重复三次。对于单个完整样地内的给定处理组合，我没有看到三个相同处理的生物学重复行——相反，重复是分散在不同物种上的。
为了确保我们保持一致，我希望对于每个独特的子区处理组合，都有三行相同的处理（三个生物学重复），并且这些处理用三个物种的名称标记。
这意味着对于每个完整的样地，每个物种只有六种不同的处理条件（而不是十八种）。这在实践中可能不可行，但如果真是这样，我想知道为什么当只观察单个物种时（如我附上的DOE文件所示），每个完整的样地只需五个子样地（总共六个完整的样地），就能保证所有模型项都具有足够的统计功效。
将物种合并到一个设计中是否必然需要每个整体样地中存在更多独特的子样地，或者有没有办法在保持三个物种标签的同时保留较小的结构？
再次感谢——这已经非常接近我需要的了！
回复：自定义分割图设计复制嗨@BenoitM ，
是的，我之前理解错了，使用三个重复是为了将每种处理分配给每个物种，这样便于比较（也便于可视化）。看来您希望在每个样地中，三种物种都采用相同的处理组合，并且每种处理组合也设置三个重复。
如果答案是肯定的，这意味着每个样地最多只能对4个因子进行5次不同的处理，然后对三种物种分别进行处理（即3×5=15次运行），这15次运行又会重复三次（最终得到15×3=45次运行）。由于每个样地至少需要15种不同的处理组合，因此没有足够的运行次数来拟合响应面模型（RSM），因为4个因子都易于改变。
一种策略是简化每个整体图中的假设模型，使其符合您的要求。
另一种可能性是使用 2 个完整的样地来拟合 RSM（因为每个温度水平在 2 个完整的样地中都是“可见”的）。
为此，您需要创建一个包含 4 个连续因子和一个区组因子的 I-最优设计（每个区组 5 次运行，以确保 3 个物种均有三次重复），指定一个响应面法 (RSM) 模型，并通过移除一些项或将可估计性更改为“如果可能”来调整模型的复杂度（对于 4 个连续因子，使用此区组因子和完整的 RSM 模型至少需要 20 次运行），最后将第一个区组的运行分配到相同温度的第一个完整样地，将第二个区组的运行分配到相同温度的第二个完整样地。然后，您可以将每个区组的 5 次运行乘以 9，从而得到每个完整样地 45 次运行，并确保每个物种的处理组合均有三次重复。
我举了一个例子，用这两个完整的图表来拟合一个包含 4 个因素的贝叶斯 I 最优设计。这两个完整的图表对应于相同的温度水平，因此需要重复此过程两次才能得到该设计的其他“部分”（针对剩余的两个温度水平）。
以下简要介绍一下设计的第一部分：
当然，每个整体图中的运行都需要随机化，我只是为了方便可视化而保留了构造顺序。
希望我没有错误地理解您的需求。
回复：自定义分割图设计复制@Victor_G你好，快速跟进一下：
如果我只想为所有地块的四个连续因子（以及模型中的温度，即总共五个因子）拟合一个响应曲面模型，而不是为每个地块拟合一个完整的响应曲面模型，这是否是一个合理的方法？
如果答案是肯定的，那么采用我之前描述的每整个地块设置 5 个子地块的方案是否可行？
再次感谢您的指导。
贝诺瓦
回复：自定义分割图设计复制嗨@BenoitM ，
当然，这是一种明智的方法，可以大大简化设计生成过程。
以下是我遵循的步骤：
- 创建一个裂区设计，包含温度（难以改变）、4 个连续因子（容易改变），指定一个 RSM 模型，并创建 6 个完整的试验区，总共进行 30 次试验。
- 复制粘贴此设计 2 次，将细菌种类因素作为新列输入到设计中，并为每个种类分配一个初始设计。
- 将之前的物种设计复制粘贴两次，得到最终设计，其中最终设计包含三个物种的三个重复。最终应该得到一个包含 270 次运行的实验设计，其中有 6 个整体小区，每个整体小区包含 45 次运行（每个物种 15 次运行，每个物种 5 个不同的处理，每个处理重复三次）。
确保在每个整体图内随机化运行，并按整体图对运行进行排序，以符合限制随机化。
以下是最终设计图的可视化效果，包括单元格图和平行图（未随机化，只是按整体地块排序，以便更好地了解物种和整体地块之间的模式重复）：
请查收附件，其中包含所提出的设计方案以及所有脚本（可视化、模型和随机化的 DOE 版本）。
希望这个答案最终能帮助你完成最终设计。
回复：自定义分割图设计复制嗨@Victor_G ，
非常感谢，这正是我需要的！:)
最后还有一点我忘了提：不同菌种的pH值不一样（嗜酸微球菌为4-5.5-7；布里亚特微球菌为8-9-10；孢子微球菌为6.5-7.5-8.5）。我猜我只要手动调整数据表中每个菌种的pH值就可以了吧？
再次衷心感谢您的帮助。非常感谢您抽出时间指导我！
贝诺瓦
回复：自定义分割图设计复制pH值是您希望针对每种（或某些）物种进行调整的因素吗？还是说它是该物种的固有特性？
在后一种情况下，pH 值和物种会混淆，因此您仍然可以记录该值，但这不会影响分析（每个物种都有其 pH 值）。
在第一种情况下，根据你如何改变这个因素（像任何其他子图因素一样独立地改变，或者它是不同因素组合的“结果”），你可以将其视为设计生成期间的一个因素（独立因素），或者将值记录在新列中，并将其视为分析/建模中的非控制主导因素（其他条件的因变量）。
如果不同物种的 pH 值范围不同，但仍然可以控制，则可以将此 pH 值因素作为物种的嵌套因素引入设计中。您可以使用“连续因素嵌套实验设计？”中介绍的方法来构建包含嵌套因素的设计，或者使用候选集方法：创建所有可能的因素组合，移除不可行的组合，然后让自定义设计平台选择相关且信息量最大的处理方案来创建您的设计。
本论坛已就候选集方法在各种应用案例中进行了广泛讨论，以下是一些了解更多信息的链接：
候选集设计：根据问题调整 DOE 约束 (2021-EU-30MP-784)
美国能源部有两种类型的约束条件
优化最多包含 3 种成分的混合物，并评估 5 种成分。
使用禁止组合脚本定义 DOE 中的因子约束
...
希望这个回答对您有所帮助。
回复：自定义分割图设计复制嗨@Victor_G ，
再次感谢您的详细解释。
为了澄清一下，我实际上会为每个物种分别拟合模型，因此不需要估计跨物种效应。鉴于此，我假设不需要在设计中设置任何嵌套？我的理解是，只有当我想创建一个组合设计（以及单个模型），并在同一个设计表中强制执行物种特定的 pH 值范围时，才需要嵌套。
既然我会分别分析每个物种，我想我可以在每个物种的设计中分别定义不同的 pH 值范围，这样就能保持一切简单明了，对吗？考虑到这一点，是否像我之前提到的那样，直接用物种特定的 pH 值来代替 pH 值会更合理呢？
最终设计方案将采用您之前提出的方案（“Custom Split Plot Design Replicates_F.jmp”），其中 pH 值 4、5.5 和 7 的水平将保持不变。嗜酸甲烷杆菌替换为 6.5 – 7.5 – 8.5孢子丝菌，以及 8 – 9 – 10M. buryatense.
再次感谢您的帮助！
贝诺瓦
回复：自定义分割图设计复制嗨@BenoitM ，
没错，如果您计划按物种分别分析结果，则无需在设计中进行任何嵌套，因为每个物种都会有单独的模型和 pH 值范围（和/或其他因子范围）。因此，您可以直接将 pH 值替换为每个特定物种所使用的值。然后，您可以使用每个物种的实际值修改最后提出的设计“ Custom Split Plot Design Replicates_F.jmp” 。
如果您计划对分析进行概括，并观察 pH 值变化对不同物种和其他因素的不同影响，那么您可以在模型中使用嵌套。
祝您实验和分析一切顺利！
