Bloqueo por un nivel categóricoEstimada comunidad,
Estoy intentando crear un diseño personalizado en el que compare el rendimiento de diferentes materiales en un proceso ya establecido.
Incluí los cuatro nuevos materiales como factores categóricos y tengo tres factores continuos que me gustaría medir: el tiempo del proceso, el tiempo de una etapa de pretratamiento y la adición de un reactivo. Mis factores no son difíciles de modificar y busco ajustar un modelo de superficie de respuesta.
Espero que cada nivel de mi factor categórico se comporte de forma similar bajo las distintas combinaciones de factores continuos (son minerales diferentes). Por lo tanto, mi pregunta es: ¿tiene sentido agrupar los factores categóricos para compararlos posteriormente? ¿O no es realmente necesario? Me preocupa que, si no los agrupamos, mis conclusiones posteriores puedan estar sesgadas.
Si el bloqueo es razonable, ¿cómo puedo hacer esto en mi versión para estudiantes de JMP Student Edition 19?
Muchas gracias a todos los que leen
Atentamente,
Modelado estadístico avanzadoAnálisis y modelado de datos básicosDiseño de experimentosModelado predictivo y aprendizaje automáticoRe: Bloqueo por un nivel categóricoLo siento, pero no creo que haya suficiente información aquí para dar consejos muy específicos, y puede que no entienda del todo su objetivo. Así que permítame hacer un comentario más general.
Mi primera pregunta sería:¿Estás intentando comprender los mecanismos causales subyacentes, o tu objetivo principal es elegir un material y un conjunto de condiciones de funcionamiento que resulten eficaces?Eso puede dar lugar a estrategias experimentales bastante diferentes.
Según entiendo su descripción, tiene un factor categórico, Material, con cuatro niveles, más tres factores continuos: tiempo de proceso, tiempo de pretratamiento y adición de reactivo. No me queda claro a qué se refiere con adición de reactivo. ¿Se refiere a la cantidad o concentración del reactivo, lo que lo convertiría en un factor continuo, o simplemente a la adición o no adición de reactivo, lo que lo convertiría en un factor categórico?
También me preguntaría si sería conveniente comenzar con un diseño de superficie de respuesta. En mi opinión, la metodología de superficie de respuesta (RSM) es más útil una vez que se ha desarrollado una comprensión razonable de los mecanismos subyacentes, se han identificado las variables importantes y se tiene cierto conocimiento del ruido relevante. En otras palabras, generalmente busco tener cierta confianza en un modelo de primer orden y saber aproximadamente dónde se encuentra el espacio de diseño de interés antes de realizar simulaciones para estimar la curvatura. De lo contrario, se podría construir un modelo matemático muy elegante de una región que aún no se comprende del todo bien.
Ahora pasemos a tu pregunta sobre el bloqueo.
No bloquearía por material si el material es uno de los factores que quieres comparar.El bloqueo es principalmente una estrategia para lidiar con el ruido: variables que afectan la respuesta pero que no se pueden o no se desean controlar como factores experimentales. Si se asigna un bloque a cada material, se confunde el efecto del material con el efecto del bloque. De esta manera, se elimina deliberadamente la posibilidad de estimar con precisión el efecto que se pretendía comparar.
En cambio, yo trataría el material como un factor de diseño.
Si su hipótesis es que los cuatro materiales responden de manera similar a los cambios en las tres variables continuas, se trata de una hipótesis que puede comprobarse experimentalmente. Además del efecto principal del material, me interesarían las interacciones entre el material y los factores continuos. Por ejemplo, ¿el aumento del tiempo de pretratamiento tiene aproximadamente el mismo efecto en los cuatro minerales? ¿La cantidad de reactivo afecta a todos los materiales de forma similar? Si estas interacciones son insignificantes, entonces su suposición de un comportamiento común entre los materiales cuenta con cierto respaldo experimental. Si son importantes, comparar simplemente los promedios generales de los materiales podría resultar bastante engañoso.
Esa distinción es importante. Decir de antemano que ustedesperarSuponer que los materiales se comportarán de forma similar es una predicción; el experimento te brinda la oportunidad de poner a prueba esa predicción.
Esto no significa que no debas bloquear. Bloquear puede ser una excelente estrategia, pero yo lo haría basándome en una fuente legítima de ruido, por ejemplo, el día, el lote de materia prima, el operador, la configuración del equipo, el lote de reactivos o cualquier otra condición bajo la cual deban realizarse grupos de ensayos experimentales. Suelo preferir los bloqueos porque también pueden ampliar deliberadamente el espacio de inferencia del experimento y proporcionar información sobre la robustez de las conclusiones.
Por ejemplo, si el experimento requiere varios días, podría distribuir deliberadamente los cuatro materiales y las combinaciones de factores continuos a lo largo de los días, en lugar de usar el Material 1 el lunes, el Material 2 el martes, etc. Esto último confundiría completamente la relación entre material y día. Aleatorizar los materiales y las combinaciones de tratamiento dentro de bloques apropiados evitaría precisamente el tipo de sesgo que le preocupa.
Así que, antes de preocuparme por cómo crear el bloque en JMP, primero preguntaría:¿Qué fuente de ruido intentas bloquear?Si la respuesta es simplemente "los cuatro materiales", entonces no los llamaría bloques. Son tratamientos experimentales y pertenecen al modelo como tales.
Re: Bloqueo por un nivel categóricoCoincido con lo anterior, el bloqueo no es necesario. Tu efecto material es un factor categórico fijo de 4 niveles y fácil de modificar.
Re: Bloqueo por un nivel categóricoMuchas gracias por esta respuesta tan clara.
En este momento me queda claro que no es necesario bloquear. Aquí hay información adicional que podría ser útil para nuevos comentarios:
Con "un proceso bien establecido" me refiero a uno que funciona con un tipo específico de mineral. Realicé experimentos con los nuevos minerales (factor categórico de 4 niveles) en las condiciones de temperatura, tiempo y cantidad de reactivo del proceso establecido, pero ninguno de ellos reaccionó en estas condiciones estándar.
Me gustaría saber si existe alguna base estadística para afirmar que el tiempo de pretratamiento influye en la reactividad de los minerales durante el proceso. Sin embargo, también necesito variar el tiempo de reacción y la cantidad de reactivo, ya que, al tratarse de un nuevo tipo de material (tras el pretratamiento), es posible que se requieran diferentes condiciones de tiempo y cantidad de reactivo para observar alguna mejora.
Me decanté por el RSM porque realizamos algunas pruebas aleatorias antes del tratamiento y observamos cierta mejoría en la reactividad; por lo tanto, no dispongo de un cribado cuantitativo, sino de información previa relevante. En este momento, y tras recibir sus comentarios, optaría por un diseño de experimentos (DOE) de cribado en lugar de un RSM. Por lo que he leído, los cribados definitivos son mejores, pero solo permiten factores categóricos de dos niveles y requieren un bloque para estimar posibles efectos cuadráticos.
Dicho esto, estas son mis opciones actuales:
1. Un diseño experimental personalizado RSM con 24 ejecuciones y una varianza media de predicción de 0,738.
2. Dos diseños de cribado definitivos (para tener en cuenta los 4 materiales), cada uno con 14 ensayos y una varianza media de predicción de 0,327.
3. Un diseño de experimentos personalizado con solo parámetros de intercepto, efectos principales e interacción, que requiere un mínimo de 19 ejecuciones con una varianza de predicción promedio de 0,622 y sin ejecuciones centrales.
Me parece que el DOE personalizado sigue siendo la mejor opción, pero me gustaría (si es posible) recibir sus comentarios y opiniones sobre si es razonable optar por un RSM con la información que he descrito anteriormente.
De nuevo, muchísimas gracias por tu respuesta y ayuda. Un aficionado como yo en este campo lo agradece enormemente.
Re: Bloqueo por un nivel categóricoHola, ¿qué hay del reactivo? ¿Es una entrada categórica binaria sí/no o quieres comprobar un efecto continuo como, por ejemplo, la concentración del reactivo? Como quieres investigar el impacto del tiempo, te propongo investigar tu respuesta como una función temporal Y = f(tiempo). Así que en cada configuración del DOE de tus entradas x mides Y en intervalos de tiempo t específicos; ¿qué tipo de función f(t) esperas: lineal, exponencial...? Cuando tienes JMP Pro, usando el Explorador de datos funcionales y el DOE funcional es posible analizar los efectos de la entrada x en la respuesta funcional Y(t). Cuando no tienes la versión Pro hay otros métodos como PLS, ajuste de curvas...
El DOE personalizado es la mejor opción para configurar el experimento aquí. Cuando el factor reactivo está claro, propongo configurar un DOE I-óptimo con 3 factores de entrada: Temperatura, Material, Reactivo y, para cada ejecución, respuestas Y(t0), Y(t1), Y(t2)...Y(tn) en intervalos de tiempo ti dados.
Re: Bloqueo por un nivel categóricoHola Frank,
Gracias por sus comentarios. El reactivo es un factor continuo que se mide en concentración.
La sugerencia es realmente ingeniosa. En ese caso, me gustaría preguntar si el tiempo se modelaría por separado para el pretratamiento y el tiempo del proceso en sí, o si se trataría de un tiempo total. No me queda claro cómo separar el efecto del pretratamiento del efecto del proceso establecido al que se somete el material.
Gracias y que tenga un buen día.
Re: Bloqueo por un nivel categóricoMe refería al tiempo de reacción, es decir, al tiempo que el material se somete al proceso. El tiempo de pretratamiento es claramente un factor de entrada. Parece que tienes un proceso de dos pasos: (1) Pretratamiento del material: 2 factores: tiempo y material, y (2) Reacción: 2 factores: concentración del reactivo y temperatura. ¿Es fácil cambiar este último factor entre ejecuciones? Si no, necesitaremos un diseño de experimentos (DOE) con parcelas divididas/en franjas.
Re: Bloqueo por un nivel categóricoEstimado Frank,
En efecto, se trata de un proceso de dos etapas, pero el material, tras el pretratamiento, pasa a la reacción. No evaluaré la temperatura de la reacción (debido a las limitaciones del equipo), sino que me centraré en el tiempo de reacción y la concentración del reactivo.
Gracias de nuevo por su tiempo.
