Wie erzeuge ich einen Faktoreffekt Versuchsplan und führe die zugehörige Analyse der Ergebnisse durch?

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  • DOE Software zur Versuchspläne

  • Voraussetzungen

    • Windows:
      • Versionen: 9x/Me/NT/2000/XP/Vista/Win 7
      • Excel: 97 oder höher
      • Prozessor: 32 oder 64 bit
      • Festplattenspeicher: 150 MB
    • Mac OS X:
      • OS: OS X
      • Excel: X, 2004 und 2011
      • Festplattenspeicher: 150 MB

Vorteile von XLSTAT

  • Praktisch und einfache Benutzung
    Praktisch und einfache Benutzung XLSTAT ist perfekt in Microsoft Excel integriert, das das am meisten benutzte Tabellenkalkulationsprogramm ist. Dank dieser Integration und der gleichen Philosophie wie Excel, ist die Benutzung von XLSTAT leicht. Die Software ist in einem speziellen Reiter verfügbar, der das Menu der XLSTAT-Module enthält. Die verfügbaren Analysen sind in Gruppen ähnlicher Funktion zusammengefasst. Die Dialogfenster sind einfach und Ihre Einstellungen verständlich.
  • Einfaches Mitteilen der Daten und Ergebnisse
    Einfaches Mitteilen der Daten und Ergebnisse Einer der größten Vorteile von XLSTAT ist die Tatsache, das die Daten und Ergebnisse ohne Einschränkung kommuniziert werden können. Denn die Daten und Ergebnisse werden in Microsoft Excel gespeichert und sind daher allen zugänglich. Eine XLSTAT Lizenz oder ein Programm zur Ansicht ist nicht erforderlich, um die Daten und Ergebnisse zu empfangen und anzusehen. Darüber hinaus sind die Ergebnisse leicht in andere Programme von Microsoft Office, wie PowerPoint kopierbar, was Ihnen das Erstellen von Präsentationen mit ausgezeichneten Diagrammen in wenigen Minuten erlaubt.
  • Modular
    Modular XLSTAT ist ein modulares Produkt um XLSTAT-Pro herum, das die Basissoftware von XLSTAT darstellt. XLSTAT-Pro schließt bereits alle verbreiteten statistischen Funktionen und multivariaten Datenanalysen ein. Die fortgeschrittenen Funktionen sind ebenfalls in zusätzlichen Modulen verfügbar, die speziellen Anforderungen gerecht werden. So können Sie Ihre Software an Ihre eigenen Anforderungen anpassen, was sie attraktiver werden lässt.
  • Didaktisch
    Didaktisch Die XLSTAT Ergebnisse sind nach Analysen aufgebaut und einfach durchzublättern. Darüber hinaus sind den Ergebnissen nützliche Informationen hinzugefügt, um die Interpretation zu erleichtern.
  • Preiswert
    Preiswert XLSTAT ist eine modulare, komplette Statistik- und Datenanalysesoftware, die sich an alle Ihre analytischen Anforderungen Ihrer Organisation anpasst. Der Preis ist sehr gering, was Ihnen eine quasi sofortige Amortisierung erlaubt. Alle XLSTAT Lizenzen schließen ein Support und eine Unterstützung hervorragender Qualität ein.
  • Zugänglich
    Zugänglich Wir setzen uns ein, XLSTAT so vielen Personen wie möglich durch eine Benutzerschnittstelle in vielen Sprachen darunter Deutsch, englisch, französisch, spanisch, italienisch, portugiesisch, polnisch, chinesisch und japanisch zugänglich zu machen.
  • Automatisierbar und personalisierbar
    Automatisierbar und personalisierbar Die Mehrzahl der in XLSTAT verfügbaren Funktionen können direkt aus Visual Basic for Applications von Microsoft Excel heraus aufgerufen werden. Sie können in Ihre Routinen integriert werden, um Ihren Anforderungen einer speziellen Anwendung gerecht zu werden. Das Hinzufügen von Ergebnistabellen, Diagrammen, oder das Verändern bereits existierender ist vereinfacht. Darüber hinaus schließt XLSTAT die Werkzeuge zur Erzeugen des VBA Kodes für die Dialogfenster ein, so dass Sie Ihre Analysen vom VBA Editor heraus einfach reproduzieren können, indem Sie die Einstellungen automatisch laden. Diese Automatisierung der Analysen wird Ihnen viel Zeit einsparen.

Wie erzeuge ich einen Faktoreffekt Versuchsplan und führe die zugehörige Analyse der Ergebnisse durch?

 Die Versuchsplanung mittels eines Faktoreffektplans und anschließender ANOVA Analyse ist ein Verfahren zur Beurteilung der verschiedenen Faktoren. Die Effekte auf die Antwortvariablen werden mittels einer ANOVA ermittelt und in Mittelwertdiagrammen dargestellt.

Im behandelten Beispiel sind die 4 Faktoren die Gummiverankerung (A1, A2 und A3), die Position der Munition (B1, B2 und B3), die Ziehdistanz beim Spannen (C1, C2 und C3) und die Abschusshöhe (D1, D2 und D3). Untersucht wird die Wurfweite der Kugel.

 Eine Excel-Mappe mit den Daten und den Ergebnissen, die in diesem Tutoriel behandelt werden, kann heruntergeladen werden. Die Daten beruhen auf dem verbreiteten Katapult-Beispiel, das in der Versuchsplanung oft als Lehrbeispiel eingesetzt wird. Es wird beispielsweise in [Louvet, F. and Delplanque L. (2005). Design Of Experiments: The French touch, Les plans d’expériences : une approche pragmatique et illustrée, Alpha Graphic, Olivet, 2005] auf Seite II.2 – 12 ff. behandelt. Es wird ein Versuchsplan zur Untersuchung von 4 Faktoren, die die Wurfweite eines Katapults bestimmen erzeugt und nach der Durchführung der Experimente die Ergebnisse auf die Effekte der Faktoren hin untersucht.

 1. Schritt: Erzeugen des Versuchsplans

 Nach dem Öffnen von XLSTAT klicken Sie auf den DOE Button und wählen die Funktion „Erzeuge Faktoreffekt-Plan“.

 Nach dem Klicken des Buttons erscheint das entsprechende Dialogfenster zur Erzeugung eines Faktoreffektplans.

 Sie können nun die Daten im Excel-Blatt auswählen. Es gibt mehrere Arten die Daten in den XLSTAT Dialogfenstern auszuwählen (siehe auch das Tutoriel zu diesem Thema). Im untersuchten Beispiel beginnen die Daten in der ersten Zeile; es ist daher schneller die Spaltenauswahl zu benutzen. Daher erscheinen im Dialogfenster unten die Auswahlen in Form von Spalten. Die Option „Variablenbeschriftungen“ ist aktiviert, da die erste Zeile der Daten die Namen der Variablen enthält.

 Wählen Sie die den Name des Modells (Schleuder), die Anzahl der Faktoren (4 im Beispiel), die minimale und maximale Anzahl der Experimente (hier jeweils 9), die Anzahl der Ergebnisse (hier 1) und aktivieren Sie die Option Wiederholungen und geben Sie den Wert 10 ein, da die Versuche 10 mal wiederholt werden sollen.

 Im Reiter „Optionen“ können Sie die Vorgabewerte beibehalten. Im Reiter „Faktoren“ wählen Sie die Spalten im Blatt Sheet1 aus wie unten abgebildet, um die Informationen über die Faktoren einzugeben:

 Im Reiter „Antworten“ geben Sie die Informationen über die Antwortvariable ein.

 Die Berechnungen beginnen, sobald der Button "OK" geklickt wird. Es wird ein Dialogfenster angezeigt, mit orthogonalen Plänen aus der internen Datenbank, die dem gesuchten Problem nahe kommen. Alle Pläne mit einer Distanz von 0 treffen genau auf den gesuchten Fall zu. Hier ist dies ein Plan: ein Lateinische Quadrate Plan. In unserem Beispiel wählen Sie die vorgegebene Lösung aus.

 Sie erhalten eine Tabelle mit den Informationen über die Faktoren des Versuchsplans und den Versuchsplan selbst. Im Blatt Schleuder.

 2. Schritt: Durchführen der Experimente.

 Nun müssen die 90 Experimente durchgeführt werden und jeweils das Ergebnis in die zugehörige Zelle im erzeugten Versuchsplan eingetragen werden.

 Hier sind die Ergebnisse schon eingetragen, um mit der Analyse fortzufahren. Die Ergebnisse sind gelb unterlegt in der Ausgabe des Versuchplans.

 3. Schritt: Analyse der Experimente mittels ANOVA

 Nach dem Öffnen von XLSTAT klicken Sie auf den DOE Button und wählen die Funktion „Analysiere Faktoreffekt-Plan“.

 Nach dem Klicken des Buttons erscheint das entsprechende Dialogfenster zur Analyse eines Faktoreffektplans.

 Sie können nun die Daten im Excel-Blatt auswählen. Wählen Sie die den Name des Modells, Wählen Sie das entsprechende Feld B25 im Excelblatt des Versuchsplans aus (hier Schleuder!$B$25). Mittels dieser Auswahl kann XLSTAT die Informationen über den verwendeten Versuchsplan in einem versteckten Excelblatt finden und bei der Analyse benutzen. Wählen Sie ebenfalls die Ergebnisspalte aus wie im Bild ersichtlich.

 Im Reiter „Ausgaben“ wählen Sie nur die wichtigsten Informationen für dieses Tutorial. Sie können später gerne die Analyse mit mehr Optionen durchführen, falls Sie weitere Details benötigen:

 Die Berechnungen beginnen, sobald der Button "OK" geklickt wird.

 Zunächst werden die Deskriptiven Statistiken der 90 durchgeführten Versuche angezeigt. Danach werden die Anpassungskoeffizienten R2 und Q2 angezeigt. Ein Wert nahe bei 1 gibt an, dass das Modell eine hohe Aussagekraft hat. Diese ANOVA und ihr Modell beschreibt also gut die Daten, da R2  = 0,894.

 Weitere Einzelheiten zum Modell können aus den folgenden Modellparameter und Modellgleichung entnommen werden. Jedoch wichtig zur Beurteilung der Effekte der Faktoren ist die Grafik der Mittelwerte:

 In diesem Diagramm wird der Effekt der Faktoren auf die Wurfweite dargestellt. Für einen Faktor sind jeweils die Mittelwerte der Wurfweite für jede der Kategorien miteinander verbunden. Der Faktor mit der größten Variation ist am Einflussreichsten. Hier ist dies der Faktor „Position Munition“, dessen Wurfweite zwischen 331 für B1 und 200 für B3 schwanken. Am wenigsten Einfluss hat der Faktor „Schusshöhe“, der zwischen 277 für D1 und 257 für D3 variiert. Aufgrund der Wiederholten Messungen für jede der Kategorien kann man ebenfalls Konfidenzintervalle um die Werte des Mittelwertdiagramms herum finden.

 Als Fazit kann man ziehen, dass der Faktor „Schusshöhe“ einen geringen Einfluss hat im Vergleich zu den übrigen Faktoren und damit nicht weiter analysiert werden muss.

Der Faktor „Position Munition“ sollte genauer untersucht werden, um die optimale Einstellung zu finden. Dies könnte zum Beispiel zusammen mit den beiden anderen Faktoren „Gummiverankerung“ und „Ziehdistanz“ in einem Wirkungsflächen-Versuchsplan durchgeführt werden.