How can I generate a factor effect design and how to do the corresponding analysis of the results?

Conjunto de datos para Diseño de selección, Análisis de un diseño de selección XLS210 KB

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Ventajas

  • Sencillo y dirigido a los usuarios
    Sencillo y dirigido a los usuarios XLSTAT es un software que se integra de forma transparente con Microsoft Excel, que es la hoja de cálculo más difundida del mundo. Esta integración hace que sea una de las herramientas más sencillas para trabajar ya que utiliza la misma filosofía que Microsoft Excel. El programa está disponible en una ficha de XLSTAT. Los análisis se agrupan en menús funcionales. Los cuadros de diálogo están dirigidos a los usuarios, por lo que la preparación de los análisis es tarea sencilla.
  • Resultados y datos compartidos sin dificultad
    Resultados y datos compartidos sin dificultad Una de las mayores ventajas de XLSTAT es la forma transparente con la que se pueden compartir los datos y los resultados. Los resultados se almacenan en Microsoft Excel de modo que cualquier usuario puede acceder a ellos. No es necesario que el destinatario tenga una licencia de XLSTAT o cualquier visor adicional, lo que facilita y rentabiliza el trabajo en equipo. Del mismo modo, es fácil integrar los resultados en otras aplicaciones de Microsoft Office, como PowerPoint, por lo que se pueden crear estupendas presentaciones en cuestión de minutos.
  • Modular
    Modular XLSTAT es un producto modular. XLSTAT-Pro es un módulo principal de estadística de XLSTAT, que incluye todas las funcionalidades dominantes en el análisis estadístico y multivariado. Es posible añadir funciones más avanzadas por medio de módulos complementarios para aplicaciones específicas. De este modo es posible adaptar el software a sus necesidades, aumentando la rentabilidad.
  • Didáctico
    Didáctico Los resultados de XLSTAT están organizados por análisis y es fácil desplazarse por ellos. La información útil se proporciona junto con los resultados para ayudarle en su interpretación.
  • Asequible
    Asequible XLSTAT es una solución completa y modular que se puede ajustar a cualquier necesidad de análisis comercial. Tiene un precio muy razonable, por lo que el retorno de su inversión es casi inmediato. Todas las licencias de XLSTAT incluyen también un servicio de asistencia de la mayor calidad.
  • Accesible: disponible en muchos idiomas
    Accesible: disponible en muchos idiomas Nos hemos asegurado de que XLSTAT sea accesible para todos traduciendo el programa a muchos idiomas, incluyendo chino, inglés, alemán, italiano, japonés, polaco, portugués y español.
  • Automatizable y personalizable
    Automatizable y personalizable La mayoría de las funciones estadísticas disponibles en XLSTAT pueden llamarse directamente desde la ventana Visual Basic de Microsoft Excel. Pueden modificarse e integrarse en código fuente adicional para ajustarse a sus necesidades. Añadir tablas y trazados, así como modificar los resultados existentes se convierte en tarea sencilla. Además, XLSTAT incluye algunas herramientas especiales en los cuadros de diálogo para generar automáticamente el código fuente VBA para reproducir su análisis empleando el editor de VBA o simplemente cargar ajustes predeterminados. Esta automatización de análisis rutinarios sin esfuerzo le ahorrará gran cantidad de tiempo.

How can I generate a factor effect design and how to do the corresponding analysis of the results?

Experimental design using a factor effect design and an ANOVA analysis afterwards is a standard approach to study several factors. The effects on the response variables are evaluated using an ANOVA and its mean value histogram.

In this example there are 4 factors: rubber band length (A1, A2 and A3), ball position (B1, B2 and B3), pull back distance (C1, C2 and C3) and shooting height (D1, D2 and D3). The distance of the ball will be analyzed in this study.

An Excel sheet with both the data and the results can be downloaded. Data are based on the common catapult example used in experimental design for teaching. It is described for example 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] on page II.2 – 12 ff. An experimental design to study the effects of 4 factors that might have an influence on the throwing distance of the catapult will be generated and after the experiments have been carried out, the results are analyzed in order to study the effects of each factor.

1. step: Generate an experimental design

After opening XLSTAT, click the DOE button in the ribbon and select “Screening designs” (see below).

Once you've clicked on the button, the dialog box appears. Select the data on the Excel sheet.

Enter the model Name (catapult), select the number of factors (4 inthis example), the minimum and maximum number of experiments (9 inthis example), the number of responses (here 1) and activate the option “Repetitions” and enter the value 10, because the experiments will be carried out 10 times.

In the „Options“ tab, you can keep the default values. In the “factors” tab, select the corresponding columns in the Excel sheet “Sheet1” as shown in the screenshot in order to enter the information about the factors:

In the “responses” tab enter the information about the response variable.

Once you have clicked on the “Ok” button, the computation starts. A new window is displayed with orthogonal designs from the internal data base that are closely related to the problem. All designs that have a distance value of 0 fit exactly the described problem with in this case a Latin Square Design. In our example we chose the proposed solution.

A table with information about the factors of the experimental design and the design table itself are displayed in the Excel sheet catapult.

2. Step: Carrying out the experiments.

Now the 90 experiments are carried out and the resulting distance is written in the corresponding Excel cell in the generated experimental design.

In the attached file, the results are already entered in order to be able to continue with the analysis. The results are on a yellow background in the file to find them easier.

3. Step: Analysis of the experiments using an ANOVA

After opening XLSTAT, click the DOE button in the ribbon and select “Analysis of a screening design” (see below).

Once you've clicked on the button, the dialog box appears. Select the data on the Excel sheet.

Now you are able to select the data in the Excel sheet. Select the name of the model by selection the corresponding cell B25 in the Excel sheet of the experimental design (hier catapult!$B$25). By the help of this selection XLSTAT can find information about the chosen experimental planning in the hidden Excel sheet and will use this information during the analysis. Select the result column as shown in the screenshot below.

In the „Output“ tab, activate only the most important information for this tutorial. You can redo the analysis and select more options in order to have additional information in the report.

Once you have clicked on the “Ok” button, the computation starts.

The first result is a table with the descriptive statistics about the 90 experiments. Then the goodness of fit coefficients R2 and Q2 are displayed. A value close to 1 indicates that the model has a good fitting to the data. This ANOVA and its model describe the data very well, because R2 =  0,894.

Further details about the model are available in the two following sections with the model parameters and the model equation. The most important for the study of the factor effects are the mean chart:

In this diagram the effect of each factor with respect to the distance is displayed. For a given factor the mean distance for each of its categories is displayed and connected by a line. The factor with the biggest variation has the biggest effect. In this example it is the factor “ball position” with a distance varying between 331 for B1 and 200 for B3. The smallest effect has the factor “shooting height” with 277 for D1 and 257 for D3. By the help of the repeated measurements for each of the categories, confidence intervals can be calculated and displayed around each mean value.

As a conclusion of the tutorial, the factor “shooting height” has only little influence compared to the other factors and can be taken out of the analysis.

The factor “ball position” should be analyzed in a closer way in order to find the optimal position. This could be done for instance together with the two other factors “rubber band length” and “pull back distance” in a surface response experimental design.