Образовательный стандарт дисциплины "Системное моделирование"

1.3 Дробные факторные планы испытаний. Планирование испытаний

Можно сократить число испытаний, если от ПФП перейти к дробным факторным планам, или дробным репликам от полного факторного эксперимента. При переходе от ПФП к ДФП важно сохранить ортогональность матрицы планирования. С этой целью в качестве реплики (ДФП) пользуются ПФП для меньшего числа факторов. Такая возможность существует,

поскольку в ПФП число испытаний значительно превосходит количество определяемых коэффициентов линейной модели.

Пусть требуется получить уравнение регрессии вида

. (10)

Для решения задачи можно ограничиться четырьмя испытаниями , если в ПФП (табл. 4, а) столбец использовать в качестве плана для (табл. 4, а). Теперь элементы столбца служат не для расчета оценки , а характеризуют уровень фактора в каждом из опытов. Использованный план составляет половину ПФП , называется полурепликой (-репликой) от и записывается формулой . В рассмотренной задаче возможны два варианта ДФП (табл. 4, а, б).

Таблица 4

а) б)

Общее правило перехода от ПФП к ДФП сводится к следующему: для сокращения числа испытаний новому фактору присваивается вектор-столбец, принадлежащий взаимодействию, которым можно пренебречь. Формула ДФП имеет вид , где – количество факторов, введенных посредством замещения исключаемых из рассмотрения взаимодействий. В зависимости от соотношения чисел и реализуются , , и т. д. реплики ПФП.

Сокращение числа испытаний в рассмотренном примере достигнуто за счет утраты части информации: из рассмотрения исключено парное взаимодействие . В результате полученные оценки , , оказались смешанными оценками генеральных коэффициентов

; ; ,

поскольку соответствующие вектор-столбцы совпадают ( неразличимо с и т. д.). Эффективность ДФП определится тем, насколько удачно выбрана система смешивания линейных эффектов и эффектов взаимодействий. Поэтому при обращении к ДФП необходимо уметь заранее установить, какие из , являются несмешанными оценками соответствующих генеральных коэффициентов – определить разрешающую способность дробных реплик. Для этого находят применение понятия генерирующего соотношения и определяющего контраста.

Соотношение, показывающее, с каким из эффектов смешан рассматриваемый эффект, называют генерирующим. В рассмотренном примере это или . Определяющим контрастом называется символическое обозначение произведения столбцов. Умножая левую и правую части определяющего контраста на и памятуя, что , получим определяющий контраст или . Теперь, последовательно умножая левые и правые части на , , , можно выявить систему смешивания факторов. Для ДФП (табл. 4,б)