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Klassische Versuchsplanung, einfach gestaltet!

 

Design-Expert bietet in einer sehr anwenderfreundlichen Umgebung die neueste Technik zur multifaktoriellen Datenanalyse und zur Planung von Experimenten. Design Expert durchläuft mit Ihnen die klassischen Stadien der Versuchsplanung, Screening, Optimierung (RSM) und Validierung. Gleichzeitig bietet das Programm die nötige Flexibilität, um auch komplexe Aufgabenstellungen in einem Versuchsplan abzubilden. Design Expert ermöglicht Ihnen somit, Zeit und Kosten für die Entwicklung neuer Produkte zu sparen und gleichzeitig die besten Prozessbedingungen zu erzielen.

Das beinhaltet nicht nur die Berücksichtigung von schwer zu verändernden Faktoren (Split-Plot-Designs), sondern eignet sich gerade auch für Anwendungen in der Chemie, für die Optimierung von Formulierungen im Rahmen von Mixture-Designs sowie kombinierten Designs für Mischungs- und Prozess-Faktoren.

Optimierung der Response Surfaces

Design-Expert bietet das drehbare 3D Plot. Es hilft Ihnen, sogenannte Response Surfaces zu visualisieren. Das Optimum wird über die numerische Optimierungs-Funktion erreicht. Dort werden auch gleichzeitig die optimalen Faktoreinstellungen ermittelt. Die Optimierungsplattform beherrscht mulitivariate Optimierung, damit können z.B. mehrere Zielgrößen gleichzeitig optimiert werden. Zielgrößenkonflikte können somit gelöst werden.

Argumente für Design Expert:

  • Drehbare 3D Graphik, Interaktive Conturdiagramme (Isolinien), beste Ternär Darstellung
  • Alle klassischen Versuchspläne, d-optimale für screeing und i-optimale-Pläne für RSM
  • Aktuelle Split-Plot Designs
  • Definitive Screening Designs
  • Beste Optimierungsfunktion (mehrere Zielgrößen und Einflussgrößen)
  • Zielfunktion als Formel nach Excel exportierbar
  • Fehlerfortpflanzung (Propagation of Error) hilft beim auffinden robuster Einstellungen
  • Für Rezepturoptimierung unentbehrlich!

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Design Expert
Die erste Wahl für statistische Versuchsplanung (DoE)

Mit Design Expert optimieren Sie Ihr Produkt oder Ihren Prozess mit den Methoden der statistischen Versuchsplanung (Design of Experiments, kurz: DoE). Mit Design Expert finden Sie die relevanten Faktoren, optimalen Prozesseinstellungen oder das Prozessfenster, maximale Performance oder die beste Zusammensetzung für ein Produkt. Die interaktiven 2-D Grafiken bieten viele sinnvolle Informationen auf fast spielerische Weise, z.B. das ziehen von Höhenlinien oder die Darstellung der Koordinaten eines beliebigen Punktes im Plot. Mit rotierbaren 3-D Diagrammen erhalten Sie ein Werkzeug um gefundene Zusammenhänge optimal zu visualisieren.

Entwickelt mit Blick auf die Usability

Bei der Entwicklung von Design Expert wurde besonderer Wert auf dessen Anwenderfreundlichkeit gelegt. Mit kommentierten statistischen Analysen und der ausführlichen kontextsensitiven Hilfe kann beinahe jeder die Ergebnisse interpretieren. Darüber hinaus unterstützt Sie der Design Wizard bei der Suche nach dem richtigen Versuchsplan für Ihr Vorhaben. Über mehrere Fragestellungen hinweg analysiert der Design Wizard Ihre Antworten und wählt auf deren Basis den passenden Versuchsplan für Sie aus - Besonders hilfreich für Neueinsteiger oder für Anwender, welche sich nicht sicher sind, wo sie mit Ihrem Versuchsplan starten sollen.

Umfangreiche und ausgereifte Funktionen für die Versuchsplanung

Design Expert bietet eine große Vielfalt möglicher Designs mit jeweils vielen Optionen und Einstellungen. Die Software bietet große Flexibilität bei der Handhabung von Kategorialen Faktoren (Einflussgrössen). Es sind sogar Kombinationen mit Mixtur- und /oder Prozessvariablen möglich. Nach der Design Definition generieren Sie ein Arbeitsblatt für Ihr Experiment in randomisierter Reihenfolge der Einzelexperimente. Das Hinzufügen, Löschen oder Duplizieren einzelner "runs" erledigt der "design editor".

Mit dem Optimierungsalgorithmus in Design Expert können dutzende Zielgrössen oder "Wünschbarkeitsfunktionen" (desirability functions) gleichzeitig maximiert werden. Ausserdem gibt es einmalige Möglichkeiten die Fehlerfortpfanzung (propagation of error POE) zu ermitteln und graphisch darzustellen. Damit wird es auch möglich, das Ziel der Variationsreduktion im Rahmen von z.B. einem Six-Sigma Projekt zu erreichen. Maximieren, Minimieren oder Erreichen von Zielvorgaben mit Faktoreinstellungen die robust sind. Noch nie war die statistische Versuchsplanung so einfach und effizient!


Allgemeine Features zur statistischen Versuchsplanung (DoE) mit Design Expert

  • Standard zwei-stufige voll- und teilfaktorielle Pläne (bis zu 512 runs) für bis zu 21 Faktoren
  • Allgemeine mehrstufige faktorielle Designs auch mit unterschiedlicher Anzahl der Faktorstufen für verschiedene Faktoren
  • Taguchi Orthogonale Felder
  • nicht reguläre Teilversuchspläne mit hoher Auflösung, wie z.B. 4 Faktoren in 12 runs
  • Placket-Burman Designs für 11, 19, 23, 27 oder 31 Faktoren in 12, 20, 24, 28 oder 32 runs
  • Response Surface Methode (RSM) Designs, einschliesslich zentral-zusammengesetzer Pläne (small, face-centered, etc.), Box- Behnken 3-stufige Pläne, hybride und D-Optimale Pläne
  • Mixturpläne, wie Simplex-Lattice, Simplex-Centroid (für bis zu 24 Komponenten) und D-Optimale Pläne
  • Kombinierte Mixtur und Prozess Pläne (Teig mischen und den Kuchen backen in einem Plan!)
  • Möglichkeit zur Darstellung beliebiger Datenspalten X und Y als Graphik (gut für die Visualisierung von Blockeffekten)
  • Leicht bedienbare automatische oder manuelle Modellreduktion
  • Möglichkeit der einfachen Auswertung für Designs mit fehlenden Daten

Flexibilität bei der Anpassung des Designs auf Ihre Bedingungen

  • Definieren Sie Ihre eigenen Generatoren für faktorielle Teilversuchspläne
  • Setzen Sie lineare, mulitfaktorielle Nebenbedingungen für RSM und Mixturpläne
  • Arbeiten Sie mit kategorialen Faktoren in RSM, Mixtur oder gemischten Plänen
  • Erzeugen Sie einen faktoriellen "Candidate Set" für RSM designs wenn nur bestimmte Faktorstufen möglich sind
  • Ignorieren einer kompletten Datenzeile ohne die Werte zu löschen

Statistische Datenanalyse schafft Vertrauen

  • Falls Ihr Modell vermengt sein sollte, weist ein Warnmeldung darauf hin bevor die ANOVA Ergebnisse für einen zwei-stufigen faktoriellen Teilversuchsplan erscheinen und gibt Ihnen die Möglichkeit die vermengten Effekte zu ersetzen.
  • Sie können optional verschiedene kommentierte Ansichten auswählen, die Ihnen helfen die Ergebnisse der Varianzanalyse ANOVA zu interpretieren
  • Sie können die einzelnen F-Tests für jeden Term des Modells sowie die Konfidenzintervalle der Koeffizienten anzeigen
  • Effekte können automatisch anhand des Kriteriums von "Lenth" oder anhand der Wahrscheinlichkeiten (p-values) gewählt werden.
  • Die neuen Einstellungen ermöglichen z.B. die gobale Änderung der Signifikanzschwelle (0,05 voreingestellt auf 0,01 oder 0,1)

Leistungsfähige Tools für die Modellanpassung

  • Ändern Sie das Grundmodell zwischen RSM und Faktoriell bzw. zwischen Scheffe (Mixtur) und "slack" (während der Design Phase und bei der Modellauswahl)
  • Ganzahlige Potenzen können den Modelltermen zugeordnet werden, z.B. cubisch
  • Wählen Sie Terme für das Modell, den Fehler oder Terme die ignoriert werden sollen (ermöglicht die Auswertung von Split-Plot und geschachtelten Designs)

Hervorragende Grafiken vereinfachen die Interpretation

  • Durch einen Klick auf den Statusknopf erhalten Sie eine kurze Darstellung des Design Typs, Informationen zu den Faktoren, der Zielgröße sowie dem Modell
  • Halb-Normale und Normal Wahrscheinlichkeitsplots geben einen Überblick über die signifikanten Effekte. Durch spezielle Punkte, die Schätzer für "pure error" darstellen (sofern Ihr Design dies erlaubt).
  • Ein Box-Cox Plot gibt Hinweise für die "beste" Transformation der Zielgrösse
  • Die komplette Liste verschiedener Plots zur Überprüfung der statistischen Annahmen und zum prüfen auf mögliche Ausreisser. Es kann auch ein Graph der vorhergesagten Werte gegen die tatsächlichen Werte einschliesslich der 45º Linie erzeugt werden
  • Erstellen Sie Grafiken von alternativen, aber vermengten Wechselwirkungen
  • Stellen Sie die Effekt Plot mit der original Skalierung Ihrer Zielgrösse dar, auch nachdem Sie diese bereits transformiert haben
  • Beobachten Sie die Güte der Vorhersage indem Sie Balken für die kleinste signifikante Differenz (LSD) in der Modellgraphik darstellen
  • Ungenau vorhergesagbare Bereiche werden in den Höhenliniendarstellungen schattiert, um Ihnen "sichere" Vorhersagen zu ermöglichen.
  • Sie können den Contourplot für verschiedene Werte der nicht sichtbaren Faktoren mittels eines Rollbalkens verschieben. Sobald ein Designpunkt genau an die gewählte Wertekombination hat wird dieser dargestellt!
  • Setzen Sie Beschriftungen mit den vorhergesagten Werten der Zielgrösse an beliebige Positionen
  • Ziehen Sie 2-D Konturlinien mit der Maus
  • 3-D Grafiken können rotiert werden dabei werden die projezierten 2-D Höhenlinien mit dargestellt
  • Sie können Farben, Texte und viele andere Eigenschaften der Graphik anpassen
  • Zeigen Sie alle Effekte in einer Graphik (mit trace und perturbation Plots)
  • Den Standardfehler des Designs können Sie in jedem Graphen darstellen (Kontur, 3D, usw..)
Brilliante Grafiken unterstützen bei der optimierung der Zielgrössen. Drehung der 3-D Grafiken in Echtzeit ermöglicht das Betrachten aus allen Blickwinkeln ohne Aufwand.
Wichtige Faktoren fallen im Halb-Normal Plot sofort ins Auge. Finden Sie die kritischen Wechselwirkungen, die Ihr Produkt oder Ihren Prozess beeinflussen.
Verschieben Sie die Höhenlinien und setzen Beschriftungen um Vorhersagen der Zielgrössen bei beliebigen Faktorkombination zu visualisieren.
Leistungsfähige Mixturpläne und die zugehörige Auswertung führen zu optimalen Zusammensetzungen.

Mit der optimierung für mehrere Zielgrössen finden Sie Ihren Arbeitspunkt

  • Maximieren, Minimieren oder geben Sie Zielwerte vor (für Zielsgrössen und Faktoren)
  • Priorisieren Sie die einzelnen Zielgrössen durch Gewichtungen
  • Sie können zwischen 2-D Höhenlinien-, 3-D Oberflächen, Histogramm oder einer Graphik der "Wünschbarkeitsfunktion" auswählen.
  • Kategorial Faktoren können berücksichtigt werden
  • Faktoren können auf konstant Werte eingestellt werden
  • Sie können weitere Zielgrössen in Form einer Gleichung angeben, wie z.B. eine Kostenfunktion
  • Der Overlay Plot zeigt die Nebenbedingung (Einschränkungen), die Sie für Ihren Prozess oder die Mixtur gesetzt haben
  • Sie können Vorhersagen für die Zielgrössen für beliebige Bedingungen erstellen (einschliesslich Vertrauensniveau - confidence level)

Weitere Informationen

Design Expert 10 – Demo!

Die Demo zur neuen Design Expert Version 10 steht auf der Seite des Herstellers Stat-Ease zum Download bereit. Die Demo ist kostenlos und für 30 Tage uneingeschränkt nutzbar.

Tutorials zu Design Expert 10

Auf der Website des Herstellers Statease, finden Sie eine Reihe von Tutorials und Manuals zur Software Design Expert 10. Sie benötigen zum lesen dieser Dateien den Acrobat Reader von Adobe.

Hier geht es zu den Design Expert 10 Tutorials.

Systemvoraussetzungen für die Software Design Expert

  Windows®
Andere Voraussetzungen

Display Resolution (1024x768 oder höher)

Betriebssystem Windows Vista SP2, 7, 8, 10
Min. CPU 1 GHz
Min. RAM 2 GB
Festplattenplatz 250 MB freier Speicherplatz auf der Festplatte

Neue Funktionen in Design Expert 10


Multi-Graph-Ansicht
Mit dieser neuen Darstellung können Sie mehrere Grahpen gleichzeitig beobachten und die Auswirkungen Ihrer eingegebenen Variablen sofort feststellen. Die Ansicht ermöglicht darüber hinaus Graphen mit unterschiedlichen Daten direkt zu vergleichen.

Mit der Multi-Graph-Ansicht in Design Expert 10 sehen Sie sofort die Auswirkungen Ihrer Dateneingabe und können diese direkt vergleichen

All Responses Option
Diese neue Option ermöglicht den direkten Vergleich von individueller Optimalität zur Gesamterwünschtheit.

Die All Responses Option zeigt Ihnen die individuellen Ergebnisse im Vergleich zur Gesamterwünschtheit

Design Wizard
Der Design Wizard begleitet und unterstützt den Anwender bei der Planung und Ausführung seines Versuchsplans. Mittels gezielter Fragestellungen führt der Design Wizard den Anwender zum geeigneten Versuchsplan für sein Vorhaben. Dies ist besonders hilfreich für Anwender die sich bei der Einschätzung ihres Experiments unsicher sind.

Die Hilfestellung im Design Wizard basiert u.a. auf Fragestellungen um den korrekten Versuchsplan ausfindig zu machen

Verbessertes Rückgängig/Wiederherstellen Feature
Die Funktion zum Rückgängig machen oder Wiederherstellen von Aktionen verfügt jetzt über ein zusätzliches Fenster, welches beim benutzen angezeigt wird und indem die genauen Änderungen angezeigt werden.

Mittels der Viewer-Box können Anwender direkt die Auswirkungen der Funktion Rückgängig oder Wiederherstellen einsehen

Neue Designs
Mehrere neue und überarbeitete Designs wurden Design Expert hinzugefügt:

  • Geblockte Definitive Screening Designs (DSDs): Diese neu entwickelten Versuchspläne können jetzt auch in Blöcke aufgeteilt werden.
  • Restricted Randomization Central Composite Designs (CCD): fügen Sie dieses RSM-Design in einen Split Plot ein, um mit 'hard-to-change' Faktoren zu hantieren.
  • Optimal split plots for Response Surface and Combined (mixture-process) designs: vereinfacht die praktische Vorgehensweise beim Experimentieren mit Einflussgrößen die schwer zu randomisieren sind.
  • Historical data choice for Combined designs: Take advantage of all the tools in Design-Expert: evaluation, model fitting, statistics, diagnostics, graphing and numerical optimization—to see if a sweet spot can be found in your collection of happenstance data, even if it includes both process factors and mixture components.
  • Power and sample size calculator for binomial responses during build: ergänzt Ihr Experiment mit genügend autarken Durchläufen um sicherzustellen, dass Sie keine wichtigen Einzelheiten übersehen.

Modeling tools supercharged

  • Definitive Screening Designs (DSD) moved to the Response Surface tab where they can be analyzed as a supersaturated matrix for quadratic modeling
  • AICc, BIC and Adjusted R-squared criteria in algorithmic selection
  • Automatic Model Selection tool for choosing Criterion and Selection method

Weitere Neuerungen

Technische Verbesserungen

  • Eine 64-Bit Version der Software steht nun zur Verfügung. Durch das Ausnutzen der 64-Bit Architektur erhöhen Sie signifikant die Performance und Geschwindigkeit der Software.
  • Diverse Verbesserungen zu Erhöhung der Rechengeschwindigkeit.
  • 'Optimal builds' werden nun parallel berechnet, was die Geschwindigkeit um das 3 bis 17-fache erhöht!
  • Versuchspläne sind nun nicht mehr auf 32K limitiert.

Graphen

  • Interaktive LSD (geringste signifikante Differenz) Balken
  • Mehr Flexibilität bei der Größenbestimmung und Platzierung von Markern auf Graphen
  • Anzeigen von ignorierten Variablen
  • Deaktivierung von Faktor-Namen
  • Select a point after adding a comment on a graph

Interface

  • Verbessertes Scrollen von Berichten und Tabellen
  • Verbessertes 'Copy-Paste' für Gleichungen
  • Verbesserter Export zu Excel, Word und Powerpoint
  • Dezimal Trennzeichen unterliegen nun einer Lokalisierung
  • LOESS Werkzeug zur Linienanpassung in Graphen
  • Verbessertes Layout des Werkzeugs für die Darstellung von Korrelationen zwischen zwei Spalten
  • Werkzeug für Nebenbedingung mit vereinfachter Darstellung der Gleichungen
  • Speichern und Wiederherstellen der Position im Design Layout, wenn zu dieser Ansicht zurückgekehrt wird
  • Einfügen von Abläufen nach oder vor einem ausgewähltem Durchlauf
  • Anpassen der Größe eines Reports mit Doppelklick
  • Die 'About-Box' beim Start wurde ersetzt durch den 'Splash Screen'
  • Wasserzeichen wurden den Beispielbildern in der Transformationsanzeige hinzugefügt
  • Bessere Handhabung von Fortschrittsbalken, darunter 'Threading'

Designs

  • Neuer erweiterter und überarbeiteter Bewertungsbericht für Split Plot Designs
  • Spaltenoption 'Neu anordnen als aktuell angezeigt' für Split Plot Designs
  • Column sort from View menu for Design Layout
  • Variance ratio displayed on the power response-entry screen for split plots

Modellierung

  • Auswahl der Terme nach dem Grad des Polynoms und Vergleich der Fit-Kritierien in dieser Anordnung
  • Protokoll der Modellauswahl in der automatischen Modellauswahl und in ANOVA
  • Wahrscheinlichkeitsverhältnis für Split Plot Designs
  • Vorwärts Auswahl für REML / ML Analysen
  • Aliase werden jetzt in der Effekt Liste verwaltet (macht die Alias Liste obsulet)
  • Krümmungs Begrifflichkeit für DSDs und andere SDs, welche zur Modellierung von quadratischen Konditionen genutzt werden, entfernt

Analysen

  • Option zum ignorieren von Gruppen für Split Plot Designs hinzugefügt
  • Bereich für Gleichungen auf der Split Plot ANOVA hinzugefügt
  • Analyse von Split Plot Designs mittels 'Maximum Likelihood (ML)' oder REML
  • Toleranzintervalle für Vorhersagen in Split-Plot-Designs
  • VIFs in Split Plot ANOVA
  • Einstellbare REML / ML Stoppregel und maximale Iterationen
  • Ausschluss von negativen Abweichungen bei der Berechnung von REML / ML
  • Varianzkomponenten in 'Mixed-Models' werden beim erreichen eines Schwellenwertes auf Null gesetzt
  • Verbesserte Berechnung von R2 in Split Plot Designs
  • Block-Abweichungen sind nicht mehr enthalten, wenn LSD-Werte berechnet werden
  • Auswahl zwischen einseitigen und zweiseitigen Tests für Intervalle
  • Neue Toolbox zum Betrachten der V-Matrix in 'Mixed-Models' Berechnungen

Diagnosen

  • Box-Cox Plot für 'Mixed-Models'
  • Externally studentized residuals and influence graphs for mixed models (Cook's Distance, DFFITS, Covariance Trace and Covariance Ratio)
  • Grenzwertlinien auf Diagnosediagramme sind beschriftet
  • Farbe nach Gruppen im Diagnose-Graphen 'Rest vs Factor'
  • Verbergen von begrenzten Standardwerten auf dem Graphen für DFFITS und DFBETAs
  • Bessere Fußnoten im Diagnosebericht