Question

Difficulty: Very hardFaktöriyel Deney Tasarımları

Optik lens üretiminde yüzey pürüzlülüğünü minimize etmek amacıyla yürütülen bir kalite iyileştirme çalışmasında, sıcaklık (X1X_1), basınç (X2X_2) ve soğuma süresi (X3X_3) parametrelerinin etkileri araştırılmaktadır. Bu amaçla her parametrenin iki seviyeli olduğu bir faktöriyel tasarım (232^3) planlanmıştır.

Üretim fırınının kapasite kısıtı sebebiyle denemeler, her biri 4 işlemden oluşan 2 kısımlı (bloklu) vardiyalara bölünmüş ve tasarım kurgulanırken üçlü etkileşim (X1X2X3X_1X_2X_3) vardiya bloklarıyla karıştırılmıştır (confounded). Tüm bu deneysel süreç, farklı haftalarda toplam 3 kez tam olarak tekrarlanmış (replicate) ve her tekrarda yine aynı üçlü etkileşim karıştırılmıştır.

Sürecin sonunda elde edilen verilere uygulanan varyans analizi (ANOVA) tablosunda şu kısmi sonuçlara ulaşılmıştır:
- Düzeltilmiş Genel Kareler Toplamı: 880880
- Vardiyalar (Bloklar) Arası Kareler Toplamı: 120120 (Tüm tekrarlardaki toplam 6 vardiya için)
- Ana etkilerin kareler toplamları: KTX1=80KT_{X_1} = 80, KTX2=60KT_{X_2} = 60, KTX3=40KT_{X_3} = 40
- İkili etkileşimlerin kareler toplamları: KTX1X2=50KT_{X_1X_2} = 50, KTX1X3=30KT_{X_1X_3} = 30, KTX2X3=20KT_{X_2X_3} = 20

Buna göre, tasarımın istatistiksel geçerliliğini test etmek için kullanılacak Hata Kareler Ortalaması (MSE) değeri kaçtır?

  1. A
    20
  2. B
    30
  3. C
    32
  4. 40Answer
  5. E
    50

Answer

Hata Kareler Ortalaması değeri 40'tır.
Doğru değer 40'tır. Sorudaki tasarım 3 tekerrürlü, her tekerrürü 2 bloklu bir kurgudur. Toplam gözlem N=24, Genel sd=23'tür. 6 blok bulunduğu için Blok sd=5'tir. Üçlü etkileşim karıştırıldığı için ana ve ikili etkileşimlerin (toplam 6 etkinin) sd'si 6'dır. Hata sd = 23 - 5 - 6 = 12 olarak bulunur. Hata KT = 880 - 120 - 280 = 480 olarak elde edilir. Buradan Hata Kareler Ortalaması = 480 / 12 = 40 çıkar.

Step-by-Step Solution

1
Deneydeki toplam gözlem sayısını ve Genel Serbestlik Derecesini (sd) hesaplama.
N=23×3 (tekrar)=24N = 2^3 \times 3 \text{ (tekrar)} = 24. Genel sd = 241=2324 - 1 = 23.
Tüm varyans analizlerinde toplam varyasyon, gözlem sayısının bir eksiği kadar serbestlik derecesine sahiptir.
2
Modeldeki blokların ve karışmamış (bağımsız) etkilerin serbestlik derecelerini belirleme.
Toplam 6 vardiya (blok) olduğu için Blok sd = 61=56 - 1 = 5. Ana etkiler (X1,X2,X3X_1, X_2, X_3) için 3 sd. İkili etkileşimler (X1X2,X1X3,X2X3X_1X_2, X_1X_3, X_2X_3) için 3 sd. Açıklanan toplam sd = 5+6=115 + 6 = 11.
Üçlü etkileşim (X1X2X3X_1X_2X_3) bloklarla karıştırıldığı (confounded) için modele ayrıca eklenmez, etkisi blok varyansının içindedir.
3
Hata Serbestlik Derecesini hesaplama.
Hata sd = Genel sd - Blok sd - Karışmamış Etkiler sd = 2356=1223 - 5 - 6 = 12.
Hata varyansı, model tarafından açıklanamayan geriye kalan serbestlik derecelerinden elde edilir.
4
Hata Kareler Toplamını (Hata KT) hesaplama.
İşleme (Ana + İkili Etkileşim) KT = 80+60+40+50+30+20=28080 + 60 + 40 + 50 + 30 + 20 = 280. Hata KT = Genel KT - Blok KT - İşleme KT = 880120280=480880 - 120 - 280 = 480.
Hata KT'yi bulmak için, blokların ve işleme etkilerinin kareler toplamları, düzeltilmiş genel kareler toplamından çıkarılır.
5
Hata Kareler Ortalamasını (MSE) hesaplama.
Hata KO = Hata KT / Hata sd = 480/12=40480 / 12 = 40.
Varyans analizi temel kuralına göre Kareler Ortalaması, Kareler Toplamının ait olduğu serbestlik derecesine bölünmesiyle bulunur.

Key Concept

Faktöriyel Tasarımlarda Karıştırma (Confounding) ve Parçalı Varyans Analizi (ANOVA)
Rate this question