RSM/Design of Experiment(DoE) 실험 설계 프로세스

목차

 

개요

이번 포스트에서는 RSM방법론 중 1번째 프로세스인 Design of Experiment(DoE) 실험 설계 프로세스의 개념에 대해서 알아보겠다.

 

 

Super post

RSM/Response surface methodology 시스템 응답 최적화

 

 

 

 

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개념

 

실험을 효율적으로 설계하고 분석하는 방법론

 

실험계획법의 목적은 최소한의 실험 횟수와 자원을 사용하여 최대한의 정보를 얻는 것

 

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대표적인 종류 

• 완전 랜덤화 설계 (Completely Randomized Design, CRD)
  이 기법은 모든 실험 단위를 무작위로 처리해 처리 순서와 위치에 의한 영향을 제거한다. 간단하고 분석이 용이한 장점이 있으나, 처리간 상호작용이나 외부 요인에 대해 다루지 못하는 단점이 있다.
  
  
• 랜덤화 블록 설계 (Randomized Block Design, RBD)
  랜덤화 블록 설계는 실험 단위를 유사한 성질을 가진 블록으로 구분한 후, 각 블록 내에서 무작위로 처리를 할당한다. 이를 통해 블록 간의 변동을 제거하고 처리 효과를 명확하게 파악할 수 있다.
  
  
• 라틴 스퀘어 디자인 (Latin Square Design, LSD)
  라틴 스퀘어 디자인는 두 개의 외부 요인에 의한 변동을 제거하기 위해 사용된다. 실험 단위를 행과 열의 형태로 배열하고, 각 행과 열에 처리를 무작위로 할당해 두 요인의 영향을 동시에 제어할 수 있다.
  
  
• 전체 요인 설계 (Full Factorial Design)
  전체 요인 설계는 두 개 이상의 처리 요인과 그 요인들의 상호작용 효과를 검토하기 위해 사용된다. 모든 조합의 처리를 적용해 각 요인의 단독 효과와 상호작용 효과를 동시에 분석할 수 있다.
  
  
• 부분 요인 설계 (Fractional Factorial Design)
  부분 요인 설계는 전체 팩토리얼 설계의 일부 조합만을 사용해 실험을 수행한다. 이를 통해 실험의 복잡성과 비용을 줄이면서도 주요한 효과와 상호작용을 추정할 수 있다.
  
  
• 반응 표면 설계 (Response Surface Design, RSD)
  반응 표면 설계는 최적화 문제를 해결하기 위해 사용된다. 여러 개의 입력 변수와 그들 간의 상호작용이 반응(결과)에 미치는 영향을 연구하여, 반응을 최대화하거나 최소화하는 입력 변수의 조합을 찾아낸다. 이 방법은 주로 제품 개발, 공정 최적화 등에 사용된다.
  
  
• 태그우치 설계 (Taguchi Design)
  태그우치 설계는 일본의 품질 관리 전문가 태그우치 게이치(Genichi Taguchi)가 개발한 실험계획법이다. 이 방법은 기존의 실험 계획법에 비해 실험 횟수를 줄이고, 노이즈 요인을 고려해 품질 손실 함수를 최소화하는 최적 조건을 찾는다. 태그우치 설계는 제품의 품질 개선과 공정 향상을 위해 널리 사용된다.

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마무리

각 DoE는 특징이 존재하고 실험 목적, 문제 상황, 주어진 자원등에 따라서 적절하게 이용해야지 효율성과 정확성을 높여 원하는 결과를 빨리 낼수 있다.