Анализ особенностей МНКО как в теоретическом плане, так и в плане практического применения позволяет обратить внимание на следующее.
1. В условиях пассивного эксперимента оценки коэффициентов bk в отличие от Аk являются смешанными. Однако по сравнению с МНКК предложенный метод позволяет точно оценить независимый вклад каждого эффекта в соответствующий коэффициент bk Это обстоятельство обуславливает более высокую чувствительность МНКО по сравнению с МНКК, которая тем выше, чем больше количество исследуемых факторов, причем в этот список факторов могут входить как сильно, так и слабодействующие.
2. Эффективность метода зависит также от порядка следования факторов (эффектов) друг за другом при расчете коэффициентов модели. В случае расположения их в порядке убывания по степени значимости эффективность метода возрастает. Поэтому следует считать целесообразным перед применением МНКО предварительно расположить исследуемые факторы (эффекты) в порядке убывания значимости (степени влияния) по отношению к целевой функции. Для этого можно рекомендовать воспользоваться моделью, предварительно полученной с помощью ММСБ (коэффициенты которой, в отличие от коэффициентов МНКО, являются одновременно и весами факторов, а процедура получения модели включает в себя отсев незначимых факторов и очищение исходных данных от грубых промахов), или каким-либо другим методом, например, методом максимального правдоподобия, который не дает модели, но располагает факторы по степени убывания их влияния с одновременным отсечением заведомо незначимых.
3. Расчет по МНКО в условиях активного плана является частным случаем определения коэффициентов регрессии по результатам пассивного эксперимента.
Рис.7.3. Алгоритм расчета математической модели по МНКО
4. Поскольку оценки МНКО получены на основе тех же предпосылок, что и оценки МНКК, то они обладают одинаковыми свойствами, то есть несмещенности, эффективности и состоятельности. Однако исследования последних лет отрицают свойство состоятельности за статистическими оценками, с чем, по-видимому, следует согласиться (см. подраздел 5.6).
5. Здесь же следует подчеркнуть, что поскольку МНКК выведен для закона нормального распределения факторов и выходной величины, то, по-видимому, эти же требования в значительной степени относятся и к МНКО.
6. Существенной особенностью и преимуществом МНКО является то обстоятельство, что в силу перехода данных в заведомо ортогональную систему координат можно получать оценки коэффициентов и для коррелированных факторов и для квадратных членов.
7. Другой существенной особенностью и преимуществом МНКО является то, что для получения модели не требуется слишком длинной таблицы исходных данных как в ММСБП, лишь бы координаты точек факторного пространства были бы достаточно далеки друг от друга.
8. Модель МНКО является обычным алгебраическим выражением, коэффициенты ее представляют собой смешанные оценки и не являются, как в ММСБ, весами соответствующих факторов.
Пример 2. В табл. 7.2 представлены результаты исследования томатов сорта «Новинка Приднестровья» на лёжкость, причём в качестве выходного показателя Y принято процентное количество негодных плодов после стандартного хранения (каждый опыт в пяти повторностях), а в качестве влияющих факторов – сроки посева (X1) и сроки уборки (X2) в днях от начала соответствующей компании. Найти математическую модель количества негодных плодов после хранения методом наименьших квадратов с предварительной ортогонализацией факторов.
Р е ш е н и е. Для начала приведём табл. 7.2 к виду, удобному для работы МНКО.
Таблица 7.2.
План МНКО и результаты эксперимента
|
j |
z1j |
z2j |
z3j |
z4j |
z5j |
||
|
x1j |
x2j |
x1jx2j |
|||||
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
9,25 |
13,11 |
|
2 |
1 |
7 |
1 |
49 |
7 |
5,15 |
2,77 |
|
3 |
4 |
8 |
16 |
64 |
32 |
18,07 |
8,89 |
|
4 |
4 |
18 |
16 |
324 |
72 |
26,18 |
23,30 |
|
5 |
21 |
9 |
441 |
81 |
189 |
8,81 |
3,99 |
|
6 |
21 |
21 |
441 |
441 |
441 |
21,65 |
23,00 |
|
7 |
25 |
23 |
625 |
529 |
575 |
11,45 |
18,41 |
|
8 |
25 |
32 |
625 |
1024 |
800 |
24,40 |
0,52 |
|
12,75 |
14,88 |
270,75 |
314,12 |
264,62 |
15,62 |
12,12 |
Затем по формулам (7.8) и (7.9) найдём коэффициент влияния xki (табл. 7.3) и ортогональные полиномы Ykj(Z) (табл. 7.4).
Таблица 7.3
Коэффициент влияния xki
|
k |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1 |
12,75 |
||||
|
2 |
14,88 |
0,693 |
|||
|
3 |
270,75 |
25,749 |
1,074 |
||
|
4 |
314,12 |
22,355 |
33,020 |
1,681 |
|
|
5 |
264,62 |
24,704 |
16,212 |
1,823 |
0,512 |
Таблица 7.4
Ортогональные полиномы и проверка адекватности модели
|
j |
Ортогональные полиномы |
Проверка адекватности в ортогональных координатах |
То же в декартовых координатах |
||||||||
|
y0j(Z) |
y1j(Z) |
y2j(Z) |
y3j(Z) |
y4j(Z) |
y5j(Z) |
||||||
|
1 |
+1 |
-11,75 |
-5,74 |
38,96 |
73,60 |
10,97 |
9,25 |
6,60 |
7,0366 |
6,61 |
6,97 |
|
2 |
+1 |
-11,75 |
0,26 |
32,52 |
-65,70 |
2,81 |
5,15 |
12,51 |
54,1855 |
12,62 |
55,78 |
|
3 |
+1 |
-8,75 |
-0,82 |
-28,57 |
20,51 |
38,36 |
18,07 |
17,83 |
0,0560 |
17,84 |
0,05 |
|
4 |
+1 |
-8,75 |
9,18 |
-39,31 |
-31,56 |
-37,46 |
26,18 |
27,69 |
3,2810 |
27,70 |
2,30 |
|
5 |
+1 |
8,25 |
-11,60 |
-29,72 |
15,44 |
-45,10 |
8,81 |
8,51 |
0,0879 |
8,52 |
0,08 |
|
6 |
+1 |
8,25 |
0,40 |
-42,61 |
0,87 |
43,32 |
21,65 |
20,34 |
1,7109 |
20,35 |
1,68 |
|
7 |
+1 |
12,25 |
-0,37 |
39,23 |
-112,69 |
-0,01 |
11,45 |
11,27 |
0,0320 |
11,28 |
0,03 |
|
8 |
+1 |
12,25 |
8,63 |
29,56 |
101,38 |
-12,98 |
24,40 |
20,14 |
18,1245 |
20,15 |
18,04 |
|
S(?)2 |
8 |
865,5 |
327,3 |
10048,7 |
34369,5 |
7076,0 |
— |
S(?) |
83,5144 |
— |
84,93 |
Коэффициенты модели Ak в ортогональном пространстве найдём по формуле (7.11), а СКО и критерий Стьюдента – соответственно по формулам (7.12) и (7.13).
А1=0,1549; А2=0,8755; А3=-0,1026; А4=0,0357; А5=0,0074.
S1=0,1183; S2=0,1929; S3=0,0347; S4=0,0188; S5=0,0414.
t1=1,3090; t2=4,5496; t3=2,9555; t4=1,9003; t5=0,1780.
Так как табличное значение критерия Стьюдента tтабл(5%; 32)= 2,3069, то в модель, безусловно, войдут коэффициенты А0=15,62, А2=0,8755, А3=-0,1026, и она будет иметь вид
Проверка адекватности (табл. 7.4) дала: дисперсия адекватности
критерий Фишера
, что и доказывает адекватность полученной модели исходным экспериментальным данным.
Обратное преобразование по формулам (7.14) в данном случае не совсем подходят, так как полином y1(Z) оказался незначимым. В таких случаях лучше заново вывести формулы перехода.
При раскрытии скобок и приведении подобных членов получается
Тогда модель в декартовых координатах и первоначальных обозначениях имеет вид
Чтобы убедиться в правильности проделанных преобразований рекомендуем повторить процедуру проверки адекватности модели уже в декартовых координатах (два последних столбца табл.7.4).
В заключение обратим внимание на то, что МНКО дал адекватную модель по малому числу строк исходной таблицы, набранной из достаточно неупорядоченных данных – этого не может сделать никакой другой метод математического моделирования.
