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分割法とは？複雑な条件を整理するための実験設計

はじめに

これまで学んできた実験計画法では、

  • 因子間の主効果や交互作用を調べる

  • ばらつきをコントロールするためにブロック（乱塊法）を使う

という設計を行ってきました。

しかし、さらに複雑な条件が絡む実験（例えば、
大きな単位でしか設定できない因子と
小さな単位で自由に設定できる因子が混ざる場合）
には、特別な設計法が必要になります。

そこで登場するのが、
分割法（ぶんかつほう）です！

1. 分割法とは？

定義

分割法とは、大きな単位（粗い条件）と、小さな単位（細かい条件）の両方を効率的に実験できるように、2段階で割付けを行う設計法。

つまり、
粗い因子（変えにくい因子）と
細かい因子（簡単に変えられる因子）
を分けて考える方法です。

2. なぜ分割法が必要なのか？

現場の実験では、

  • 機械設定のように、1回変えるのにすごく手間がかかる因子

  • 温度設定のように、簡単に変えられる因子

が混ざることがよくあります。

もしすべての因子を同列に扱ってしまうと、

  • 機械設定を変えるたびに大きな準備コストがかかる

  • 非効率な実験になる

こんな問題が発生します。

分割法を使えば、
変えにくい因子はまとめて扱い、変えやすい因子は小分けで試す
ことで、効率よく実験できるのです！

3. 分割法の基本構成

 

項目 説明
主プロット因子（大因子） 変えるのに手間がかかる因子（例：機械の種類）
副プロット因子（小因子） その下で自由に変えられる因子（例：温度設定）

イメージ図

主プロット因子（例：機械A or B）
├── 副プロット因子（例：50℃）
├── 副プロット因子（例：70℃）
└── 副プロット因子（例：90℃）

→ 主プロット（機械）を固定して、その中で副プロット（温度）を試すイメージ！

4. 具体例：カレーの味評価で考える🍛

たとえば、カレーの実験で

  • 主プロット因子：調理器具（鍋1、鍋2）

  • 副プロット因子：スパイス量（少なめ・多め）

を検討したいとします。

鍋を交換するのは大変なので、
鍋は1回決めたらしばらく使い続け、
その鍋の中でスパイス量をいろいろ変えて試す。

これが分割法の考え方です！

5. 分割法の注意点

 

項目 説明
ばらつきの扱いが異なる 主プロット因子と副プロット因子では、ばらつき（誤差）の取り扱いが違う
分析が2段階になる 主プロット効果、副プロット効果、それぞれ別々に検定する必要がある
実験設計がやや複雑 無作為化や繰返し回数に注意が必要

まとめ

  • 分割法は、「変えにくい因子」と「変えやすい因子」を分けて扱う実験設計

  • 主プロット因子と副プロット因子に区別して割付ける

  • 現場の実験（設備変更・条件変更が混ざる場合）で非常に重要なテクニック！

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次の記事では、
応答曲面法とは？最適条件を探すための設計方法
について詳しく解説していきます！

これを押さえると、
「もっと良い条件（ベストな設定）」を探し出す力がつきます！

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