実験計画法

【実験計画法】L12直交表の特徴|交互作用を「犠牲」にして最強の効率を手に入れる

こんにちは、シラスです。

前回まで、L4やL8直交表を使って「交互作用(相性)」を見抜く方法を解説してきました。

しかし、開発の現場では、こんな切実な叫びが聞こえてくることがあります。

「交互作用とか、細かいことはどうでもいい!
とにかくたくさんの因子(10個以上)を、手っ取り早く(12回くらいで)評価したいんだ!」

初期検討(スクリーニング)の段階では、相性をチマチマ調べるよりも、「どの因子が重要か?」をざっくり知ることの方が優先される場合があります。

そんな欲張りな願いを叶えるのが、今回紹介する異端の直交表、「L12直交表」です。

この表は、ある「犠牲」を払うことで、驚異的な実験効率を実現しています。
今日は、その犠牲の正体と、L12が最強と呼ばれる理由を解説します。

1. L12直交表の「スペック」

まず、L12直交表の実力を見てみましょう。
比較対象として、メジャーな「L16直交表」と並べてみます。

種類 実験回数 扱える因子の数 交互作用
L16直交表 16回 最大 15個 特定の列に出る
(見れる)
L12直交表 12回 最大 11個 全列に分散する
(見れない)

L16よりも少ない実験回数(12回)で、ほぼ同じ数(11個)の因子を調べることができます。
非常にコスパが良いですね。

しかし、右端の項目に注目してください。
「交互作用が見れない」と書いてあります。

2. 交互作用を「ミキサーにかける」

L8やL16では、「1列と2列の交互作用は、3列に出る」という決まりがありました(線点図)。
だから、3列を空けておけば、交互作用を評価できました。

しかし、L12直交表には、そんな決まった場所はありません。
どうなっているかと言うと…

🌪️ 交互作用のスムージー化

L12では、発生した交互作用(相性)を、特定の列に集めるのではなく、
「すべての列に均等に、薄くバラ撒く」
という特殊な設計になっています。

まるで、具材(交互作用)をミキサーにかけて、ジュースにして全体に混ぜ込んだような状態です。

全体に薄く混ざってしまうので、特定の交互作用を取り出して評価することは不可能です。
その代わり、「どの列にも、致命的な交互作用(お化け)が出ない」という安全性が保証されます。

3. なぜそれが「最強」なのか?

「交互作用が見れないなんて、欠陥品じゃないか?」
そう思うかもしれません。しかし、以下のシチュエーションでは、これこそが最強の武器になります。

スクリーニング(初期検討)

開発の初期段階では、「温度、圧力、材料、時間、速度…」など、怪しい因子が山ほどあります。
この段階で知りたいのは、細かい相性(交互作用)ではありません。

「とりあえず、一番効く『主役(主効果)』はどいつだ!?」

L12を使えば、交互作用のことを一切気にせず、空いている列に片っ端から因子を詰め込むことができます。
(L8やL16だと、交互作用が出る列を避けながら割り付けるので、空き部屋が無駄になります)

  • L16: 交互作用を避けると、実質5〜6個しか因子を入れられない。
  • L12: 交互作用を無視して、最大11個までギチギチに詰め込める。

この「収容力の高さ」こそが、L12がスクリーニング実験の王様と呼ばれる所以です。

まとめ

L12直交表は、交互作用を全列に均等に分散(犠牲に)する。
✅ そのおかげで、割り付けを気にせず、最大11個の因子を詰め込める。
✅ 多数の因子から重要項目を絞り込む「スクリーニング」に最適。

「木を見て森を見ず」にならないように。
最初はL12で「森(主効果)」をざっくり把握し、重要な因子が見つかったら、L8などで「木(交互作用)」を詳しく調べる。

この「L12 → L8」の黄金リレーを使えるようになれば、実験の効率は劇的に向上します。

さて、ここまでは「2水準(High/Low)」の話でした。
しかし、現場では「材料が3種類ある(A, B, C)」といった3水準の因子を扱いたいこともありますよね?

「2水準の直交表(L8)に、無理やり3水準を入れることはできないの?」

次回は、そんな無茶振りを解決する裏技、「ダミー水準法(擬水準)」について解説します。

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