実験計画法 統計学・QC検定

L4直交表・L8直交表の使い方と割付けについて

はじめに

前回の記事で、直交配列表とは何か、なぜ実験に必要なのかを学びました。

今回は、
代表的な直交配列表「L4」と「L8」について、
具体的な使い方と割付け方法を、やさしく解説します!

直交配列表を実際に使いこなせると、
「効率的で無駄のない実験設計」ができるようになります!

1. L4直交表とは?

構成

  • 2水準因子(低/高、OFF/ONなど)

  • 3因子を扱う

  • 試行回数は4回

つまり、

 

23=8通り

の全数実験を行わず、
たった4通りの試行だけで主効果を推定できる表です。


L4直交表の具体形

 

試行 因子A 因子B 因子C
1 1 1 1
2 1 2 2
3 2 1 2
4 2 2 1

ここで、

  • 1=水準1(例えば低レベル)

  • 2=水準2(例えば高レベル)

を意味します。

2. L8直交表とは?

構成

  • 2水準因子を7因子まで扱える

  • 試行回数は8回

つまり、

本来は

 

27=128通り

必要な試行を、
たった8通りに圧縮して実験できる強力な直交表です。


L8直交表の具体形

 

試行 因子A 因子B 因子C 因子D 因子E 因子F 因子G
1 1 1 1 1 1 1 1
2 1 1 1 2 2 2 2
3 1 2 2 1 1 2 2
4 1 2 2 2 2 1 1
5 2 1 2 1 2 1 2
6 2 1 2 2 1 2 1
7 2 2 1 1 2 2 1
8 2 2 1 2 1 1 2

(※例によって1=低レベル、2=高レベル)

3. 直交表への割付け方

直交表を使うとき、
「どの因子をどの列に割り付けるか?」
が非常に重要です。

1️⃣重要な因子は早い列(左側)に割り付けるのが基本

理由:
直交表の左側の列ほど、交互作用の影響を受けにくく、
より純粋に主効果を推定しやすいからです。

例:因子A(肉の種類)が最重要なら、列1に割り付ける。

2️⃣あまり重要でない因子は「後ろの列(右側)」に置く

理由:
後ろの列は、場合によって交互作用と交絡することがあるため、
多少ズレても大丈夫な因子を配置します。

例:煮込み時間など細かい条件は、列3や列4に割り付ける。

(交互作用については次の記事で詳しく解説します!)

3️⃣交互作用を重視したい場合は「交互作用が分離できる列配置」を選ぶ

例えばL8直交表では、

  • 列1と列2の交互作用(AB)が列3に現れる

  • 列4と列5の交互作用(DE)が列6に現れる
    という特性を持っています。

交互作用を明確に測りたい場合は、
対応する列の交互作用成分が別列に割り付けられるようにします。

4. 割付けの具体的な手順

例えば、あなたがカレーの味実験を設計するとします。

項目 内容
重要因子① 肉の種類(牛・鶏)
重要因子② スパイス量(少・多)
あまり重要でない因子 煮込み時間(短・長)

この場合の割付け例:

直交表の列 割付ける因子
列1 肉の種類(最重要)
列2 スパイス量(次に重要)
列3 煮込み時間(優先度低め)

5. 注意点

  • 割付けた後、交互作用が交絡しないか確認する

  • 特にL8、L9のような大きな直交表では、「列の組み合わせで交互作用がどこに現れるか」が決まっているので要注意

  • 実験目的に合わせた柔軟な設計が必要

6. 割付けのコツまとめ

ポイント 解説
重要な因子は前列に! 列1、列2を優先的に使う
交互作用を見たいなら意識して列を選ぶ 直交表の交互作用表を参考にする
あまり重要でない因子は後列に回す 列4、列5など

7. 直交表を使うメリットまとめ

 

項目 メリット
効率化 少ない試行で必要な情報を得られる
バランス 各水準が均等に現れるので主効果を正確に推定できる
分析しやすい 直交性により、因子間の影響を簡単に分離できる

まとめ

  • L4直交表は「3因子2水準を4回の試行」で調べる表

  • L8直交表は「7因子2水準を8回の試行」で調べる表

  • 割付けは慎重に!

  • 直交表を使えば、実験効率が劇的に向上する!


次の記事へ

次の記事では、
交互作用の交絡とは何か?直交配列表の限界と注意点
について詳しく解説します!

ここを押さえると、
「直交表を使うとき、どんな注意が必要か」がわかるようになります。

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