実験計画法 統計学・QC検定

誤差とは何か?

はじめに

どれだけ丁寧に設計された実験でも、完全に思い通りの結果が出ることはほとんどありません。
それはなぜかというと、必ず「誤差(ごさ)」が入り込むからです。

この記事では、実験計画法で絶対に押さえておきたい、
「誤差とは何か?なぜ実験には誤差が発生するのか?」について、やさしく解説します。

誤差とは?🔍

誤差の定義

誤差とは、本来得たい真の値(正確な結果)と、実際に観測された値との差のこと。

つまり、
理想と現実のズレ
これが「誤差」です。

どんなに慎重に作業しても、
完璧に同じ結果を再現することはできません。
その小さなズレが、誤差です。

カレー作りで考える🍛

あなたが「牛肉+スパイス多め+60分煮込み」というレシピでカレーを作ったとします。

1回目はとてもおいしくできた(90点)。
同じ条件で2回目を作ったら、少し味が落ちた(87点)。
3回目はまた少し違った(88点)。

これが誤差です。

同じレシピ、同じ作り方でも、
ほんのわずかな違い(火加減、材料の微妙な違い、人間の味覚の変動など)が、
結果に影響してしまうのです。

なぜ誤差は避けられないのか?🤔

原因説明
材料のばらつき肉や野菜の品質が毎回同じとは限らない
作業の微妙な違い切り方、混ぜ方、火加減が微妙にズレる
測定の誤差味の感じ方は人によっても日によっても変わる
外部環境室温、湿度、時間帯による違い

つまり、
人間が行う限り、また自然環境の中で行う限り、誤差はゼロにはならないのです。

誤差には2種類ある

種類説明
系統誤差同じ方向にズレる誤差(例:いつも温度が高すぎる)
偶然誤差ランダムにバラつく誤差(例:火加減がたまたま強かった)

特に実験計画法では、偶然誤差をどうコントロールするかが重要です。

誤差を無視するとどうなる?⚡

問題内容
結果が不安定になる条件の違いではなく、誤差のせいで結果が変わる
間違った結論を導くたまたまうまくいった条件を「正解」と勘違いする
再現性がない他の人がやっても同じ結果が出ない

科学や品質管理では、
再現性(何度やっても同じような結果が出ること)が非常に大事です。

だから、誤差をきちんと理解し、
できるだけ小さくする工夫が必要なのです。

誤差を抑える工夫✨

工夫方法例
繰返しを行う同じ条件で何回も実験して平均を取る
環境を一定にする室温、湿度、器具を揃える
作業手順を標準化する誰がやっても同じ手順になるようにする
高精度な測定を使う測定器や人間の感覚に頼りすぎない

実験計画法は、
「誤差を減らす」
「誤差の影響を読み解く」
この2つをとても大切にしています。

まとめ📝

誤差とは、
理想の結果と実際の結果のズレのこと。

誤差は避けられないものですが、

  • その存在を前提に実験を設計する
  • 誤差の大きさを測って分析する
  • 繰返しや標準化で誤差の影響を小さくする

ことで、より正確で信頼性の高い結果を得ることができるようになります。

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次の記事では、
「一元配置実験とは何か?どうやって単一の因子の効果を調べるのか?」
について解説していきます。

ここを理解すると、実験計画法の「最初の基本形」を完全にマスターできます!
ぜひ続けて読んでください!

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