Zentral zusammengesetzte Pläne

 

[-> Weiter 9/16]
 
  • Zentral zusammengesetzte Pläne (Central Composite Designs)

Im Gegensatz zu den Box-Behnken-Plänen, die durch Reduzierung von 3n-Plänen abgeleitet werden, werden bei den zentral zusammengesetzten Plänen 2n-Pläne durch die Hinzunahme von Faktorstufen erweitert. Damit ist die Berechnung von quadratischen Koeffizienten möglich. Vom Konstruktionsprinzip handelt es sich bei zentral zusammengesetzten Plänen um stark reduzierte 5n-Faktorenpläne.

In der vereinfachten Darstellung im Bild kann man davon sprechen, dass die Eckpunkte mit Zentral- und Sternpunkten ergänzt werden. Mit der Anzahl der Faktoren steigt auch die Anzahl der Versuche an, jedoch weit weniger stark als bei den 3n-Faktorplänen. 

Bild: Transformierte Darstellung der Versuchspunkte eines zentral zusammengesetzten Planes für zwei und drei Einflussgrößen

Der Sternpunkteabstand a bestimmt maßgeblich die Eigenschaften des zentral zusammengesetzten Versuchsplanes. Wird a = Koordinatenabstand der Würfelecken = 1 gewählt, ergibt sich bei zwei Einflussgrößen ein vollfaktorieller 32-Plan. Bei drei Einflussgrößen ergibt sich ein reduzierter 3k-Plan. Die Sternpunkte können auch auf einer (Hyper-)Schale liegen. Ein Sonderfall dabei ist, wenn sie zusammen mit den Eckpunkten auf einer Schale liegen. In diesem Fall sind die Abstände der Eckpunkte und Sternpunkte vom Zentralpunkt gleich groß. In der Regel wird bei der Auslegung der zentral zusammengesetzten Versuchspläne auf die Orthogonalität des Designs geachtet.

Vorteile:
­ Abweichungen von der Linearität der Antwortfunktion erkennbar
­ geringer Auswerteaufwand

Nachteile:
­ der Versuchsaufwand steigt durch die Verwendung von fünf Faktorstufen
­ Verwendung von qualitativen Faktoren eingeschränkt