Дисперсионный многофакторный анализ представляет собой совокупность различных статистических методов, которые предназначены для проверки гипотез и связи между исследуемыми факторами и определенными признаками, не имеющими количественного описания. Также подобная методика позволяет определить степень взаимодействия факторов и их влияние на определенные процессы. Все эти определения звучат довольно запутанно, поэтому давайте разберемся в них более подробно в нашей статье.
Критерии и виды дисперсионного анализа
Метод дисперсионного многофакторного анализа чаще всего используется для поиска связи между непрерывной количественной переменной и номинальными качественными признаками. По сути, данная методика представляет собой тестирование различных гипотез о равенстве различных арифметических выборок. Таким образом, ее можно рассматривать и в качестве критерия для сравнения нескольких выборок. Однако результаты будут идентичными, если для сравнения используется лишь два элемента. Исследование t-критерия показывает, что подобная методика позволяет изучить проблему гипотез более детально, чем любой другой известный способ.
Также нельзя не отметить тот факт, что некоторые виды дисперсионного анализа базируются на определенном законе: сумма квадратов межгрупповых отклонений и сумма квадратов внутригрупповых отклонений абсолютно равны. В качестве исследования используется критерий Фишера, использующийся для детального анализа внутригрупповых дисперсий. Хотя для этого необходимы предпосылки нормальности распределения, а также гомоскедастичности выборок – равенство дисперсий. Что касается видом дисперсионного анализа, то различают следующие:
- многомерный или многофакторный анализ;
- однофакторный или одномерный анализ.
Не трудно догадаться, что второй рассматривает зависимость одного признака и исследуемой величины, а первый – базируется на анализе сразу нескольких признаков. Кроме того, многофакторная дисперсия не позволяет выявлять более прочную связь между несколькими элементами, поскольку исследуется зависимость сразу нескольких величин (хотя проводить метод намного проще).
Факторы
Задумались о методах проведения многофакторного корреляционного анализа? Тогда вам следует знать, что для детального изучения следует изучить те факторы, которые контролируют обстоятельства эксперимента и влияют на конечный результат. Также под факторами могут подразумеваться способы и уровни обработки значений, характеризующие конкретное проявление определенного условия. В этом случае цифры подаются в порядковой или номинальной системе измерений. Если же возникает проблема, связанная с группировкой данных, приходится прибегать к использованию одинаковых числовых значений, что немного изменяет конечный результат.
Также следует понимать, что количество наблюдений и групп не может быть чрезмерно большим, ведь это приводит к избытку данных и невозможности закончить расчет. В то же время способ группировки зависит не только от объема, но и от характера варьирования определенных значений. Размеры и количество интервалов в анализе могут определяться по принципу равных частот, а также одинаковых промежутков между ними. В итоге все полученные исследования будут указаны в статистике многофакторного анализа, которая должна базироваться на различных примерах. К этому мы еще вернемся в следующих разделах.
Назначение дисперсионного анализа
Итак, иногда могут возникать ситуации, когда необходимо сравнить между собой две или более различных выборок. В этом случае логичнее всего будет применить многофакторный корреляционно-регрессионный анализ, базирующийся на изучении гипотезы и связи различных факторов в степени регрессии. Также название методики указывает на тот факт, что в процессе исследования используются различные составляющие дисперсии.
В чем суть исследования? Для начала два или более показателей разбивают на отдельные части, каждая из которых соответствует действию определенного фактора. После этого проводится ряд исследовательских процедур на поиск взаимосвязи различных выборок и связей между ними. Чтобы более детально разобраться в столь сложной, но интересной методике, рекомендуем изучить несколько примеров многофакторного корреляционного анализа, приведенных в следующих разделах нашей статьи.
Пример первый
В производственном цеху есть несколько автоматических станков, каждый из которых предназначен для изготовления определенной детали. Размер производимого элемента представляет собой случайную величину, которая зависит не только от настроек самого станка, но и случайных отклонений, которые неминуемо будут возникать в результате производства деталей. Но как рабочему определить правильность работы станка, если он изначально производит детали с браком? Правильно, необходимо приобрести такую же деталь на рынке и сравнить ее размеры с тем, что получается во время производства. После этого можно регулировать оборудование таким образом, чтобы оно выпускало детали нужных размеров. И совсем не важно, что имеется производственный брак, ведь он также учитывается при расчетах.
В то же время если на станках будут определенные показатели, позволяющие определить интенсивность регулировки (осей X и Y, глубины и так далее), то показатели на всех станках будут совершенно разными. Если измерения оказались абсолютно одинаковыми, то производственный брак можно не учитывать вовсе. Однако такое происходит крайне редко, особенно если погрешности измеряются в миллиметрах. Но если выпущенная деталь обладает теми же размерами, что и стандарт, приобретенный на рынке, значит ни о каком браке не может быть и речи, поскольку при производстве "идеала" также использовался станок, дающий определенные погрешности, которые наверняка также учитывались рабочими.
Пример второй
Для изготовления определенного прибора, работающего на электричестве, необходимо использовать несколько типов различной изоляционной бумаги: электротехническую, конденсаторную и так далее. Кроме того, аппарат может быть пропитан смолой, лаком, эпоксидным составам и прочими химическими элементами, продлевающими срок эксплуатации. Ну а различные утечки под вакуумным цилиндром при повышенном давлении легко устраняются с помощью метода нагревания или выкачивания воздуха. Однако если мастер до этого использовал лишь по одному элементу из каждого списка, в процессе производства по новой технологии могут возникнуть различные трудности. Причем, практически наверняка, подобная ситуация будет вызвана из-за одного элемента. Однако рассчитать, какой именно фактор влияет на плохую работоспособность прибора, будет практически нереально. Именно поэтому рекомендуется использовать не многофакторный метод анализа, а однофакторный, чтобы быстрее разобраться с причиной неисправности.
Конечно же, при использовании различных инструментов и приборов, которые отслеживают влияние того или иного фактора на конечный результат, исследование упрощается в разы, однако обзавестись подобными агрегатами начинающему инженеру будет не по карману. Именно поэтому рекомендуется применять однофакторный дисперсионный анализ, позволяющий выявить причину неполадок за считаные минуты. Для этого будет достаточно поставить перед собой одну из наиболее вероятных гипотез, после чего начать доказывать ее путем экспериментов и анализа показателей работоспособности прибора. Довольно скоро мастеру удастся найти причину неполадок и устранить ее, заменив одну из выборок альтернативным вариантом.
Пример третий
Еще один пример многофакторного анализа. Предположим, что троллейбусное депо может обслуживать несколько маршрутов в течение суток. На этих самых маршрутах работают троллейбусы совершенно разных марок, а оплату за проезд собирают 50 разных контролеров. Однако руководство депо интересуется тем, каким образом можно сравнить между собой несколько различных показателей, влияющих на общую выручку: марка троллейбуса, эффективность маршрута и умение работника. Чтобы увидеть экономическую целесообразность, необходимо детально проанализировать влияние каждого из этих факторов на конечный результат. К примеру, некоторые контролеры могут плохо справляться со своими обязанностями, поэтому придется нанять более ответственных сотрудников. Большинство пассажиров не любят ездить на старых троллейбусах, поэтому целесообразнее всего использовать новую марку. Однако если оба этих фактора идут наряду с тем, что большая часть маршрутов являются высоко востребованными, то стоит ли вообще что-то менять?
Задача исследователя заключается в том, чтобы с помощью одного аналитического метода получить как можно больше полезной информации по поводу влияния каждого из факторов на конечный результат. Для этого необходимо выдвигать как минимум 3 различных гипотезы, которые придется доказывать различными способами. Дисперсионный анализ позволяет решить подобные задачи в максимально короткий срок и получить максимум полезной информации, особенно если используется многофазный метод. Однако не забывайте о том, что однофакторный анализ дает куда больше уверенности по поводу влияния того или иного фактора, поскольку он исследует выборку более детально. К примеру, если депо направит все силы на анализ работы кондукторов, то можно будет выявить много недобросовестных рабочих на всех маршрутах.
Однофакторный анализ
Однофакторный анализ – это совокупность методов исследования, направленных на анализ определенного фактора на конечный результат в конкретном случае. Также довольно часто подобная методика используется для сравнения наибольшего влияния между двумя факторами. Если проводить аналогию все с тем же депо, то следует сперва проанализировать по отдельности влияние различных маршрутов и марок троллейбусов на прибыльность, после чего сравнить полученные результаты между собой и определить, в каком направлении будет лучше всего развивать станцию.
Кроме того, не стоит забывать о таком понятии, как нулевая гипотеза – то есть гипотеза, которая не может быть отброшенной и на нее в любом случае влияют все факторы из перечисленных в той или иной степени. Даже если мы будем сравнивать между собой лишь маршруты и марки троллейбусов, от влияния профессионализма кондукторов все равно никуда не деться. Поэтому даже если данный фактор не поддается анализу, о влиянии нулевой гипотезы забывать не стоит. К примеру, если вы решили исследовать зависимость прибыли от маршрута, пускайте в рейс одного и того же кондуктора, чтобы показания оказались максимально точными.
Двухфакторный анализ
Чаще всего данную методику также называют методом сравнения и используют для того, чтобы выявить зависимость двух факторов друг от друга. На практике придется использовать различные таблицы с точными показателями, чтобы не запутаться в собственных расчетах и влияниях на них факторов. К примеру, можно пустить по двум одинаковым маршрутам два совершенно разных троллейбуса в одно и то же время, пренебрегая фактором нулевой гипотезы (выбрать двух ответственных кондукторов). В этом случае сравнение двух ситуаций будет максимально качественным, поскольку эксперимент проходит в одно и то же время.
Многофакторный анализ с повторными опытами
Данный метод применяется на практике гораздо чаще других, особенно если речь идет о группе начинающих исследователей. Повторный опыт позволяет не только убедиться во влиянии того или иного фактора на конечный результат, но и найти ошибки, которые были допущены в ходе исследования. К примеру, большинство неопытных аналитиков забывают о наличии одной или сразу нескольких нулевых гипотез, что приводит к получению неточных результатов в ходе исследования. Продолжая пример с депо, можно проанализировать влияние тех или иных факторов в разный сезон года, поскольку количество пассажиров зимой сильно отличается от летнего. Кроме того, повторный опыт может натолкнуть исследователя на новые идеи и выдвижение новых гипотез.
Видеоролик и заключение
Надеемся, наша статья помогла вам разобраться в том, на чем основан метод многофакторного корреляционного анализа. Если у вас до сих пор остались какие-то вопросы по данной теме, то рекомендуем к просмотру небольшой видеоролик. В нем во всех подробностях рассказывается о методах дисперсионного исследования на определенном примере.
Как видите, многофакторный анализ – это довольно сложный, но очень интересный процесс, который позволяет выявить зависимость определенных факторов на конечный результат. Данная методика может применяться абсолютно во всех сферах жизни и эффективно использоваться для ведения бизнеса. Также модель многофакторного анализа можно использовать для достижения прорывных задач с помощью простых методов.
