Newsletter - Quality by Design |
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A and G Optimal 디자인은 어떤 디자인일까요? |
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안녕하세요. 랩솔루션즈입니다.
이번 뉴스레터에서는 Fusion QbD에서 많이 사용되는 A-and G-Optimal 디자인에 대해 알아보겠습니다
A- and G-optimal Process 디자인은 실험계획법에서 매우 중요한 두 가지 최적화 기준, 즉 A-최적화와 G-최적화를 결합한 설계 접근법입니다. 이 방식은 특히 과정 최적화와 모델의 정확성 향상에 중점을 두고 있으며, 과학적 및 공학적 응용 분야에서 광범위하게 활용됩니다.
A-최적화 (A-Optimality)
- 목적: A-최적 설계의 목표는 파라미터 추정의 분산을 최소화하는 것입니다. 구체적으로는 모든 모델 파라미터 추정의 분산의 합을 최소화하여 전체적인 추정 정밀도를 높이는 것이 목적입니다.
- 효과: 이를 통해 실험 결과에 대한 파라미터의 추정이 더 정확해지고, 결과적으로 모델의 신뢰성이 향상됩니다.
G-최적화 (G-Optimality)
- 목적: G-최적 설계는 실험 디자인 내에서 예측의 최대 분산을 최소화하는 것을 목표로 합니다. 즉, 실험 범위 내에서 가능한 최악의 예측 분산을 줄이려고 합니다.
- 효과: 이 설계는 모든 가능한 실험 조건에서 모델의 예측 신뢰도를 극대화하려는 목적을 가지고 있으며, 특히 예측의 정확성을 중시하는 분야에서 유용합니다.
A- and G-optimal Process 디자인의 통합
- 결합 목적: A- and G-optimal Process 디자인은 이 두 가지 최적화 기준을 통합하여 실험계획을 설계함으로써, 모델 파라미터의 추정 정확도와 예측 정확도를 동시에 최적화합니다. 이는 파라미터 추정과 예측 능력 모두에서 효율적인 설계를 가능하게 합니다.
- 적용 분야: 이러한 유형의 설계는 복잡한 산업 공정, 화학 반응, 제품 개발 등 다양한 공학적 응용 분야에서 특히 유용하며, 실험의 효율성을 극대화하고 비용과 시간을 절약할 수 있도록 돕습니다.
즉, A- and G-optimal Process 디자인은 고급 실험계획법으로, 실험 설계 시 두 가지 중요한 통계적 특성을 동시에 고려함으로써 보다 정밀하고 신뢰할 수 있는 실험 결과를 도출할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 특히 파라미터 추정과 예측 정확도가 모두 중요한 응용 분야에서 큰 이점을 제공합니다. |
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예를 들어보겠습니다.
제약 회사에서 새로운 약물의 제조 공정을 최적화하고자 합니다. 이 공정에는 약물의 용해도, 반응 온도, 그리고 반응 시간이 중요한 변수로 작용합니다. 회사는 이 변수들의 최적 수준을 결정하여 최대의 약효를 발휘하고 제조 비용을 최소화하려고 합니다
실험 변수
- 용해도 (% 농도): 5%, 10%, 15%
- 반응 온도 (°C): 60°C, 80°C, 100°C
- 반응 시간 (시간): 1시간, 2시간, 3시간
실험계획 테이블 아래는 A- and G-optimal Process 디자인을 적용한 실험계획 예시입니다. 이 실험계획은 각 변수의 주요 효과와 상호작용을 효과적으로 평가하고, 예측 정확도를 높이기 위해 최적화되었습니다. 이 테이블은 실험계획의 개념적 예를 제공하며, 실제 실험에는 전문적인 통계 소프트웨어를 사용하여 좀 더 세밀하게 계획할 수 있습니다.
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테이블 설명
- 중심점(Center Point): 실험 번호 5와 6은 중심점으로, 이 설정은 중간값(용해도 10%, 온도 80°C, 시간 2시간)을 반복 측정하여 데이터의 재현성을 확인하고, 모델의 적합성을 평가합니다.
- 극단점(Star Points): 실험 번호 1, 2, 3, 4, 9, 10, 11, 12는 변수의 극단값(최소 및 최대 수준)에서의 실험으로, 변수의 주요 효과와 상호작용을 평가합니다.
- 추가 실험: 실험 번호 7, 8, 13, 14, 15, 16은 변수 조합의 다양한 수준에서 수행되며, 모델의 예측 정확도를 높이고 변수 간의 상호작용을 더욱 정밀하게 파악합니다.
이 실험계획 테이블은 A- and G-optimal Process 디자인의 원칙에 따라, 각 변수의 효과를 정확히 평가하고 예측의 최대 분산을 최소화하도록 최적화되었습니다. |
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다음 뉴스레터에는 Fusion QbD로 HPLC Method 개발을 위한 스크리닝 디자인을 짜보고 그 디자인에대한 Design Stastics를 이해 해 보도록 하겠습니다.
감사합니다.
관련하여 추가 궁금한 사항이 있으시면 help@labsolutions.co.kr 로 연락 부탁드립니다.
감사합니다. |
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