Diseño De Exprerimentos

INTRODUCCCIÓN AL DISEÑO DE EXPERIMENTOS CON EL USO DEL STATGRAPHICS

DEFINICIONES BÁSICAS:

El diseño de experimentos es la aplicación del método científico para generar conocimiento acerca de un sistema o proceso, dentro del diseño de experimentos se agrupan un conjunto de métodos estadísticos, los cuales, con participación de estrategias bien planteadas permiten obtener conclusiones válidas y objetivas permitiendo: el diseño de nuevos productos, mejorando procesos y el desarrollo de la manufactura e industria.

Es necesario entonces precisar que se entiende por experimento. Un experimento es la ejecución de una o varias pruebas con el objeto de sacar conclusiones sobre una cuestión de interés. Cuando hablamos de diseño de experimentos, las pruebas permiten cambios en las condiciones de operación de un sistema o proceso, con la intención de medir las secuelas que estos producen en la respuesta.

La operación de un sistema o proceso implica la intervención de una serie de variables o factores, cuyo concurso permite la transformación de cierta entrada en una salida que tiene una o más respuestas observables

Dentro de las variables, la variable salida o variable respuesta cuyo comportamiento nos interesa medir con el objeto de mejorar, lo que nos lleva a pensar que existe una manera

de operación diferente el proceso actual para el cual la variable respuesta sería mejor que el valor actual.

Factores controlables: son las variables de entrada o condiciones del proceso, las cuales se pueden fijar o manipular en un punto de operación, permitiendo la experimentación con ellas.

Factores no controlables: Cuando las variables no se puede controlar durante el proceso

Factores estudiados: Son las variables que se investigan en el experimento permitiendo observar su repercusión en la variable respuesta.

Un factor objeto de estudio puede tener diferentes valores los cuales son denominados niveles. Una combinación de los niveles de todos los factores se nombran como tratamiento o punto de diseño, en el, caso de experimentar con un solo factor de estudio los niveles corresponden a los tratamientos.

Se designa como unidad experimental a los elementos experimentales sobre los cuales se ejecutan las mediciones y a los cuales se asignan los tratamientos, al conjunto de las unidades experimentales se les denomina material experimental.

Se define como error aleatorio a la variabilidad observada que no puede ser explicada por los factores estudiados y que puede ser atribuible a los factores no estudiados y al error experimental. El error experimental es entonces la porción del error aleatorio que expresa los errores en la planeación y ejecución del experimento. Es importante entonces que la mayor parte de la variabilidad de la respuesta observada se deba a los factores objeto de estudio, y en menor medida al error aleatorio.

Para que el diseño experimental sea válido es fundamental que este deba de ser aleatorio, condición que permite a cada unidad experimental tener igual condición para ser asignado un tratamiento. Cuando el experimento es aleatorio los test de significancia son válidos ya que disminuye la probabilidad de que pueda existir una correlación entre las unidades experimentales, como segunda medida la estimación del error experimental no es sesgada, proporcionando estimaciones de los efectos de los tratamientos robustos. Finalmente extingue sesgos personales conscientes o inconscientes.

Cuando se corre más de una vez un tratamiento o combinación de los factores, lo cual significa volver a fijar las condiciones de operación, para obtener una nueva respuesta se dice que se ha corrido una repetición. El hecho de correr una repetición permite que podamos tener más certeza sobre que parte de la variabilidad se debe a el error aleatorio y cual a los factores objeto de estudio, aumentando con esto la confiabilidad de las mediciones, ya que las mediciones obtenidas en las repeticiones se suponen similares.

OBJETIVOS DEL DISEÑO EXPERIMENTAL

En términos generales los objetivos del diseño experimental se pueden resumir en:

1. Determinar cual combinación de los niveles de las variables de estudio poseen mayor influencia en la variable respuesta.

2. Determinar la combinación de los niveles de las variables tienen mayor influencia para que la variable salida este más cerca del valor deseado.

3. Determinar cual combinación de las variables influyen más para que la variabilidad en la respuesta sea mínima.

4. Determinar los niveles de las variables que tienen más influencia para que los efectos de las variables no controlables sean mínimos.

5. Determinar con cual combinación de las variables se puede obtener un punto óptimo de funcionamiento en las variables respuesta.

Todo experimento necesita de una planeación para poder determinar los factores o variables a estudiar, elegir la o las variables respuestas las cuales serán medidas en cada punto del diseño, seleccionar el tipo de diseño apropiado que permita estudiar los factores. Con base al diseño adecuado se debe de planear en detalle el trabajo experimental.

CLASIFICACION DE LOS DISEÑOS Existe una cantidad importante de diseños que se pueden clasificar de acuerdo a los objetivos de estudio, los aspectos más influyentes en la clasificación de los diseños son:

1. Objetivo del experimento

2. Numero de factores a controlar

3. Número de niveles para cada factor

4. Los efectos (relación factores-respuesta)

5. Costo del experimento, tiempo y precisión deseada

De acuerdo a lo anterior los diseños se pueden clasificar en:

1. Diseños para comparar dos o más tratamientos

2. Diseños para estudiar el efecto de varios factores sobre la o las respuestas

3. Diseños para determinar el punto óptimo de operación de un sistema o proceso

4. Diseños para optimizar mezclas

5. Diseños para hacer el producto insensible a los factores no controlables.

EXPERIMENTOS

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