Diseño De Experimentos
Enviado por hamberlim • 23 de Noviembre de 2013 • 2.283 Palabras (10 Páginas) • 388 Visitas
Capítulo 3
Diseño Estadístico de Experimentos
Una prueba o serie de pruebas en las cuales se introducen cambios deliberados
en las variables de entrada que forman el proceso, de manera que
sea posible observar e identificar las causas de los cambios en la variable
de salida
REALIZAR UN EXPERIMENTO
Aplicar los distintos niveles, o combinaciones de niveles cuando hay presentes
más de un factor, a distintas unidades experimentales y se observa
el valor de la variable respuesta.
25
26 Diseño Estadístico de Experimentos
¥ Unidades experimentales: (personas, elementos físicos,· · · )
¥ Factor: Variable controlable por el experimentador (Niveles del factor o
tratamientos)
¥ Variable de interés: Variable Respuesta
¥ Error experimental o perturbación: Variables no controlables por el experimentador
¥ Tamaño del experimento: número total de observaciones.
OBJETIVO
Estudiar el efecto que sobre la Variable Respuesta tiene un conjunto de
otras variables que reciben el nombre de Factores
ETAPAS
1) Diseñar un experimento con una estructura lo más adecuada posible a la
situación que se desea estudiar y a los medios disponibles.
a) Planteamiento general del problema y de los objetivos que se persiguen.
b) Selección y definición de la variable respuesta.
c) Elección de los factores y niveles que han de intervenir en el experimento.
d) Determinación del conjunto de unidades experimentales incluidas en
el estudio.
e) Determinación de los procedimientos por los cuales los tratamientos
se asignan a las unidades experimentales.
2) Realizar la experimentación de acuerdo con el plan previamente establecido
en el diseño.
3) Analizar estadísticamente los resultados obtenidos y comprobar si las hipótesis
establecidas y el modelo de diseño elegido se adecuan a la situación
estudiada.
4) Realizar las modificaciones oportunas para ampliar o modificar el diseño.
5) Obtener las conclusiones apropiadas.
Diseño Estadístico de Experimentos 27
PRINCIPIOS BÁSICOS
DEL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
¥ Aleatorización: La asignación de las unidades experimentales a los distintos
tratamientos y el orden en el que se realizan los ensayos se determinan
al azar.
¥ Replicación.
¥ Homogeneidad del material experimental.
DISEÑO COMPLETAMENTE
ALEATORIZADO
¥ Una compañía algodonera que emplea diversos fertilizantes desea comprobar
si éstos tienen efectos diferentes sobre el rendimiento de la semilla de
algodón.
¥ Una profesora de estadística que imparte en grupos experimentales de
alumnos, en los que explica la misma materia pero siguiendo distintos
métodos de enseñanza, desea comprobar si el método de enseñanza utilizado
influye en las calificaciones de los alumnos.
¥ Una industria química, que obtiene un determinado producto, está interesada
en comprobar si los cambios de temperatura influyen en la cantidad
de producto obtenido.
F INTERÉS: Un solo factor con varios niveles o tratamientos
F TÉCNICA ESTADÍSTICA: Análisis de la Varianza de un factor o una
vía
F OBJETIVO: Comparar ente sí varios grupos o tratamientos
F MÉTODO: Descomposición de la variabilidad total de un experimento
en componentes independientes
28 Diseño Estadístico de Experimentos
OTROS FACTORES QUE INFLUYEN
¥ Pequeñas variaciones en la cantidad de riego, en la pureza de los insecticidas
suministrados, etc.
¥ El nivel cultural del alumno, el grado de atención y de interés del alumno,
etc.
¥ La pureza de la materia prima, la habilidad de los operarios, etc.
Teóricamente es posible dividir esta variabilidad en dos partes, la originada
por el factor de interés y la producida por los restantes factores que
entran en juego, conocidos o no, controlables o no, que recibe el nombre
de perturbación o error experimental.
MODELO ESTADÍSTICO
yij = μ + τ i + uij , i = 1, · · · , I; j = 1, · · · ni
¥ yij : Variable aleatoria que representa la observación j-ésima del i-ésimo
tratamiento (nivel i-ésimo del factor).
¥ μ : Efecto constante, común a todos los niveles. Media global.
¥ τ i : Efecto del tratamiento i-ésimo. Es la parte de yij debida a la acción del
nivel i-ésimo, que será común a todos los elementos sometidos a ese nivel
del factor.
¥ uij : Variables aleatorias que engloban un conjunto de factores, cada uno
de los cuales influye en la respuesta sólo en pequeña magnitud pero que
de forma conjunta debe tenerse en cuenta. Deben verificar las siguientes
condiciones:
F La media sea cero: E[uij] = 0 ∀i, j .
F La varianza sea constante: Var [uij] = σ2 ∀i, j
Diseño Estadístico de Experimentos 29
F Independientes entre sí: E [uij urk] = 0 i 6= r ó j 6= k.
F Distribución sea normal.
OBJETIVO
Estimar lo efectos de los tratamientos y contrastar las hipótesis
1) Todos los tratamientos producen el mismo efecto.
H0 : τ i = 0 , ∀i
2) Frente a la alternativa: Al menos dos difieren significativamente entre sí:
H1 : τ i 6= 0 por lo menos para algún i
o equivalentemente
1´) Todos los tratamientos tienen la misma media:
H0 : μ1 = · · · = μI = μ
2´) H1 : μi 6= μj por lo menos para algún par (i, j)
SITUACIONES (EFECTOS)
¥ Modelo de efectos fijos:
X
i
niτ i = 0
¥ Modelo de efectos aleatorios
SITUACIONES (TAMAÑOS MUESTRALES)
¥ Modelo equilibrado o balanceado:Todas las muestras del mismo tamaño
(ni = n)
¥ Modelo no-equilibrado o no-balanceado: Los tamaños, ni, de lasmuestras
son distintos.
30 Diseño Estadístico de Experimentos
TABLA ANOVA
Fuentes de Variación Sumas de Grados de Cuadrados Medios Fexp
Cuadrados libertad
Entre grupos SCT r I − 1 CMT r
CMT r
CMR
Dentro de grupos SCR n − I CMR
TOTAL SCT n − 1 CMT
Aceptar H0 si Fexp ≤ Fα;I−1,N −I ; Rechazar H0 si Fexp>Fα;I−1,N−I
SCT = SCT r + SCR
1) SCT : Suma de cuadrados total
2) SCT r: Suma de cuadrados entre tratamientos
3) SCR: Suma de cuadrados dentro de los tratamientos
...