DISEÑO DE EXPERIMENTOS.

REPASO UNIDADES 1 y 2 DISEÑO DE EXPERIMENTOS

1. ¿QUE ES EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS Y CUÁL ES SU OBJETIVO?

Metodologia estadística destinada a la planificación y análisis de un experimento.

Son modelos estadísticos clásicos cuyo objetivo es averiguar si unos determinados factores influyen en una variable de interés y, si existe influencia de algún factor, cuantificar dicha influencia.

Es estudiar si cuando se utiliza un determinado tratamiento se produce una mejora en el proceso o no. Para ello se debe experimentar aplicando el tratamiento y no aplicándolo. Si la variabilidad experimental es grande, sólo se detectará la influencia del uso del tratamiento cuando éste produzca grandes cambios en relación con el error de observación.

2. ¿QUÉ TIPO DE PROBLEMAS SE PUEDEN RESOLVER CON EL DOE?

El diseño experimental es un medio de importancia crítica en el medio de la ingeniería para mejorar el rendimiento de un proceso de manufactura. También se plantea extensamente en el desarrollo de nuevos procesos. La aplicación de técnicas de diseño experimental en una fase temprana del desarrollo de un proceso puede dar por resultado:

1. mejora del rendimiento del proceso

2. menor variabilidad y mayor proximidad a los objetivos

3. menor tiempo de desarrollo

4. menores costes globales

Los métodos de diseño experimental también tienen un cometido importante en las actividades de diseño técnico (o de ingeniería) en las que se desarrollan nuevos productos y se mejoran otros ya existentes. Algunas aplicaciones son:

1. evaluación y comparación de configuraciones de diseño básicas

2. evaluación de materiales alternativos

3. selección de parámetros de diseño de modo que el producto funcione bien en una amplia variedad de condiciones de campo

El uso del diseño experimental en estas áreas puede dar por resultado productos con mayor confiabilidad y mejor funcionamiento en el campo, menores costes, y menor tiempo de diseño y desarrollo del producto.

3. EXPERIMENTO:

Definición

El término "Experimento" se refiere a la creación y preparación de lotes de

prueba que verifiquen la validez de las hipótesis establecidas sobre las causas

de un determinado problema o defecto, objeto de estudio.

Concepto

En un Experimento, el experimentador escoge ciertos factores para su estudio,

los altera deliberadamente de forma controlada y después, observa el efecto

resultante.

El Experimento puede realizarse bien en laboratorio o bien en el exterior: En la fábrica, en unos almacenes, en los locales del usuario, etc.

Un experimento es un ensayo o prueba.

Un experimento diseñado es una prueba o serie de pruebas en las que se inducen cambios deliberados en las variables de entrada de un proceso o sistema, de manera que sea posible identificar y observar las causas de los cambios en la respuesta de salida. Algunas de las variables del proceso son controlables (x, factores) y otras no (z).

Los objetivos del experimento son:

1. determinar qué variables tienen mayor influencia en la variable respuesta (y)

2. determinar el mejor valor de las variables controladas (x) que influyen en y, de modo que y tenga casi siempre un valor cercano al valor nominal deseado

3. determinar el mejor valor de las x que influyen en y, de modo que la variabilidad de y sea pequeña

4. determinar el mejor valor de las x que influyen en y, de modo que se minimicen los efectos de las variables incontrolables.

4.-UNIDAD EXPERIMENTAL.

Unidad Experimental es la mínima unidad donde se aplican los tratamientos, puede ser una persona o una comunidad, una planta o una parcela. Es la unidad donde se toma el dato. El tamaño y número de elementos varía según los objetivos de la investigación.

5.- VARIABLES

Definición

Característica de un objeto que puede ser observada y que puede tomar diferentes valores, tanto en el mismo objeto como entre diferentes objetos.

Concepto

En base a la posibilidad de medida se distinguen dos tipos fundamentales de

variables:

Variables cualitativas:

Son aquellas cuyos valores, de carácter nominal, sólo pueden ser comparados como diferentes entre sí.

Ejemplos: La variable "color" puede tomar los valores rojo, azul, amarillo, etc.

La variable "empleado" puede tomar los valores Juan, José, Cristina, etc.

Variables continuas:

Son aquellas cuyos valores, de carácter numérico, permiten realizar un mayor número de comparaciones. Una variable continua permite teóricamente, un infinito número de valores entre dos valores consecutivos. (En la realidad la precisión de los instrumentos de medida pone un límite operativo).

Ejemplos: La variable "peso de la tableta de chocolate" puede tomar cualquier valor entre 95 y 110 gr. La variable "consumo de gasolina por 100 Km" puede tomar cualquier valor entre 9 y 15 litros etc.

6.- DIFERENTES TIPOS DE VARIABLES EN EL DISEÑO DE UN

EXPERIMENTO.

En un Diseño de Experimento se distinguen los siguientes tipos de variables, según el contenido conceptual, o papel que tienen en el mismo.

Variable independiente.

Es el factor (causa) que suponemos influye sobre la característica que medimos (defecto, error, etc). Para comprobar su influencia, el investigador lavmanipulará durante el Experimento, en el sentido que le asignará valores diferentes a cada observación.

Esta variable se llama también "tratamiento" y cada uno de los valores que se le asignarán "nivel de tratamiento".

En este Procedimiento se consideran sólo Experimentos con una única variable independiente.

Si se quiere o necesita manipular más de una variable independiente, será necesaria la colaboración de un experto en estadística, puesto que el Diseño del Experimento y la interpretación de los resultados se complican notablemente.

Variable dependiente.

Es aquella variable que se mide en cada observación del Experimento, para establecer si la variable independiente efectivamente influye sobre sus valores.

Variables extrañas.

Son todas aquellas que el investigador no puede manipular, pero influyen en la variable dependiente. Son la causa de que las observaciones en un mismo nivel de tratamiento no necesariamente arrojen el mismo valor de medida.

El conjunto de variables extrañas se denomina generalmente en el Diseño y Análisis de Experimentos "ruido" o "error experimental".

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