Introducción al diseño de experimentos

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
La experimentación juega un papel fundamental en virtualmente todos los campos de la investigación y el desarrollo. El objetivo de la experimentación es obtener información de calidad. Información que permita desarrollar nuevos productos y procesos, comprender mejor un sistema (un proceso industrial, un procedimiento analítico,...) y tomar decisiones sobrecómo optimizarlo y mejorar su calidad, comprobar hipótesis científicas, etc.

PROCEDIMIENTO BÁSICO
Planificación
1. Reconocimiento y formulación del problema 2. Escogencia de factores, niveles y rangos 3. Selección del la variable de respuesta 4. Escogencia del diseño experimental

Ejecución
5. Llevar a cabo el experimento Verificación 6. Análisis estadístico de los datos 7.Conclusiones y recomendaciones

MARCO CONCEPTUAL BÁSICO
Planificación
Obviamente la experimentación se debe planificar (diseñar) cuidadosamente para que proporcione la información buscada. Dicha planificación debe considerar dos aspectos importantes relacionados con toda experimentación: 1. La experimentación es normalmente cara. La capacidad de experimentar está limitada por el coste en tiempo y enrecursos (personal, productos de partida, etc...). Por tanto, una organización óptima de la experimentación deberá contemplar el menor número de experimentos que permita obtener la información buscada. 2. El resultado observado de un experimento (y) tiene incertidumbre:

y=h+e donde h es el resultado “verdadero” (desconocido) del experimento y e es una contribución aleatoria, que varía cadavez que se repite el experimento. Por ello, la Estadística, disciplina que proporciona las herramientas para trabajar en ambientes de incertidumbre, juega un papel fundamental en el diseño de los experimentos y en la evaluación de los resultados experimentales. El análisis de los resultados experimentales permitirá obtener conclusiones sobre el sistema en estudio y decidir actuaciones futuras.Tanto por la importancia de las decisiones que se pueden tomar, como por el coste elevado de la experimentación no parece adecuado dejar la elección de los experimentos y la evaluación de los resultados a la mera intuición del experimentador. Parece más razonable utilizar una metodología matemática y estadística que indique como planificar (diseñar, organizar) la secuencia de experimentos de unaforma óptima, de modo que se minimice tanto el coste de la experimentación como la influencia del error experimental sobre la información buscada. Dicha planificación y análisis es el principal objetivo del Diseño Estadístico de Experimentos. ¿Qué es el Diseño Estadístico de Experimentos? Se podría definir el Diseño Estadístico de Experimentos (DEE), también denominado diseño experimental, como unametodología basada en útiles matemáticos y estadísticos cuyo objetivo es ayudar al experimentador a: 1. Seleccionar la estrategia experimental óptima que permita obtener la información buscada con el mínimo coste. 2. Evaluar los resultados experimentales obtenidos, garantizando la máxima fiabilidad en las conclusiones que se obtengan. ¿En qué situaciones se aplica el Diseño Estadístico deExperimentos? Las situaciones en las que se puede aplicar el DEE son muy numerosas. De forma general, se aplica a sistemas en los cuales se observan una o más variables experimentales dependientes o respuestas (y) cuyo valor depende de los valores de una o más variables independientes (x) controlables llamadas factores. Las respuestas además pueden estar influidas por otras variables que no soncontroladas por el experimentador. La relación entre x e y no tiene porqué ser conocida. Aunque el DEE se puede aplicar cuando se estudia un solo factor (como por ejemplo en la elección de los patrones más adecuados para construir una recta de calibrado), sin duda sus ventajas se aprecian mejor cuando se debe estudiar más de un factor.

¿Qué objetivos se suelen perseguir al estudiar sistemas como los...