Planificación de un experimento

2.3 Planificación de un experimento.

La experimentación forma parte natural de la mayoría de las investigaciones científicas e industriales, en muchas de las cuales, los resultados del proceso de interés se ven afectados por la presencia de distintos factores, cuya influencia puede estar oculta por la variabilidad de los resultados muestrales. Es fundamental conocer los factores que influyenrealmente y estimar esta influencia. Para conseguir ésto es necesario experimentar, variar las condiciones que afectan a las unidades experimentales y observar la variable respuesta. Del análisis y estudio de la información recogida se obtienen las conclusiones.

La forma tradicional que se utilizaba en la experimentación, para el estudio de estos problemas, se basaba en estudiar los factores unoa uno, ésto es, variar los niveles de un factor permaneciendo fijos los demás. Esta metodología presenta grandes inconvenientes:

* Es necesario un gran número de pruebas.

* Las conclusiones obtenidas en el estudio de cada factor tiene un campo de validez muy restringido.

* No es posible estudiar la existencia de interacción entre los factores.

* Es inviable, en muchos casos, porproblemas de tiempo o costo.

Las técnicas de diseño de experimentos se basan en estudiar simultaneamente los efectos de todos los factores de interés, son más eficaces y proporcionan mejores resultados con un menor coste.

A continuación se enumeran las etapas que deben seguirse para una correcta planificación de un diseño experimental, etapas que deben ser ejecutadas de forma secuencial. Tambiénse introducen algunos conceptos básicos en el estudio de los modelos de diseño de experimentos.

Las etapas a seguir en el desarrollo de un problema de diseño de experimentos son las siguientes:

Definir los objetivos del experimento.
Identificar todas las posibles fuentes de variación, incluyendo:
— factores tratamiento y sus niveles,

— unidades experimentales,

— factoresnuisance (molestos): factores bloque, factores ruido y covariables.

Elegir una regla de asignación de las unidades experimentales a las condiciones de estudio (tratamientos).
Especificar las medidas con que se trabajará (la respuesta), el procedimiento experimental y anticiparse a las posibles dificultades.
Ejecutar un experimento piloto.
Especificar el modelo.
Esquematizar los pasos delanálisis.
Determinar el tamaño muestral.
Revisar las decisiones anteriores. Modificarlas si se considera necesario.
Los pasos del listado anterior no son independientes y en un determinado momento puede ser necesario volver atrás y modificar decisiones tomadas en algún paso previo.

A continuación se hace una breve descripción de las decisiones que hay que tomar en cada uno de los pasos enumerados.Sólo después de haber tomado estas decisiones se procederá a realizar el experimento.

1.- Definir los objetivos del experimento.

Se debe hacer una lista completa de las preguntas concretas a las que debe dar respuesta el experimento. Es importante indicar solamente cuestiones fundamentales ya que tratar de abordar problemas colaterales pueden complicar innecesariamente el experimento.

Unavez elaborada la lista de objetivos, puede ser útil esquematizar el tipo de conclusiones que se espera obtener en el posterior análisis de datos.

Normalmente la lista de objetivos es refinada a medida que se van ejecutando las etapas del diseño de experimentos.



2.- Identificar todas las posibles fuentes de variación.

Una fuente de variación es cualquier “cosa” que pueda generarvariabilidad en la respuesta. Es recomendable hacer una lista de todas las posibles fuentes de variación del problema, distinguiendo aquellas que, a priori, generarán una mayor variabilidad. Se distinguen dos tipos:

- Factores tratamiento: son aquellas fuentes cuyo efecto sobre la respuesta es de particular interés para el experimentador.

- Factores “nuisance”: son aquellas fuentes que no son...