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FUNDAMENTOS DEL DISEÑO EXPERIMENTAL
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 las presencias de distintos factores, cuya influencia puede estar oculta por la variabilidad de los resultados maestrales. Es fundamental conocer los factores que influyenrealmente y estimar esta influencia. Para conseguir esto es necesario experimentar, variar las condiciones que afectan a las unidades experimentales y observar la variable de repuesta. Del análisis y estudio de la información recogida se obtienen conclusiones.
La forma tradicional que se utilizaba en la experimentación, para el estudio de estos problemas, se basaba en estudiar los factores uno auno, esto 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 tienen un campo de validez muy restringido.
No es posible estudiar la existencia de interacción entre factores
Es inviable, en muchos casos, por problemas de tiempo y costoLas técnicas de diseño de experimentos se basan en estudiar simultáneamente los efectos de todos los factores de interés, son más eficaces y proporcionan mejores resultados con un menor coste. También nos ayuda a identificar los factores o variables que afectan el comportamiento de un proceso productivo y de esta forma poder mejorarlo.
El diseño de experimentos pretende planear, ejecutar yanalizar el experimento de manera que los datos apropiados sean recolectados y que tengan validez estadística el que los resultados se pueden repetir consistentemente sobre todo en plena operación a gran escala.
A continuación se enumeran las etapas que debe seguirse para una correcta planificación de un diseño experimental, etapas que deben ser ejecutadas forma secuencial. También se introducenalgunos 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:
1. Definir los objetivos del experimento.
2. Identificar todas las posibles fuentes de variación, incluyendo:
Factores de tratamiento y sus niveles
Unidades experimentales
Factores nuisance (molestos): factores debloque, factores de ruido y covariables
3. Elegir una regla de asignación de las unidades experimentales a las condiciones de estudio (tratamientos)
4. Especificar las medidas con que se trabajará (la respuesta), el procedimiento experimental y anticiparse a las posibles dificultades
5. Ejecutar un experimento piloto
6. Especificar el modelo
7. Esquematizar los pasos del análisis
8. Determinar eltamaño muestra
9. Revisar las decisiones anteriores. Modificarlas si se considera necesario.
Los pasos de listado anterior no son dependientes y en un determinado momento puede ser necesario volver atrás y modificar decisiones tomadas n algún paso previo.
A continuación de hace una breve descripción de las decisiones que hay que tomar en casa uno de los pasos enumerados. Solo después de habertomado estas decisiones se procederá a realizar el experimento.
1.- Definir los objetivos del experimento.
Se debe de hacer una lista completa de las preguntas concretas a las que debe dar respuesta el experimento. Es importante indicar solamente cuesties fundamentales ya que tratar de abordar problemas colaterales pueden complicar innecesariamente el experimeto.
Una vez elaborada la lista deobjetivos, puede ser útil esquematizar el tipo de conclusiones que se espera obtener el posterior análisis de datos.
Normalmente las lista de objetivos es refinada a medida que se van ejecutando etapas del diseño de expermimentos.
2.- Identificar todas las posibles fuentes de variación
Una fuente de variación es cualquier “cosa” que pueda generar variabilidad en la respuesta. Se distinguen dos...