Generalidades del diseño de experimentos

1 INTRODUCCIÓN

Diseñar un experimento significa planear un experimento de modo que reúna la información pertinente al problema bajo investigación. El diseño de un experimento es la secuencia completa de pasos tomados de antemano para asegurar que los datos apropiados se obtendrán de modo de modo que permitan un análisis objetivo que conduzca a deducciones válidas con respecto al problemaestablecido.

La necesidad de un diseño de experimento surge de la necesidad de responder a preguntas como:

* ¿Cómo se va a medir el efecto? ó ¿Cuáles son las características a analizar?
* ¿Qué factores afectan las características que se van a analizar?
* ¿Cuáles son los factores que se estudiaran en esta investigación?
* ¿Cuántas veces deberá ejecutarse el experimento?
*¿Cuál será la forma de análisis?
* ¿A partir de que valores se considera importante el efecto?

1.1 Objetivos de un diseño de experimentos

* Proporcionar la máxima cantidad de información pertinente al problema bajo investigación.
* El diseño, plan o programa debe ser tan simple como sea posible.
* La investigación debe efectuarse lo más eficientemente posible; ahorrar tiempo, dinero,personal y material experimental. "Proporcionar la máxima cantidad de información al mínimo costo"
La planificación de la experimentación debe considerar los siguientes aspectos importantes:

* La experimentación es normalmente costosa. Exige personal, tiempo, instrumentación, etc. se debe por tanto contemplar el menor número de experimentos que permitan obtener la información buscada.* El resultado observado de un experimento (y) tiene incertidumbre; si h es el resultado “verdadero” (desconocido) del experimento: y = h + e donde e es una contribución aleatoria, que varía cada vez que se repite el experimento. Por ello, en el diseño de los experimentos y en la evaluación de los resultados experimentales, la Estadística juega un papel fundamental pues es la disciplina queproporciona las herramientas para trabajar en ambientes de incertidumbre.
* El análisis de los resultados experimentales permitirá obtener conclusiones sobre el objeto en estudio y decidir las acciones a seguir.

Por lo anterior no es adecuado dejar la elección de los experimentos y la evaluación de los resultados a la mera intuición del experimentador. Es más razonable utilizar metodologíasmatemáticas y estadísticas que permitan diseñar la secuencia de experimentos de una forma óptima, de modo que se minimice tanto el costo de la experimentación como la influencia del error experimental sobre la información buscada; éste es el objetivo del Diseño Estadístico de Experimentos.

En general, se aplica el diseño de experimentos para sistemas donde existen una o varias variables derespuesta (y) cuyo valor depende de una o varias variables independientes (x) controlables, llamadas factores. Las respuestas pueden estar influenciadas por otras variables no controladas.

Factores Respuestas



Variables no controladas

Entre otros, para este caso se puede buscar:

* Obtener un conocimiento inicial sobre un nuevo sistema en estudio;identificar los factores de interés.
* Determinar los efectos de los factores sobre las respuestas, cuáles son los más importantes y cómo son las interacciones.
* Optimizar las respuestas, determinar los valores de los factores que den las respuestas óptimas.
* Determinar la robustez del sistema ante las variables no controladas o variaciones indeseables de los factores.

2. PRINCIPIOSBÁSICOS DEL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
La metodología del Diseño de Experimentos estudia cómo variar las condiciones habituales de realización de un proceso empírico para aumentar la probabilidad de detectar cambios significativos en la respuesta, de esta forma se obtiene un mayor conocimiento del comportamiento del proceso de interés.
Para que la metodología de diseño de experimentos sea eficaz...