Diseño de Experimentos
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INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Introducción
El objetivo de un experimento es estudiar el efecto que sobre una variable de interés, que llamaremos variable respuesta, tienen un conjunto de otras variables que llamaremos variables experimentales o factores. Supondremos que la variable respuesta es continua y que los factores se fijan durante elexperimento a ciertos niveles determinados. El experimento consiste en seleccionar ciertas unidades experimentales, fijar valores de los factores a distintos niveles y observar el valor de la variable respuesta en cada unidad experimental. El número total de datos es el tamaño del experimento. En cualquier experimento en que se investiga el efecto de un factor existen a priori un gran número de variablesque pueden influir sobre los resultados. Conceptualmente existen tres caminos para eliminar el efecto de una variable: · mantenerla fija durante la realización del experimento · reorganizar la estructura del experimento de manera que las comparaciones de interés se efectúen para valores fijos de esta variable, lo que supone eliminar estadísticamente su efecto · evitar su influencia aleatorizandosu aparición en los tratamientos
Definiciones
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 seapequeña 4. determinar el mejor valor de las x que influyen en y, de modo que se minimicen los efectos de las variables incontrolables Los métodos de diseño experimental tienen un cometido importante en el desarrollo de procesos y en la depuración de procesos para mejorar el rendimiento. El objetivo puede ser desarrollar un proceso consistente o robusto, es decir, afectado mínimamente por fuentes devariabilidad externas (z). 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 proceso2. 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 dediseño básicas 2. evaluación de materiales alternativos
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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 dediseño y desarrollo del producto.
Los principios del diseño de experimentos
El diseño estadístico de experimentos es el proceso de planear un experimento para obtener datos apropiados, que pueden ser analizados mediante métodos estadísticos, con objeto de producir conclusiones válidas y objetivas. Se requiere de un enfoque estadístico del diseño de experimentos para obtener conclusiones…
