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DISEÑO DE EXPERIMENTOS
INTRODUCCIÓN
El diseño de experimentos consiste en la
preparación de una prueba o una serie de pruebas
donde se hacen cambios intencionales a variables de
entrada o controlables de un proceso o sistema con
el objetivo de observar e identificar las razones del
cambio en la o las variables de respuesta.
¿QUE SON LOS DISEÑOS DE EXPERIMENTOS?
Es un cambio en las condiciones de operación de un
proceso, con el propósito de medir el efecto del
cambio en una o varias propiedades del producto.
EXPERIMENTO
MODELO GENERAL DE UN PROCESO
PROCESOENTRADA
FACTORES CONTROLABLES (niveles)
SALIDA (respuesta)
FACTORES INCONTROLABLES(desconocidos)
Factor:
Variable controlable por el experimentador cuyo
efecto sobre la respuesta, es parte de los objetivos
del experimento.
Nivel del factor:
Diferentes valores que se asignan a los factores.
Tratamiento:
Combinación de niveles de los factores en la cual se
realiza una prueba.
TERMINOLOGÍA BÁSICA
Factores no controlables:
Variables que no se pueden controlar durante un
experimento
Respuesta:
Característica de calidad o variable de
experimentación que se desea optimizar.
TERMINOLOGÍA BÁSICA
ERROR:
Es la variabilidad de las respuestas, y se define
como la diferencia entre un valor medido y un valor
esperado de respuesta
TERMINOLOGÍA BÁSICA
TIPOS DE ERRORES
Errores aleatorios:
Errores que ocurren en las mediciones, que
aparecen al repetir una prueba, sin causa aparente.
Errores sistemáticos:
Errores que aparecen por mala calibración de un
equipo de medición y que pueden corregirse.
TERMINOLOGÍA BÁSICA
Exactitud:
Cuanto se acerca una medición del valor verdadero.
Precisión
El grado de reproductibilidad de una medida
TERMINOLOGÍA BÁSICA
APLICACIONES DEL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Mejoramiento de rendimiento de procesos.
Reducción de variabilidad.
Reducción de tiempo de desarrollo de nuevosproductos o procesos.
Reducción de costos.
Evaluación y comparación de configuraciones dediseño básicas.
Evaluación de materiales alternativos.
Selección de parámetros de diseño para productosorientados a diferentes condiciones de trabajo.
Determinación de factores clave para impactar eldesempeño de productos.
APLICACIONES DEL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
PRINCIPIOS BÁSICOS
REPLICAS
ALEATORIEDAD
BLOQUEO
Consiste en repetir el experimento
varias veces para poder estimar el
error aleatorio.
REPLICAS
ALEATORIEDAD
BLOQUEO
Consiste en realizar las pruebas en
orden “ALEATORIO”. Cada prueba
tiene la misma posibilidad de ser
realizada
PRINCIPIOS BÁSICOS
REPLICAS
ALEATORIEDAD
BLOQUEO
• Es la técnica empleada paraincrementar la precisión delexperimento.
• Un bloque es una porción del materialexperimental que debería ser mashomogéneo que el resto de losmateriales para experimentación.
PRINCIPIOS BÁSICOS
GUÍAS PARA EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
El reconocimiento claro del problema contribuye aun mejor entendimiento de la solución final.
1. Reconocimiento del Problema
Consiste en el planteamiento claro del problema aser resuelto mediante el diseño de experimentos.
Debe buscarse el auxilio de todas las partesinvolucradas en el proceso a ser mejorado.
2. Selección de factores y de los niveles
Debe establecerse como se controlaran los factores a losniveles seleccionados y también como deberán ser medidosestos niveles.
Se deben seleccionar los factores o variables que se creeninfluyentes en la respuesta final que se quiere optimizar.
El análisis estadístico de los resultados del experimento, esel que dirá, que factores son realmente los influyentes.
Una vez seleccionados los factores, se debe determinar aque niveles de estos factores se correrán los experimentos.
GUÍAS PARA EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Frecuentemente la media o desviación estándarde alguna característica de calidad es larespuesta a optimizar.
3. Selección de la variable o variables de respuesta
El experimentador debe determinar que variablesde respuesta son las que dan una idea clara sobreel comportamiento del sistema o proceso que sequiere mejorar.
GUÍAS PARA EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
4. Selección del diseño del experimento
Tamaño de la muestra (numero de replicas)
Orden de las corridas del experimento
Uso o no de bloqueo
Otros aspectos de aleatoriedad
GUÍAS PARA EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Se debe tener sumo cuidado en este paso para
garantizar la validez de las informaciones
recabadas en el experimento. Se deben cumplir con
todos los puntos detallados en el diseño del
experimento y en la ejecución del mismo. De no
hacerse el experimento de acuerdo al diseño, se
podría invalidar todo el análisis estadístico
posterior.
5. Ejecutar el experimento
GUÍAS PARA EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Se debe usar análisis estadístico en esta etapa para
garantizar que los resultados y conclusiones son
objetivos. Si el experimento ha sido diseñado y
ejecutado correctamente, el análisis de datos es
sencillo. Hay que recalcar que el análisis estadístico no
es un veredicto categórico sobre la influencia de un
factor en la o las variables de respuesta, sino que, nos
da una idea de la certeza estadística de la influencia de
los factores en la respuesta.
6. Análisis de datos
GUÍAS PARA EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Una vez se han analizado los datos, el experimentador
puede hacer conclusiones sobre los resultados y
recomendar un curso de acción. Los métodos gráficos
son muy útiles en esta etapa, particularmente para
mostrar los resultados a otras personas no
involucradas en el experimento. Se deben ejecutar
corridas de confirmación para validar los resultados
del experimento.
7. Conclusiones y recomendaciones
GUÍAS PARA EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Se deben tener en cuenta los siguientes aspectos cuandose usan técnicas estadísticas:
USO DE TÉCNICAS ESTADÍSTICAS
Usar los conocimientos no estadísticos sobre el problema
1
2
3
4Mantener el diseño y el análisis
tan simple como sea posible
Reconocer la diferencia entre significación practica y estadística
Iteratividad de los experimentos