Análisis y diseño de experimentos

Humberto Gutiérrez Pulido

Román de la Vara Salazar

Capítulo 1

Introducción al diseño de experimentos

Diseño de experimentos

l Conjunto de técnicas activas que manipulan el proceso para inducirlo a proporcionar la información que se requiere para mejorarlo l Técnicas estadísticas y de ingeniería que permiten lograr la máxima eficacia de los procesos de producción al menor costo

Evoluación del control de calidad y los experimentos en Japón

Control estadístico de calidad

l Actividades que se respaldan en técnicas estadísticas enfocadas a detectar oportunamente posibles fallas o problemas en el desempeño de los procesos

Diseño de experimentos en la investigación

l Proceso de deducción. Las consecuencias derivadas de las hipótesis pueden ser comparadas con los datos l Proceso de inducción. Las consecuencias de la hipótesis original y los datos no están de acuerdo; es entonces que se inicia este proceso para cambiar la hipótesis

El proceso de generación de aprendizaje y conocimiento como un ciclo de retroalimentación

Definiciones básicas en el diseño de experimentos

l Experimento l Diseño de experimentos l Unidad experimental l Variables, factores y niveles

Experimento

l Es un cambio en las condiciones de operación de un sistema o proceso, que se hace con el objetivo de medir el efecto del cambio en una o varias propiedades del producto

Unidad experimental

l Es la muestra de artículos que es necesario producir en una condición para obtener una medición o dato representativo

Variables, factores y niveles

l Variable de respuesta l Factores controlables l Factores no controlables o de ruido l Factores estudiados l Niveles y tratamientos

Variables de un proceso y preguntas a responder al diseñar un experimento

Error aleatorio

l Es la variabilidad observada que no se puede explicar por los factores estudiados l Resulta del pequeño efecto de los factores no estudiados y del error experimental

Error experimental

l Componente del error aleatorio que refleja los errores del experimentador en la planeación y ejecución del experimento

Factores y variables en la fabricación de envase de plástico

Etapas en el diseño de experimentos

l Planeación l Análisis l Interpretación l Conclusiones finales

Planeación

l Son actividades encaminadas a entender el problema l Determinar cuáles factores deben estudiarse o investigarse, de acuerdo a la supuesta influencia que tienen sobre la respuesta l Elegir la(s) variable(s) de respuesta que serán medidas en cada punto del diseño y verificar que se mide de manera fiable l Seleccionar el diseño experimental adecuado a los factores que se tienen y al objetivo del experimento l Planear y organizar el trabajo experimental l Realizar el experimento

Análisis

l Se determina el modelo de análisis de varianza Anova l El análisis de varianza que arrojan directamente los sistemas computacionales no es el más adecuado l Se recomienda utilizar técnicas gráficas de apoyo

Interpretación

l Debe ir más allá del análisis estadístico formal l Debe analizar con detalle lo que ha pasado en el experimento l Observar los nuevos aprendizajes que sobre el proceso se lograron

Conclusiones finales

l Decidir qué medidas implementar para generalizar el resultado del estudio l Organizar una presentación para difundir los logros

Consideraciones prácticas sobre el uso de métodos estadísticos

l El conocimiento no estadístico es vital l Reconocer la diferencia entre significancia estadística e importancia práctica l Apostarle más a la experimentación secuencial que a un experimento único y definitivo

Principios básicos

l Aleotarización l Repetición l Bloqueo

Clasificación y selección de los diseños experimentales

l El objetivo del experimento l El número de factores a controlar l El número de niveles que se prueba en cada factor l Los efectos que interesa investigar (relación factores-respuesta) l El costo del experimento, tiempo y precisión deseada

Clasificación de los diseños experimentales