DISE ÑO DE EXPERIMENTOS

1. DISEÑO DE EXPERIMENTOS INTRODUCCIÓN Ing. Felipe Llaugel

2. ¿QUE SON LOS DISEÑOS DE EXPERIMENTOS? 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. Ing. Felipe Llaugel

3. OBJETIVO DEL DISEÑO DE EXPERIMENTOS El objetivo en muchos casos del diseño de experimentos sería desarrollar un proceso robusto, es decir, un proceso que sea afectado de forma mínima por fuentes de variabilidad externas. Ing. Felipe Llaugel

4. TERMINOLOGÍA BÁSICA Factor: Elemento controlable por el experimentador cuyo efecto sobre la respuesta, es parte de los objetivos del experimento. Respuesta: Característica de calidad o variable de experimentación que se desea optimizar. Nivel del factor: Valores de ajuste posible de cada factor. Tratamiento: Combinación de niveles de los factores en la cual se realiza una prueba. Ing. Felipe Llaugel

5. ENFOQUES Y ESTRATEGIAS Estrategia de experimentación: Es el enfoque general para planear y llevar a cabo el experimento. Enfoque de mejor cobertura: Consiste en fijar uno o varios factores y cambiar los demás en función de los resultados de la prueba anterior. Funciona de manera adecuada cuando el experimentador cuenta con gran cantidad de conocimientos técnicos o teóricos del proceso en estudio. Ing. Felipe Llaugel

6. ENFOQUES Y ESTRATEGIAS (cont.) Enfoque de un factor a la vez: Este método consiste en seleccionar un punto de partida, o línea base de los niveles, para cada factor, para después variar sucesivamente cada factor en un rango, manteniendo constantes los factores restantes en el nivel base. Este enfoque desconoce el efecto de la interacción entre los factores. Ing. Felipe Llaugel

7. FACTORES CONTROLABLES (niveles) ENTRADA SALIDA (respuesta) FACTORES INCONTROLABLES(desconocidos) MODELO GENERAL DE UN PROCESO PROCESO Ing. Felipe Llaugel

8. APLICACIONES DEL DISEÑO DE EXPERIMENTOS • Mejoramiento de rendimiento de procesos. • Reducción de variabilidad. • Reducción de tiempo de desarrollo de nuevos productos o procesos. • Reducción de costos. Ing. Felipe Llaugel

9. APLICACIONES DEL DISEÑO DE EXPERIMENTOS • Evaluación y comparación de configuraciones de diseño básicas. • Evaluación de materiales alternativos. • Selección de parámetros de diseño para productos orientados a diferentes condiciones de trabajo. • Determinación de factores clave para impactar el desempeño de productos. Ing. Felipe Llaugel

10. Consiste en repetir el experimento varias veces para poder hacer estimaciones de los efectos al azar involucrados en el experimento y poder aislar el error aleatorio. También permite poder hacer conjeturas mas seguras desde el punto de vista estadístico REPLICAS ALEATORIEDAD BLOQUEO PRINCIPIOS BÁSICOS Ing. Felipe Llaugel

11. REPLICAS ALEATORIEDAD BLOQUEO PRINCIPIOS BÁSICOS Es la garantía de que los resultados obtenidos y las conclusiones hechas a partir de estos resultados, son robustas desde el punto de vista estadístico. Aleatoriedad consiste en que el orden en que son tomadas las muestras para el experimento, y el orden de los materiales usados son determinados aleatoriamente. Ing. Felipe Llaugel

12. REPLICAS ALEATORIEDAD BLOQUEO PRINCIPIOS BÁSICOS • Es la técnica empleada para incrementar la precisión del experimento. • Un bloque es una porción del material experimental que debería ser mas homogéneo que el resto de los materiales para experimentación. • El bloqueo consiste en hacer comparaciones entre las condiciones de interés en el experimento dentro de cada bloque. Ing. Felipe Llaugel

13. 1. Reconocimiento del Problema GUÍAS PARA EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS • Consiste en el planteamiento claro del problema a ser resuelto mediante el diseño de experimentos. • Debe buscarse el auxilio de todas las partes involucradas en el proceso a ser mejorado. • El reconocimiento claro del problema contribuye a un mejor entendimiento de la solución final. Ing. Felipe Llaugel

14. 2. Selección de factores y de los niveles GUÍAS PARA EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS • Se deben seleccionar los factores o variables que se creen influyentes en la respuesta final que se quiere optimizar. • El análisis estadístico de los resultados del experimento, es el que dirá, que factores son realmente los influyentes. • Una vez seleccionados los factores, se debe determinar a que niveles de estos factores se correrán los experimentos. • Debe establecerse como se controlaran los factores a los niveles seleccionados y también como deberán ser medidos estos niveles. Ing. Felipe Llaugel

15. 3. Selección de la variable o variables de respuesta GUÍAS PARA EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS • El experimentador debe determinar que variables de respuesta son las que dan una idea clara sobre el comportamiento del sistema o proceso que se quiere mejorar. • Frecuentemente la media o desviación estándar de alguna característica de calidad es la respuesta a optimizar. Ing. Felipe Llaugel

16. 4. Selección del diseño del experimento GUÍAS PARA EL DISEÑO DE EXPERIMENTOS Tamaño de la muestra (numero de replicas) Otros aspectos de aleatoriedad Orden de las corridas del experimento Uso o no de bloqueo Ing. Felipe Llaugel

17. 5. Ejecutar el experimento 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. Ing. Felipe Llaugel

18. 6. Análisis de datos 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. Ing. Felipe Llaugel

19. 7. Conclusiones y recomendaciones 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. Ing. Felipe Llaugel

20. USO DE TÉCNICAS ESTADÍSTICAS 1 4 2 3 Se deben tener en cuenta los siguientes aspectos cuando se usan técnicas estadísticas: Usar los conocimientos no estadísticos sobre el problema Iteratividad de los experimentos Mantener el diseño y el análisis tan simple como sea posible Reconocer la diferencia entre significación practica y estadística Ing. Felipe Llaugel

21. INTRODUCCION AL MINITAB Ing. Felipe Llaugel

22. EJEMPLO: TRATAMIENTOS Muestra A B 1 108.5 96.0 2 91.9 97.4 3 159.5 126.0 4 102.2 57.0 5 154.2 174.5 6 111.0 105.4 7 122.6 139.2 8 82.2 55.2 9 98.4 55.7 10 130.7 110.7 11 28.6 126.9 12 102.5 42.3 13 155.2 32.9 14 160.4 106.1 15 178.7 114.9 RESISTENCIA A PRESIÓN DE TANQUES DE GAS EN Kg./Pulg 2 SON IGUALES LOS TRATAMIENTOS? Ing. Felipe Llaugel

23. INTRODUCCION AL MINITAB Ing. Felipe Llaugel

24. INTRODUCCION AL MINITAB

25. INTRODUCCION AL MINITAB