Directrices de diseño de experimentos

Diseño de Experimentos

TEMA 1
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 devariables que 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 influenciaaleatorizando su 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 soncontrolables (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 lavariabilidad de y sea
pequeña
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, afectadomínimamente por fuentes de
variabilidad 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. mejoradel rendimiento del proceso
2. 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 ycomparación de configuraciones de diseño 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 elcampo, menores costes, y menor tiempo de
diseño 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...