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CAPÍTULO 1
DEFINICIONES
DISEÑO DE EXPERIMENTOS: Consiste en planear y realizar un conjunto de pruebas con
él con el objetivo de generar datos que al ser analizados estadísticamente, proporcionen evidencias objetivas que permitan responder las interrogantes planteadas por el experimentador sobre determinada situación.
PROCESO DE DEDUCCIÓN: Cuando se asume como verdadera una hipótesis, vista
como premisa, se deduce o desprende necesariamente una serie de consecuencias.
PROCESO DE INDUCCIÓN: Cuando las consecuencias de una hipótesis y los datos no
concuerdan, se da un razonamiento inductivo que busca proponer una nueva hipótesis que justifique tal discrepancia.
EXPERIMENTO: 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 o resultado.
UNIDAD EXPERIMENTAL: Pieza(s) o muestra(s) que se utiliza(n) para generar un valor
que sea representativo del resultado de la prueba.
VARIABLE DE RESPUESTA: A través de esta(s) variable(s) se conoce el efecto o los
resultados de cada prueba experimental.
FACTORES CONTROLABLES: son variables de proceso y/o características de los
materiales que se pueden fijar en un nivel dado.
FACTORES NO CONTROLABLES: Son variables que no se pueden controlar durante el
experimento o la operación normal del proceso.
FACTORES ESTUDIADOS: Son las variables que se investigan en el experimento para
observar cómo afectan o influyen en la variable de respuesta.
ERROR ALEATORIO: Es la variabilidad observada que no se puede explicar por los
factores estudiados. Resulta del pequeño efecto de los factores no estudiados y del error experimental.
ERROR EXPERIMENTAL: Componente del error aleatorio que refleja los errores del
experimentador en la planeación y ejecución del experimento.
MATRIZ DE DISEÑO: Es el arreglo formado por los tratamientos que serán corridos,
incluyendo las repeticiones.
PLANEACIÓN: Son actividades encaminadas a entender, delimitar el problema u objeto de
estudio y seleccionar variables de respuesta y factores. Concluye con la especificación de los tratamientos a realizar y con la organización del trabajo experimental.
ALEATORIZACIÓN: Consiste en hacer corridas experimentales en orden aleatorio (al azar).
Este principio aumenta la posibilidad de que el supuesto de independencia de los errores se cumpla.
REPETICIÓN: Es correr más de una vez un tratamiento o combinación de factores.
BLOQUEO: Es nulificar o tomar en cuenta los factores que afectan a la variable respuesta.
PREGUNTAS Y EJERCICIOS
1. Explique las ventajas que tiene el diseño de experimentos sobre una estrategia de prueba y error. Mientras la estrategia de prueba y error apela a la intuición y experiencia, el diseñar un experimento te permite tener el control sobre el proceso, así como también el
conocimiento que se obtiene de los resultados se acerca más al objetivo del mismo. En un análisis de prueba y error en cambio, no tienes control de lo que quieres analizar.
2. ¿Qué es un experimento y que es diseñar un experimento? El experimento es el cambio de condiciones que se le aplica a un proceso para medir el efecto que tiene el mismo en la variable resultante. El diseñar el experimento es planear que pruebas se realizarán así como también identificar los factores que se evaluarán la 3. En el contexto de un diseño de experimentos, ¿Qué es una variable de respuesta? ¿Que es un factor estudiado? Y ¿Qué relación se esperaría que haya entre la variable y los factores? Variable de respuesta: Son las variables que demuestran el efecto de los factores y así el resultado del experimento. Factor estudiado: Es el factor que se estudia a lo largo del experimento Relación variable – factor: El factor influye en la variable y esta a su vez informa el efecto del experimento. 4. ¿En un experimento solo es posible estudiar los factores que actualmente se controlan en la operación normal del proceso? En un experimento es posible estudiar tanto los factores controlables e incontrolables. Los segundos se pueden estudiar utilizando la tecnología adecuada para poder controlarlos. 5. ¿Es posible estudiar cómo influye un factor sobre la variable respuesta si el factor se mantiene fijo en todas en todas las corridas o pruebas experimentales? Explique Para que un factor se pueda estudiar adecuadamente sea este de naturaleza controlable o no controlable, durante el experimento se tendrá que encontrar la manera de controlarlo. Es necesario también que este sea probado al menos en dos niveles o condiciones en más de una corrida. 6. Se tiene un experimento en el que los factores a estudiar y sus niveles son los siguientes: Temperatura (10,20,30), Tiempo (60 y 90 minutos) Elabore una lista de todos los posibles tratamientos Temperatura 10ºC – Tiempo 60 minutos Temperatura 10ºC – Tiempo 90 minutos Temperatura 20ºC – Tiempo 60 minutos Temperatura 20ºC – Tiempo 90 minutos Temperatura 30ºC – Tiempo 60 minutos Temperatura 30ºC – Tiempo 90 minutos 7. ¿Qué es el error aleatorio y que es el error experimental? Error aleatorio: Este error es inevitable. Una pequeña parte proviene de los factores no controlables y error experimental, y otra parte de la variabilidad que no se puede explicar por los factores. Error experimental: Se debe al mal diseño del experimento. Puede ser por errores cometidos por el operador. 8. ¿Por qué es importante aleatorizar el orden en el que se corren los diferentes tratamientos en un diseño de experimentos? La aleatoriedad permite hacer los errores durante el experimento homogenizarse y que el supuesto de independencia de los errores se cumpla. 9. Señala las etapas en el diseño de experimentos así como algunos de los aspectos clave de cada uno de ellas: Planeación
Factores a estudiar: Motor, Tipo de gasolina, Tipo de bujía, Si el motor está caliente o no. Factores no controlables: El acelerado del motor
16. Se quiere comparar el desgaste de dos marcas de llantas A y B, para lo cual se eligen al azar 10 conductores particulares de la ciudad. A cinco de ellos, seleccionados al azar, se les instalan gratis las llantas marca A y a los otros cinco restantes la marca B, con el compromiso por escrito de permitir la verificación del desgaste cada seis meses. a) ¿Cree que este experimento permita una comparación justa del desgaste de las dos marcas de llantas? No, nada del experimento es controlado. b) ¿Qué consideraciones se podrían hacer para lograr una comparación más justa? Controlar más los factores que pudieran afectar el desgaste de las llantas. c) Proponga al menos un cambio al experimento que usted considera que mejoraría la comparación. o Utilizar el mismo conductor o Controlar las condiciones en las que se maneja el automóvil, por ejemplo, la velocidad, la distancia de manejo. o Realizar la comparación en el mismo lugar. 17. Una compañía farmacéutica realizó un experimento para comprobar los tiempos promedio (en días) que son necesarios para que una persona se recupere de los efectos y las complicaciones que siguen a un resfriado común. En este experimento se compararon a personas que tomaron distintas dosis diarias de vitamina C. Para hacer el experimento se contactó a un número determinado de personas, que en cuanto les daba e resfriado empezaban a recibir algún tipo de dosis. Si la edad de las personas es una fuente de variabilidad, explique con detalle cómo aplicaría la idea de bloqueo para controlar tal fuente de variabilidad. Aplicaría el estudio a un rango de edad específico, por ejemplo en los adultos jóvenes de 20 a 39 años. Utilizaría como factor diferentes rangos de edades y como unidad experimental un grupo de personas con la misma edad. 18. En el caso anterior, ¿qué podría pasar si no se controla la posible fuente de variación que es la edad? El resultado no sería válido. 19. Investigar quien fue Ronald A. Fisher y algunas de sus contribuciones al diseño de experimentos.
RONALD AYLMER FISHER: (Londres, 1890-Adelaida, Australia, 1962)
Matemático y biólogo británico. Se graduó por la Universidad de Cambridge en 1912. Pionero en la aplicación de métodos estadísticos al diseño de experimentos científicos, en 1919 comenzó a trabajar en la estación experimental de Rothamsted, donde realizó trabajos estadísticos relacionados con la reproducción de las plantas. Desarrolló técnicas para obtener mayor cantidad de información útil a partir de muestras de datos más pequeñas, introdujo el principio de aleatoriedad en la recogida de muestras y el análisis de la varianza o análisis multivariacional. Publicó su metodología estadística en 1925 en Methods for Research Workers. Trasladó sus investigaciones al campo de la genética en The Genetical Theory of Natural Selection (1930), que resume sus puntos de vista sobre la eugenesia y el papel de control que ejercen los genes sobre los caracteres dominantes, y en el que considera la selección como la fuerza
directriz de la evolución, más que la mutación. En 1933 ocupó la cátedra Galton de eugenesia en la Universidad de Londres, y de 1943 a 1957, la cátedra Balfour de genética en la Universidad de Cambridge. Los últimos años de su vida los pasó trabajando para la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization en Adelaida.
20. Indagar en forma breve cuál ha sido el papel del diseño de experimentos en el éxito de la industria de Japón. A principios de los años 50 Taguchi crea su propia metodología diseño de experimentos basándose en su concepción en la generación de productos atractivos para el cliente y la oferta de mejores productos que la competencia. La sistemática y extendida aplicación de la filosofía de desarrollo de productos del Dr. Taguchi, así como su conjunto integrado de herramientas de toma de decisión en diseño, han contribuido significativamente al progreso de las industrias japonesas en la fabricación a corto plazo de productos de clase mundial, a bajo coste, y con alta calidad.
BIBLIOGRAFÍA
Biografías y vidas. (2015). Ronald Aylmer Fisher. Viernes 01 de Mayo del 2015, de Biografías y vidas Sitio web: http://www.biografiasyvidas.com/biografia/f/fisher.htm Humberto Gutierrez Pulido, Román de la Vara Salazar. (2012). Análisis y diseño de experimentos. México: McGraw Hill. UNAM. (-). Genichi Taguchi. 01 de Mayo del 2015, de UNAM Sitio web: http://www.ingenieria.unam.mx/industriales/carrera_historia_taguchi.html
