Principios del diseño experimental Maestría Ingeniería Industrial

Diseño de Experimentos Son modelos estadísticos clásicos cuyo objetivo es averiguar si uno o varios factores influyen en la variable de interés y, si existe influencia de algún factor, cuantificarla.

Ejemplos En el rendimiento de un determinado tipo de máquinas se desea estudiar la influencia del trabajador que la maneja y la marca de la máquina Se quiere estudiar el rendimiento de los alumnos en una asignatura y, para ello, se desean controlar diferentes factores: profesor que imparte la asignatura, método de enseñanza, sexo del alumno.

Objetivos Determinar las principales causas de variación en la respuesta. Encontrar las condiciones experimentales con las que se consigue un valor extremo en la variable de interés o respuesta. Comparar las respuestas en diferentes niveles de observación de variables controladas. Obtener un modelo estadístico-matemático que permita hacer predicciones de respuestas futuras.

Problemas al utilizar datos históricos Aleatorización Inconsistencia de los datos. Variables correlacionadas Rango limitado de las variables

Tipos de variabilidad Sistemática y planificada Sistemática y no planificada Típica de la naturaleza del problema Instrumentos de Medición Error aleatorio

Planificación de un Experimento

Propósito Encontrar oportunidades de mejora Posibles conclusiones a las que puede llevar el experimento

Identificar fuentes de variación Tratamientos: Variables que modificarán sus niveles para medir el cambio en la variable respuesta Bloques: Variables que aportan variación a la variable respuesta, pero se pueden controlar y medir. Covariables: Variables que aportan variación a la variable respuesta, no se pueden controlar pero sí medir.

Especificación de las fuentes de variación Definir el rango de cada una de las variables del experimento que se pueden controlar Identificar su naturaleza. Número de niveles.

Unidad Experimental Variable a través de la cuál se medirá el impacto de la variable de respuesta. Es preciso identificar los cambios marcados en sus características para que con la intervención del conocedor del proceso se decida bloquear las diferencias marcadas. Identificar si la unidad experimental sufre cambios en el tiempo. Identificar si las mediciones replicadas serán sobre los mismos sujetos experimentales. Crear grupos de control

Tipo de diseño Simple Factorial Jerárquico Anidado

Especificar Medición Variable de medición Instrumento de medición Sistema de medición Instante de medición Unidades de medición

Hacer prueba piloto Con la menor cantidad de réplicas recorrer la mayoría del espectro del experimento Según el presupuesto disponible Obtener conclusiones previas

Tamaño de muestra Según resultado de la prueba piloto Según experimentos pasados Según presupuesto

Realizar experimento Plantear los contrastes deseados Aleatorizar la aplicación de los tratamientos Realizar pruebas de supuestos Transformar (si es necesario) Caracterizar las variables involucradas Obtener ANOVA, Contrastes y POST-HOC Obtener propuestas de mejora Realizar análisis de regresión (si tiene sentido)

Conclusiones Repetir el diseño experimental (O simular). Realizar análisis económico, social, ambiental de las propuestas. Con los grupos de trabajo compuestos por experimentadores, conocedores del proceso y representante financiero y operaciones discutir las propuestas de mejora.