< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Планування експериментів

Під плануванням експериментів розуміють дослідження, які провадять у спланований спосіб і які Грунтуються на статистичному оцінюванні результатів для отримання висновків із встановленою довірчою ймовірністю.

Планування експериментів зазвичай передбачає внесення змін до досліджуваної системи і статистичне дослідження впливу такої зміни на систему. Його призначенням може бути підтвердження певної характеристики системи або дослідження впливу одного чи кількох чинників на деякі характеристики системи.

Основою планування експерименту є організація та порядок його проведення. Таке планування залежить від цілі та умов, за яких експеримент має бути проведено.

Для аналізування даних експерименту можна використати кілька методів – як аналітичні, такі як "дисперсійний аналіз", так і графічні, наприклад, "графіки розподілу ймовірності".

Сферою застосування є використання для оцінювання кількох характеристик продукції, процесу чи системи задля підтвердження відповідності встановленому стандарту або для порівняльного оцінювання декількох систем.

Планування експериментів є особливо корисним для дослідження складних систем, на вихід яких може впливати потенційно велика кількість чинників. Ціль експерименту – досягти максимального чи оптимального значення досліджуваної характеристики або зменшити її мінливість. Планування експериментів можна використати, щоб визначити найбільш впливові чинники у системі, значення їх впливу, а також зв'язки (тобто взаємодії), якщо такі існують, між чинниками. Отримані дані можуть бути використані для полегшення проектування та розробляння продукції чи процесу, або для керування наявною системою чи її поліпшування. Інформацію від спланованого експерименту можна використати, щоб створити математичну модель, що описує досліджувані характеристики системи як функції від впливових чинників, і за певних обмежень таку модель можна використовувати для прогнозування.

Переваги. Під час оцінювання чи підтверджування досліджуваної характеристики потрібно забезпечити, щоб отримані результати не були зумовлені випадковою варіацією. Це стосується оцінювань, які провадять на відповідність заданому стандарту, та здебільшого під час порівняння двох чи більше систем. Планування експериментів уможливлює проведення таких оцінювань із заданою довірчою ймовірністю. Основною перевагою планування експериментів є його відносна ефективність та економність під час досліджування впливів численних чинників у процесі порівняно з досліджуванням кожного чинника окремо. Крім того, його спроможність визначати взаємодії між певними чинниками може сприяти глибшому розумінню процесу. Такі переваги стають особливо очевидними під час розглядання складних процесів (тобто процесів, які містять велику кількість потенційно впливових чинників).

Під час досліджування системи є ризик неправильного припущення причинності в усіх випадках, коли між двома чи більше змінними може бути лише випадкова кореляція. Ризик такої помилки можна зменшити використанням раціональних принципів планування експерименту.

Обмеження та застороги. Деякий рівень притаманної варіації (яку часто називають "шумом") є в усіх системах і це може інколи спотворювати результати досліджень та призводити до неправильних висновків. Іншими потенційними джерелами похибки € ефект змішування невідомих (чи просто нерозпізнаних) чинників, які можуть бути наявними, або ефект змішування залежностей між різними чинниками в системі. Ризик, зумовлений такими похибками, можна зменшити завдяки належно спланованим експериментам, наприклад, через вибирання обсягу вибірки, чи завдяки розгляданню інших чинників під час планування експерименту. Ці ризики неможливо усунути і тому їх треба враховувати під час формування висновків.

Крім того, дані експерименту будуть вірогідними тільки для чинників і діапазону значень, розглянутих в експерименті. Тому треба діяти обережно, виконуючи екстраполяцію (або інтерполяцію) далеко за межі діапазону значень, розглянутого в експерименті.

Теорія планування експериментів уможливлює певні фундаментальні припущення (такі, як існування канонічного зв'язку між математичною моделлю та досліджуваною фізичною реальністю), вірогідність чи адекватність яких є предметом дискутування.

Добре відомим є застосування планування експериментів в оцінюванні продукції чи процесів, наприклад, у підтвердженні ефекту лікування, або оцінювання відносної результативності декількох видів лікування. Прикладом такого застосування в промисловості є перевіряння відповідності продукції технічним вимогам певних стандартів.

Планування експериментів широко використовують для ідентифікації впливних чинників у складних процесах і, таким чином, для контролювання чи поліпшування середнього значення, або зменшення мінливості деяких досліджуваних характеристик (таких як результат процесу, міцність продукції, довговічність, рівень шуму). Такі експерименти часто застосовують у виробництві, наприклад, електронних складників, автомобілів і хімікатів. Їх також широко використовують у таких різних сферах, як сільське господарство та медицина. Сфера їх застосування залишається широкою.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >