Планирование эксперимента. Анализ планирования эксперимента

Эксперимент, который ставится для решений задач оптимизации, называется экстремальным. Примерами задач оптимизации являются выбор оптимального состава многокомпонентных смесей, повышение производительности действующей установки, повышение качества продукции и снижение затрат на её получение. Прежде чем планировать эксперимент необходимо сформулировать цель исследования. От точной формулировки цели зависит успех исследования. Необходимо также удостовериться, что объект исследования соответствует предъявляемым ему требованиям. В технологическом исследовании целью исследования при оптимизации процесса чаще всего является повышение выхода продукта, улучшение качества, снижение себестоимости. Эксперимент может проводиться непосредственно на объекте или на его модели. Модель отличается от объекта не только масштабом, а иногда природой. Если модель достаточно точно описывает объект, то эксперимент на объекте может быть перенесён на модель. Для описания понятия «объект исследования» можно использовать представление о кибернетической системе, которая носит название чёрный ящик.

Эксперимент называется воспроизводимым, если при фиксированных условиях опыта получается один и тот же выход в пределах заданной относительно небольшой ошибки эксперимента (2%-5%).

При планировании эксперимента объект исследования должен обладать обязательными свойствами:

1. управляемым

2. результаты эксперимента  должны быть воспроизводимыми.

Для проведения эксперимента любого типа необходимо:

• разработать гипотезу, подлежащую проверке;
• создать программы экспериментальных работ;
• определить способы и приемы вмешательства в объект исследования;
• обеспечить условия для осуществления процедуры экспериментальных работ;
• определить способы и приемы вмешательства в объект исследования;
• обеспечить условия для осуществления процедуры экспериментальных работ;
• разработать пути и приемы фиксирования хода и результатов эксперимента (приборы, установки, модели и т.п.);
• обеспечить эксперимент необходимым обслуживающим персоналом.

Анализ результатов экспериментов.

Результаты, которые получаются при экспериментальном исследовании какого-либо технологического процесса, зависят от целого ряда факторов. Поэтому результат исследования является случайной величиной, распределённой по нормальному закону распределения. Оно названо нормальным, т. к. именно это распределение для случайной величины является обычным и называется гаусовским или лапласским. Под распределением случайной величины понимают совокупность всех возможных значений случайной величины и соответствующих им вероятностей.

Оценки должны обладать следующими свойствами:

1. Несмещённости, проявляющейся  в том, что теоретическое среднее  совпадает с истинным значением  измеряемого параметра.

2. Состоятельности, когда  оценки при неограниченном увеличении  числа измерений могут иметь  сколь угодно малый доверительный  интервал при доверительной вероятности.

3. Эффективности, проявляющейся  в том, что из всех несмешанных  оценок данная оценка будет  иметь наименьшее рассеяние (дисперсию).

Важным разделом методики является выбор методов обработки и анализа экспериментальных данных. Обработка данных сводится к систематизации всех цифр, классификации, анализу. Результаты экспериментов должны быть сведены в удобочитаемые формы записи – таблицы, графики, формулы, номограммы, позволяющие быстро и доброкачественно сопоставлять полученное и проанализировать результаты. Все переменные должны быть оценены в единой системе единиц физических величин.

Литература

Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. — Минск: изд-во БГУ, 1982. — 302 с.

Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. – Москва: Металлургия, 1968, - 155с.;

Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. – М.: Наука, 1976. – 280 с.;

Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. – Мн.: Издательство БГУ, 1982. – 302 с.;

Основы научных исследований: Учебник для технических вузов / В.И.Крутов, И.М.Грушко, В.В.Попов и др.; Под ред. В.И.Крутова, В.В.Попова. – М.: Высшая школа, - 1989. – 400с.: ил.;

Планирование эксперимента в технике / В.И.Барабащук, Б.П.Креденцер, В.И.Мирошниченко; Под ред. Б.П.Креденцера. – К.: Техніка, 1984. – 200с., ил.