Presentación 11_Introducción Al DOE 01

8/16/2019 Presentación 11_Introducción Al DOE 01

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Diseño de experimentos (DOE)

Introducción y terminología

RequerimientosRequerimientosdel clientedel cliente

•FunciónFunción

deseadadeseada

•CondicionesCondicionesde usode uso

•CostosCostos

Diseño delDiseño delproducotproducot

•Bajo costoBajo costo•CalidadCalidad

Investigación & DesarrolloInvestigación & Desarrollo

•DiseñoDiseño•ManufacturaManufactura

Conocimiento cientificoConocimiento cientificoCompresión de losCompresión de losfenómenos bsicosfenómenos bsicos

ConocimientoConocimientoingenierilesingenieriles

!"periencia previa!"periencia previa


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• El diseño de productos es una actividad importantedentro del area de Investigación y Desarrollo

• La experiencia previa y el conocimiento científcoconstituyen la ase del diseño (pero no lo son

todo)• !e dedica muc"o es#uer$o a la experimentación

para generar in#ormación %ue sirva como asepara tomar decisiones&

• La efciencia para generar esta in#ormación esclave para acceder m's r'pido a nuevos mercados


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Dea#íos de D

• *ómo trans#ormamos en productos a%uellosconceptos %ue tienen potencial para satis#acer lasnecesidades de los clientes+

• *ómo seleccionamos el me,or concepto para

satis#acer esas necesidades+• Entre un gran n-mero de #actores. cómo

seleccionamos a%uellos pocos críticos para eldiseño+

• *ómo diseñamos un producto %ue rinde laper#ormance %ue el cliente %uiere. contemplandolas condiciones de operación+

• *ómo elegimos las me,ores condiciones de

operación para un proceso productivo+


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DI#!$% D! !'!RIM!()%#DI#!$% D! !'!RIM!()%#

M*IMI+*RM*IMI+*R

,!(!R*CI-( D! R!#./)*D%#,!(!R*CI-( D! R!#./)*D%#R!C.R#%# D!#)I(*D%#R!C.R#%# D!#)I(*D%#


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!(#*0%#!(#*0%#

R!#./)*D%#R!#./)*D%#

*(1/I#I# !#)*D2#)IC% D! /%# R!#./)*D%#*(1/I#I# !#)*D2#)IC% D! /%# R!#./)*D%#

DI#!$% D! /*# !'!RI!(CI*#DI#!$% D! /*# !'!RI!(CI*#

!(#*0%#!(#*0%#

R!#./)*D%#R!#./)*D%#


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• Es com-n %ue se gasten muc"os recursos enrecoger y almacenar gran cantidad de datos"istóricos del proceso&

• La esperan$a es %ue tales datos sirvan para

en#rentar y resolver prolemas presentes&• !e espera %ue "aya una #orma de anali$ar los datos

y %ue ellos rinden toda la in#ormación necesaria• Existe una di#erencia aismal entre

/ Datos del proceso/ In#ormación asada en el proceso

• DOE es la metodología %ue rinda esta solución&/ En an'lisis de datos "istóricos es un en#o%ue pasivo

/ DOE nos permite actuar sore el proceso


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*ausas de variación

• El desempeño de un producto en condiciones de usopueden variar deido a di#erentes tipos de causas/ Externas

• El amiente y las condiciones de uso (0. "umedad. etc)/ 1ariación entre unidades

• Deido a la variación inevitale en el proceso de #aricación/ Deterioro

• Desgaste de los componentes

• Los procesos. responsales de la variación productoa productos est'n a su ve$ a#ectados por otras

#uentes de variación/ Externas al proceso2 a%uellas %ue dependen de las

condiciones amientales/ 3o uni#ormidades del proceso/ *amio en el centrado del proceso


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4ctitudes #rente a un desarrollo

• El en#o%ue de la i$%uierda representa el caminoseguido por un experimentador %ue se asasolamente en su conocimiento/ 5's ensayos "ace. m's con#usión agrega al sistema

• El de la derec"a representa el DOE./ antes de comen$ar a traa,ar. ya saemos cu'ntos

ensayos vamos a reali$ar y contar con los recursos&


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6ensamiento estadístico

• 7iloso#ía de aprendi$a,e y acción• Es anterior a la toma de datos. an'lisis e interpretación• !e aprende la me,or #orma de tomar datos e

interpretarlos

• 7avorece la evaluación de un proceso asado en datos• Las percepciones de la gente y la experiencia anterior

limita el pensamiento• 3os guste o no. "ay variailidad en todas partes

• 4yuda a entender este ppio y a aandonar elpensamiento determinista• La reacción inapropiada ante la variación puede tener

consecuencias graves para el proceso•

El o,eto no es cuantifcar la variación. sino reducirla


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58todos estadísticos

• 9niverso2/ Es el con,unto total de componentes con una cierta

propiedad %ue nos interesa y %ueremos medir

• 5uestra2/ :rupo identifcado de unidades tangiles %ue pertenecen

al universo. de manera tal %ue un grupo de ellas puedeser seleccionado y estudiado


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58todos estadísticos

• Estudios/ Enumerativos (E,2 una encuesta)

• La acción tiene lugar en el universo• La muestra permite el acceso al universo• !e traa,a con muestras del universo extraídas al a$ar

/ 4nalíticos (predictivos) (E,2 estudio sore ; proveedoresde 56)

• El propósito es predecir sore varias alternativas• El #oco es el sistema causa < e#ecto&

• 3o "ay un universo cuantifcale. sino %ue se crea• La muestra (marco) es el con,unto de causas %ue controlan ya#ectan el proceso

• Este con,unto nunca es completo


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6rotocolo 'sico para el DOE

& OAE0I1OF& 430E*EDE30E!

;& 14I4ALE! E@6EI5E304LE!4& 14I4ALE! DE E!69E!04 0G*3I*4 DE 5EDI*IH3

A& 74*0OE! DE E!09DIO 3I1ELE!*& 14I4ALE! DE ALOB9E 5G0ODO DE *O30OL

& E6LI*4*IH3

J& 4LE40OIED4D

K& 540I DE E3!4MO!N& 7O540O DE E*OLE**IH3 DE D40O!

=& 43LI!I! E!04DP!0I*O

Q& *O!0O E!0I54DO. E*9!O!. 6O:454*IH3


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0amaño de la muestra

• *omo vimos anteriormente podemos tener F tipos deerrores/ R2 4cepto Sa cuando en realidad S> es correcta/ T2 ec"a$o Sa. cuando en realidad es correcta

• 6odemos incurrir en un error. pero no es los F a la ve$• Defnimos como/ U R2 confailidad del ensayo. es decir. las c"ances de %ue el

resultado otenido sea el verdadero y no es el resultado deun error de muestreo

/ U T2 potencia del experimento2 c"ances de detectar uncamio cuando lo verdadero es la existencia de unadi#erencia


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6ropiedades

• 4leatori$ación2/ La e,ecución de las experiencias al a$ar&/ !e minimi$a el e#ecto de las variales #uera de control

• eplicación/ epetición de una experiencia o medición con el o,eto de

aumentar la precisión o para cuantifcar la precisión de lasmediciones

• Efciencia/ *antidad de in#ormación %ue se otiene por n-mero de

ensayos

• Aalance/ *ada #actor tiene un cierto n-mero de niveles& Est'

alanceado cuando cada nivel de un #actor aparece el mismon-mero de veces con cada nivel de los otros #actores


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e%uisitos y "erramientas

EB9I!I0O! SE45IE304!

) El experimento dee tener loso,etivos ien defnidos

) !e re%uiere el aporte yconocimiento de los expertos. parala elección de #actores. límites y%ue se puedan "acer lasmediciones

F) Los #actores no deen serenmascarados por otras variales

F) La elección del diseñoapropiado asegura %ue lascomparaciones de inter8s no seana#ectadas por variales nocontroladas

;) Los experimentos no deen sersesgados ;) 9sar agrupamiento yaleatori$ación

) Los experimentos deenproveer in#ormación del error

) La replicación permite evaluarel error

J) La precisión del experimento

dee ser sufciente para lograr loso,etivos del punto

J) La precisión se puede aumentar

por me,ora de los m8todos demedición y del diseño de


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*lasifcación

DISEÑO USO ESTRUCTURA INFORMACIÓN REQUERIDA

COMPLETAMENTE ALEATORIZADO

CUANDO SE ESTUDIA UNSOLO FACTOR

UN FACTOR DE ESTUDIO ASIGNADO AL AZAR DETRATAMIENTOS

ESTIMAR COMPARAREFECTOSESTIMAR ERROR

FACTORIALSE ESTUDIAN !ARIOSFACTORES SUSINTERACCIONES

!ARIOS FACTORES NI!ELESEN TODAS LASCOM"INACIONES

ESTIMAR COMPARAREFECTOS DE FACTORESESTIMAR INTERACCIONESESTIMAR ERROR

FACTORIAL EN "LO#UES

CUANDO EL N$MERO DEENSAOS ES GRANDE PARASER LLE!ADO A CA"OENCONDICIONES %OMOGENEAS

EL CON&UNTO DECOM"INACIONES FACTORES NI!ELES SE DI!IDE EN"LO#UESSE SACRIFICANINTERACCIONES

IGUAL AL FACTORIALSE PIERDEN ALGUNASINTERACCIONES

FACTORIAL FRACCIONAL

CUANDO %A MUC%OSFACTORES NO SE PUEDENENSAAR EN TODOS LOSNI!ELES

!ARIOS FACTORES NI!ELESPERO SOLO SE ENSAA UNGRUPO DEL FACTORIALCOMPLETO A !ECES SEPUEDEN CONSIDERAR"LO#UES

ESTIMAR COMPARAREFECTOS DE !ARIOSFACTORES ALGUNASINTERACCIONES

A !ECES NO ES POSI"LEESTIMAR EL ERROR

"LO#UE ALEATORIZADO

CUANDO SE ESTUDIA UNFACTOR EL MATERIAL ENESTUDIO CONDICIONES

AM"IENTALES SE PUEDENDI!IDIR EN "LO#UES%OMOGENEOS

EN CADA "LO#UE SE ENSAACADA TRATEMIETNO O CADANI!EL DE UN FACTOREL "LO#UE ES RESPECTO DEUNA !ARIA"LE

ESTIMAR COMPARAREFECTOS NO INFLUENCIADOSPOR LOS "LO#UESESTIMAR LOS EFECTOS DE"LO#UEESTIMAR EL ERROR


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*lasifcaciónDISEÑO USO ESTRUCTURA INFORMACIÓN REQUERIDA

"LO#UE INCOMPLETO"ALANCEADO

CUANDO NO ES POSI"LE ACOMODAR TODOS LOSTRATAMIENTOS EN UN"LO#UE

LA ASIGNACI'N DETRATAMIENTOS A LOS"LO#UES EST(DETERMINADACADA PAR DETRATAMIENTOS

APARECE POR LOMENOS UNA !EZ PEROCADA "LO#UECONTIENE SOLO UNSU"GRUPO DE PARES

SIMILAR AL "LO#UE ALEATORIZADO) TODOSLOS EFECTOS SEESTIMAN CON IGUALPRECISI'N

CUADRADOS LATINOS

SE ESTUDIA UN FACTOR #UEPUEDE ESTAR

AFECTADO POR 2 *3+FUENTES DE !ARIACI'N

AGRUPACI'N DE ENSAOS EN"ASE A 2 *3+ CRITERIOSCORRESPONDEN A FILAS COLUMNASCADA TRATAMIENTO

APARECE UNA !EZ SOLAPOR FILA PORCOLUMNA"LO#UES RESPECTO DE2 *3+ !ARIA"LES

ESTIMA COMPARATRATAMIENTOSDESPRO!ISTOS DE LAINFLUENCIA DE 2 *3+!ARIA"LES DE "LO#UEESTIMA COMPARA ELEFECTO DE 2 *3+!ARIA"LES DE "LO#UEESTIMA EL ERROR

SUPERFICIE DE RESPUESTA

O"TENER DIAGRAMAS DECONTORNO ACERCA DEC'MO LOS FACTORESDE CONTROL AFECTANLA RESPUESTA

LOS NI!ELES DE LOSFACTORES DEFINEN LOSL,MITES ENTRE LOSCUALES SE MUESTRA LARESPUESTA

CONTORNOS PARA ILUSTRARRESPUESTA

DISE-OS DE MEZCLAIGUAL A LOS DISENOS

FACTORIALES

!ARIOS DISE-OS POSI"LESLOS NI!ELES FACTORESNO SONINDEPENDIENTES

IGUAL A LOS DISE-OSFACTORIALES

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