Основные понятия и определения

ОСНОВЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Под планированием эксперимента понимается определение цели каждого эксперимента, число серий и измерений в каждой серии, достижение оптимума соотношения экономии

материалов и адекватности проведенных измерений. Однако мало спланировать – необходимо еще так провести эксперимент и оформить его результаты, чтобы они могли быть адекватно восприняты другими исследователями и могли в случае необходимости подтвердить приоритет данного исследователя или лаборатории.

Основные понятия и определения

Под экспериментом будем понимать совокупность операций совершаемых над объектом исследования с целью получения информации о его свойствах.

Эксперимент, в котором исследователь по своему усмотрению может изменять условия его проведения, называется активным экспериментом.

Если исследователь не может самостоятельно изменять условия его проведения, а лишь регистрирует их, то это пассивный эксперимент.

Важнейшей задачей методов обработки полученной в ходе эксперимента информации

является задача построения математической модели изучаемого явления, процесса, объекта.

Можно получить хорошо аппроксимирующую математическую модель, если целенаправленно применяется активный эксперимент.

Другой задачей обработки полученной в ходе эксперимента информации является задача оптимизации, т.е. нахождения такой комбинации влияющих независимых переменных, при которой выбранный показатель оптимальности принимает экстремальное значение.

Опыт – это отдельная экспериментальная часть.

План эксперимента – совокупность данных определяющих число, условия и порядок

проведения опытов.

Планирование эксперимента – выбор плана эксперимента, удовлетворяющего заданным требованиям, совокупность действий направленных на разработку стратегии

экспериментирования (от получения априорной информации до получения работоспособной

математической модели или определения оптимальных условий).

Это целенаправленное управление экспериментом, реализуемое в условиях неполного

знания механизма изучаемого явления.

В процессе измерений, последующей обработки данных, а также формализации

результатов в виде математической модели, возникают погрешности и теряется часть

информации, содержащейся в исходных данных.

Применение методов планирования эксперимента позволяет определить погрешность

математической модели и судить о ее адекватности.

Если точность модели оказывается недостаточной, то применение методов планирования

эксперимента позволяет модернизировать математическую модель с проведением

дополнительных опытов без потери предыдущей информации и с минимальными затратами.

Цель планирования эксперимента – нахождение таких условий и правил проведения

опытов при которых удается получить надежную и достоверную информацию об объекте с

наименьшей затратой труда, а также представить эту информацию в компактной и удобной

форме с количественной оценкой точности.

Пусть интересующее нас свойство Y объекта зависит от нескольких n - независимых

переменных (Х1, Х2, …, Хn) и необходимо выяснить характер этой зависимости - Y=F(Х1, Х2, …, Хn), о которой мы имеем лишь общее представление.

Величина Y – называется “ отклик ”,

а сама зависимость Y=F(Х1,Х2, …, Хn) – “ функция отклика ”.

Отклик должен быть определен количественно. Однако могут встречаться и

качественные признаки Y.

Независимые переменные Х1, Х2, …, Хn – иначе факторы, также должны иметь

количественную оценку.

Если используются качественные факторы, то каждому их уровню должно быть

присвоено какое-либо число.

Важно выбирать в качестве факторов лишь независимые переменные, т.е. только те

которые можно изменять, не затрагивая другие факторы.