¿Qué es el diseño de experimentos?

En el campo de la ingeniería civil resulta extraño el concepto de “diseño de experimentos”. Lo asociamos al campo del control de la calidad y de los laboratorios, pero no tenemos en cuenta que muchas herramientas avanzadas en productividad, mejora de procesos, toma de decisiones y productividad empresarial se basan en este campo del control estadístico de la calidad. Veamos en esta entrada, una pequeña aproximación al concepto.

El diseño de experimentos (DOE) es una técnica estadística que permite identificar y cuantificar las causas de un efecto dentro de un estudio experimental de forma que con el mínimo número de pruebas se consiga extraer información útil para obtener conclusiones que permitan optimizar la configuración de un proceso o producto.

Aunque el diseño de experimentos comenzó a aplicarse en el campo de la agricultura, hoy en día tiene muchas aplicaciones en otros campos, en el que se puede incluir la ingeniería civil. Por ejemplo en control de calidad y en diseño de productos y procesos industriales y en todo tipo de ciencias experimentales. Se puede decir que el diseño de experimentos ocupa un papel crucial en la industria y en la investigación experimental en nuestros días.

En un diseño experimental se manipulan deliberadamente una o más variables, vinculadas a las causas, para medir el efecto que tienen en otra variable de interés. El diseño experimental prescribe una serie de pautas relativas qué variables hay que manipular, de qué manera, cuántas veces hay que repetir el experimento y en qué orden para poder establecer con un grado de confianza predefinido la necesidad de una presunta relación de causa-efecto.

Los pasos básicos a seguir en el diseño de experimentos son los siguientes:

  1. Fijar un cronograma que  defina cuál va a ser la lista de pruebas a realizar. También debemos definir nuestros objetivos, los cuales deben ser claros y se deben aproximar a una realidad alcanzable.
  2. Escoger los factores a analizar, es decir, aquellos parámetros que van a afectar tanto directa cómo indirectamente a nuestra actividad (el proceso o producto que queremos optimizar), siendo estos los que nos van a marcar los límites alcanzables.
  3. Diseñar el plan de pruebas, este plan variará en función del número de factores que hayamos considerado. En este punto hay que ser ambicioso y no descartar cualquier posible experimento por raro que parezca, pues puede que algunos de ellos estén comunicados entre sí y su interacción deba ser tenida en cuenta a la hora de tomar decisiones.

Una vez realizadas las pruebas, los resultados obtenidos permiten extraer conclusiones acerca de qué factores influyen más en los resultados y cómo se debe configurar nuestra actividad para alcanzar los objetivos propuestos. Además, si se usan herramientas informáticas podremos obtener una función de regresión que nos relacione los resultados de la actividad en función de los factores considerados, con ella podremos hacer interpolaciones y calcular virtualmente qué resultado tendrá nuestra actividad para cualquier combinación de factores posibles.

Algunos de los tipos de diseños de experimentos son los siguientes:

  • Diseño unifactorial
  • Diseño por bloques aleatorizados
  • Diseño por cuadrados latinos
  • Diseños factoriales
  • Diseños anidados
  • Diseños cruzados anidados
  • Diseños factoriales 2^k

 

Os dejo un enlace introductorio al tema que espero os guste: http://ocw.univalle.edu.co/ocw/ingenieria-electronica-telecomunicaciones-y-afines/investigacion-i/bibliografia-1/disenoestadisticoexperimentos.pdf

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