Les expériences pour la plupart d'entre nous sont des démonstrations de principes scientifiques. Nous nous souvenons de la classe de sciences où nous avons mis du papier de tournesol dans un gobelet de jus de citron et l'avons regardé virer au rose.
En recherche scientifique, de nombreux chercheurs construisent encore des expériences pour étayer ou encore réfuter une hypothèse actuelle. De telles expériences peuvent ne nécessiter qu'un seul cycle de la machine expérimentale. Les exécutions ultérieures servent uniquement à vérifier le résultat de la première démonstration.
Alors, quand je dis que mon recherche la zone est conception expérimentale Les gens demandent: «Vous voulez dire que vous montrez aux gens comment faire très attention quand ils mettent en place leurs expériences? Mais ce n’est pas le but de la conception de l’expérience.
Je veux expliquer ce qu'est le plan d'expérience. Je souhaite également motiver l'utilisation d'expériences conçues dans la résolution de problèmes d'ingénierie. Mais je dois d’abord souligner que les produits actuels et les processus de fabrication de ces produits sont beaucoup plus complexes qu’il ya dix ans. La fabrication des unités de traitement qui entrent dans votre téléphone cellulaire peut nécessiter des dizaines d'étapes, chacune comportant plusieurs contrôles. Même fabriquer du papier toilette est un processus de haute technologie!
Les ingénieurs sont responsables de la définition des produits et de la construction de systèmes ou de processus fonctionnels. Cela nécessite une attention aux détails et à l'ingéniosité. La pression concurrentielle signifie des calendriers de développement serrés et des considérations de coûts soigneuses.
La première étape sur la route entre le concept et les produits dans les magasins consiste à construire et à tester des prototypes. Une façon de tester un produit, un système ou un processus prototype consiste à le modifier d'une manière ou d'une autre et à mesurer l'effet de ce changement sur une mesure de performance. Dans le langage expérimental, les mesures de performance sont appelées les réponses . Les facteurs sont des aspects du prototype que nous pouvons changer ou contrôler. Habituellement, nous nous intéressons aux effets de plus d’un facteur, ce qui nécessite de multiples tests sur différents prototypes. Ici, la conception expérimentale consiste à déterminer les prototypes à tester et à les tester.
Au départ, l’objectif est de déterminer les facteurs qui ont l’effet le plus important sur une réponse. Une session de brainstorming peut identifier une douzaine de facteurs ou plus qui, à notre avis, pourraient affecter la réponse, mais en général, seuls quelques facteurs expliquent la grande majorité de la variation de la réponse. Imaginez que vous essayez de différencier les effets d’une douzaine de facteurs par essais et erreurs. C'est une pratique courante pour les ingénieurs qui n'ont aucune expérience de la conception d'expériences. Les études d’essais et d’erreurs gaspillent souvent des ressources et donnent des résultats ambigus. Une approche coûteuse consiste à tester toutes les combinaisons possibles des facteurs. Mais avec une douzaine de facteurs, cette approche nécessite 4 096 essais, ce qui prend généralement beaucoup de temps et coûte cher. En revanche, une expérience bien conçue peut fournir des résultats clairs tout en réduisant considérablement le nombre de tests requis.
Par exemple, des expériences de criblage séparent les quelques facteurs essentiels des nombreux facteurs triviaux. Les conceptions expérimentales construites pour le criblage factoriel ne nécessitent généralement qu'un faible investissement dans les tests, soit entre un et deux fois le nombre de facteurs. La capacité de distinguer les effets de tant de facteurs avec un nombre d'essais aussi réduit est due à la structure élégante des plans d'expérience pour le dépistage.
Jusqu'à récemment, les ingénieurs qui souhaitaient utiliser des plans d'expérience pour le criblage factoriel devaient s'appuyer sur des catalogues de plans dans des manuels ou d'autres matériaux de référence. Ces tableaux de conception étaient restrictifs car ils n'étaient disponibles que pour certaines combinaisons de nombres de facteurs et de tests.
De nos jours, les logiciels commerciaux comme JMP peut construire des conceptions de dépistage à la volée en fonction des exigences de chaque étude. Une approche assistée par ordinateur de la conception expérimentale offre plusieurs avantages par rapport à l'utilisation de conceptions de référence. La génération informatique de dessins est immédiate. Cela permet la création et la comparaison de multiples alternatives de conception. Un avantage supplémentaire est la possibilité de créer une conception pour chaque problème unique plutôt que de reformuler votre problème pour l'adapter aux exigences d'une conception de référence. Enfin, les exigences en matière de formation ou de connaissances pour une utilisation appropriée des conceptions assistées par ordinateur sont inférieures à celles des conceptions traditionnelles. Cela rend cette technologie potentiellement accessible à tout ingénieur.
Imaginez un monde où l'utilisation de la conception expérimentale était une procédure d'ingénierie standard. Les produits arriveraient sur le marché plus rapidement, à moindre coût, avec une qualité et une fiabilité supérieures. Un tel monde serait un meilleur endroit où vivre.
