Gli esperimenti per la maggior parte di noi sono dimostrazioni di principi scientifici. Ricordiamo la lezione di scienze in cui abbiamo messo la cartina di tornasole in un bicchiere di succo di limone e l'abbiamo guardato diventare rosa.
Nella ricerca scientifica, molti investigatori costruiscono ancora esperimenti per aggiungere supporto a un'ipotesi corrente o forse confutarla. Tali esperimenti possono richiedere solo una corsa del macchinario sperimentale. Ogni successiva esecuzione è solo per verificare il risultato della prima dimostrazione.
Quindi, quando dico che il mio ricerca l'area è esperimento di design , le persone chiedono: "Vuoi dire che mostri alla gente come fare molta attenzione quando impostano i loro esperimenti?" Certamente un'attenta configurazione, osservazione e misurazione sono importanti in ogni tipo di esperimento. Ma non è questo il design dell'esperimento.
Voglio spiegare che cos'è il design dell'esperimento. Voglio anche motivare l'uso di esperimenti progettati nel risolvere problemi di ingegneria. Ma prima devo precisare che i prodotti odierni e i processi per la realizzazione di questi prodotti sono molto più complessi di quanto lo fossero anche un decennio fa. La produzione delle unità di elaborazione che entrano nel tuo telefono cellulare può richiedere decine di passaggi, ciascuno con più controlli. Anche fare la carta igienica è un processo altamente tecnologico!
Gli ingegneri sono responsabili sia della definizione dei prodotti e dei sistemi di costruzione che dei processi che funzionano. Ciò richiede attenzione ai dettagli e all'ingegno. Pressione concorrenziale significa rigidi piani di sviluppo e attente considerazioni sui costi.
Il primo passo sulla strada dall'idea ai prodotti nei negozi comporta la costruzione e il collaudo di prototipi. Un modo per testare un prototipo di prodotto, sistema o processo è modificarlo in qualche modo e misurare l'effetto di tale cambiamento su una certa misura delle prestazioni. Nel linguaggio di progettazione dell'esperimento vengono chiamate le misure di prestazione risposte . fattori sono aspetti del prototipo che possiamo cambiare o controllare. Di solito, siamo interessati agli effetti di più di un fattore, che richiede test multipli di vari prototipi. Qui, la progettazione dell'esperimento riguarda come decidere quali prototipi testare e come testarli.
Inizialmente, l'obiettivo è determinare quali fattori hanno l'effetto più sostanziale su una risposta. Una sessione di brainstorming può identificare una dozzina o più fattori che pensiamo possano influenzare la risposta, ma in generale, solo pochi fattori rappresentano la stragrande maggioranza della variazione nella risposta. Immagina di provare a differenziare gli effetti di una dozzina di fattori per tentativi ed errori. Questa è una pratica comune per gli ingegneri che non hanno esperienza con la progettazione dell'esperimento. Gli studi di prova e di errore spesso sprecano risorse e danno risultati ambigui. Un approccio costoso consiste nel testare tutte le possibili combinazioni dei fattori. Ma con una dozzina di fattori, questo approccio richiede 4096 prove, che di solito sono proibitive in termini di tempo e costi. Al contrario, un esperimento ben progettato può fornire risultati chiari riducendo drasticamente la quantità richiesta di test.
Ad esempio, gli esperimenti di screening separano i pochi fattori vitali dai molti banali. I progetti di esperimento costruiti per lo screening dei fattori generalmente richiedono solo un piccolo investimento in test che sia da una a due volte il numero di fattori. La capacità di distinguere gli effetti di così tanti fattori con un numero così piccolo di esecuzioni di prova è dovuta all'elegante struttura dei progetti sperimentali per lo screening.
Fino a poco tempo fa, gli ingegneri che volevano utilizzare i progetti sperimentali per lo screening dei fattori dovevano affidarsi a cataloghi di disegni in libri di testo o altri materiali di riferimento. Queste tabelle di progettazione erano restrittive perché erano disponibili solo per determinate combinazioni di numeri di fattori e esecuzioni di test.
Al giorno d'oggi, software commerciale come JMP è in grado di costruire progetti di screening al volo in base ai requisiti di ogni studio unico. Un approccio assistito dal computer per la progettazione dell'esperimento offre numerosi vantaggi rispetto all'uso di progetti di riferimento. La generazione di computer di progetti è immediata. Ciò consente la creazione e il confronto di più alternative di progettazione. Un ulteriore vantaggio è la flessibilità di creare un design per ogni problema unico piuttosto che riformulare il problema per soddisfare i requisiti di un progetto di riferimento. Infine, i requisiti di formazione o conoscenza per l'uso appropriato dei progetti computerizzati sono inferiori a quelli per i progetti tradizionali. Ciò rende questa tecnologia potenzialmente accessibile a qualsiasi tecnico.
Immagina un mondo in cui l'uso del design sperimentale fosse una procedura standard di ingegneria. I prodotti arriverebbero sul mercato più velocemente a costi inferiori e con maggiore qualità e affidabilità. Un mondo del genere sarebbe un posto migliore in cui vivere.
