Министерство образования и науки

Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«МАТИ» - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского

В.А. Чуфистов планирование и организация эксперимента

Учебное пособие

Под редакцией И.В. Шевченко

Москва 2004

УДК 519.242

ББК 22.172

Ч 95

Рецензент

Доктор технических наук,

профессор кафедры «Ракетные двигатели»

Московского авиационного института

(технического университета) Л.С. Яновский

Чуфистов В.А.

Ч 95 Планирование и организация эксперимента / Под ред. И.В. Шевченко. – М.: МАТИ, 2004. – 129 с.

ISBN 5-93271-228-7

Рассмотрены методы планирования эксперимента с целью оптимизации многофакторных процессов; варианты построения обобщенного критерия оптимизации при необходимости оптимизации по нескольким параметрам. Приведены методики и примеры обработки результатов эксперимента при различных способах дублирования.

Учебное пособие предназначено для студентов и аспирантов, занимающихся экспериментальными исследованиями и оптимизацией процессов с использованием планирования эксперимента.

УДК 519.242

ББК 22.172

ISBN 5-93271-228-7  В.А. Чуфистов, 2004

 МАТИ, 2004

1. Введение

1.1.Основные понятия и определения в области научных исследований.

Наука – сфера исследовательской деятельности, направленная на получение новых знаний о природе, обществе и мышлении. Техническая наука – специфическая система знаний о целенаправленном преобразовании природных тел и процессов в технические системы, о методах конструктивно-технической деятельности, а также о способах функционирования технических объектов в системе общественного производства.

Метод – способ исследования явлений природы, подход к изучаемым явлениям. Примерами различных методов являются: наблюдение, сравнение, счет, измерение, эксперимент, анализ, синтез и т.д. Совокупность методов целесообразного проведения какой-либо работы обозначают термином – методика.

Цель научного исследования – всестороннее, достоверное изучение объекта, процесса или явления, их структуры, связей и отношений на основе разработанных в науке принципов и методов познания, а также получение и внедрение в производство (практику) полезного для человека результата. Любое научное исследование имеет свой объект и предмет. Объектом научных исследований является материальная или идеальная система. Предмет научных исследований – это структура системы, закономерности взаимодействия элементов внутри системы и вне ее, закономерности развития, различные свойства и т.д.

Различают научные исследования:

• Фундаментальные. Направлены на открытие и изучение новых явлений и законов природы, на создание новых принципов исследования. Их целью является расширение научного знания, установление того, что может быть использовано в практической деятельности человека. Эти исследования ведутся на границе известного и неизвестного, обладают наибольшей степенью неопределенности.

• Прикладные, которые направлены на нахождение способов использования знаний, полученных в результате фундаментальных исследований, в практической деятельности человека. Они в свою очередь делятся на поисковые, НИР и ОКР. Поисковые исследования направлены на установление факторов, влияющих на объект, отыскание путей создания новых технологий и техники. Научно-исследовательские работы направлены на создание новых технологий, опытных установок, приборов и т.п. Цель ОКР – подбор конструктивных характеристик, составляющих основу конструкции.

• Разработка – это преобразование научной и научно-технической информации, полученной в результате фундаментальных и прикладных исследований, в форму, пригодную для освоения в промышленности. Разработка направлена на создание новой техники, материалов, технологий. Конечная цель – подготовка материалов прикладных исследований к внедрению.

Исследования также делятся на: теоретические и экспериментальные. Цель теоретических исследований – выделение существенных связей внутри объекта, а также между объектом и окружающей средой, обобщение и объяснение результатов эмпирического исследования, выявление общих закономерностей и их формализация. Теоретические исследования заканчиваются формированием теории, не обязательно связанной с построением математического аппарата. Теория проходит в своем развитии различные стадии от качественно объяснения и количественного измерения процессов до их формализации и в зависимости от стадии может быть представлена как в виде качественных правил, так и в виде математических уравнений.

Целью экспериментальных исследований является выявление свойств исследуемых объектов, проверка справедливости гипотез, построение моделей и на этой основе глубокое изучение темы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования тесно связаны между собой, так как теория базируется на эксперименте, а эксперимент планируется исходя из теоретических предпосылок.