Особенности планирования эксперимента в производственных условиях
При переходе от лабораторных условий к промышленным результаты исследований довольно часто плохо воспроизводятся в основном из-за резко увеличивающегося числа случайных факторов. Поэтому приходится продолжать эксперименты и при промышленном производстве продукции.
Для уменьшения доли выпуска бракованной продукции при промышленных экспериментах применяют небольшие интервалы варьирования факторов по сравнению с лабораторными исследованиями. Планы промышленных экспериментов составляют таким образом, чтобы путем осторожного изменения факторов получить информацию об изменениях отклика объекта и при этом выпустить качественную продукцию.
Такой подход к планированию промышленных экспериментов был предложен Боксом и получил название "Метод эволюционного планирования эксперимента". Познакомиться с этим методом можно в книге [4].
Тема 5
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБОБЩЕНИЮ, АНАЛИЗУ И ОФОРМЛЕНИЮ
РЕЗУЛЬТАТОВ НИР
Результаты экспериментов и наблюдений перед их анализом рекомендуется обобщать. Наиболее часто используемыми формами обобщенных данных являются таблицы, графики, диаграммы и номограммы [3].
Для построения таблиц можно воспользоваться советами, приведенными в [3], и положениями ГОСТ [16].
При построении двухмерных графиков в системе прямоугольных координат можно применять следующие рекомендации [3].
если на графике необходимо привести значения параметра, отличающиеся друг от друга более чем в 100 раз, то можно воспользоваться логарифмической шкалой на координатной оси этого параметра;
на график можно наносить все единичные результаты измерений или их средние арифметические значения с границами доверительных интервалов для заданной вероятности или абсолютных стандартных отклонений средних арифметических значений;
выбор вида графической зависимости является субъективным и определяется исследователем. При этом наиболее часто используют три приема:
а) соединяют последовательно непрерывной ломаной линией на графике все точки с координатами, соответствующими средним арифметическим значениям измеренных параметров;
б) соединяют последовательно непрерывной прямой или плавной кривой линией на графике все точки с координатами, соответствующими средним арифметическим значениям измеренных параметров в области доверительных интервалов для заданной вероятности;
в) строят график по найденному приближенному уравнению регрессии.
Считается, что обобщение результатов эксперимента в виде графиков более эффективно для обнаружения закономерностей в поведении исследованного объекта. При этом желательно на графике приводить абсолютные погрешности измерений. Для примера на рис. 7 приведен график зависимости усилия разрушения бумаги от содержания в ней полиэтиленовых волокон, построенный по результатам линейного регрессионного анализа в программе Excel.
Рис. 7. Зависимость усилия разрыва бумаги от содержания в ней полиэтиленовых волокон (отрезки соответствуют выборочным абсолютным стандартным отклонениям измеренных величин)
Анализировать результаты эксперимента необходимо с учетом погрешности их измерения, если имеется возможность оценки данных погрешностей. При этом обязательной является оценка статистических различий между средними арифметическими значениями измеренных параметров с помощью различных методов математической статистики.
Для парного сравнения средних арифметических значений наиболее часто используют распределение Стьюдента разности средних, а для сравнения нескольких средних – метод множественного рангового критерия Дункана [4].
При анализе результатов эксперимента исследователю необходимо использовать все свои знания и способности логико-аналитического мышления. При этом необходимо по мере возможности установить следующее:
- подтвердили ли результаты эксперимента рабочую гипотезу и помогли ли они в достижении цели НИР;
- получены ли в эксперименте неожиданные факты, закономерности;
- перспективно ли продолжение данной НИР и, если да, то в каком направлении (уточнение старых научных гипотез, выдвижение новых гипотез, необходимость проведения дополнительных НИР и др.).
Эффективную помощь исследователю в ответе на эти вопросы оказывают научные дискуссии и экспертиза отчетов о НИР. Отчеты о НИР должны оформляться в соответствии с требованиями ГОСТ [16], а список использованных источников – по ГОСТ [17].