CUESTIONARIO DE DISEÑO

1.      Explica las ventajas que tiene el diseño de experimentos sobre una estrategia de prueba y error.

Estrategias de prueba y error. Se realiza un análisis informal apelando la experiencia y la intuición en lugar de seguir un plan experimental.

Diseño experimental. Es la forma más eficaz de hacer pruebas.

2.      ¿Qué es un experimento y que es diseñar un experimento?

Experimento. En las condiciones y operaciones de un sistema o proceso que se hace con el objetivo de medir el efecto del cambio.

Diseñar un experimento. Es crear o desarrollar un modelo que permite generar conocimientos por medio de pruebas planeadas.

3.      En el contexto de un diseño de experimentos, ¿Qué es una variable de respuesta?, ¿Qué es un factor estudiado? Y ¿Qué relación se esperaría que haya entre la variable y los factores?

Factor estudiado. Son variables que se investigan en experimento respecto de cómo influye o afecta el resultado de la muestra.

Variable de respuesta. Es el conocer el efecto o resultado de cada prueba experimental

El factor y la variable están conjuntamente relacionados por que sin una no puede llevarse acabo la otra.

4.       ¿En un experimento solo es posible estudiar los factores que actualmente se controlan en la operación normal del proceso?

Los factores controlables son variables de proceso o características de los materiales experimentales que se pueden fijar en un nivel dado. Algunos de estos son los que usualmente se controlan durante la operación normal del proceso, y se distinguen porque, para cada uno de ellos, existe la manera o el mecanismo para cambiar o manipular su nivel de operación. Esto último es lo que hace posible experimentar con ellos.

Los factores no controlables o de ruido son variables o característicos de materiales y métodos que no se pueden controlar durante el experimento o la operación normal del proceso.

5.       ¿Es posible estudiar como influye un factor sobre la variable de respuesta, si el factor se mantiene fijo en todas las corridas o pruebas experimentales? Explique.

Si es posible, por que mientras el factor esta controlada se podrá estudiar y llegar a la variable de respuesta

6.      Se tiene un experimento en el que los factores a estudiar y sus niveles son los siguientes: temperatura (10, 20 y 30ºC); tiempo (60 y 90 minutos). Elabore una lista de todos los posibles tratamientos de este diseño.

Nivel de temperatura	Nivel de tiempo	Tratamiento
10	60	1
20	60	2
30	60	3
10	90	4
20	90	5
30	90	6

7.      ¿Qué es el error aleatorio y que es el error experimental?

Error aleatorio. Es la variabilidad observada que no se puede explicar por los factores estudiados y del error experimental no estudiado.

Error experimental. Componente del error aleatorio que refleja los errores del experimento y la planeación y ejecución del experimento.

8.      ¿Por qué es importante aleatorizar el orden en que se corren los diferentes tratamientos en un diseño de experimentos?

Este principio de aleatorizar aumenta la probabilidad de que el supuesto de independencia de los errores se cumpla, lo cual es un requisito para la validez de las pruebas de estadísticas que se realizan. También es una manera de asegurar que las pequeñas diferencias provocadas por materiales, equipo y todos los factores no controlados, se repartan de manera homogénea en todos los tratamientos.

9.      Señale las etapas en el diseño de un experimento, así como algunos aspectos clave de cada una de ellas.

I. Planeación y realización

a. Entender y delimitar el problema u objeto de estudio: En la etapa de planeación se deben hacer investigaciones preliminares que conduzcan a entender y delimitar el problema u objeto de estudio, de tal forma que quede claro ¿que se va a estudiar?, ¿Por qué es importante? Y, si es un problema, ¿Cuál es la magnitud del mismo?

b. Elegir la(s) variable(s) de respuesta que será medida en cada punto del diseño y verificar que se mide de manera confiable: La elección de esta(s) variable(s) es vital, ya que se refleja el resultado de las pruebas. Por ello, se deben elegir aquellas que mejor reflejen el problema o que caractericen al objeto de estudio.

c. Determinar cuales factores deben estudiarse o investigarse, de acuerdo a la supuesta influencia que tienen sobre la respuesta: No se trata de que el experimentador tenga que saber a priori cuales factores influyen, puesto que precisamente para eso es el experimento, pero si de que utilice toda la información disponible para incluir aquellos que se considera que tienen un mayor efecto.

d. Seleccionar los niveles de cada factor, así como el diseño experimental adecuado a los factores que se tienen y al objetivo del experimento: Este paso también implica determinar cuantas repeticiones se harán para cada tratamiento, tomando en cuenta el tiempo, el costo y la precisión deseada.

e. Planear y organizar el trabajo experimental: Con base en el diseño seleccionado, organizar y planear con detalle el trabajo experimental.

f. Realizar el experimento: Seguir al pie de la letra el plan previsto en la etapa anterior, y en caso de algún imprevisto, determinar a que persona se le reportaría y lo que se haría.

II. Análisis

En esta etapa no se debe perder de vista que los resultados experimentales son observaciones muéstrales, no poblacionales. Por ello, se debe recurrir a métodos estadísticos inferenciales para ver si las diferencias o efectos muéstrales son lo suficientemente grandes para que garanticen diferencias poblacionales.

III. Interpretación

Aquí, con el respaldo del análisis estadístico formal, se debe analizar con detalle lo que ha pasado en el experimento, desde contrastar las conjeturas iniciales con los resultados del experimento, hasta observar los nuevos aprendizajes que sobre el proceso se lograron, verificar supuestos y elegir el tratamiento ganador, siempre con apoyo de las pruebas estadísticas.

IV. Control y conclusiones finales

Para concluir el estudio experimental se recomienda decidir que medidas implementar para generalizar el resultado del estudio y para garantizar que las mejoras se mantengan. Además, es preciso organizar una presentación para difundir los logros.

10.   ¿Por qué se considera la planeación del experimento como la etapa más importante? Describa cinco actividades que se realizan en esta etapa.

Por que se decidirá cuantas pruebas y tratamientos se realizaran y cuantas repeticiones se requieren. • Entender y delimitar el problema u objeto de estudio: se deben hacer investigaciones preliminares que conduzcan a entender y delimitar el problema.

v  Entender y delimitar el problema

v  Elegir variables de respuesta

v  Determinar factores a estudiarse

v  Planear y organizar el trabajo experimental

v  Realizar el experimento

11.   Describa de manera breve los tres principios básicos del diseño de experimento.

o   Aleatorización: Consiste en hacer las corridas experimentales en orden.

o   Repetición: Es correr mas de una vez un tratamiento o una combinación de factores

o   Bloqueo: Consiste en nulificar o tomar en cuenta, en forma adecuada, todos los factores que puedan afectar la respuesta observada

12. Explique la diferencia entre significancia práctica y significancia estadística. Proponga un ejemplo donde se tenga la segunda pero no la primera.

La significancia práctica es el error al realizar el experimento y significancia estadística es el error al extraer los datos.

13. Describa cinco aspectos que son relevantes al momento de seleccionar el diseño experimental.

1. El objetivo del experimento.

2. El numero de factores a estudiar

3. El numero de niveles que se prueban en cada factor

4. Los efectos que interesa investigar

5. El costo del experimento, tiempo y precisión deseada

14.   Mencione dos problemas de su área de trabajo que pudieran abordarse con el diseño de experimentos. Para cada problema enliste algunos factores de control y al menos una variable de respuesta.

Deshidratador solar. Factor  Temperatura, tiempo y humedad. Variable de respuesta, producir muchos chiles en menor tiempo.

Invernadero. Factores humedad, forma de riego y temperatura. Variable de repuesta, producir verduras o frutas. 

15. Suponga que se quiere estudiar el desempeño de un automóvil, y lo que se desea es encontrar los factores que más influyen en su rendimiento. ¿Cuales podrían ser las variables de su respuesta?, ¿cuales los factores a estudiar?, ¿cuáles son los factores controlables o de ruido?

Los factores que influyen son: el tipo de gasolina, los caballos de fuerza del motor, el tipo de aceite, las llantas que tenga, entre otros. Las variables de respuesta a evaluar son: cantidad de galones consumidos por día, la velocidad máxima alcanzada.

16. Se quiere comparar el desgaste de dos marcas de llantas a y b, para lo cual se eligen al azar diez conductores particulares de cierta ciudad. A cinco de ellos seleccionados al azar se les instala gratis las llantas marca a y a los cinco restantes la marca b, con el compromiso por escrito de permitir la verificación de desgaste cada seis meses.

A.      ¿cree que este experimento permita una comparación justa del desgaste de las dos marcas de llantas?

La comparación en este caso no nos arrojaría una respuesta real de la situación puesto que no se tuvieron en cuenta los principios básicos de un diseño.

¿Qué consideraciones se debieron hacer para lograr una comparación más justa?

Las consideraciones a tener en cuenta son: el hecho de que se debieron hacer repeticiones de cada tipo de llanta; y que se tomaran aleatoriamente las llantas para los conductores; que se tomaran como variable de bloqueo a los diez conductores.

B.      Proponga al menos un cambio al experimento que usted considera que mejoraría la comparación.

Que se tomara de bloqueo a los diez conductores; tener en cuenta como factor las temperaturas promedio.

17. Una compañía farmacéutica realizó un experimento para comprobar los tiempos promedios (en días), que son necesarios para que una persona se recupere de los efectos y las complicaciones que siguen a un resfriado común. En éste experimento se compararon a dos personas que tomaron distintas dosis diarias de vitamina c. Para hacer el experimento se contacto a un número determinado de personas, que en cuanto les daba el resfriado empezaban a recibir algún tipo de dosis. Si la edad de las personas es una posible fuente de variabilidad, explique con detalle como aplicaría la idea del bloqueo para controlar tal fuente de variabilidad.

Con el bloqueo de la edad de las personas en el diseño del experimento implica que los tratamientos contendrán a todas las edades; por ende el efecto de éstos en la variable de respuesta se verá anulado y podremos saber los efectos de las demás variables.

18.   En el caso anterior. ¿Qué podría pasar si no se controla la posible fuente de variación que es la edad?

Si no se controla la edad, se generaría una fuente de error, con un tipo de variable no controlable, el cual sería aditivo y los resultados serian imprecisos.

19. Un grupo de industrializadores trabaja para industrializar la mermelada de tuna; para ello, realiza mermeladas considerando los siguientes factores:

A. variedad de tuna: tres tipos

B. Con cáscara y sin cáscara

C. Completa y la pura pulpa

Por lo tanto, se tiene doce posibles formas (tratamientos) de producir mermeladas.

La pregunta central que se plantea es si influyen en el sabor los factores considerados y quisieran encontrar cual es la mejor combinación de mermelada (tratamiento ganador). Para responder hicieron las doce combinaciones y pusieron cada una en un recipiente numerado. Enseguida se trasladaron a lugares concurridos donde acomodaban los recipientes ordenados del uno al doce, y a personas del público les entregaban una hoja de registro y la invitaban a que en el orden dado probaran en pequeñas porciones las mermeladas y anotaran que tan buena les parecía la mermelada (en una calificación entre cero a diez). Al final se obtuvo la respuesta de cuatrocientas veinte personas donde cada una daba doce calificaciones (una para cada mermelada) ¿hay algo que desde su punto de vista invalide los resultados obtenidos? Utilice el sentido común y argumente su respuesta.

Lo que sucede es que no se aplica el principio de la aleatoriedad, ya que las doce personas no debían probar una misma muestra de mermelada, sino diferentes muestras de ella.