Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
Г. Н. Климова
ПЛАНИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
Тексты лекций
Воронеж – 2014
1
УДК 656 |
|
Печатается по решению учебно-методического совета |
|
ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № ... от ................... |
г.) |
Климова, Г.Н.
Планирование и организация эксперимента [Электронный ресурс] : тексты лекций / Г.Н. Климова; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА»
– Воронеж, 2014. – 50 с.
ISBN .......................................
В текстах лекций обобщаются имеющиеся в литературе разрозненные материалы по вопросам развивающегося направления в области планирования и организации экспериментальных исследований, необходимых для реализации производственнотехнологической, расчѐтно-проектной, экспериментально-исследовательской, организационно-управленческой деятельности
Тексты лекций предназначены для студентов лесотехнических вузов по направлению подготовки 23.04.01 – Технология транспортных процессов при изучении дисциплины «Планирование и организация эксперимента», а также для аспирантов.
|
© Климова Г.Н., 2014 |
ISBN ............................... |
© ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная |
|
лесотехническая академия», 2014 |
2
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ЛЕКЦИЯ 1. Введение в теорию «Планирование и организация |
4 |
эксперимента» |
4 |
1.1. Планирование эксперимента и его задачи |
10 |
1.2. Виды экспериментов |
12 |
1.3. Параметры оптимизации и требования, предъявляемые к |
|
ним |
16 |
1.4. Факторы и требования к ним. |
16 |
1.5. Выбор модели эксперимента |
|
1.6. Принятие решения перед планированием |
21 |
ЛЕКЦИЯ 2. Статистическая проверка статитических гипотез. |
22 |
2.1. Статистические гипотезы |
23 |
2.2. Виды ошибок при выдвижении статистических гипотез |
28 |
2.3. Статистические критерии |
28 |
2.4. Виды критериев согласия и области их применения |
30 |
ЛЕКЦИЯ 3. Статистические методы анализа данных и планирование |
36 |
эксперимента |
40 |
3.1. Дисперсионный анализ. |
46 |
3.2 Корреляционный анализ. |
47 |
3.3. Регрессионный анализ. |
48 |
Библиографический список |
50 |
3
ЛЕКЦИЯ 1.
Введение в теорию «Планирование и организация эксперимента»
1.1.Планирование эксперимента и его задачи
1.2.Виды экспериментов
1.3.Параметры оптимизации и требования, предъявляемые к ним
1.4.Факторы и требования к ним.
1.5.Выбор модели эксперимента
1.6.Принятие решения перед планированием
1.1. Планирование эксперимента и его задачи
Мысль о том, что эксперимент можно планировать восходит к глубокой древности. Пожалуй, как только человек взял в руки палку, он уже начал заниматься проблемами планирования с целью выработки наиболее оптимального способа добычи пропитания. Результатами подобных изысканий, проводившимся в течение столетий, стали современные блага цивилизации. Однако, первобытному человеку, да и средневековому рыцарю в том числе, абсолютно не были знакомы понятия статистики.
Подобная теория появилась (имеется в виду статистика) в начале - середине ХХ века. Вслед за развитием аппарата статистического анализа, его положения стали применяться и в планировании эксперимента. Автором идеи привлечения статистики в планирование являлся один из основоположников английской школы статистики - Рональд Фишер. Именно он доказал целесообразность использования статистических методов в проблеме поиска оптимальных условий проведения эксперимента. Так появилась совершенно новая наука, имеющая важное практическое значение - «Планирование и организация эксперимента».
Так что же представляет собой планирование эксперимента? Для того чтобы представить себе этот процесс достаточно сказать, что мы с Вами ежедневно, ежечасно и даже ежеминутно занимаемся планированием эксперимента, и этот эксперимент называется жизнь.
Давайте для примера представим себе одно наше утро. Просыпаясь утром и собираясь выйти из дома, мы вспоминаем уже заранее намеченные на этот
4
день дела или же намечаем их в эту самую минуту. При этом каждый из нас, рассматривая список предполагаемых дел, сразу проводит корректировку, что он точно способен сделать, что вероятнее всего сделает, на что сил может не хватить, но на всякий случай запишем это в реестр сегодняшних дел и т.д. Таким образом, каждый из нас прикидывает условия существования в дне сегодняшнем, чтобы данный эксперимент (мы все по-прежнему имеем ввиду - жизнь) у нас удался.
Точно таким же образом проводятся и промышленные эксперименты.
С одной лишь оговоркой. При проведении различных лабораторных, промышленных или других экспериментов существуют какие-то нормативы точности полученных результатов. Ну, например, вес слона к концу проведения откорма должен составлять не менее (5000 ± 150) кг. И, откармливая слона, вполне естественно вы будете планировать свою животноводческую кампанию с учетом требуемого конечного веса с точностью до 150 кг.
Учитывая сказанное, можно сформулировать следующее определение. Планирование эксперимента - это процедура выбора числа и условий
проведения опытов, необходимых и достаточных для решения поставленной задачи с требуемой точностью.
При этом, как учит нас теория, необходимо придерживаться следующих ограничений:
1.общее число опытов должно быть по возможности минимальным;
2.необходимо одновременно изменять все переменные, определяющие (влияющие) процесс. Причем это изменение должно происходить по определенным правилам-алгоритмам;
3.при описании исследований необходимо использовать математический аппарат, формализующий действия экспериментатора;
4.в процессе проведения и планирования эксперимента необходимо придерживаться четкой стратегии, позволяющей принимать обоснованные решения после каждой серии экспериментов.
Задачей «Планирования эксперимента» является разработка рекомендаций или производственного процесса на основе исследования предварительных опытных данных для дальнейшей их реализации и построения математической модели исследуемого процесса с целью дальнейшего прогнозирования производства. Как правило, результатами таких
5