Планирование и организация эксперимента лекции

Эксперимент в науке и производстве Тема 1

Целью изучения дисциплины «Планирование и организация эксперимента» является подготовка студентов к производственно-технической деятельности по специальности с применением методов теории планирования и современных информационных технологий. Задачи дисциплины «Планирование и организация эксперимента»: изучение современных методов планирования, организации и оптимизации научного и промышленного эксперимента, проведения экспериментов и обработки полученных результатов. Для освоения дисциплины студент должен знать: предмет, цели и задачи статистической обработки эксперимента, его научные основы, особенности и связь с другими математическими и естественнонаучными дисциплинами. Уметь производить математические расчеты и операции со статистическими данными. Владеть навыком проведения планирования и организации эксперимента и обработки результатов, в том случае, в математических приложениях для ПК.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов. Лекции – 34 чяс, Практические занятия - 34 час. Курсовая работа – 16 час, СРС – 96, в 5 – зачет, 6 - экзамен Подготовка эксперимента; организация эксперимента; научный и промышленный эксперимент; простые сравнивающие эксперименты; многофакторные эксперименты; понятие о плане эксперимента; большие двумерные таблицы; размер промышленных экспериментов; постановка задачи о выборе оптимального плана; разбиение факторных планов на блоки; дробные реплики; неполные планы; планы робастные к дрейфам; планирование эксперимента при поиске оптимальных условий; планы поиска экстремума функции отклика; планирование эксперимента при регрессионном анализе; планы выборочного контроля; последовательный план поиска оптимальных решений; последовательные эксперименты.

Рассмотрение конкретных технологических проблем, в реальных условиях функционирования, инженеру (эксперту) приходится решать задачи с организацией и проведением того или иного экспериментального исследования Эксперимент – система операций, воздействий и (или) наблюдений, направленных на получение информации об объекте исследования

ИСТОРИЯ возникновения ПЭ 1. Планирование числового эксперимента – магический квадрат Квадрат императора Ю Клетки этого квадрата заполнены числами от 1 до 9, и суммы чисел по строкам, столбцам и главным диагоналям равны 15. Используются при ПЭ в усл. линейного дрейфа 2. Комбинаторные задачи: Г. Лейбниц, Л. Эйлер 3. Статистические методы ПЭ Р. Фишер (1918 –монография Дизайн эксперимента – 1942 дисперсионный анализ, факторный анализ) 4. Обработка факторного планирования Ф. Йегс 40-е годы 5. Дробные реплики от факторного экспериментва Д.Финни Практическое применение посл-го эксперим исследования Бокс Дж Уилсон К Практическое применение ПЭ в процессах 1954 г. Юл П. и Дж. Бокс 8. Принцип рототабельности в ПЭ Бокс Хантер Дж. 9. ПЭ ортогональное к неконтролируемому временному дрейфу.

Планирование и организации эксперимента: становление, развитие, современные аспекты. Наблюдение - это преднамеренное, направленное восприятие, имеющее целью выявление существенных свойств и отношений объекта познания. Научное наб в отличие от обычного созерцания всегда оплодотворено той или иной научной идеей, опосредуется уже имеющимся знанием, которое показывает, что наблюдать и как наблюдать. (непосредственное и аппосредованное наблюд). Наб. как метод эмпирического исследования всегда связано с описанием, которое закрепляет и передает результаты наблюдения с помощью определенных знаковых средств. С помощью описания чувственная информация переводится на язык понятий, знаков, схем, рисунков, графиков и цифр для дальнейшей обработки С помощью эксперимента объект или воспроизводится искусственно, или ставится в заданные определенным образом и контролируемые условия, отвечающие целям исследования. В процессе научного познания применяется и мысленный эксперимент, когда ученый в уме оперирует определенными образами, мысленно ставит объект в определенные условия. Виды эксперимента: исследовательский или поисковый, проверочный или контрольный, воспроизводящий, изолирующий, качественный или количественный, подтверждающий, опровергающий или решающий

Методы планирования эксперимента и обработки его результатов, разработанные на основе теории вероятностей и математической статистики, позволяют существенно сократить число необходимых для проведения опытов

Последовательность экспериментальных исследований Первоначально необходимо выбрать план проведения эксперимента Сократить число переменных для уменьшения объема эксперимента Контроль за проведением эксперимента Исключить влияние случайных внешних воздействий Оценивают точность измерительных приборов и точность получения данных Анализ и интерпретация результатов эксперимента