Explique las ventajas que tiene el diseño de experimentos sobre una estrategia de prueba y error. Un experimento son pruebas que se hacen con la intención de resolver un problema o comprobar una idea, es común que estas pruebas se hagan sobre la marcha, c

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

En las estrategias de prueba y error se realiza un análisis informal “intuitivo” que en ocasiones se logran mejoras a pesar de que el experimento se hizo con base en el ensayo y error, aunque en situaciones de complejidad no es suficiente aplicar este tipo de experimentación, por lo que es mejor proceder siempre en una forma eficaz que garantice la obtención de las respuestas a los interrogantes planteadas en un lapso corto de tiempo y utilizando pocos recursos. El diseño estadístico es la forma más eficaz de hacer pruebas. Consiste en determinar cuáles pruebas se deben realizar y de qué manera, para obtener datos que, al ser analizados estadísticamente, proporción en evidencias objetivas que permitan responder las interrogantes planteadas y de esta manera clarificar los aspectos inciertos de un proceso, resolver un problema o lograr mejoras.

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

Un experimento son pruebas que se hacen con la intención de resolver un problema o comprobar una idea, es común que estas pruebas se hagan sobre la marcha, con base en el ensayo o error, apelando a la experiencia y a la intuición, en lugar de seguir un plan experimental adecuado que garantice una buena

respuesta a las interrogantes planteadas.

Diseñar un experimento consiste en planear y realizar un conjunto de pruebas con el objetivo de generar datos que, al ser analizados estadísticamente, proporcionen evidencias objetivas que permitan responder las interrogantes planteadas por el experimentador sobre determinada situación.

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?

Una variable de respuesta ayuda a conocer el efecto o los resultados de cada prueba experimental. Los factores estudiados son las variables que se investigan en el experimento para observar cómo afectan o influyen en la variable de respuesta. La relación entre ambos conceptos es que los factores estudiados a su vez estudian la variable de respuesta.

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

Estos factores pueden ser controlables o no controlables para que un factor sea estudiado es necesario que durante el experimento se haya probado en al menos 2 condiciones o niveles

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

Si un determinado factor de estudio se mantiene fijo en todas las corridas experimentales, NO será posible estudiar el efecto que éste tiene sobre una determinada variable de repuesta, esto debido a que al no variar los niveles de un factor, no es posible aceptar o descartar su efecto en el resultado.

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

FA: Temperatura: Niveles (10, 20, 30) °C FB: Tiempo: Niveles (60, 90) minutos

La combinación resultante será: 2 x 3 = 6 tratamientos; y estos serán: 1) FA-10-60 2) FA-10-90 3) FA-20-60 4) FA-20-90 5) FA-30-60 6) FA-30-90

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

El error aleatorio es el tipo de error que genera variabilidad de manera natural en el proceso, y que no se puede explicar por medio de los factores estudiados. El error experimental es el tipo de error que se genera cuando se cometen errores graves en el experimento, y que no pueden determinarse como error aleatorio.

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

Porque permite aumentar 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 estadística que se realizan.

Además permite que las pequeñas variaciones provocadas por materiales, equipo y 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 cada una de ellas.

1.- Planeación y realización: Son actividades en caminadas a entender, delimitar el problema y el objeto de estudio y seleccionar variables de respuesta y factores. 2.-Análisis: Recurrir a métodos estadísticos inferenciales para ver si las diferencias muéstrales son lo suficientemente grandes para que garanticen diferencias poblacionales.

3.-Interpretación: Analizar cada detalle lo que ha pasado en el experimento y elegir un tratamiento.

4.-Control y Conclusiones finales: Decidir qué medidas implementar para garantizar que las mejoras se mantengan.

10. ¿Por qué se considera la planeación del experimento como la etapa más importante?

Porque es aquí en donde se delimita el problema, se determinan los factores controlables que pudieran tener una influencia y se diseña el plan experimental más adecuado, con lo cual quedan especificadas las corridas del proceso; es decir cuales tratamientos y cuantas repeticiones de cada uno.

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

-Aleatorización: Consiste es hacer corridas experimentales en orden aleatorio. -Repetición: Es correr más de una vez un tratamiento o combinación de factores. -Bloqueo: Es nulificar o tomar en cuenta en forma adecuada todos los factores que puedan afectar la respuesta observada.

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

La diferencia radica en el hecho de la aplicación práctica de los hallazgos, y sus relevancias para tomar decisiones estratégicas. Si bien se sabe que la existencia de significancia estadística nos indica que hay variabilidad en determinada característica de la muestra, eso no asegura que la diferencia sea suficiente para tomar decisiones prácticas de mercado(o de la disciplina en cuestión). Es cuando el criterio del investigador toma gran relevancia para determinar cómo actuar en base a los resultados.

EJEMPLO

Evaluar la efectividad de una campaña publicitaria en función de la recordación antes y después de lanzarla. Podría darse el caso que, dado que se tomó un muestra muy grande; los resultados de una prueba de hipótesis indique, que existe diferencias estadísticamente significativa en la recordación antes y después de la campaña, pero es recordación haya aumentado tan solo 1 o 2 puntos porcentuales. Entonces para fines prácticos es diferencia no es significativa al considerar todo el dinero y el esfuerzo invertido.

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

1. El objetivo del experimento. 2. El número de factores a estudiar.

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4. Los efectos que interesa investigar (relación factores-respuesta). 5. El costo del experimento, tiempo y precisión deseada.

14. Mencione dos problemas en 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.

Descomposición de alimentos en un restaurant: Se puede controlar la asepsia, el tiempo que demoran en ser consumidos, la inocuidad de los elementos empleados para la preparación y almacenamiento de los alimentos. Una variable de respuesta podría ser el tiempo que transcurre para presentar la contaminación. Cultivo de frutos (manzanas): Factores a controlar, regado de los arboles, fertilización de los mismos, pesticidas, plaguicidas o algún otro método de inhibición de la presencia de microorganismos patógenos. Variables de respuesta: cantidad de frutos por unidad experimental (árbol), peso de fruto.

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. ¿Cuáles podrían ser las variables de respuesta?, ¿cuáles los factores a estudiar?, ¿cuáles los factores no controlables o de ruido?

 Variables de respuesta: Rendimiento de combustible

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Velocidad máxima alcanzada Seguridad

 Factores a estudiar:

Rendimiento Km/L de combustible Velocidad y aceleración.

Respuesta del vehículo ante un imparto o accidente vial, sistema de bolsas de aire, tipo de frenos.

 Factores no controlables: Capacidad del tanque de gasolina

Caballos de fuerza del motor y/o revoluciones por minuto.

Factores ambientales que afecten el desarrollo de los vehículos de estudio.

16. Se quiere comparar el desgaste de dos marcas de llantas A y B, para lo cual se eligen al azar 10 conductores particulares de cierta ciudad. A cinco de ellos, seleccionados al azar, se les instalan gratis las llantas marca A y a los cinco restantes la marca B, con el compromiso por escrito de permitir la verificación del desgaste cada seis meses.

a) ¿Cree que este experimento permita una comparación justa del desgaste de las dos marcas de llantas?

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NO

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

Que el uso del vehículo sea similar, las calles o condiciones en donde se conduzca sean iguales, las llantas se encuentren calibradas correctamente.

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

El número de vehículos empleados para el análisis debe ser mayor, puesto que mayor cantidad de unidades experimentales pueden proporcionar mayor fiabilidad a los resultados obtenidos.

17. Una compañía farmacéutica realizó un experimento para comprobar los tiempos promedio (en días), que son necesarios para que una persona se recupere de los efectos y las complicaciones que siguen a un resfriado común. En este experimento se compararon a personas que tomaron distintas dosis diarias de vitamina C. Para hacer el experimento se contactó 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 cómo aplicaría la idea de bloqueo para controlar tal fuente de variabilidad.

Porque las personas a diferentes edades ocasionarían una variabilidad de datos o resultados considerando como un factor no controlable seria la salud, además que sus sistemas inmunológicos no estaría en un parámetro al no considerar un sistema con bloqueo, el cual nos daría resultados confiables al tener muestras o personas de las mismas edades.

Otro factor controlable podría ser el sexo para comparar a cuales de los dos requiere mayor dosis y el tiempo en que tarda en recuperarse de los efectos de un resfriado común.

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

Se estaría cometiendo un error experimental, lo cual claramente nos afectaría en nuestros resultados obtenidos, causando que el análisis estadísticamente estuviera erróneo.

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19. Un grupo de investigadores trabaja para industrializar la mermelada de tuna; para ello, realizan mermeladas considerando los siguientes factores: a) variedad de tuna: tres tipos, b) con cáscara o sin cáscara, c) completa o la pura pulpa. Por lo tanto, se tienen 12 posibles formas (tratamientos) de producir mermelada.

La pregunta central que se plantean es si influyen en el sabor los factores considerados, y quisieran encontrar cuál es la mejor combinación de mermelada (tratamiento ganador). Para responder hicieron las 12 combinaciones y pusieron cada una en un recipiente numerado. Enseguida se trasladaban a lugares concurridos donde acomodaban los recipientes ordenados del 1 al 12, 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 qué tan buena les parecía la mermelada (en una calificación entre O a 10). Al final se tuvo la respuesta de 420 personas, donde cada una daba 12 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.

Si, el orden en que se colocaron los tratamientos porque se debe tomar en cuenta el tipo de diseño a utilizar y estos pueden ser: diseño completo al azar, diseño de bloques completo al azar, diseño cuadrado latino y diseño cuadrado grecolatino, de acuerdo al objetivo de estudio éstos a su vez pueden encontrase los diseños para comparar 2 o más tratamientos, diseño para estudiar el efecto de varios factores sobre la respuesta, diseño para determinar el punto óptimo de operación del proceso, diseño para la optimización de una mezcla y diseño para el producto o proceso insensible a factores no controlables. Considerando lo anteriormente mencionado se pudo haber empleado el diseño para estudiar el efecto de varios factores sobre la respuesta puesto que realmente se busca el proceso o bien la mermelada de mejor sabor en combinación los diferentes tratamientos propuestos.

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