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EM41-A Planejamento Estatístico
de Experimentos
Universidade Tecnológica Federal do ParanáPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEM
de Experimentos
Profa Daniele Toniolo Dias F. Rosawww. fotoacustica.fis.ufba.br/daniele/
Sistemas complexos
• Fluxo de combustível (kg/h)
• Material disposto (kg/h)
• Emissões
• Energia gerada (W)
• Consumo de combustível (Wh)
• Fluxo de cinzas (kg/h)
• Custos
Figura: Leito Fluidizado Circulante
• Atividade humana com conhecimento técnico básico em aplicações nos mais diversos campos: engenharia, física, química, medicina, agronomia, alimentos...
Processo de Experimentação e a Estatística
Experimentação
Estatística
• É a disciplina científica que trata da construção de técnicas que permitem ao investigador planejar e conduzir experimentos, analisar dados e fazer as conexões necessárias entre os resultados da análise e objetivos da investigação de maneira adequada e eficiente.
Estatística
• Melhorar resposta• Melhorar qualidade de produtos (reduzir variabilidade,
aumentar confiabilidade)• Reduzir tempo de desenvolvimento• Reduzir custos
Processo de Experimentação e a Estatística
Experimentação Estatística
• Reduzir custos
Um experimento bem planejado deve ser capaz minimizar o número de testes necessários a fim de se obter o máximo de informação possível.Muitos problemas que surgem durante a fase de análise, na prática da Estatística, poderiam ter sido evitados se um planejamento adequado tivesse sido feito... antes da realização do experimento e da coleta dos dados!
• Aprenderemos como planejar e conduzir experimentos de tal forma que, quando os dados forem coletados, possamos evitar certos problemas!
Planejar é preciso!
Em EM41-A:
“Todos os experimentos são planejados. O grande problema é que alguns são mal planejados.”
1. Escolher o fenômeno a ser investigado.
2. Manter as condições do experimento inalteradas enquanto manipula um fator de interesse, de forma
O Método Científico
Como devemos proceder:
enquanto manipula um fator de interesse, de forma que fatores adulterados não influenciem na resposta que se deseja observar.
3. Medir a resposta em estudo para vários níveis do fator de interesse.
4. Se for observada uma mudança na resposta, conforme se altera o fator de interesse, conclui-se que há uma relação entre fator e resposta.
“Otimização do processo de tingimento em fibras
de sisal através das bandas de absorção do
O Método Científico
Exemplo:
de sisal através das bandas de absorção do
corante.”
• Origens na Agricultura (1920s – 1940s)
* Sir Ronald A. Fisher e colaboradores* Profundo impacto nas Ciências Agrárias* Experimentos Fatoriais, ANOVA
Um pouco de História
Planejamento de Experimentos
• A Primeira Era Industrial (1951 – fim dos anos 1970s)
* Box e colaboradores, Superfícies de Resposta* Indústria Química e de Transformação
Um pouco de História
Planejamento de Experimentos
• A Segunda Era Industrial (fim dos anos 1970s – 1990)
* “A Revolução da Qualidade”* Deming, Indústria Automobilística Japonesa* Taguchi, Projeto Robusto* Taguchi, Projeto Robusto
Um pouco de História
Planejamento de Experimentos
• Era Moderna
* Competitividade Econômica e Globalização* CAD/CAM* Experimentos Computacionais* Otimização Multidisciplinar* Otimização Multidisciplinar
• Reduzir tempo de projeto e desenvolvimento de novos
produtos/processos;
• Melhorar o desempenho de produtos/processos existentes;
• Aumentar a confiabilidade de produtos/processos;
• Alcançar a robustez de produtos/processos;
Experimentos em Engenharia
Do ponto de vista da Engenharia, realizamos experimentos com a
finalidade de:
Alcançar a robustez de produtos/processos;
• Realizar a avaliação de materiais ou projetos alternativos;
• Estabelecer tolerâncias de componentes e sistemas;
• etc.
O planejamento (projeto) de experimentos é uma ferramenta que
permite:
• Maximizar a quantidade de informação obtida em um estudo
• Minimizando a quantidade de dados a serem coletados
Planejamento e Análise de Experimentos
O bom planejador começa perguntando a si mesmo:
• O que eu gostaria de ficar sabendo quando o experimento
tiver terminado?
Lembre-se que:
• Se você não sabe onde está indo, vai terminar chegando a
outro lugar!
AULAS DATA CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
01 18/03 Introdução. Orientações gerais para aulas e avaliações.
Webofscience.
02 25/03 Estatística básica. Aplicações
03 01/04 Planejamento fatorial 2k. Cálculo dos efeitos. Interpretação
geométrica. Modelo estatístico.
04 08/04 Fatoriais Fracionários.
Ementa do Curso
04 08/04 Fatoriais Fracionários.
05 15/04 Como construir modelos empíricos
06 22/04 Metodologia de Superfície de resposta
07 29/04 Como modelar misturas
08 06/05 Otimização simplex
09 13/05 3 Seminários de Artigos científicos qualis A
10 20/05 2 Seminários de Artigos científicos qualis A
11 27/05 2 Seminários de Artigos científicos qualis A
12 03/06 Avaliação
• Bibliografia:
1. NETO, B., SCARMINIO, I. S., BRUNS, R. E., Como Fazer
Experimentos–Aplicações na Ciência e na Indústria, Bookman, 2010.2. MONTGOMERY, D. C., Design and Analysis of
Experiments 7th Edition with Student Solutions Manual
Referências
Experiments 7th Edition with Student Solutions Manual and Design Expert 7.0.3 Set, John Wiley & Sons, 2009.3. BOX, G. E. P., HUNTER, J. S., HUNTER, W. G., Statistics
for Experimenters: Design, Innovation, and Discovery, 2nd Edition, John Wiley & Sons, 2005.
4.CALADO, V. e MONTGOMERY, D. C. , Planejamento de
Experimentos Usando o Statistica , E-Papers ServiçosEditoriais, 2003