Планирование и организация эксперимента

Понятие эксперимента и основы его организации

Для того чтобы получить достоверную информацию о качестве продукции, организуют проведение различных исследований. Одной из разновидностей таких исследований является эксперимент. Отличительной особенностью эксперимента является воспроизводство заданных условий и контролируемое изменение изучаемых явлений реально-предметной действительности.

Эксперимент представляет собой эмпирический научный метод, является разновидностью опыта, отличается познавательным и методическим характером, выполняет функцию критерия истинности научного знания. Он осуществляется на основе теории, которая определяет постановку задач исследования и интерпретацию его результатов.

С целью получения определенных знаний исследователь в эксперименте активно вмешивается в протекание изучаемого явления, которое наблюдается в специально создаваемых и контролируемых условиях. Условия эксперимента обычно контролируюдтся и изменяются в результате использования приборных устройств.

Конечной целью проведения экспериментов является получение информации, которая оказалась бы достаточной для принятия управленческого решения. Эксперимент может быть оптимизирующим - исследователь стремится найти некоторое оптимальное значение. В то же время эксперимент может быть отсеивающим - исследователь пытается идентифицировать важные факторы, которые оказывают влияние на исследуемое явление.

Организация эксперимента предусматривает определение основных логико-практических элементов экспериментальной процедуры. В большинстве случаев речь идет про следующие элементы:

• постановка вопроса и формулирование гипотезы (т. е. предположительного ответа на вопрос);
• создание экспериментальной установки, которая обеспечит исследователю необходимые условия взаимодействия изучаемого явления;
• контролируемое осуществление видоизменения необходимых условий взаимодействия;
• определение возникающих следствий и причин;
• описание нового явления и идентификация его свойств.

Существенными организационными аспектами любого эксперимента являются сроки его проведения, формы представления экспериментальных данных, порядок применения методов измерения, число взятых для оценивания образцов. Результаты эксперимента будут грамотно охарактеризованы только, если будут заранее определены и учтены погрешности исчисляемых значений.

Основы планирования эксперимента

Начальным этапом проведения эксперимента является его планирование. Оно представляет собой выбор плана эксперимента, которое удовлетворяет поставленным требованиям. Планом же эксперимента следует называть совокупность данных, которые определяют число, условия и порядок реализации опытов.

Во время планирования эксперимента нужно учитывать ограничения, которые в большинстве случаев предъявляются к данному виду работ:

• необходимо минимизировать общее число проводимых опытов;
• нужно обеспечить одновременное в соответствии с определенными правилами-алгоритмами изменение всех переменных, которые оказывают влияние на изучаемое явление;
• для описания проводимого исследования требуется применение математического аппарата, который формализует действие экспериментатора;
• должна быть разработана и реализовываться четкая стратегия проведения и планирования эксперимента, которая дает возможность для приятия обоснованных решений после завершения каждой серии экспериментов.

Важной составной частью работы по планированию эксперимента является определение (прогнозирование, нормирование) будущих результатов его проведения. Эти результаты приобретают вид параметров оптимизации или откликов системы на воздействие.

В настоящее время применяется следующая классификация возможных результатов проведения эксперимента:

• экономические параметры оптимизации - прибыль, себестоимость, рентабельность, затраты на эксперимент;
• технико-экономические параметры оптимизации - производительность, коэффициент полезного действия, стабильность, надежность, долговечность;
• технико-технологические параметры оптимизации - физические, механические, физико-химические и медико-биологические характеристики продукта;
• прочие параметры оптимизации - психологические, эстетические, статистические параметры оптимизации.

Параметр оптимизации, в первую очередь, должен быть количественным, задаваться числом (причем - одним). Благодаря этому у исследователя будет возможность для измерения параметра оптимизации при любом установленном наборе уровней факторов.

Параметр оптимизации должен удовлетворять требованию универсальности и полноты, что означает его способность всесторонне охарактеризовать объект исследования. Более того, в целях дальнейшей интерпретации результатов эксперимента он должен иметь физическим смысл, быть простым и легко вычисляемым.

Во время планирования еще нужно определиться с величинами, которые могут оказать влияние на процесс. Эти величины называются факторами, которые бывают количественными и качественными.

Таким образом, для того чтобы проверить качество некоторых объектов или явлений может инициироваться проведение эксперимента. Этот метод научного исследования характеризуется активным участием исследователя в изучении рассматриваемого предмета путем изменения условий его функционирования. В связи с этим ради получения объективных результатов необходимо тщательно подходить к выполнению работ по планированию и организации эксперимента любого вида.