Планування експерименту

Abstract

Методичні вказівки "Планування експерименту" для студентів освітньої програми "Прикладна механіка" висвітлюють розділ курсів "Основи наукових досліджень" та "Сучасні методи наукових досліджень в обробці тиском" і призначені для виконання самостійної роботи студентами денної та заочної форми навчання. У даному виданні встановлено правила, необхідні для обґрунтованого вибору контрольованих параметрів при розробці та вдосконаленні діючих технологічних процесів в машинобудуванні і приладобудуванні на основі методів планування експерименту. Впровадження статистичних методів планування експерименту дозволяє в значній мірі виключити інтуїтивний підхід, замінити його науково обґрунтованою програмою проведення експериментального дослідження, що включає об’єктивну оцінку результатів експерименту на всіх послідовних етапах дослідження. Основне завдання дослідження при плануванні експерименту – оптимізація, що полягає в знаходженні сукупності варійованих факторів, при яких обрана цільова функція (параметр оптимізації) набуває екстремального значення, розв’язується оптимальним чином. При цьому здійснюється мінімальна кількість дослідів, що дозволяє зробити на кожному етапі надійну статистичну оцінку. Навіть при неповному знанні механізму досліджуваного процесу спрямованим експериментом можна отримати математичну модель, що включає найбільш значущі фактори технологічного процесу незалежно від їх фізичної природи. Така модель може бути з успіхом застосована для знаходження необхідних режимів роботи процесу і керування ним. Мета даної методики – застосування на практиці майбутніми інженерами-технологами методів планування експериментів для отримання лінійної математичної моделі при визначенні контрольованих параметрів складних технологічних процесів. Завдання вибору контрольованих параметрів складається у визначенні значимих чинників, які визначають хід технологічного процесу, з метою подальшого систематичного контролю. При вирішенні поставленого завдання необхідні такі умови: – рішення повинні мати певні обмеження, оскільки вони допускають оптимізацію тільки одного параметра деталі, складальної одиниці або процесу; – процес повинен бути заданий безліччю факторів; – кожен фактор повинен бути керованим; – результати дослідів повинні відтворюватися; – досліди рівноцінні, тобто різницею у вартості можна знехтувати; – математична модель заздалегідь невідома. За даною методикою можуть бути вирішені завдання з числом факторів від 2 до 31. Для побудови математичних моделей застосовують повний або дробовий факторний план експерименту, що володіє оптимальною матрицею планування.