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DOE - Design of Experiments
 
 

O planejamento de experimentos estístico não é uma tarefa fácil. Existem literalmente centenas de planejamentos possíveis, e para um particular objetivo e características físicas podem existir várias opções de planejamentos. Contudo, apresentamos a seguir alguns tipos.

Classificação do Planejamentos de Experimentos
Aplicação
Estrutura
Informações obtidas
Completamente Aleatorizado com um único fator Apropriado quando seomente um fator experimental está sendo estudado O efeito do fator é estudado por meio da alocação ao acado das unidades experimentais aos tratamentos (níveis do fator). Os ensaios são realizados em ordem aleatória.

Estimativa e comparações dos efeitos dos tratamentos

Estimativas da variância

Fatorial Apropriado quando vários fatores devem ser estudados em dois ou mais níveis e as interações entre os fatores podem ser importantes Em cada repetição completa do experimento todas as combinações possíveis dos níveis dos fatores (tratamentos) são estudadas. A alocação das unidades experimentais aos tratamentos e a ordem de realização dos ensaios são feitas de modo aleatório.

Estimativas e comparações dos efeitos dos fatores

Estimativa dos possíveis efeitos de interações

Estimativa da variância

Fatorial 2k em blocos Apropriado quando o número de ensaios necessáios para o planejamento em k fatores em 2 níveis é muito grande para que sejam realizados sob condições homogêneas O conjuto completo de tratamentos é divido em subconjuntos de modo que as interações de ordem mais alta são confundidas com os blocos. São tomadas observações em todos os blocos. Os blocos surgem geralmente como conseqüência de rstrições de tempo, homogeneidade de materiais, etc. Fornece as mesmas estimativas do planejamento fatorial, exceto algumas interações de ordem mais alta que não podem ser estimadas porque estão confundidas com os blocos.
Fatorial 2k fracionário apropriado quando existem muitos fatores (k muito grande) e não é possível coletar observações em todos os tratamentos Vários fatores são estudados em dois níveis, mas somente um subconjunto do fatorial completo é executado. A formação dos blocos algumas vezes é possível.

Estimativas e comparações dos efeitos de vários fatores

Estimativa de certos efeitos de einteração (alguns efeitos podem não ser estimáveis)

Certos planejamentos fatoriais fracionários 9quando k é pequeno) não fornecem informações suficientes para estimar a variância

Blocos aleatorizados Apropriado quando o efeito de um fator está sendo estudado e é necessário controlar a variabilidade provocada por fatores pertubadores conhecidos. Estes fatores pertubadores (material, tempo, pessoas, etc.) são divididos em blocos ou grupos homogêneos São tomadas observações correspondentes a todos os tratamentos (níveis do fator) em cada bloco. Usualemte os blocos são considerados em relação a um único fator pertubador.

Estimativas e comparações dps efeitos dos tratamentos livres dos efeitos do bloco

Estimativas dos efeitos do bloco

Estimativa da variância

Blocos Incompletos Balanceados Apropriado quando todos os tratamentos não podem ser acomodados em um bloco Os tratamentos testados em cada bloco são selecionados de forma balanceada: dois tratamentos quaisquer aparecem juntos em um mesmo bloco o mesmo número de vezes que qualqer outro par de tratamentos Idêntico ao planejamento em blocos aleatorizados. Os efeitos de todos os tratamentos são estimados com igual precisão
Blocos Incompletos Parcialmente Balanceados Apropriado quando um planejamento em blocos incompletops balanceados necessita de um número de blocos excessivamente grandes Alguns pares de tratamentos aparecem juntos n1 vezes, outros pares aparecem juntos n2 vezes,..., e os pares restantes aparecem juntos m vezes. Idêntico ao planejamento em blocos aleatorizados, mas os efeitos dos tratamentos são estimados com diferentes precisões
Quadrados Latinos Apropriado quando um fator de interesse está sendo estudado e os resultados podem ser afetados por duas outras variáveis experimentais ou por duas fontes de heterogeneidade. É suposta a ausência de interações O quadrado latino é um arranjo para permitir dois grupos de restrições de bloco. Os tratamentos são distribuídos em correspondência às colunas e linhas de um quadrado. Cada tratamento aparece uma vez em cada linha e uma vez em cada coluna. O número de tratamentos dever ser igual ao número de linhas e colunas do quadrado. Os blocos são formados em relação a duas variáveis pertubadoras, as quais correspondem às colunas e linhas do quadrado.

Estimativas e comparações dos efeitos dos tratamentos livres dos efeitos das duas variáveis bloco.

Estimativas e comaprações dos efeitos das duas variáveis de bloco

Estivativa da variância

Quadrados de Youden Similares aos quadrados latinos, mas o número de linhas, colunas e tratamentos não precisam ser iguais Cada tratamento ocorre uma vez em cada linha. O número de tratamentos deve ser igual ao número de colunas. Os blocos são formados em relação a duas variáveis pertubadoras Idêntico ao planejamento em quadrados latinos
Hierárquico Experimentos com vários fatores em que os níveis de um fator (B) são similares mas não idênticos para diferentes níveis de outro fator (A). Ou seja, o j-ésimo nível de B quando A está no nível 1 é deferente do j-ésimo nível de B quando A está no nível 2 e assim por diante Os níveis do fator B estão aninhados abaixo dos níneis do fator A

Estimativas e comparações dos efeitos dos fatores

Estimativa da variância

Superfìcie de resposta O objetivo consiste em fornecer mapas empíricos ou gráficos de contorno. Estes mapas ilustram a forma pela qual os fatores, que podem ser controlados pelo pesquisador, influenciam a variável resposta Os níveis dos fatores são vistos como pontos no espaço de fatores (muitas vezes multidimensional) no qual a resposta será registrada Mapas que ilustram a natureza e a forma da superfície de resposta
Fonte: WERKEMA & AGUIAR, 1996, página 39
Versão atualizada em 19/03/2010