GUÍA PARA LA PRESENTACIÓN DE LAS MEMORIAS VIII ENCUENTRO NACIONAL GEIO Y I ENCUENTRO RED IDDEAL DOCUMENTO ELABORADO POR: COORDINADORES RED IDDEAL

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1 GUÍA PARA LA PRESENTACIÓN DE LAS MEMORIAS TRABAJOS PRESENTADOS COMO LÚDICA EN EL VIII ENCUENTRO NACIONAL GEIO Y I ENCUENTRO RED IDDEAL DOCUMENTO ELABORADO POR: COORDINADORES RED IDDEAL RED DE INVESTIGACIÓN, DESARROLLO Y DIVULGACIÓN DE LA ENSEÑANZA- APRENDIZAJE A TRAVÉS DE LA LÚDICA 31 DE OCTUBRE, 1 Y 2 DE NOVIEMBRE DE 2012 Enviar este documento al correo gela@uao.edu.co antes del 3 de agosto de 2012.

2 XP Design Lúdica para la enseñanza de diseños de experimento Alfredo Daniel Moreno Arteaga a, Victor Mario Noble Ramos b a Universidad de Córdoba. alfredmorenoarteaga@gmail.com b Universidad de Córdoba. vicmanr90@hotmail.com Introducción En nuestro rol como ingenieros industriales a diario nos enfrentamos a situaciones en las que requerimos decisiones inmediatas sobre todo en el campo de la optimización de procesos. Para ello se necesita determinar que factores están afectando a dicho proceso; pero, en ocasiones es imposible o muy difícil analizar exhaustivamente el sistema y toca hacer uso de herramientas que nos permitan inferir resultados a partir de la observación. La experimentación juega un papel fundamental en todos los campos de la investigación y el desarrollo. El objetivo de la experimentación es obtener información de calidad, información que permita desarrollar nuevos productos y procesos, comprender mejor un sistema y tomar decisiones sobre como optimizarlo y mejorar su calidad. El diseño de experimentos es una de las herramientas que tenemos a la mano para estructurar la experimentación, en el se determinan las condiciones experimentales para sacar un máximo provecho de la información arrojada en los experimentos. A pesar de su importancia el desarrollo de los diseños de experimentos en muchos casos se realiza de manera intuitiva o ayudado por software diseñados para tal fin sin que se conozca el porque de las condiciones experimentales arrojadas, lo que ha motivado a la creación de una lúdica que explique de manera sencilla el por que y como realizar un diseño de experimentos.

3 Objetivos Objetivo General Conocer de manera sencilla que es y como se realiza un diseño de experimentos. Objetivos Específicos Conocer los conceptos relacionados con diseño de experimentos y experimentación. Analizar la importancia de conocer los pasos a seguir en la realización de un diseño de experimentos. Identificar los beneficios del uso de un plan de experimentación para la realización de los experimentos. Marco Teórico Un experimento es un estudio de investigación en el que se manipulan deliberadamente una o mas variables independientes para analizar las consecuencias que la manipulación tiene sobre una o mas variables dependientes, dentro de una situación de control para el investigador (Ramón Gustavo). Para llevar a cabo un buen experimentos es necesario realizar un diseño de experimentos. Diseñar un experimento es planear un conjunto de pruebas experimentales, de tal manera que los datos generados puedan analizarse estadísticamente para obtener conclusiones objetivas y válidas sobre el sistema o proceso. En un diseño experimental el investigador establece un conjunto particular de circunstancias, bajo un protocolo específico para observar y evaluar las implicaciones de las observaciones resultantes (Centro de ingeniería de la calidad). Un experimento diseñado es una prueba o serie de pruebas en las cuales se inducen cambios deliberados en las variables de entrada de un proceso o sistema, de manera que sea posible observar identificar las causas de los cambios en la respuesta de salida (Montgomery, 2003). Actualmente los métodos de diseño experimental tienen una amplia aplicación en muchas disciplinas (Sánchez y Molina, 2008). Se podría definir el Diseño Estadístico de Experimentos (DEE), también denominado diseño experimental, como una metodología basada en útiles matemáticos y estadísticos cuyo objetivo es ayudar al experimentador a seleccionar la estrategia experimental óptima que permita obtener la información buscada con el mínimo coste y evaluar los resultados experimentales obtenidos, garantizando la máxima fiabilidad en las conclusiones que se obtengan (Ruis y Ferre, 2008). En un experimento existen variables experimentales, estas son variables que se investigan en el experimento, en cuanto a cómo influyen ó afectan la variable de respuesta. Durante un experimento se pueden estudiar factores controlables (generalmente) pero también factores no controlables. Se deben estudiar aquellos factores que se considera, por conocimiento del proceso ó por sospecha, pueden tener efecto significativo sobre la variable de respuesta (Centro de ingeniería de la calidad).

4 Los diferentes valores que se asignan (fijan) a cada factor estudiado en un diseño experimental se denominan niveles. Una combinación de niveles de todos los factores estudiados se denomina tratamiento o punto de diseño. También es posible que esos niveles sean escogidos de manera aleatoria (Centro de ingeniería de la calidad). Una unidad experimental es cada elemento que será sometido a determinadas condiciones del experimento y que brindará una respuesta (medición o dato estadístico). Las características de este elemento deben ser claramente definidas por el investigador (Centro de ingeniería de la calidad). Pasos para el diseño de experimentos (Montgomery, 2004) Paso 1. Identificación y exposición del problema. Paso 2. Elección de los factores y los niveles. Paso 3. Selección de la variable de respuesta. Paso 5. Realización del experimento. Paso 6. Análisis de datos. Paso 7. Conclusiones y recomendaciones. Método tradicional de experimentación (Serrano Leobardo) El método tradicional de experimentación, el que quizás surge de forma más intuitiva, consiste en variar un factor cada vez (VUFCV) a partir de unas condiciones iniciales, se realizan experimentos en los cuales todos los factores. Se mantienen constantes excepto el que se está estudiando. De este modo, la variación de la respuesta se puede atribuir a la variación del factor, y, por tanto, revela el efecto de ese factor. El procedimiento se repite para los otros factores. El razonamiento que soporta esta forma de actuar es que si se variaran dos o más factores entre dos experimentos consecutivos, no sería posible conocer si el cambio en la respuesta ha sido debido al cambio de un factor, al de otro, o al de todos a la vez. En otras palabras, el método de VUFCV asume, muchas veces erróneamente, que no existen interacciones entre los factores de estudio que afecten la(s) respuesta(s). Principios básicos (UDLAP) Para que los datos obtenidos en un proceso experimental sean útiles para responder a las preguntas del planteamiento del problema, se apoya en los principios de aleatorización, repetición y bloqueo. Repetición del experimento porque: Proporciona una estimación del error experimental. Permite obtener una estimación más precisa del efecto medio de cualquier factor. Aleatorización: Asignación al azar de tratamiento a las unidades experimentales. Una suposición frecuente en los modelos estadísticos de diseño de experimentos en que las observaciones o los errores en ellas están distribuidos independientemente. La aleatorización hace válida esta suposición. Bloqueo: Distribución de las unidades experimentales en bloques, de manera que las unidades dentro de un bloqueo sean relativamente homogéneas, de esta manera, la mayor parte de la variación predecible entre las unidades queda confundida con el efecto de los bloques.

5 Materiales Para el desarrollo adecuado de la lúdica, es necesario que el organizador del evento suministre los siguientes materiales: 1 computador 1 video beam 1 mesa Sillas para los participantes y ponentes Participantes Personajes Jugadores: Los participantes del salón serán distribuidos equitativamente en cuatro grupos. Para el desarrollo de la lúdica se necesita también un director, que será el encargado de dirigir la lúdica y un anotador que llevará los registros del juego en el software de apoyo (Excel). Personajes no jugadores: Es una persona encargada de observar y que no influye en los resultados del juego, pero su importancia radica en que registra los datos obtenidos y maneja software o formatos para la recolección de información. Director: es el encargado de dirigir el ejercicio, su desarrollo y culminación, de igual forma orientara sobre la obtención de conclusiones y el abordaje teórico Duración La lúdica tiene un tiempo estimado de hora y media. Espacio Requerido Para desarrollar la lúdica se considera necesaria la utilización de un salón de clases normal. Desarrollo de la lúdica Para el desarrollo del juego se conformaran 5 grupos. Cada grupo designara un jugador líder que es el que interactúa con el ente económico. Cada grupo contará con una suma de dinero inicialmente expedida por el ente moderador económico el cual se le llama Banco. Los jugadores tendrán que elegir cuánto dinero del otorgado usarán para la inversión inicial.

6 La inversión inicial trata de que los jugadores tendrán a su disposición una alternativa de inversión las cuales son una serie de factores que pueden afectar o no una variable de respuesta que llamaremos función objetivo (FO). Cada factor tendrá un precio. El banco podrá hacer promociones respecto a la compra de factores. Los jugadores deberán escoger cuáles factores son los elegidos y pagarle la suma correspondiente al banco, ya que muchas veces (como en la vida real) no se puede incluir todos los factores dentro de un experimento y se procede a escoger los que los experimentadores consideren los más necesarios o que creen que pueden estar afectando la variable respuesta, es decir, los más relevantes. Cada jugador podrá adquirir más o menos factores en tanto el considere al inicio de cada ronda. El precio de estos factores aumentará en cada ronda. Luego de hacer la inversión inicial, el jugador deberá invertir en un experimento asignándole valores a los factores. Cada modificación de cada factor tendrá un precio durante cada experimento. Al cancelarle al Banco, se procederá a realizar el experimento para observar la función objetivo. Luego de ver el resultado, los jugadores obtendrán el retorno de su inversión más una ganancia calculada así: El jugador con peor resultado no obtiene ganancias. Luego de la primera ronda los jugadores tienen que volver a pagar al Banco la inversión inicial y escoger los factores otra vez. Los jugadores establecen la condición experimental otra vez, cancelando la suma correspondiente al banco, dándole valores a los factores y ejecutan otra vez el experimento. Se observa el segundo resultado de las variables respuesta y el peor jugador del resultado sale del juego. Esta vez el capital del jugador sale se convertirá en las ganancias y se repartirá entre los demás jugadores de acuerdo a su FO en comparación con el peor resultado. Después de repartir las ganancias, se repite nuevamente el proceso anterior y así sucesivamente se irán eliminando jugadores en cada ronda subsiguiente en el juego.

7 Al final ganará el jugador que sobreviva hasta el final del juego. Conclusiones La lúdica es una herramienta que permite a los jugadores conocer como realizar un diseño de experimentos y las aplicaciones de estos diseños en múltiples situaciones de la vida cotidiana. Explica de manera sencilla los pasos a seguir para la elaboración de un diseño y hace énfasis en uno de los métodos tradicionales de aplicación de diseños, el cual es variar un factor cada vez (VUFCV). Bibliografía Ferre, J & Rius, X. Introduccion al diseño estadistico de experimentos. Departamento de Quimica analitica y organica. Universitat Rovira i Virgili. Jacobo, J & Silvestre, H. (2008). Diseño de experiementos aplicado para hacer muescas de registros en trajetas de circuito impreso. Tecnologico de estudios superiores de Jocotitlan. Ramon G. (2002). Diseños experimentales. Apuntes curso seminario Investigativo VI. Universidad de Antioquia, Colombia. Serrano, L. Diseño experimental en biotecnología. Universidad nacional autónoma de Mexico. Montgomery, D. (2004). Probabilidad y estadística para ingenieros. Tercera edición. John Wiley & Sons, Inc. George, C. (1998). Probabilidad y estadistica, aplicaciones y metodos. McGraw- Hill/Interamericana de Mexico, S.A. De C.V. Fundibeq. Diseño de experimentos. Recuperado el 30 de julio de Teoria de diseños de experiemntos. Universidad de las Americas Puebla. Eumed.net. (s.f.). Diversificación del Riesgo de Portafolios. Recuperado el 28 de Julio de 2012, de Centro de ingeniería de la calidad. Diseño de experimentos, conceptos básicos. Cali, Colombia.