DISEÑO DE EXPERIMENTOS Licenciatura en Estadística Práctica 3.

Transcripción

1 Ejercicio 1. En la realización de marcas de localización en una tarjeta de circuito impreso se utiliza una rebajadora. Se considera que el nivel de vibración en la superficie de la tarjeta al ser cortada por la rebajadora es una fuente importante de variación dimensional en las marcas. Se cree que dos factores influyen en la vibración: el tamaño de la broca (A) y la velocidad de corte (B). Se realiza un experimento para probar si dichos factores efectivamente influyen. Se seleccionan dos tamaños de broca (1/16 y 1/8 plg) y dos velocidades de corte (40 y 90 rpm) cortando cuatro tarjetas en cada condición resultante. La variable respuesta es una medida de la vibración. En la tabla 1 se presentan los resultados obtenidos. Tabla 1.- Vibración en la marca según tamaño de broca y velocidad de corte. Tratamiento A B Réplica I II III IV (1) ,2 18,9 12,9 14,4 a ,2 24,0 22,4 22,5 b ,9 14,5 15,1 14,2 ab ,0 43,9 36,3 39,9 a. Analizar los datos del experimento. b. Construir el gráfico de probabilidad normal de los residuos y el gráfico de residuos versus el nivel predicho de vibración. Interpretar dichos gráficos. c. Construir el gráfico de la interacción AB. Interpretar dicho gráfico. En qué tamaño de broca y velocidad de corte recomendaría operar? Ejercicio 2. En una planta de fabricación de dispositivos de semiconductor se realizó un experimento con el objetivo de incrementar la producción. Se estudiaron 5 factores cada uno a 2 niveles: apertura del diafragma (A: pequeña grande), tiempo de exposición (B: 20% debajo del nominal 20% encima del nominal), tiempo de revelado (C: 30seg 45seg), dimensión de la pantalla (D: pequeña grande) y tiempo de corrosión (E: 14,5min 15,5min). En la tabla 2 se presentan los resultados obtenidos del diseño 2 5. Tabla 2.- Producción según factores estudiados. (1)=7 d=8 e=8 de=6 a=9 ad=10 ae=12 ade=10 b=34 bd=32 be=35 bde=30 ab=55 abd=50 abe=52 abde=53 c=16 cd=18 ce=15 cde=15 ac=20 acd=21 ace=22 acde=20 bc=40 bcd=44 bce=45 bcde=41 abc=60 abcd=61 abce=65 abcde=63 Lic. Lucía Hernández 1

2 a. Construya el gráfico de probabilidad normal para las estimaciones de los efectos. Cuáles efectos parecen ser grandes? b. Realice un análisis de variancia para confirmar lo detectado en el punto a. c. Grafique los residuos en papel de probabilidad normal, los residuos contra los rendimientos predichos y los residuos contra los factores e interprételos. d. Construya los gráficos de interacciones que considere necesarios e interprételos. e. Qué recomendaciones haría respecto a las condiciones de operación del proceso? Ejercicio 3. Un producto químico se produce en un recipiente a presión. Se realiza un experimento factorial en la planta para estudiar los efectos que se cree influyen sobre la taza de filtración de ese producto. Los cuatro factores son temperatura (A), presión (B), concentración de los reactivos (C) y rapidez de mezclado (D) y se ensayan a dos niveles. La tabla 3 contiene los resultados del experimento. El objetivo es maximizar la rapidez de filtración. Las condiciones actuales del proceso dan por resultados velocidad de filtración aproximadas de 75gal/h. Analice los datos y obtenga conclusiones. Tabla 3.- Rapidez de filtración según niveles de los factores A, B, C y D. Número de corrida Factor A B C D Rapidez de filtración Lic. Lucía Hernández 2

3 Ejercicio 4. DISEÑO DE EXPERIMENTOS Un ingeniero está interesado en estudiar el efecto que tiene 3 factores sobre la duración de una herramienta. Los factores son velocidad de corte (A), configuración (B) y ángulo de corte (C). Se eligen 2 niveles de cada uno de los factores y se realiza un diseño 2 3. Sin embargo, dado que no se pudo obtener todas las observaciones usando el mismo lote de acero, el diseño consistió de 2 bloques de 4 observaciones cada uno con ABC confundido. Describa el diseño y analice los datos. Tabla 4.- Duración de la herramienta según niveles de los factores A, B y C. Tratamiento A B C Duraci ón (1) a b ab c ac bc abc Ejercicio 5. Suponga que se realizó un experimento factorial 2 5 en bloques que no puedan tener más de ocho unidades experimentales. a. Cuántos bloques habrá? b. Cuántos contrastes de definición se requieren para una réplica del experimento? c. Cuántos efectos adicionales se confundirán con los bloques? d. Elija algún(os) contraste(s) de definición para construir una réplica del diseño y determine que otra(s) interacción(es) se confundirá(n) con los bloques. Lic. Lucía Hernández 3

4 Ejercicios Propuestos Ejercicio 1. Se realizó un experimento para mejorar la fuerza de adhesión (resistencia) obtenida en el proceso de adhesivado de planchas de poliuretano utilizadas en el revestimiento interior de diversos equipos. El objetivo perseguido era garantizar una resistencia mínima de 4newtons. El equipo que estudiaba el problema decidió realizar un experimento estudiando 4 factores a 2 niveles: cantidad de adhesivo (gramaje), temperatura de presecado del pegamento (tpresec), temperatura en el túnel de curado (ttunel) y presión entre los rodillos de la máquina (presión). Los resultados de las 16 pruebas en el orden estándar fueron: 3,80; 4,34; 3,54; 4,59; 3,95; 4,83; 4,86; 5,28; 3,29; 2,82; 4,59, 4,68; 2,73; 4,31; 5,16; 6,06. a. Realizar el ANOVA de los resultados incluyendo todos los efectos simples e interacciones dobles. Repetir el análisis incluyendo en la SCE las interacciones no significativas. b. Interpretar los resultados obtenidos Obtener cuáles serían los niveles operativos óptimos para maximizar la resistencia media obtenida. c. Qué resistencia media se puede esperar en las condiciones óptimas halladas en el experimento? Ejercicio 2. Con el objetivo de estudiar el efecto que las 4 dimensiones críticas del carburador tienen sobre la potencia del motor se llevó a cabo un experimento 24 con una sola réplica. Los datos obtenidos se presentan en el tabla 2. Tabla 1.- Potencia del motor según los niveles de los factores A, B, C y D. Número de corrida Factor A B C D Rapidez de filtración , , , , , , , , , , , , , , , ,8 Lic. Lucía Hernández 4

5 a. Cuál es la dimensión del carburador que tiene más efecto sobre la potencia del carburador? b. Cuáles son las dimensiones que conducen a la mayor potencia del motor? c. Qué potencia en promedio se espera lograr en dichas condiciones?. Ejercicio 3. Diseñe un experimento para confundir un diseño factorial 2 6 en cuatro bloques. Determine qué efectos se confunden con los bloques. Lic. Lucía Hernández 5