EM41-A Planejamento Estatístico de Experimentos

Transcrição

1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEM EM41-A Planejamento Estatístico de Experimentos Prof a Daniele Toniolo Dias F. Rosa www. fotoacustica.fis.ufba.br/daniele/ [email protected]

2 Um pequeno jogo de adivinhação...

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5 Sistemas complexos Material disposto (kg/h) Fluxo de combustível (kg/h) Emissões Consumo de combustível (Wh) Energia gerada (W) Custos Fluxo de cinzas (kg/h) Figura: Leito Fluidizado Circulante

6 Nem tudo que parece óbvio... Abordagem Estatística

7 Processo de Experimentação e a Estatística Experimentação Atividade humana com conhecimento técnico básico em aplicações nos mais diversos campos: engenharia, física, química, medicina, agronomia, alimentos... Estatística É a disciplina científica que trata da construção de técnicas que permitem ao investigador planejar e conduzir experimentos, analisar dados e fazer as conexões necessárias entre os resultados da análise e objetivos da investigação de maneira adequada e eficiente.

8 Processo de Experimentação e a Estatística Experimentação Estatística Melhorar resposta Melhorar qualidade de produtos (reduzir variabilidade, aumentar confiabilidade) Reduzir tempo de desenvolvimento Reduzir custos Um experimento bem planejado deve ser capaz minimizar o número de testes necessários a fim de se obter o máximo de informação possível. Muitos problemas que surgem durante a fase de análise, na prática da Estatística, poderiam ter sido evitados se um planejamento adequado tivesse sido feito... antes da realização do experimento e da coleta dos dados!

9 Planejar é preciso! Em EM41-A: Aprenderemos como planejar e conduzir experimentos de tal forma que, quando os dados forem coletados, possamos evitar certos problemas! Todos os experimentos são planejados. O grande problema é que alguns são mal planejados.

10 O Método Científico Como devemos proceder: 1. Escolher o fenômeno a ser investigado. 2. Manter as condições do experimento inalteradas enquanto manipula um fator de interesse, de forma que fatores adulterados não influenciem na resposta que se deseja observar. 3. Medir a resposta em estudo para vários níveis do fator de interesse. 4. Se for observada uma mudança na resposta, conforme se altera o fator de interesse, conclui-se que há uma relação entre fator e resposta.

11 O Método Científico Exemplo: Otimização do processo de tingimento em fibras de sisal através das bandas de absorção do corante.

12 Um pouco de História Planejamento de Experimentos Origens na Agricultura (1920s 1940s) * Sir Ronald A. Fisher e colaboradores * Profundo impacto nas Ciências Agrárias * Experimentos Fatoriais, ANOVA A Primeira Era Industrial (1951 fim dos anos 1970s) * Box e colaboradores, Superfícies de Resposta * Indústria Química e de Transformação

13 Um pouco de História Planejamento de Experimentos A Segunda Era Industrial (fim dos anos 1970s 1990) * A Revolução da Qualidade * Deming, Indústria Automobilística Japonesa * Taguchi, Projeto Robusto

14 Um pouco de História Planejamento de Experimentos Era Moderna * Competitividade Econômica e Globalização * CAD/CAM * Experimentos Computacionais * Otimização Multidisciplinar

15 Experimentos em Engenharia Do ponto de vista da Engenharia, realizamos experimentos com a finalidade de: Reduzir tempo de projeto e desenvolvimento de novos produtos/processos; Melhorar o desempenho de produtos/processos existentes; Aumentar a confiabilidade de produtos/processos; Alcançar a robustez de produtos/processos; Realizar a avaliação de materiais ou projetos alternativos; Estabelecer tolerâncias de componentes e sistemas; etc. O planejamento (projeto) de experimentos é uma ferramenta que permite: Maximizar a quantidade de informação obtida em um estudo Minimizando a quantidade de dados a serem coletados

16 Planejamento e Análise de Experimentos O bom planejador começa perguntando a si mesmo: O que eu gostaria de ficar sabendo quando o experimento tiver terminado? Lembre-se que: Se você não sabe onde está indo, vai terminar chegando a outro lugar!

17 Plano da Disciplina

18 Ementa do Curso AULAS DATA CONTEÚDO PROGRAMÁTICO 01 18/03 Introdução. Orientações gerais para aulas e avaliações. Webofscience /03 Estatística básica. Aplicações 03 01/04 Planejamento fatorial 2 k. Cálculo dos efeitos. Interpretação geométrica. Modelo estatístico /04 Fatoriais Fracionários /04 Como construir modelos empíricos 06 22/04 Metodologia de Superfície de resposta 07 29/04 Como modelar misturas 08 06/05 Otimização simplex 09 13/05 3 Seminários de Artigos científicos qualis A 10 20/05 2 Seminários de Artigos científicos qualis A 11 27/05 2 Seminários de Artigos científicos qualis A 12 03/06 Avaliação

19 Referências Bibliografia: 1. NETO, B., SCARMINIO, I. S., BRUNS, R. E., Como Fazer Experimentos Aplicações na Ciência e na Indústria, Bookman, MONTGOMERY, D. C., Design and Analysis of Experiments 7th Edition with Student Solutions Manual and Design Expert Set, John Wiley & Sons, BOX, G. E. P., HUNTER, J. S., HUNTER, W. G., Statistics for Experimenters: Design, Innovation, and Discovery, 2nd Edition, John Wiley & Sons, CALADO, V. e MONTGOMERY, D. C., Planejamento de Experimentos Usando o Statistica, E-Papers Serviços Editoriais, 2003

20 Web of Science and Qualis Capes

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22 Ex: procura por cutting tool optimization ( )

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24 Ex: verificar qualis capes do periódico Measurement em Engenharias III