MOQ-14 PROJETO e ANÁLISE de EXPERIMENTOS. Professor: Rodrigo A. Scarpel

Documentos relacionados
MOQ-14 PROJETO e ANÁLISE de EXPERIMENTOS. Professor: Rodrigo A. Scarpel

MOQ-13 PROBABILIDADE E ESTATÍSTICA. Professor: Rodrigo A. Scarpel

Análise da Regressão. Prof. Dr. Alberto Franke (48)

Filho, não é um bicho: chama-se Estatística!

Contabilometria. Aula 9 Regressão Linear Inferências e Grau de Ajustamento

Planejamento de Misturas

Planejamento de Experimentos

Planejamento e Otimização de Experimentos

A Metodologia de Box & Jenkins

REGRESSÃO LINEAR SIMPLES PARTE III

Teste de hipótese de variância e Análise de Variância (ANOVA)

DELINEAMENTO INTEIRAMENTE CASUALIZADO e CASUALIZADOS

Introdução ao Planejamento e Análise Estatística de Experimentos 1º Semestre de 2013 Capítulo 3 Introdução à Probabilidade e à Inferência Estatística

REGRESSÃO LINEAR SIMPLES E MÚLTIPLA

USO DE PLANEJAMENTO COMPOSTO CENTRAL NA AVALIAÇÃO DAS VARIÁVEIS TEMPERAURA E CONCENTRAÇÃO DE SOLVENTES NO ESTUDO DA SOLUBILIDADE DA UREIA

ECONOMETRIA. Prof. Patricia Maria Bortolon, D. Sc.

Planejamento da pesquisa científica: incerteza e estatística. Edilson Batista de Oliveira Embrapa Florestas

1. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS

DETERMINAÇÃO DE EQUAÇÕES DE REGRESSÃO OBTIDAS EM TERMÔMETROS DE GLOBO NEGRO PADRÃO E PLÁSTICO VERÃO E INVERNO

Ajuste de mínimos quadrados

UMA NOVA ABORDAGEM PARA O ENSINO DE ESTATÍSTICA NOS CURSOS DE ENGENHARIA

Técnicas Experimentais Aplicadas à Zootecnia UNIDADE 1. NOÇÕES DE PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL

PERFIL DO MICROEMPREENDEDOR INDIVIDUAL DE ANÁPOLIS

UTILIZAÇÃO DE UM DELINEAMENTO COMPOSTO CENTRAL ROTACIONAL PARA AVALIAÇÃO MICROBIOLÓGICA DE POLPAS DE AÇAÍ PASTEURIZADAS

REGRESSÃO LINEAR Parte I. Flávia F. Feitosa

DELINEAMENTO EM BLOCOS AO ACASO

29 e 30 de julho de 2013

Análise de cumeeira de superfícies de resposta de segunda ordem para a otimização de processos e produtos usando planejamento de experimentos

SUMÁRIO. Prefácio, Espaço amostrai, Definição de probabilidade, Probabilidades finitas dos espaços amostrais fin itos, 20

étodos uméricos AJUSTE DE FUNÇÕES Prof. Erivelton Geraldo Nepomuceno PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

Planejamento de Experimentos

Curso de Estatística Descritiva e Inferencial (Planejamento Experimental) Prof. Dr. Jomar Camarinha

Ministério da Educação UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Câmpus Curitiba PLANO DE ENSINO

Estatística - Análise de Regressão Linear Simples. Professor José Alberto - (11) sosestatistica.com.br

Observamos no gráfico acima que não passa uma reta por todos os pontos. Com base nisso, podemos fazer as seguintes perguntas:

Estatística. Professor Jair Vieira Silva Júnior.

Proposição de um Modelo de Regressão para a Modelagem da Velocidade do Vento em Fortaleza, CE.

Paulo Jorge Silveira Ferreira. Princípios de Econometria

PROJETO E ANÁLISES DE EXPERIMENTOS (PAE) EXPERIMENTOS COM DOIS FATORES E O PLANEJAMENTO FATORIAL

Estatística aplicada ao Melhoramento animal

Estatística Descritiva (I)

Conceitosintrodutórios Planejamentode Experimentos. Prof. Dr. Fernando Luiz Pereira de Oliveira Sala1 ICEB I DEMAT

TESTES DE NORMALIDADE E SIGNIFICÂNCIA. Profª. Sheila Regina Oro

Probabilidade e Estatística. Estimação de Parâmetros Intervalo de Confiança

Estatística. Professor Jair Vieira Silva Júnior.

ANÁLISE DE VARIÂNCIA (ANOVA) Prof. Anderson Rodrigo da Silva

Planejamento e Análise de Experimentos

MB-300 SEMINÁRIO DE TESE

Professor: Rodrigo A. Scarpel

Inferência Estatística: DEEST/UFOP Prof.: Spencer Barbosa da Silva

DELINEAMENTO FATORIAL. Profª. Sheila Regina Oro

DISCIPLINA: ECONOMETRIA (CÓD. ENEX60089) PERÍODO: 5º PERÍODO

Experimentos Fatoriais 2 k Fracionados

CATÁLISE ENZIMÁTICA. CINÉTICA Controle da velocidade de reações. CINÉTICA Equilíbrio e Estado Estacionário

ANOVA - parte I Conceitos Básicos

Modelos de Regressão Linear Simples - Análise de Resíduos

REGRESSÃO E CORRELAÇÃO

URBANIZAÇÃO E DESENVOLVIMENTO HUMANO NOS MUNICÍPIOS DO PARANÁ

Cálculo Numérico - DCC034. Ana Paula

Propriedades das Funções de Base Radiais aplicadas à identificação de sistemas dinâmicos não-lineares

Estatística para Cursos de Engenharia e Informática

Aula 4: Gráficos lineares

Modelagem do comportamento da variação do índice IBOVESPA através da metodologia de séries temporais

Capítulo 3. O Modelo de Regressão Linear Simples: Especificação e Estimação

PERFIL DOS AUTORES... XVII PREFÁCIO... XIX INTRODUÇÃO... XXI

Planejamento de Experimentos. 13. Experimentos com fatores aleatórios

Estatística e Matemática Aplicadas a Data Science. Diógenes Justo BM&FBOVESPA & Professor FIAP

Módulo 4 Ajuste de Curvas

AULA 13 Análise de Regressão Múltipla: MQO Assimptótico

BAC011 - ESTATÍSTICA ANÁLISE DE VARIÂNCIA. Análise de Variância ANOVA. Prof. Dr. Emerson José de Paiva

Eng. Fernando CS Milanez CMVP

P. P. G. em Agricultura de Precisão DPADP0803: Geoestatística (Prof. Dr. Elódio Sebem)

Material exclusivo para o livro ESTATÍSTICA (São Paulo, Pleiade, 2008). Proibida a reprodução, sob pena da lei.

PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM

Pesquisa Científica. Atividade da Aula Passada... Pesquisa Científica. Pesquisa Científica...

PREPARAÇÃO E UTILIZAÇÃO DE ORÇAMENTOS VARIÁVEIS DE DESPESAS. Tiago Pereira

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA CAMPUS DE BOTUCATU FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA - IRRIGAÇÃO E DRENAGEM

MEDIDAS E INCERTEZAS

Professor: Rodrigo A. Scarpel

Disciplina de Modelos Lineares

Análise Prospectiva do Consumo de um Produto

AULA 07 Inferência a Partir de Duas Amostras

Pesquisa Científica. Pesquisa Científica. Classificação das Pesquisas... Pesquisa Científica... Interpretar resultados. Realizar a pesquisa

c PAVF 2 Otimizac~ao 'Aurelio' Otimizac~ao.[De otimizar+-c~ao] S.f. 1. Estat. Processo pelo qual se determina o valor otimo de uma grandeza. Otimo.[Do

Modelos Matemáticos: Uma Lista de Funções Essenciais

Nessa situação, a média dessa distribuição Normal (X ) é igual à média populacional, ou seja:

Utilização de testes de comparações múltiplas na análise de experimentos unifatoriais com tratamentos quantitativos

4 Modelos de Regressão Dinâmica

Conceitos Básicos Teste t Teste F. Teste de Hipóteses. Joel M. Corrêa da Rosa

ESTATÍSTICA DESCRITIVA E PREVISÃO INDICE

CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DE SISTEMAS DE MEDIÇÃO

1. Avaliação de impacto de programas sociais: por que, para que e quando fazer? (Cap. 1 do livro) 2. Estatística e Planilhas Eletrônicas 3.

Estatística Aplicada ao Serviço Social

Introdução ao Planejamento e Análise Estatística de Experimentos 1º Semestre de 2013 Capítulo 3 Introdução à Probabilidade e à Inferência Estatística

RESOLUÇÃO DAS QUESTÕES DE ESTATÍSTICA

Comparação dos modelos de Gompertz e Verhulst no ajuste de dados de uma variedade de feijão

ÓTICA, ONDAS E ELETROMAGNETISMO CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

Análise da Variância. Prof. Dr. Alberto Franke (48)

Escolha dos testes INTRODUÇÃO À BIOESTATÍSTICA QUANTIFICAÇÃO DOS GRUPOS DO ESTUDO PESQUISA INFERÊNCIA ESTATÍSTICA TESTE DE HIPÓTESES E

Transcrição:

MOQ-14 PROJETO e ANÁLISE de EXPERIMENTOS Professor: Rodrigo A. Scarpel rodrigo@ita.br www.mec.ita.br/~rodrigo

Programa do curso: Semana Conteúdo 1 Apresentação da disciplina. Princípios de modelos lineares de regressão. Correlação amostral. Regressão linear simples: hipóteses do modelo, estimação de parâmetros, propriedades e inferência dos estimadores. 3 Análise de variância (ANOVA) em regressão. Intervalos de confiança e de previsão. Análise dos resíduos. 4 Diagnósticos e reparação de problemas em regressão. Transformações. 5 Regressão linear forma matricial: estimação dos parâmetros, inferência dos estimadores, intervalos de confiança. 6 Prova 7 Princípios de regressão linear múltipla. Diagnósticos e reparação dos problemas em regressão linear múltipla. Multicolinearidade e seus efeitos. 8 Seleção de variáveis. Modelos polinomiais. Modelos com variáveis qualitativas. 9 Introdução ao projeto de experimentos: estratégia de experimentação, princípios básicos e aplicações típicas. Experimentos inteiramente casualizados. Análise de variância. 10 Experimentos fatoriais com dois ou mais fatores. 11 Experimentos fatoriais k. Pontos centrais. 1 Experimentos em blocos casualizados. Blocagem em experimentos k. 13 Prova 14 Experimentos fatoriais fracionados. 15 Experimentos com fatores quantitativos. Metodologia de superfície de resposta. 16 Otimização de produtos e processos. Projetos robustos.

MÉTODOLOGIA DE SUPERFÍCIE DE RESPOSTA (MSR) Professor: Rodrigo A. Scarpel rodrigo@ita.br www.mec.ita.br/~rodrigo

Introdução: A métodologia de superfície de resposta (MSR) é uma coleção de técnicas matemática e estatísticas úteis para modelagem e análise nas aplicações em que a resposta de interesse é influenciada por muitas variáveis (fatores) e o objetivo é otimizar essa resposta. Exemplo: Fatores Controláveis: 1 Processo Saída 1 Químico x : tempo de reação (min) x : temperatura ( o C) ída y : rendimento do processo (%) OBJETIVO: Maximizar o rendimento (taxa de conversão) de um processo químico CONDIÇÕES ATUAIS DE OPERAÇÃO: x 1 (tempo de reação) : 35 minutos x (temperatura de reação): 155 o C

Processo de experimentação: A experimentação é feita de forma seqüencial: 1. O primeiro experimento é um piloto (screening experiment) utilizado na identificação das variáveis mais importantes. Piloto: Experimento fatorial com pontos centrais -1 0 1 Alta: 160 155 Baixa:150 B: Temperatura ( o C) b= 40,0 ab= 41,5 40,3 40,5 40,7 40, 40,6 (1)=39,3 a= 40,9 A: Tempo de reação (min) Y f x 1, x Superfície de resposta Baixa:30 35 Alta:40-1 0 1. Experimentos subseqüentes são feitos para refinar a informação e determinar os ajustes nas variáveis críticas necessários para melhoraria. 3. Otimização: é o objetivo final da experimentação. Consiste em determinar os níveis ótimos das variáveis críticas (resultarão no sistema com a melhor performance possível).

Representação de superfícies de resposta: Graficamente, as superfícies de resposta são representadas por meio de gráficos de superfície e de contornos (curvas de nível): Na maioria dos problemas de MSR, a forma da relação entre a resposta e as variáveis independentes é desconhecida. Assim, a primeira etapa na MSR é encontrar uma aproximação adequada para a relação entre elas. Opções comumente empregadas (procedimento seqüencial): Modelo de primeira ordem: Modelo de segunda ordem: y y 0 1x1 x k 0 j1 x j j i j x x ij i j k j1 x jj j

Seleção da forma funcional da superfícies de resposta: Modelo de primeira ordem: empregado se a resposta for bem modelada por uma função linear das variáveis independentes e se os efeitos de interação e curvatura não forem singificativos. Se alguma das condições não for satisfeita emprega-se um modelo de segunda ordem. Exemplo: Estatística de regressão R múltiplo 0,97093 R-Quadrado 0,9471 R-quadrado ajustado 0,8854 Erro padrão 0,0736 Observações 9 Coeficientes Erro padrão Stat t valor-p Interseção 40,46 0,0974 436,9140 0,00000 A: Tempo reação 0,775 0,10368 7,47476 0,00171 B: Temperatura 0,35 0,10368 3,13458 0,03503 AB -0,05 0,10368-0,411 0,813 Curvatura = A = B -0,035 0,13910-0,5161 0,81374 Desta forma, os dois fatores são significativos, porém, a interação dos fatores e a curvatura não são. Assim, yˆ 40,46 0,775x1 0, 35x y^ x x 1

B: Temperatura ( o C) Alta: 160 155 Baixa:150-1 0 1 Procedimento seqüêncial em MSR: Freqüentemente, quando estamos em um ponto, na superfície de resposta, longe do ótimo, há pouca curvatura no sistema e o modelo de primeira ordem é apropriado. Uma vez que a região do ponto ótimo tenha sido encontrada, um modelo mais elaborado, como o de segunda ordem, pode ser empregado e uma análise pode ser feita para localizar o máximo (mínimo). Para se mover rapidamente para a região do ponto ótimo utiliza-se o método do gradiente ascendente (descendente). b= 40,0 ab= 41,5 40,3 40,5 40,7 40, 40,6 y^ (1)=39,3 a= 40,9 A: Tempo de reação (min) Baixa:30 35 Alta:40 x x 1-1 0 1

Método do gradiente ascendente (descendente): É um procedimento experimental simples e eficiente utilizado para se mover seqüencialmente ao longo do caminho ascendente (descendente) de maior inclinação, ou seja, em que ŷ cresce mais rapidamente. Geralmente, os experimentos são conduzidos ao longo da linha que passa através do centro da região de interesse e que é normal aos contornos da superfície ajustada, ou seja, proporcionais aos coeficientes da regressão, até que mais nenhum aumento seja observado na resposta. Exemplo: yˆ 40,46 0,775x yˆ ˆ / ˆ 1 1 0,35x 0,35/ 0,775 0, 4 Desta forma, se aumentarmos o tempo de reação em 5 minutos, devemos aumentar a temperatura em aproximadamente o F.

Superfície de resposta de segunda ordem: Quando estivermos relativamente próximos do ponto ótimo, um modelo de segunda ordem é requerido para aproximar a resposta, por causa da curvatura na verdadeira superfície de resposta. Neste caso: yˆ ˆ 0 k i1 ˆ x i i k i1 ˆ x Para ajustar superfícies de resposta de segunda ordem, recomenda-se a realização de um experimento composto central (experimento k com pontos centrais e corridas axiais). Exemplos: ii i i j ˆ x ij i x j a = k 1/

Superfície de resposta de segunda ordem: Exemplo: ANOVA gl SQ MQ F F de significação Regressão 5 45,89 9,178 14,93 0,0019 Resíduo 7 4,303 0,615 Total 1 50,19 Coeficientes Erro padrão Stat t valor-p Interseção 69,10 0,3506 197,08,9E-14 A: Tempo reação 1,633 0,77 5,891 0,0006 B: Temperatura 1,083 0,77 3,907 0,0058 A -0,969 0,973-3,59 0,0139 B -1,19 0,973-4,100 0,0046 AB 0,5 0,390 0,574 0,5839 yˆ 69,1 1,633x 0,969x A A 1,083x 1,19x B B

Superfície de resposta de segunda ordem: Exemplo: yˆ 69,1 1,633x A 1,083x B 0,969x A 1,19x B ^ y Temperatura Tempo de reação Solução ótima: T empode reação Temperatura Rendimento 0,441* 0,81* 70,08% 60 55 170165 55 59,105min 165167,05F

Síntese do procedimento (MSR): 1. Projeto piloto: Fatorial k-p para identificar fatores singnificativos Fatorial k para identificar se está próximo do ótimo Identificar caminho para melhoria (método do gradiente). Experimentos ao longo do caminho de maior inclinação para identificar a região do ótimo. 3. Experimento composto central: Criação da superfície de resposta (polinômio ordem ) 4. Determinar a solução ótima

Para casa: Laboratório 11 (site: www.mec.ita.br/~rodrigo/) Leitura: Montgomery e Runger cap.14 (14.10): Desing of experiments...