Unidad 4 Diseño Experimental Para Un Factor

Unidad 4 Diseño experimental para un factor  4.1 4.1 Intro Introdu ducci cción ón,, conc concep eptua tuali liza zaci ción ón,, impo importa rtanc ncia ia y alca alcanc nce e del del dise diseño ño experimental en el ámbito empresarial.

Introducción El diseño de experimentos con un factor constituye la versión más sencilla del problema general de diseño de experimentos. Suele plantearse de la siguiente manera: se requiere analizar una caracterstica cualitativa !" que suele llamarse variable respuesta#$ sometida a m niveles de un %nico factor. &undamentalmente$ el inter's de estudiarlo radica en si el factor tiene una influencia significativa sobre la variable respuesta. (ara esto$ se obtendrá$ para cada uno de los niveles una muest muestra ra aleat aleator oria ia de valor valores es !. Estas Estas obse observ rvaci acion ones es !i) !i) son son observ observaci acion ones es independientes con distribución *"+,xi) -#. onceptualización El diseño de experimentos /a sido creado por matemáticos y estadsticos$ por lo que que pose posee e su propio propio lengu lengua)e a)e$$ el cual cual es neces necesar ario io conoc conocer er para para su me)or  me)or  comp compre rens nsió ión n y util utiliz izac ació ión$ n$ a cont contin inua uaci ción ón se desc descri ribe ben n los los t'rm t'rmin inos os más más importantes: &actor.0 1na de las variables dependientes que son estudiadas en el experimento. Esta puede ser cualitativa o cuantitativa. *ivel.0 2alores que puede tener el factor a estudiar. ombinación.0 Es la asignación de un solo nivel a un factor$ o de varios niveles a todos los factores en una corrida experimental. 2ariable de respuesta.0 s el resultado de una corrida experimental. 2ariable a estudiar. Efecto.0 Es el cambio en la variable de respuesta por el cambio del nivel de un factor. Interacción.0 uando uno o más factores traba)an )untos para producir un efecto diferente que los efectos producidos por aquellos factores de manera individual. orrida experimental.0 Implementación de cada una de las combinaciones. 3loque. 3loque.00 4grupa 4grupación ción planead planeada a de factores factores o combina combinacion ciones. es. Es realiza realizada da de manera a minimizar la variación no incluida en el diseño$ e)emplo puede ser el turno de dia de la semana. 5eplicación.0 5epetición de la corrida experimental.  4lcance del diseño diseño experimental experimental

(ara más de dos factores$ 67 el experimento factorial se puede diseñar  recurrentemente de 6708 experimento factorial replegando los 6708 el experimento$ asignando el primer repliega al primer "o punto ba)o# llano del nuevo factor$ y el segundo repliega al segundo "o colmo# llano. Este marco se puede generalizar a$ e.g.$ diseñando tres r'plicas para los factores de tres niveles$ etc. 1n experimento factorial permite la valoración de error experimental de dos maneras. El experimento puede ser replegado$ o principio de los sparsity0de0 efectos la poder se explote a menudo. 9a r'plica es más com%n para los experimentos pequeños y es una manera muy confiable de determinar error  experimental. uando el n%mero de factores es grande "tpicamente más que cerca de  factores$ pero 'ste vara por el uso#$ r'plica del diseño pueden llegar a ser operacionalmente difciles. 4.2 lasificación de los diseños experimentales

;iseño experimental.0 Estrategia para el estudio preciso de un fenómeno psicológico$ seg%n <=*ell "8>?@# es un modelo particular de variación y constancia. El diseño experimental es una t'cnica estadstica que permite cuantificar las causas de un efecto dentro de un estudio experimental Se manipulan deliberadamente una o más variables vinculadas a las causas para medir el efecto$ que tiene en otra variable de inter's. ;iseño es igual a un esquema de acción. ?># Estructura del diseño experimental.0 Es lógica y unitaria que implica dos actividades: organizar los diferentes aspectos del experimento y el procedimiento estadstico para interpretar los resultados del mismo. lasificación: • • • • • • • • • • • • •

(re experimentales uasi experimentales Experimentales 9ongitudinales ;iseños Bransversales ;iseño de series cronológicas ;iseño de muestras cronológicas equivalentes ;iseño de grupo de control no equivalente ;iseños experimentales de grupo ;iseño de grupos aleatorios ;iseño de grupos apareados ;iseño factorial ;iseños de series de tiempo o *C8

;iseños pre experim'ntales *o tienen control sobre las variables extrañas y presentan problemas de validez interna. aractersticas: a# Es difcil establecer una relación biunvoca entre las variables dependiente e independiente. b# *o /ay control sobre la selección de su)etos. c# 9a comparación formal entre dos o más observaciones es limitada d# (oco control de variables extrañas Seg%n ampbel y Stanley"8>D@#$ tres de estos diseños seran: 8# ;iseño de estudio de caso con una sola medición.0 uando el grupo /a sido sometido a una variable independiente$ existiendo una sola medición posterior "postest# 6# ;iseño pretest0postest de un solo grupo.0 Se efect%a una observación antes de introducir la variable independiente y otra despu's de su aplicación. # ;iseño de comparación con un grupo estático.0 Se traba)a con un grupo experimental$ que recibe la variable independiente y uno de control que no recibe tratamiento alguno. ;iseños cuasi experimentales arecen de control sobre la programación de variables y sobre la selección de los su)etos$ presentada por lo regular en los estudios de campo. ;iseños experimentales Biene una serie de pautas a seguir: • • • • • •

(lan determinado 2ariables independientes$ a manipular   4plicación de tratamiento 5epetición
;iseños 9ongitudinales 1n estudio longitudinal es un tipo de estudio observacional que investiga al mismo grupo de gente de manera repetida a lo largo de un perodo.


Se designa a los su)etos a los grupos de control y experimental con base en una prueba preliminar$ del tal manera que ambos grupos quedan constituidos por  pare)as con caracterstica similares. Sus limitantes son el tiempo que requiere para el procedimiento y la mortalidad. El apareamiento puede ser: 8. ;e variables correlacionadas.0 aparear su)etos en función de alguna variable que se cree está relacionada con la que se estudia. 6. (or pare)as similares.0 se seleccionan su)etos con caractersticas comunes "gemelos#. . (or criterio de e)ecución.0 se seleccionan los pares que /ayan obtenido puntuaciones similares en una prueba determinada previamente. ;iseño factorial Se requieren tantos grupos como combinaciones posibles existan entre las variables$ eval%a los efectos de la interacción de las variables independientes especificadas. ;iseños de series de tiempo o *C8 Estrategia alternativa a los diseños de grupo$ enfatiza el tomar medidas repetidas a trav's del tiempo de un mismo su)eto$ realización de una serie de observaciones controladas$ cuando se observa estabilidad en la lnea base se introduce la variable independiente y se registra la variable dependiente$ se traba)a con un solo su)eto o grupo de su)etos funcionando cada uno como su propio control. 9a formación de grupos por aleatorización ;iseño contrabalanceado o cruzado o de bloque aleatorio o de cuadro latino.0 Se prueba en determinada secuencia de condiciones al su)eto o grupo de su)etos mientras que el otro está en una secuencia diferente. 9os su)etos deben ser asignados a las diferentes secuencias en forma aleatoria. 2enta)a que el su)eto constituye su propio control. 9imitación:

el

orden

de los

tratamientos

puede afectar

los

resultados.

9a formación de grupos por bloqueo Se designa a los su)etos a los grupos de control y experimental con base en una prueba preliminar$ del tal manera que ambos grupos quedan constituidos por pare)as con caracterstica similares$ de forma que cada bloque es una r'plica del experimento$ sus limitantes son el tiempo que requiere para el procedimiento y la mortalidad. El apareamiento puede ser: 8. ;e variables correlacionadas.0 aparear su)etos en función de alguna variable que se cree está relacionada con la que se estudia.

6. (or pare)as similares.0 se seleccionan su)etos con caractersticas comunes "gemelos#. . (or criterio de e)ecución.0 se seleccionan los pares que /ayan obtenido puntuaciones similares en una prueba determinada previamente. 4.! "omenclatura y simbolo#$a en el diseño experimental

En un diseño experimental de clasificación simple$ se trata de comparar varios grupos generalmente llamados A'todos o Bratamientos$ como por e)emplo diferentes maneras de tratar una enfermedad: con medicamentos$ quir%rgicamente$ acupuntura$ etc. (ara /acer la comparación se usa una variable de respuesta cuantitativa G que es medida en cada uno de los grupos. 9os grupos tambi'n pueden ser los niveles de una variable cualitativa que es llamada &actor.

Simbologa • • • • • • • • • • •

BC Bratamientos C ontrol &C &actores  4C *%meros de tratamientos *C Bamaños de la muestra 5C 5eplica o 5epetición 5: asignación al azar o aleatoria E: empare)amiento o nivelación H: grupo de su)etos !: tratamiento$ estmulo o condición experimental. <: medición de los su)etos de un grupo.: ausencia de estmulo en la variable independiente "grupo testigo#.

;efiniciones Bratamientos: Son las condiciones "procesos$ t'cnicas$ operaciones$ etc.# las cuales distinguen las poblaciones de inter's. *
&actores controlables: son aquellos con un grado de control$ es decir que se pueden mane)ar$ variar o manipular con gran facilidad. &actores ruido: son aqu'llos sobre los cuales el grado de control es menor y el mane)o es más difcil. *iveles del factor: Son las diferentes categoras dentro de un factor de las cuales puedes estudiar. orrida o unidad experimental: Ente al cual se aplica el tratamiento y sobre el cual se mide la variable respuesta. (artición: (roceso que distribuye la suma total de cuadrados y de grados de libertad entre sus diversos componentes. Interacción: Efecto que se produce cuando los niveles "valores# de un factor  interact%an con los niveles "valores# del otro factor e influyen en la variable de respuesta. uando uno o más factores traba)an )untos para producir un efecto diferente que los efectos producidos por aquellos factores de manera individual. ;iseño de bloques aleatorizado: ;iseño de experimentos en el que se usa la formación de bloques. Experimento factorial: ;iseño experimental en el que se obtienen simultáneamente conclusiones acerca de dos o más factores. ombinación: Es la asignación de un solo nivel a un factor$ o de varios niveles a todos los factores en una corrida experimental. 2ariable de respuesta: Es el resultado de una corrida experimental. 2ariable a estudiar. orrida experimental: Implementación de cada una de las interacciones. 3loque: 4grupación planeada de factores o combinaciones. Se realiza a manera de minimizar la variación no incluida en el diseño. 5eplicación: Es una repetición del experimento básico o el n%mero de veces que se replican cada uno de los tratamientos. 3loqueo: Es una t'cnica usada para incrementar la precisión de un experimento mediante la eliminación de variación introducida por los factores ruido. 1n bloque es una porción de material experimental que debe ser más /omog'neo que todo el con)unto de material experimental.  4leatorización: Es el principio básico fundamental en el uso de m'todos estadsticos en diseño experimental. (or aleatorización se entiende que$ la asignación del material experimental a los tratamientos y el orden en el cual las corridas o pruebas individuales del experimento van a ser e)ecutados se determinan aleatoriamente.

 4nálisis de varianza "anova# Es el proceso de subdividir la variabilidad total de las observaciones experimentales en porciones atribuibles a fuentes de variación conocidas. Este es el m'todo estadstico más utilizado en el análisis de experimentos. 4.4 Identificación de los efectos de los diseños experimentales