Material integrante do curso "Introdução ao Planejamento e Análise Estatística de Experimentos" - Prof. Pedro Ferreira Filho e Profa. Estela Maris P. Bereta - UFSCar

1. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO:
A EXPERIMENTAÇÃO CIENTÍFICA E A ESTATÍSTICA
A ENGENHARIA E A ESTATÍSTICA

2. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO
PRODUÇÃO DE NOVOS
Estudo cujo objetivo ESTATÍSTICA
é decidir se um CONHECIMENTOS
novo método que
está sendo proposto de
Uma nova “mistura
é melhor produzida na
drogas” é do que Como tomar
métodos
expectativa de serjá
mais decisões?
utilizados de que a
eficiente
aquela hoje existente
para o tratamento de
E
pacientes portadores de XPERIMENTAÇÃO
aids.
aids.
VARIABILIDADE

3. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO
ESTATÍSTICA
COMO OBTER “DADOS”?
COMO ANALISAR “DADOS”?

4. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTIFICA:
1 • PROBLEMA
2 • HIPÓTESE(S)
3 • INFORMAÇÕES: DADOS
4 • TOMADA DE DECISÕES
5 • NOVAS TEORIAS

5. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
OBSERVAÇÕES
AMOSTRAGEM ANÁLISE DESCRITIVA
PLANEJAMENTO DE E EXPLORATÓRIA DE
EXPERIMENTOS DADOS
F
CIRCULARIDADE DO MÉTODO CIENTÍFICO:
P :
ROBLEMA
ORMULAÇÃO DE
V ERIFICAÇÃO DAS
HIPÓTESES HIPÓTESES
FORMULADAS
INFERÊNCIA
DESENVOLVIMENTO ESTATÍSTICA
DE NOVAS TEORIAS

6. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE PLANEJADA:
PESQUISADOR
ESTATÍSTICO

7. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE PLANEJADA: ETAPAS
1. Enunciado do problema com formulação de hipóteses.
2. Escolha dos fatores (variáveis independentes) que devem
ser incluídas no estudo.
3. Escolha da unidade experimental e da unidade de
observação.
4. Escolha das variáveis que serão medidas na unidade de
observação.

8. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE PLANEJADA: ETAPAS
5.Determinação das regras e procedimentos pelos quais os
diferentes tratamentos (combinação de níveis de fatores) são
atribuídos às unidades experimentais (ou vice-versa).
6. Análise estatística dos resultados.
7.Relatório final contendo conclusões com medidas de
precisão das estimativas, interpretação dos resultados com
possível referência a outras pesquisas similares e uma
avaliação dos itens 1 a 6 (desta pesquisa) com sugestões para
possíveis alterações em pesquisas futuras.

9. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE : EXEMPLO
A crescente automação de processos de lavagem de roupas, louças e
superfícies em geral vêm exigindo produtos detergentes não só mais eficazes na
remoção de sujeira, mas principalmente com baixo poder espumante, devido a
altas velocidades de agitação usadas nas lavagens. Uma das formas de controlar
a espuma produzida pelos detergentes é introduzir na formulação agentes
tensoativos não iônicos, como álcoois graxos, EO/PO (isto é, álcoois etoxilados,
propoxilados).

10. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE : EXEMPLO
Várias outras propriedades importantes, como ponto de turvação,
tensão superficial, altura dinâmica da espuma, detergência, ponto de fulgor e
temperatura de degradação térmica, também costumam ser acompanhadas
durante a preparação de uma mistura detergente.
O pesquisador decidiu verificar como o ponto de turvação varia com as
unidades de óxido de eteno (EO) e óxido de propeno (PO) dos álcoois graxos,
usando um fatorial 22 com um ensaio em triplicata no ponto central.

11. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE : EXEMPLO
Controlar a espuma produzida pelos detergentes
Óxido de eteno (EO) e Óxido Propoeno (PO):
EO = 4, 5, 6 unidades
PO = 4, 5, 6 unidades

12. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE : EXEMPLO
Ensaios combinando as diferentes combinações dos fatores
Ponto de Turvação, oC

13. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE : EXEMPLO
Aleatorização da seqüencia dos ensaios combinando os diferentes
níveis dos fatores.

14. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE : EXEMPLO

15. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE : EXEMPLO
1. EO e PO influenciam o ponto de turvação conjuntamente?
Como?
2. Caso contrário, EO e PO influenciam isoladamente no ponto
de turvação?
3. Podemos encontrar uma combinação ÓTIMA de valores de
EO e PO que MAXIMIZEM o Ponto de Turvação;

16. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE : EXEMPLO

17. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
PESQUISA CIENTÍFICA ESTATISTICAMENTE : EXEMPLO

18. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
MÉTODO CIENTÍFICO: O CASO DAS ENGENHARIAS

19. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
MÉTODO CIENTÍFICO: O CASO DAS ENGENHARIAS
Os métodos que veremos independem da natureza do
problema a que são aplicados. Servem para estudar
reações químicas, sistemas biológicos, processos
mecânicos (entre muitos outros), e também podem varrer
todas as possíveis escalas de interesse, desde uma única
reação em bancada até um processo industrial operando
em larga escala.

20. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
MÉTODO CIENTÍFICO: O CASO DAS ENGENHARIAS
O denominador comum são os princípios estatísticos
envolvidos, que são sempre os mesmos. É claro que isso
não significa menosprezar o conhecimento técnico que o
especialista já detém sobre o sistema em estudo.

21. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
MÉTODO CIENTÍFICO: O CASO DAS ENGENHARIAS
As ferramentas estatísticas, embora valiosas, são apenas
um complemento a esse conhecimento. O ideal é que as
duas coisas - conhecimento básico do problema e a
estatística - andem juntas.

22. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
MÉTODO CIENTÍFICO: O CASO DAS ENGENHARIAS
Conhecimento Métodos
Técnico Estatísticos
BOM
SENSO

23. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
UM PROBLEMA BÁSICO: COLETA DE DADOS
O processo de coleta de dados tem inicio com a definição clara do
problema de interesse e conseqüentemente da população (ou
região experimental) para a qual deve ser tomada a decisão.
Procedimentos básicos de coleta de dados que podem ser
utilizados não apenas na Engenharia, mas em qualquer outra área
de conhecimento.

24. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
UM PROBLEMA BÁSICO: COLETA DE DADOS
Em um estudo retrospectivo os
1. ESTUDOS RETROSPECTIVOS; dados são obtidos a partir de
uma coleta de informações
2. ESTUDOS OBSERVACIONAIS; históricas relacionadas ao
problema investigado.
3. EXPERIMENTOS PLANEJADOS;
Em um estudo observacional, dados são obtidos a
Nos experimentos planejados, variações deliberadas ou
partir da observação de elementos da população ou
propositais são introduzidas de forma ser possível avaliar as
registros do processo em estudo, sem, no entanto sistema ou processo a fim de se
variáveis controláveis do
qualquer intervenção ou perturbação das condições
identificar aquelas responsáveis por mudanças nas medidas
existentes de interesse de acordo com a hipótese em estudo

25. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
ANÁLISE ESTATÍSTICA: CONSTRUÇÃO MODELOS
1. Imaginemos que um 2. Um químico é encarregado
astrônomo queira de projetar uma fabrica
calcular à hora em que piloto baseada numa
vai ocorrer o próximo determinada reação recém-
eclipse da Lua. desenvolvida em bancada.
Modelo Mecanicista Modelo Empírico

26. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
OBSERVAÇÕES FINAIS:
“A essência de um bom planejamento consiste em projetar um
experimento de forma que ele seja capaz de fornecer exatamente o
tipo de informação que procuramos. Para isso precisamos saber, em
primeiro lugar, o que é mesmo que estamos procurando. Mais uma
vez, parece obvio, mas não e bem assim. Podemos mesmo dizer que
um bom experimentador é, antes de tudo, uma pessoa que sabe o que
quer. Dependendo do que ele queira, algumas técnicas serão mais
vantajosas, enquanto outras serão simplesmente inócuas”.

27. INTRODUÇÃO AO PLANEJAMENTOS E ANÁLISE ESTATÍSTICA DE EXPERIMENTOS
OBSERVAÇÕES FINAIS:
AO SE DEPARAR COM A NECESSIDADE DE REALIZAR UM
EXPERIMENTO, REFLITA!
O que eu gostaria de ficar sabendo quando o
experimento tiver terminado?
Se você não sabe para onde está indo, vai terminar
chegando a outro lugar!