| Disseny i anàlisi d'experiments | Codi: M0.162 : 5 |
L'experimentació és intrínseca a la majoria de les recerques científiques i tecnològiques, en moltes de les quals, els resultats de la variable d'interès es veuen afectats per la presència de diferents factors, la influència dels quals pot estar oculta per la variabilitat dels resultats mostrals. És fonamental conèixer els factors que influeixen realment i estimar aquesta influència i per aconseguir-ho serà necessari dissenyar els experiments. Veurem que un disseny experimental quedarà determinat per l'elecció de les unitats experimentals, els tractaments, i el mecanisme d'assignació dels tractaments a les unitats. De l'anàlisi estadística de la informació recollida en l'experimentació es derivessin les conclusions.
Per a això l'assignatura s'organitzarà en deu temes. Es començarà el curs amb un primer tema introductori en el qual es donaran les definicions bàsiques del disseny d'experiments i es discutirà sobre el mecanisme de l'aleatorització en el disseny d'experiments. A continuació fins al tema cinquè es consideressin, detalladament, els diversos aspectes del disseny experimental per comparar g tractaments d'un factor que correspon a l'anomenat disseny completament aleatorizado. Molts dels conceptes i mètodes d'aquests dissenys es transfereixen amb escasses modificacions a dissenys més complexos com els quals es consideressin al llarg dels temes restants.
El disseny i anàlisi d'experiments ha tingut sempre una gran aplicació en les ciències experimentals i en el control de processos industrials i tecnològics. L'experimentació en la Indústria és un dels elements que més poden contribuir a la millora dels productes i processos.
El disseny experimental es troba en aplicacions en múltiples disciplines com a biotecnologia, medi ambient, biologia, ciències químiques i bioquímica, enginyeria, qualitat, economia, medicina, indústria, agricultura, màrqueting, psicologia, constituint una fase essencial en el desenvolupament d'un estudi experimental.
En particular, podem considerar aplicacions en Biotecnologia que van des de la producció de material biològic en la indústria biomèdica i d'innovació i processos en indústria alimentària, l'optimització de la producció en reactors, la selecció de ceps més productius. En la recerca mèdica de petita escala (anàlisi de dades en estudis senzills) o de grans dimensions (per exemple assajos clínics multicéntricos).
En la Indústria, a millorar el rendiment dels processos, reducció de la variabilitat, conformitat propera amb els requeriments nominals o projectats, reducció del temps de desenvolupament, reducció dels costos globals.
Les competències i habilitats concretes que d'aquesta assignatura es deriven haurien de preparar per al disseny d'experiments, la realització d'anàlisis estadístiques, per la qual cosa es projecta en qualsevol camp professional en què deguin realitzar-se experiments per a l'optimització de processos, l'esclariment de factors causals.
Exemples de perfils professionals que fan un ús important dels conceptes i tècniques desenvolupats en aquesta assignatura són els següents:
- Investigadors de qualsevol àmbit de ciències de la vida que hagin de dissenyar experiments, organitzar la seva informació o analitzar les dades obtingudes.
- Personal de suport en hospitals, laboratoris o centres de recerca que pugui necessitar tractar la informació generada per l'activitat pròpia del centre.
Personal qualificat en Departaments de Control de Qualitat en empreses o organitzacions dels sectors Tecnològic o Industrial.
Els estudiants han d'haver realitzat un curs d'introducció als mètodes estadístics fonamentals.
Aquesta assignatura pretén establir la metodologia estadística per al disseny d'experiments i l'anàlisi de les dades experimentals.
Les capacitats a adquirir seran:
- Conèixer els avantatges i inconvenients dels dissenys d'experiments més usuals.
- Selecció i aplicació de les tècniques d'adquisició de dades per al seu tractament estadístic.
- Prendre consciència de la necessitat de rigor en aplicar les tècniques estadístiques i ser capaç d'avaluar correctament les dificultats que es puguin plantejar coneixent les limitacions de les tècniques i els recursos.
- Utilització de les diferents tècniques d'ajust i validació de models.
- Capacitat per enfrontar-se a les diferents etapes d'una recerca basada en el disseny estadístic d'experiments.
- Conèixer i manejar programari estadístic útil per a les tècniques estadístiques incloses en aquesta assignatura.
Els continguts s'organitzen per temes, els quals s'agrupen en unitats, que és el bloc d'informació tal com es veu a l'aula.
Unitat 1 Introducció
1.1 Per què Experiments?
1.2 Components d'un Experiment
1.3 Algunes definicions i conceptes rellevants
1.4 Unitats Experimentals
1.5 Variables Resposta
1.6 Aleatorització i Disseny d'Experiments
1.7 Aleatorització per evitar la confusió d'Efectes
1.8 Implementar l'Aleatorització
1.9 Aleatorització per a la Inferència
Unitat 2 Disseny completament aleatorizado
2.1 Estructura d'un disseny completament aleatorizado
2.2 Alguns exemples preliminars
2.3 Model Estadístic
2.4 Estimació dels paràmetres
2.5 Anàlisi de la Variància (ANOVA)
2.6 Alguns exemples d'aplicació
2.7 Contrastos bàsics
2.8 Contrastos ortogonals
Unitat 3 Comparacions múltiples
3.1 Tipus d'Error
3.2 Mètodes tipus Bonferroni. Exemples
3.3 Mètodes basats en comparacions pairwise. Exemples
Unitat 4 Comprovació de les suposicions del model
4.1 Suposicions del model
4.2 Avaluació de les suposicions: Normalitat. Variància constant. Independència.
4.3 Possibles correccions en cas de no compliment
4.4 Efectes en cas de no compliment.
Unitat 5 Potència i Grandària mostral
5.1 Metodologies per a la selecció de la grandària mostral
5.2 Grandària mostral per a un interval de confiança
5.3 Potència i grandària mostral en ANOVA
5.4 Potència i grandària mostral per a un Contrast
Unitat 6 Models factorials
6.1 Estructura dels models factorials
6.2 Efectes principals i interaccions
6.3 Visualització de la interacció
6.4 Parametrització dels models factorials
6.5 Anàlisi de la variància en dissenys balancejats
6.6 Models factorials generals
Unitat 7 Efectes aleatoris
7.1 Models en dissenys amb efectes aleatoris
7.2 Anàlisi de la variància en dissenys amb efectes aleatoris
7.3 Test d'hipòtesi en dissenys amb efectes aleatoris
7.4 Components de la variància
7.5 Models amb efectes mixts
Unitat 8 Models amb factors niats
8.1 Factors niats
8.2 Models amb factors creuats i niats
8.3 Regles de Bennet i Franklin
8.4 Exemples d'aplicació
Unitat 9 Disseny en blocs completament aleatorizados i dissenys amb covariants
9.1 Efecte Bloc. Perquè i quan
9.2 Disseny en blocs completament aleatorizados
9.3 Anàlisi dels Disseny en blocs completament aleatorizados
9.4 Altres dissenys relacionats
9.5 Model bàsic amb una covariable. Anàlisi de la covariància
9.6 Quan el tractament interacciona amb la covariable
Unitat 10 Introducció als models lineals mixtos
La Normativa acadèmica de la UOC disposa que el procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat dels exercicis fets.
La manca d'originalitat en l'autoria o el mal ús de les condicions en què es fa l'avaluació de l'assignatura és una infracció que pot tenir conseqüències acadèmiques greus.
Es qualificarà l'estudiant amb un suspens (D/0) si es detecta manca d'originalitat en l'autoria d'alguna activitat avaluable (pràctica, prova d'avaluació contínua (PAC) o final (PAF), o la que es defineixi al pla docent), sigui perquè ha utilitzat material o dispositius no autoritzats, sigui perquè ha copiat textualment d'internet, o ha copiat d'apunts, de materials, de manuals o d'articles (sense la citació corresponent), d'altres estudiants, o per qualsevol altra conducta irregular.
La qualificació de suspens (D/0) en les qualificacions finals d'avaluació contínua pot comportar l'obligació de fer l'examen presencial per a superar l'assignatura (si hi ha examen i si superar-lo és suficient per a superar l'assignatura segons indiqui el pla docent).
Quan aquesta mala conducta es produeixi durant la realització de les proves d'avaluació finals presencials, l'estudiant pot ser expulsat de l'aula, i l'examinador farà constar tots els elements i la informació relatius al cas.
D'altra banda, aquesta conducta pot donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui.
La UOC habilitarà els mecanismes que consideri oportuns per a vetllar per la qualitat de les seves titulacions i garantir l'excel·lència i la qualitat del seu model educatiu.
|
Aquesta assignatura només es pot superar a partir de l'avaluació contínua (AC). La nota final d'avaluació contínua esdevé la nota final de l'assignatura. La fórmula d'acreditació de l'assignatura és la següent: AC. |