Systematic sequencing of factorial experiments as an alternative to the random order

Secuenciación sistemática de experimentos factoriales como alternativa al orden aleatorio

El presente estudio pretende analizar el uso de métodos sistemáticos para generar diseños experimentales con buenas propiedades estadísticas y bajos costes. La investigación se centra en la secuencia de experimentos y en el análisis de los resultados de tres enfoques diferentes utilizados para construir diseños factoriales (ortogonales y no ortogonales) de dos niveles, en los que la secuenciación se realiza de forma aleatoria o sistemática. El estudio simuló el diseño generado por cada enfoque en el contexto de un proceso real de fabricación de envases de vidrio, con y sin la presencia de efectos de tendencia lineal. Los resultados indican que, en comparación con el orden aleatorio, las secuencias sistemáticas pueden dar lugar a menos cambios en el nivel de los factores y a una mayor solidez frente a los efectos de tendencia lineal. Por lo tanto, pueden adjuntar coste de diseño y calidad.

1. INTRODUCCIÓN

El diseño de experimentos (DdE) es una de las técnicas estadísticas más utilizadas en proyectos de mejora y desarrollo de productos y procesos, y está ampliamente difundida debido al Movimiento de la Calidad Total. Su divulgación tuvo lugar en Brasil a finales de los años 80 y principios de los 90, cuando surgieron los primeros conceptos de calidad según el modelo japonés. Existen varios libros (Toledo, 1986; Imai, 1997; Kume, 1993) y artículos sobre este tema, que relacionan el uso de estas técnicas con la mejora continua (Marin-Garcia et al., 2008; Oprime et al., 2010) y los efectos de estas actividades en la productividad (Bessant & Caffyn, 1997; Savolainen, 1999; Harrison, 2000; Bessant et al., 2001; Delbridge & Barton, 2002; Hyland et al., 2003).

La DoE se define generalmente como una combinación de experimentos planificados (tratamientos) que permiten relacionar el efecto de los niveles (valores) de un conjunto de factores (variables) independientes con una o más variables de respuesta dependientes consideradas de interés. A partir de estos experimentos, es posible probar estadísticamente la significación de los efectos de los factores, así como desarrollar modelos empíricos que permitan predecir los efectos que determinadas combinaciones de factores tienen sobre las variables de respuesta del sistema, según el intervalo de prueba que se haya tenido en cuenta (Davis, 1956; Box et al., 1978; Montgomery, 1991).

Desde el estudio pionero de Fisher (1926), la literatura especializada ha venido mostrando la constante evolución de las técnicas de DoE. Las investigaciones se centraron en los arreglos ortogonales y hubo pocos avances en los arreglos no ortogonales hasta 1950 (Addelman, 1972). A partir de 1965, un gran número de estudios sobre DoE abordaron aspectos relacionados con el fraccionamiento de experimentos regulares (asociados al concepto clásico de experimentos ortogonales).