Deneylerin tasarım yöntemlerinin ortak dili

Deneysel tasarım yöntemlerinde problem ister yeni ürün veya üretim sisteminin tasarlanması, ister var olanların geliştirilmesine yönelik çalışmalarda ortak bir dilin kullanılması hem deney tasarımını hem de istatistiki analizleri kolaylaştırmaktadır. Ayrıca bazı deneysel tasarımlarda, deneyi tasarlayan ve sonuçların analizini gerçekleştirenlerin farklı kişiler olması bu durumu zorunlu hale getirmektedir.

Gerek bilinçsiz olarak tasarlanmış deneylerde ve gerekse sistematik deney tasarımlarında kullanılan terimlerin anlaşılırlığının sağlanması, deney tasarımlarının verimliliğini artırmaktadır. Araştırma geliştirme çalışmalarında önemli olan sistematik ve düzenli olarak çalışmaktır. Bu yüzden herşeyden önce deneylerin hangi değişkenlerle ve hangi şartlarda yapılacağının ve sonuçta hangi değişkenin ölçülmesinin gerekli olduğunu bilmek gerekmektedir.

Deneysel tasarım yöntemlerinde daha öncede belirtildiği gibi deney matrisleri farklı olmasına rağmen kullanılan ortak dil genelde aynıdır. Ancak tasarımcıların bazı kavramlar üzerinde daha hassasiyetle durmaları deneyoluşum felsefesinde temel ayırımları ortaya çıkarmaktadır.

Deneylerde kullanılan ortak kavramlar aşağıdaki şekilde sıralanabilir.[11]

Sonuç Değişkeni (y): Deneylerde gözlemlenen, ölçülen değer yani deneyin çıktısıdır. Sonuç değişken bazen bağımlı değişken, bazen proses performansının ölçümü bazen ise bir kalite karakteristiğidir. Deneyler bir veya daha fazla çıkış değişkenine yani kalite karakteristiğine sahip olabilirler.

Faktör (x): Kontrol edilebilen parametrelere faktör denir. Bağımsız veya güncel değişken olarak da adlandırılır. Deneylerde kontrollü olarak sonuç değişken üzerinde etkilerini gözlemlemek için devamlı değiştirilirler. Faktörler kalitatif veya kantitatif olabilirler. Kalitatif faktörler sürekli skalada ölçülen faktörler olup sıcaklık örnek olarak verilebilir.Kantitatif faktörler ise sürekli skalada ölçülemez1er; örnek olarak hammadde tedarikçileri verilebilir. Kantitatif faktörler için değer aralıkları, nasıl ölçülmesi gerektiği, deney esnasında kontrol edilebilecek seviyeler, önceden belirlenmelidir.

Gürültü Faktörü (z): Bazen geri plan değişkeni veya bloklama değişkeni olarak da adlandırılır. Bu değişkenler; deneylerde sonuç değişkeni etkilerler ama faktör olarak ele alınmaz1ar. Tipik geri plan değişkenleri; zaman, operatör, kalıptaki boşluk ve donanım türü olarak sayılabilir.

Deney Birimi: Deneyde kullanılan malzemelerin en küçük miktarıdır. Örnek olarak yığınlar, malzemenin bir kilogramı, bir insan veya 10 m2 verilebilir. Diğer bir ifade ile malzemenin imalat aşamasında veya serviste bir denemedeki miktarıdır.

Seviye: Deneydeki kalitatif veya kantitatif faktörlerin özel seçenekleri veya verilen değerleridir.

İşlem/Deneme/Çalışma: Deneysel tasarım terminolojisinde faktör seviyelerinin sonuç değişken üzerine etki eden belirli bileşimlerine denir. Kimyasal bileşiğin kazancına etki eden faktörlerin fırın sıcaklığı ve hammaddenin satıcıları olduğu varsayılırsa, buna bağlı olarak bu iki faktörün değişik seviyelerinin ele alındığı kombinasyonların her biri bir denemedir.

Etki: Faktörün bir seviyeden öteki seviyeye değişmesi durumunda sonuç değişken üzerinde görülen değişimdir.

Etkileşim: Etkilerin lineer olmaması durumudur.

Özellikle sonuç değişkenler, faktörler ve geri plan değişkenleri arasındaki ayırım deney planlamada oldukça önemlidir. Faktörler ve geri plan değişkenleri sebep olarak ve sonuç değişkenleri ise etki olarak ele alınırsa bu ayırım kolaylaşır.

Tekrar deneyler, iki veya daha fazla denemenin faktör-seviye bileşimleri ve deney şartları aynı olacak şekilde yapılmasıdır. Tekrar deneyler kontrol edilen şartlarda deneysel hataların yani deneysel birimlerdeki değişiminin öneminin tahmininin belirlenmesini sağlar. Deneysel tasarım yapıldığında deneyi yapan tekrar deneylerin yapılıp yapılmadığından emin olmalıdır. Tekrar deneylerden alınan sonuçların standart sapması kontrol edilemeyen ölçüsel hata değişikliklerini tahmin etmede kullanılır. Tekrar deneyler yapılmamışsa kontrol edilemeyen deney hatalarını ölçmek için bir veya daha fazla etkileşim sıfır farz edilmelidir. Tekrar deneylerin yapılması ekstra maliyet getirir. Eğer tasarım dengede ise her faktör-seviye bileşimi aynı sayıda tekrarlanmış demektir [18].

Deneysel hata, istatistiklerde gözlemlerdeki anlamlı farkları saptamanın temelidir. Hangi etkileşimlerin veya faktörlerin sonuç üzerindeki etkisinin anlamlı olduğunu saptamada referans olarak hizmet verir. Tekrar deneyler ortalama standart sapmayı azaltarak kararlılığı artırır. [18]

Tekrarlama, ise tüm deneylerin ve/veya bir kısmının deney şartlarının değişik kurulmuş şekliyle yapılmasıdır. Tekrarlamanın karar vermedeki fonksiyonu önemlidir. Tekrarlamanın artması ile deneylerde elde edilen sonuçlar arttığından kullanılan birimlerin (malzemelerin miktarı) çeşidi artar, geniş koşullar altında sonuç elde edilmeye çalışılır [18].

Bloklar, deney tasarımında benzer olarak işlenen deneysel birimlerin gruplarıdır. Bloklar geri plan değişkenleri olarak tanımlanabilir. Bloklama ile sonuç değişkenin

değişimi tüm deneydeki değişimden daha az beklenir. Örneğin bir defada test edilen ve üretilen deneysel birimlerin diğer defadaki periyotlarda üretilen deneysel birimlerden daha az değişmesi beklenebilir [11].

Deneylerin üçüncü özelliği bloklama veya lokal kontroldür. Bu deneysel araçta amaç, benzer deney birimlerini gruplar veya bloklar içinde düzene koyarak bloklar arası değişkenlikten kaynaklanan deneysel hataları elimine etmektir. Bir firmada yapılan motivasyon programında, memurların performansının değerlendirilmesi, şirkette aynı geçmişe ve tecrübeye sahip olanları bloklayarak yapılır ve eğitim programının etkisi bloklar halinde ele alınır. Bu tür deneyler bloklar arasındaki farkı saptamamıza yardımcı olur. Bloklar aynı birimleri içerdiğinden eşite yakın şartlar altında işlemlerin karşılaştırılmasına izin verir. Bloklama deney şartları ve deney malzemesinin heterojenliğini önler. Değişimin diğer kaynakları mevcutsa değişik tasarım alternatifleri (Latin Kare gibi) değişikliği bloklamak için kullanılır. Bloklama, bloklararası değişiklik blok içindekinden fazla ise, verimlidir [18].