باغبان  باشی

طرح آزمایش چیست؟

 طرح آزمـایش ها را می توان با نـقشه های ساختمانی که یک مهـندس ساختـمان برای احداث مهندس میتواند با به یک خانه ارائه می دهد مقایسه کرد. با وجودی که یک کارگیری خلاقیت خود نـقـشه های متـنوعی را ارائه دهد اما موظف است که نیازهای اساسی ساکنین آینده ساختمان یا کارفرما را برآورد؛ برای همین چندین طرح مختلف ارائه داده و از میان آن ها با توجه به تـمام جوانب امر طرح مورد نظر انتخـاب می شود. در طـرح یک آزمایش طراح در نقش مهندس و آزمـایشگر در نقش صاحب آیـنده ساختمان یا کارفـرماست و اوست که تـصمیم نهایی را درباره آزمایش اتخاذ می کند.

به معنای واقعی کلمه آزمایش یک آزمون است. آزمایش طرح شده یک آزمون یا دنباله ای از سایر آزمون هاست که در آنها تغییرات مورد نظر در متغیرهای ورودی فرآیند یا سیستم اعمال می شوند به قسمی که بـتوانیم علل تـغییرات در پاسخ خروجی را مشاهده و مشخص کنیم.

کاربرد تکنیک های اولیه در توسعه فرآیند می تواند نتایج زیر را داشته باشد :

1.      فرآیند را اصلاح کند؛

2.      تغییرپذیری را کاهش داده و آن را به نیازهای مورد نظر یا  اسمی نزدیک تر کند؛

3.      زمان تولید را کاهش دهد؛

4.      هزینه ها را کم کند؛

روش هـای طرح آزمـایش در فرآیند تولید نقـش عمده دارد. استـفاده از طـرح آزمـایش در این زمینـه ها می تواند موجب تولـید فرآورده های مرغـوب تر شود فـرآورده هایی که کارایی بیـشتری داشته و قابل اعتمادند و هزینه تولـید پایین تر و زمان تولید کـوتاه تـری دارند.

       انتخاب شیوه پژوهش تا حد زیادی به موضوع پژوهش و هدف پژوهشگر بستگی دارد. برای توفیق در این امر پژوهشگر باید نکات زیر را دقیقا مد نظر قرار دهد :

1.      شناسایی و بیان مسئله

2.      بیان اهداف

3.      انتخاب تیمار

4.      انتخاب مواد آزمایش و متغیر پاسخ

5.      انتخاب طرح

6.       انجام آزمایش

7.      تحلیل داده ها

8.      تهیه گزارش جامع از پژوهش

اصول پایه ای :

      هر پژوهش دارای دو وجه است؛ یکی طرح آزمایش و انجام آن و دیگری تـحلیل آماری

داده ها که این دو موضوع در ارتباط نزدیک با یکدیگرند؛ زیرا تحلیل مستقیما به طرح مورد استفاده بستگی دارد.

1.  تکرار : منظور از تـکرار تهیّه مشاهدات متـعدد در امتحان واحدهای آزمایش است؛ مثلا پژوهشگری به مطالعه اثر چند عامل مختلف مانند نور، دما، خاک، رطوبت و ...در میزان رشد یک گیاه آپارتمانی علاقه مند باشد، اگر برای هریک از این عوامل دو سطح و اگر از هریک از این سطح پنج تکرار را در نظر بگیرد آنگاه باید برای ملاحظه اثر تـمام ترکیبهای تیمار رشد گیاه جمعا80=5×2مشاهده داشته باشیم، تکرار دو خاصیت مهم دارد :

اول این که پژوهشگر را قادر می سازد که برآوردی از خطای آزمایش به دست آورد؛ دوم این که مثـلا اگر بـرای برآورد سطحی از یک عامل از میانگین نمونه استفاده کنیم آن گاه تکرار موجب برآوری دقیق تر برای آن اثر می شود.

2.  تصـادفی کردن : منـظور از تـصادفی کردن آن است که تـخصیص تیمارها به واحدهای آزمایشی به تصادف تعیین شوند.

3.  بلوک بندی : تکنیکی است که برای افزایش دقّت یک آزمایش استفاده می شود.استفاده

از آن موجب می شود که علی رغم محدودیـت های واقـعی از انتـخاب تـصادفی واحدهای آزمـایشی بتـوانیم خطای آزمـایش را کاهش دهیم. اصطلاح بلوک متنـاجس بودن نـسبی واحدهای موارد آزمایش دارد و محدودیت در تصادفی کردن کامل را نشان می دهد.

مفاهیم آماری پایه :

آزمون فرض4 :  فرض آماری حکمی است درباره مقادیر پارامترهای یک توزیع احتمال. مثلا

اگر بـگوییم متوسط طول عـمر یک نـوع باطری 1000 ساعت است، در این صورت یک فرض آماری ارائـه داده ایم یا اگر بـگوییم انحراف مقدار نیکوتین در یک نوع سیگار 3 میلی گرم است بـاز یـک فـرض آمـاری عـنوان کـرده ایـم . این فـرض های آمـاری را بـه صـورت ساعت1000= μ : 0H  یا  3میلی گرم= σ :0H  می نویسیم .

      به بـیان ساده آزمون فرض یک قاعده است که بر اساس آن فرض را پذیرفته یا آن را رد می کنیم ؛ چنین قاعده ای معمولا مبتنی بر مقدار عددی ثابـت از مشاهدات است که آن را آمـاره آزمـون می نـامند و از آن بـرای آزمـون فـرض استـفاده می کنیـم. مـثلا فـرض ساعت 1000 = μ :0     Hرا رد می کنیم ؛ هـرگاه طول عـمر یک نـمونه 25 تایی از این نوع  باطری ها کمتر یا مساوی999ساعت و 20 دقیقه باشد .

خطای نوع اول : رد فرض 0H  در صورتی که 0H  درست باشد .

خطای نوع دوم : پذیرش فرض0  Hدر صورتی که 0 H  نادرست باشد .

طرح بلوک کاملاً تصادفی شده:

تغییرپذیری ناشی از منابع مزاحم را به صورت سیستماتیک کنترل کرد مثلاً گیریم بخواهیم معین کنیم که در آزمون اثر یک کود استفاده از 4 قطعه زمین مختلف منتهی به قرائت‌های متفاوت می‌شود یا خیر آزمایشگر تصمیم می‌گیرد که از هر قطعه زمین 4 مشاهده شده باشد پس در اینجا فقط یک عامل زمین وجود دارد و طرح تک عاملی تصادفی شده عبارت است از تخصیص تصادفی هریک از 16= 4×4 اجرا به واحد آزمایش که همان کود است.

مایلیم خطای آزمایش را تا حد ممکن کم کنیم یعنی می‌خواهیم تغییرپذیری بین کودها را از خطای آزمایش جدا کنیم طرحی را که چش نیاز آزمایشگر را تأمین کند آزمون هر کود یک بار روی هریک از چهار قطعه زمین است که این طرح بلوکی کامل تصادفی شده می‌نامیم که یکی از متداول‌ترین طرح‌ها آزمایش همین طرح بلوکی کامل تصادفی شده است.

تحلیل آماری:

مدل آماری برای این طرح عبارت است از:

که در آن μ میانگین کل، zi  اثر تیمار iام ، β_j اثر بلوک jلام و  جمله خطای تصادفی است.

جدول تحلیلی واریانس:

                 خطا SS + بلوک SS + تیمار SS = کل SS

= کل SS

= تیمار SS

= بلوک SS

بلوک SS – تیمار SS – کل SS = خطا SS

مثال: در آزمایش کود که توضیح دادیم فرض کنید چهار نوع کود و چهار قطعه زمین داریم در نتیجه طرح بلوکی کامل تصادفی شده است مشاهدات طبق جدول زیر است تحلیل واریانس را انجام می‌دهیم.

قطعه زمین بلوک

= کل کود SS

= تیمار SS

= بلوک SS<