3. Методология эксперимента

Эксперимент - это такой метод изучения объекта, при ко­тором исследователь для выявления интересующих его свойств активно и целенаправленно, воздействует на объект, используя естественные или создание искусственные условия, т.е. соз­нательно изменяя течение естественных процессов. Эксперимен­ты бывают лабораторные и производственные. Лабораторные эксперименты позволяют исследовать большой диапазон условий с высокой точностью, получить научную информацию с минималь­ными затратами. Однако, такие эксперименты не всегда пол­ностью моделируют реальный ход исследуемого процесса, в следствии чего возникает необходимость в проведении производ­ственного эксперимента. Производственный эксперимент имеет целью изучить процесс с учетом протекания его в реальных условиях при воздействии на него внешних факторов произ­водственной среды.

Построение эксперимента в первом и во втором случаях определяется методологией эксперимента - наукой, объединяющей изучение методов подготовки и проведения эксперимента, обработки, анализа и представления его результатов.

Для повышения точности и уменьшения объема экспериментальных исследований применяется математическое планирование эксперимента, основанное на математической теории экспери­мента .

Эксперимент зависит от характера объекта величины и формы воздействия на него внешних факторов. Он должен со­ответствовать целям и задачам исследования. поэтому каждый эксперимент выполняется по определенному плану.

План эксперимента.

1.Ознакомление с объектом уточнение цели и задач экс­перимента, сроков исполнения.

2.Определение условий эксперимента.

3.Установление способов и средств регистрации событий.

4.Исключение внешних факторов.

5.Последовательность и интервал снятия показаний.

6.Методы обработки результатов,

7. Описок исполнителей.

8.Календарный план работ.

9.Смета на проведение эксперимента.

Рассмотрим основные, пункты плана эксперимента более под­робно.

I. Реализуя 1-й пункт плана необходимо иметь ввиду, что в любом случав эксперимент следует провести по возможности в кратчайший срок, с минимальной затратой средств при самом высоком качестве результатов. В связи с этим на первый план выходит теоретическое обоснование эксперимента.

Возможны три случая, которые можно принять за основу.

1.Теоретически получена аналитическая зависимость, ко­торая однозначно определяет исследуемый процесс. Например, получена функция у=3е^–2х. Здесь одна независимая пере­менная (х) и бьем эксперимента для подтверждения данной зависимости минимален поскольку функция однозначно опреде­ляется экспериментальными данными.

2.Теоретическим путем установлен иной характер зави­симости. Например, у=а·е^–кх. В случае задано семейст­во кривых. Экспериментальным путем необходимо определить "а" и "к". Естественно, бьем эксперимента возрастает.

3.Теоретически не удалось получить какую-либо зави­симость. Разработаны лишь предложения о качественных зако­номерностях процесса. Здесь уместен метод планирования экс­перимента.

Следует также помнить, что для построения эксперимента важна вся возможная научная информация, ибо она позволяет в той или иной степени судить об ожидаемых закономерностях изучаемого процесса.

II. Определение условий эксперимента.

Эксперимент осуществляется в условиях, комплекс которых в отдельных случаях может быть естественным (наблюдение солнечного затмения), искусственным (анализ хода производства с включением в станочный парк оборудования по условиям эксперимента) и смешанным (испытание м самолета в аэродина­мической трубе).

Комплекс условий эксперимента задается комплексом основ­ных факторов, которые подразделяются на изучаемые стабилизи­рующие и побочные (внешние).

Изучаемые факторы являются целью исследования.

Стабилизируйте поддерживают систему в заданном динами­ческом равновесии или изменяют ее по заданному закону.

Побочные факторы дестабилизируют процесс исследований (сквозняки в термокамере). Их естественно необходимо устранить. К основным побочным факторам относятся те, которые с достаточной полнотой могут быть учтены. Неучтенные побочные факторы, трудноподдающиеся учету, относятся к случайным.

Необходимо помнить, что деление факторов эксперимента на ос­новные и случайные условно и может быть произвольным - главное, чтобы раз установленные, они не менялись в прелех серии экспериментов. Так, например, используя один тахометр для измерения числа оборотов во всей серии исследований, его погрешность посчитаем основным фактором. Если же число оборо­тов мерили разными тахометрами, то их погрешность отнесена к случайным факторам.