Značaj eksperimenta u

procesu konstruisanja

• Metodologija (od grčkih reči methodos – put i

logos – um) je nauka o načinima i putevima

dolaženja do naučnog saznanja.

• Nauka je sistem znanja objektivno utvrđene

stvarnosti koja služi čoveku da unapredi svoj

život i proučava stvarnost.

• Različiti nivoi naučnog saznanja, počev od

podataka i činjenica, preko zakona i teorija do

celovitih naučnih sistema.

• Podaci. Svaki empirijski naučno-istraživački rad

započine prikupljanjem podataka.

• Činjenice (fakta) su iskustveno utvrđeni odnosi u

prirodi i društvu.

• Zakon je manje ili više tačan subjektivni odraz

objektivno postojeće zakonitosti.

• Teorije su sveobuhvatna objašnjenja određenih

pojava ili grupa pojava.

• Naučni sistemi su celovita, sveobuhvatna,

multidisciplinarna objašnjenja određenih prirodnih

ili društvenih fenomena u sebi integrišu činjenice,

zakone i teorije.

• Metod je način mišljenja i istraživanja u nauci.

• Metodološki postupak se sastoji iz određenih faza,

radnji kroz koje istraživanje prolazi i koje

predstavljaju određenu garanciju za objektivnost

(naučnu istinitost saznanja).

• Faze istraživačkog postupka:

formulisanje istraživačkog problema;

teorijsko i operacionalno (radno) definisanje pojave

koja je predmet istraživanja;

postavljanje prethodnih pretpostavki – hipoteza

istraživanja;

prikupljanje podataka

naučno objašnjenje i verifikacija hipoteze.

Eksperiment: jedna od osnovnih metoda u

proučavanju zakonitosti pojava i procesa u

prirodi. Eskperiment je sistematski proces

sticanja iskustvenog svedocanstva koje

pokazuje efekat neke promenljive na drugu.

Složeni objekti istraživanja: planiranje

eksperimenta na naučnoj osnovi (smanjenje

broja, trajanja i troškova eksperimenata).

Pojave ili procesi se proučavaju pomoću

analitičke ili eksperimentalne metode.

Najčešće se koriste procedure obe metode.

Procedure se primenjuju uzastopno, jedna za

drugom, do postizanja cilja istraživanja.

Polazna osnova eksperimenta: eksperimentalni

plan.

Eksperimentalni plan se definiše skupom svih

eksperimentalnih ili mernih tačaka koje se

izražavaju plan matricom.

x11 x21 x31. . . Xk1

x12 x22 x32. . . Xk2

x13 x23 x33. . . Xk3

… … … … ….

x1N x2N x3N. . . XkN

pod pretpostavkom da je za svaki faktor k uzet

isti broj tretmana ili nivoa promene N.

Oblast ili prostor Px planiranja eksperimenta

određuje moguće vrednosti faktora (varijabila) xij:

i = 1,2,3,...,k

j = 1,2,3,...,N

Sve tačke eksperimentalnog plana nalaze se u

oblasti planiranja eksperimenta:

xX P

Primenom savremene teorije eksperimentalnih

istraživanja, u čijoj su osnovi sadržani planovi

statističke višefaktorske analize, mogu se

rešavati sledeći zadaci:

Matematičko modeliranje pojava, složenih

procesa i sistema u prostoru ili vremenu;

Proučavanje prirode unutrašnjih procesa i

pojava;

Optimiziranje i optimalno upravljanje procesima

u tehničkim sistemima.

Za rešavanje

zadataka koristi se

kibernetički princip

tzv. crne kutije.

Poznati su ulazi:

x vektor kontrolisanih ili upravljajućih faktora

z vektor nekontrolisanih faktora koji obuhvata i

poremećajne (destruktivne ili slučajne) faktore

y vektor karakteristika procesa koji se dobija

merenjem rezultata procesa

Izlaz:

Objekat

istraživanja

z

x y

Kibernetički princip modeliranja

objekta istraživanja

Višefaktorski optimalni

planovi omogućuju da se:

istraže i identifikuju

pojave i mehanizmi

procesa,

postavi matematički

model procesa, tj. da se

uspostavi veza između

ulaza (x,z) i izlaza (y) i

optimizira tok procesa.

( , , )Mi iY f x y b

Modelsko opisivanje se izvodi preko konkretne funkcije

stanja realnog objekta istraživanja:

Objekat

istraživanja

z

y

Model yM

yMi

= f ( x , z , b)

z

x

Opšta metodološka koncepcija savremene

metode eksperimentalnih ispitivanja:

Plan eksperimenta

(ortogonalni plan)C I LJ

Analiza rezultata,

korekcija modela i

eksperimen. plan

Operativni

program

eksperimenta

Modeli

4 uzastopne etape.

Proces se nastalja

dok se ne postigne

željeni cilj.

Važna obeležja svakog ciklusa eksperimenta su:

Počinje određenim modelom,

Svi respektivni kontrolisani faktori variraju se

istovremeno u operativnom programu,

U prethodnom ciklusu se dobijaju dovoljno

precizne informacije za planiranje i rezoluciju

narednog ciklusa.

1) Cilj eksperimenta

Koji su opšti i pojedinačni ciljevi eksperimentalnog programa i na koja pitanja se dobija odgovor posle obavljenih eksper. ispitivanja?

2) Struktura i tip modela

Da li se koristi empirijski ili neki od modela matematičke interpretacije cilja istraživanja?

Koje su zavisne ili nezavisne promenljive veličine procesa i sistema koji se proučava sa namerom da se matematički modelira i optimizira i koliko ih je?

3) Eksperimentalni program

Da li su projektovani tip i struktura plana eksperimenta u skladu sa prirodom polaznog modela?

Koje se grupe promenljivih mere u toku ispitivanja, kojom metodom i tehnikom merenja i dr.?

4) Ponavljanje eksperimenata i analiza rezultata

Da li su plan ponavljanja eksperimenta utvrđeni saglasno prirodnom i propisanom nivou tačnosti i pouzdanosti?

Pomoću kojih matematičkih metoda se predviđaju analiza i interpretacija rezultata eksperimenata?

Da li se ponavljanje eksperimenata predviđa istovremeno, uzastopno, po grupama itd.?

Osnovne metode u teoriji eksperimenata Dve osnovne statističke metodologije:

Disperziona i

Regresiona analiza. Disperziona analiza: određivanje značajnosti, odnosno bitnosti uticaja i stepena interakti- vnosti datog skupa faktora (xi, i = 1,2,3,...,k) na karakteristiku (y) ili karakteristike stanja (yi,i= 1,2,3,...,r) objekta ispitivanja. Dati skup faktora prvo se selektira na dve grupe, jednu – koja bitno utiče na karakteristiku (y) i drugu – čiji je uticaj manje bitan. Zatim se u grupi rangiraju pojedini faktori prema bitnosti uticaja.

Raspored sistema faktora prema stepenu uticaja

na karakteristiku objekta ispitivanja

Regresiona analiza: postavljanje stohastičkog

(regresionog) modela objekta ispitivanja

(procesa, sistema,...) kojim se na dovoljno

pouzdan način opisuju stanje i ponašanje

datog objekta unutar obuhvaćenog

eksperimentalnog prostora.

Pitanja:

1. Nabroj faze istraživačkog postupka.

2. Šta je eksperiment?

3. Šta je eksperimentalni plan?

4. Šta je prostor eksperimenta?

5. Objasni kibernetički princip modeliranja objekta

istraživanja.

6. Šta omogućavaju višefaktorski optimalni planovi?

7. Objasni opštu metodološku koncepciju savremene

metode eksperimentalnih ispitivanja.

8. Nabroj obeležja svakog ciklusa eksperimenta.

9. Kako se definiše cilj eksperimenta?

10. Kako se definišu struktura i tip modela?

11. Kako se definiše eksperimentalni program?

12.Šta podrazumevamo pod ponavljanjem eksperimenata i analizom rezultata?

13. Koje se osnovne metode koriste u teoriji eksperimenata?

14. Objasni disperzionu analizu.

15. Objasni regresionu analizu.