Tema for øvingen er statistisk forsøksplanlegging. Hensikten er å gi innsikt og trening i å planlegge, gjennomføre og analysere et statistisk forsøk, samt å rapportere resultatene fra dette.

Utfør et flerfaktorforsøk hvor målet er å bestemme hvilken innvirkning de forskjellige faktorene har på en respons. Hva slags forsøk du skal gjennomføre velger du selv. Det kan være et laboratorieforsøk eller fra et problem i det daglige liv.

1. Problemstilling
   Beskriv problemstillingen du ønsker å studere.
   Hvorfor er dette interessant?
   Hvilke forhåndskunnskaper har du?
   Hva ønsker du å oppnå?
   
   
2. Valg av faktorer og nivåer
   Hvilke faktorer tror du har betydning for problemstillingen beskrevet over?
   Hvilke av disse faktorene tror du er aktive/inerte?
   Kan det være samspill mellom faktorer?
   Hvilke nivåer skal benyttes, og hvorfor er disse fornuftige?
   Hvordan kan du kontrollere at faktorene virkelig er på ønsket nivå?
   
   
3. Valg av responsvariabel
   Hvilken responsvariabel vil gi informasjon om problemstillingen beskrevet over?
   Er det flere responsvariabler av interesse?
   Hvordan skal responsen måles?
   Kan du si noe om nøyaktigheten til disse målingene?
   
   
4. Valg av design
   2^k faktorielt, 2^k-p fraksjonelt faktorielt eller annet design?
   Ønsket resolusjon på designet?
   Er det nødvendig eller ønskelig å blokkdele?
   Er det nødvendig eller ønskelig med gjentak?
   
   
5. Gjennomføring av eksperimentet
   Randomisering
   Beskriv eventuelle problemer med gjennomføringen.
   
   
6. Analyse av dataene
   Beregning av effekter og vurdering av statistisk signifikans.
   Sjekk av antagelser.
   Må det gjøres flere eksperimenter (f.eks. for å løse opp alias-strukturer)?
   
   
7. Konklusjon og anbefalinger
   Hvilken informasjon kan du trekke ut fra eksperimentet?
   Husk at plott er illustrative og svært nyttige for å formidle informasjon.

Samarbeid: Man kan arbeide sammen inntil 2 stykker.

Rapport: Det skal skrives en rapport på det arbeidet som er gjort. Rapporten skal være enkel, og strukturen kan følge hovedpunktene gitt i 'Stikkord'. Den bør være på 6-7 sider og helst ikke overstige 10 sider. Rapporten skal påføres studentnummer, og siden den ikke vil bli utlevert før eksamen, kan det være nyttig å ta en kopi av den til eget bruk.

Innlevering: Til øvingslærer senest 1. november 2004 kl. 12:00.

Uttelling: Den innleverte rapporten vil bli evaluert og vil telle 20% på på karakteren i faget. Merk at både den obligatoriske øvingen og eksamensbesvarelsen skal være bestått for å oppnå ståkarakter i faget.

Under er det gitt noen eksempel på problemstillinger som har blitt undersøkt av tidligere studenter i forbindelse med den obligatoriske øvingen:

• Baking av pai

Betydning av type mel, type bær og utseende (med/uten kakelokk) på smak, konsistens og opplevelse vurdert av et smakspanel


• Behandling av sveis for å unngå utmatting

Betydningen av spenning, frekvens og hamring på levetiden for en sveis


• Korona-basert elektrisk felt-probe

Betydning av luftstrøm på tvers og gjennom en probe som måler elektrisk felt og som benyttes på helikopter for å varsle om fare for lynnedslag


• Lydnivå for fyrverkeri

Betydning av mengde og fyllvolum av krutt, ulike blandingsforhold av krutt og veggtykkelse på rakettene for lydnivået (dB)


• Maksimalprestasjon i benkpress

Betydning av kreatin-inntak, fysisk utmattelse, stilling og grep på antall press


• Nitrering av pyridin

Betydning av pH, % metanol, antall ekvivalenter NaHSO₃ og temperatur på utbyttet av pyridin


• Optimere bruk av varmepumpe i propan-propen destillasjon

Betydningen av trykk i kolonne, reflux ratio og temperaturforandring over koker på energikostnad


• Perfeksjonere 'popping' av popcorn

Betydning av type popcorn, type og mengde olje på mengde målt popcorn


• Reaksjonshastighet i en S_N2-reaksjon mellom 1-brompropan og NaOH

Betydningen av reaksjonstemperatur, mengde løsningsmiddel og startkonsentrasjon av reaktant på reaksjonshastigheten


• Rensing av avløpsvann

Betydning av fokkuleringstid, fokkuleringsintensitet og sedimenteringstid for restkonsentrasjon av små partikler i det rensede vannet


• Skudd på basket-kurv

Betydning av avstand, type forsvar og skuddposisjon på antall poeng skåret i basketball


• Studie av linjebredder i fotoresist

Betydning av eksponering, fremkalling og baking på linjebredde


• Utvikling av fiskefor for bruk til kondisjonering av fisk

Betydning av mengde alginat, konsentrasjon av kalsiumkloridløsning, røretid etter tilsetning av alginat og temperaturen ved herding på konsistensen av fiskefor


• Økonomiske aspekter ved brenning av stearinlys

Betydning av pris, form og farve for brenntiden

HVEM vil kunne ha nytte av statistisk forsøksplanlegging?
Alle som utfører eller kommer til å utføre forsøk, og som gjerne vil systematisere disse for å hente ut mer informasjon ved hjelp av færre forsøk. Dette kan være både forsøk i laboratoriet eller i produksjon (fysiske forsøk) eller simuleringer på datamaskin (numeriske forsøk).

HVA omhandler statistisk forsøksplanlegging?
Innen alle fagområder utføres forsøk/eksperimenter for å utforske eller verifisere visse egenskaper ved en prosess eller et system. Det hele kan ses på som en læringsprosess: Vi har meninger og tanker om prosessen (prosess A er bedre enn B, økt temperatur vil gi økt utbytte, osv). Vi gjennomfører forsøk for å undersøke om våre meninger og tanker stemmer overens med virkeligheten. Etter at resultatene fra forsøket er analysert kan det være nye spørsmål som dukker opp eller at vi kanskje må revurdere våre opprinnelige meninger og tanker (prosess A og B er like gode, når økt temperatur er gunstig vil sikkert også økt trykk være gunstig, osv). Statistisk forsøksplanlegging skal hjelpe oss til å få denne læringsprosessen til å konvergere så fort som mulig. Forsøkene som gjennomføres er egentlig våre spørsmål til prosessen, mens den responsen som registreres er prosessens svar tilbake til oss. I den sammenheng er det klart at gode spørsmål vil gi bedre svar på det vi spør om. Her er det tre viktige punkter som man må ta stilling til:

• hva man skal spørre om?
• hvordan man skal spørre?
• hvordan man skal tolke svaret?

• mer informasjon
• færre eksperimenter
• iterativ læringsprosess