ПОНЯТИЯ ФАКТОРА В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ИССЛЕДОВАНИИ. ГРУППЫ ФАКТОРОВ

Фактор [2, 4]– переменная величина, по предположению влияющая на результат эксперимента.

Например, в качестве факторов рассматриваемого триботехнического эксперимента можно выбрать температуру в зоне трения, скорость относительного скольжения контактирующих тел, контактное давление, шероховатость контртела и т.д.

В отдельном конкретном опыте каждый фактор может принимать одно из возможных своих значений – уровень фактора.

Уровень фактора - фиксированное значение фактора относительно начала отсчета.

Например, при исследовании процесса изнашивания (п.1.1) одним уровнем такого фактора, как температура в зоне трения, может быть 50 ^оС, другим – 200 ^оС и т.д.

Фиксированный набор уровней всех факторов в каждом конкретном опыте, как раз и определяет одно из возможных состояний объекта исследования.

При проведении опытов очень многое зависит от того, насколько активно экспериментатор может влиять на исследуемое явление, имеет он или нет возможность устанавливать те уровни факторов, которые представляют для него интерес.

С этой точки зрения все факторы можно разделить на [2, 4]:

- контролируемые и управляемые факторы – факторы, для которых можно не только зарегистрировать их уровень, но еще и задать в каждом конкретном опыте любое его возможное значение;

- контролируемые, но неуправляемые факторы – факторы, уровни которых можно только регистрировать, а вот задавать в каждом опыте их определенное значение практически невозможно;

- неконтролируемые – факторы, уровни которых не регистрируются экспериментатором и о существовании которых он даже может и не подозревать.

В качестве контролируемых и управляемых факторов можно рассматривать (п.1.1) температуру в зоне трения, скорость скольжения, контактное давление. А вот температуру окружающей среды, можно отнести в группу контролируемых, но неуправляемых факторов. Наконец, к группе неконтролируемых факторов в этом примере можно отнести массу факторов, например, окислительные процессы на поверхности трения, адгезия, продукты износа и т.д.

Поскольку на объект исследования в процессе эксперимента всегда влияет огромное количество неконтролируемых факторов (даже если их влияние пренебрежимо мало), что вносит в получаемые результаты некоторый элемент неопределенности, значение отклика, в каждом конкретном опыте, невозможно предсказать заранее. Поэтому воспроизведение исследуемого явления при одном и том же фиксированном наборе уровней всех контролируемых факторов всегда будет приводить к различным значениям отклика, т.е. отклик - это всегда случайная величина.

Отклик – наблюдаемая случайная переменная, по предположению, зависящая от факторов.

Откликом в условиях примера 1.1 является интенсивность износа и коэффициент трения. Причем, если взять два полимерных образца подшипников из одной и той же заготовки, то и при этом для каждого образца подшипника мы получим разные (хотя и очень близкие друг к другу) значения коэффициента трения и интенсивности износа.

В результате количественного эксперимента необходимо найти зависимость между откликом и факторами – функцию отклика. Причем, поскольку отклик – случайная величина, то, с точки зрения теории вероятностей, его можно задать одним из параметров своего распределения, например, математическим ожиданием.

Функция отклика – зависимость математического ожидания отклика от факторов.

Планированием эксперимента называется процедура выбора числа и последо­вательности постановки опытов, необходимых и достаточных для достижения це­ли эксперимента с требуемой точностью.

Теория планирования эксперимента (ТПЭ) позволяет при минимальном числе опытов получить математическую модель процесса и определить оптимальные пути его протекания.

Основой ТПЭ являются математическая статистика и теория вероятностей, так как результаты эксперимента в основном являются случайными величинами или случайными процессами. Причиной этому могут служить неконтролируемые ус­ловия проведения эксперимента, ошибки наблюдений, измерений и т. д.