Réplicas y repeticiones en experimentos diseñados

Las réplicas son múltiples corridas experimentales con la misma configuración de factores (niveles). Las réplicas están sujetas a las mismas fuentes de variabilidad, de forma independiente unas de otras. Usted puede replicar combinaciones de niveles de factores, grupos de combinaciones de niveles de factores o diseños enteros.

Por ejemplo, si tiene tres factores con dos niveles cada uno y prueba todas las combinaciones de los niveles de los factores (diseño factorial completo), una réplica de todo el diseño constaría de 8 corridas (2³). Puede elegir entre hacer el diseño una vez o tener múltiples réplicas.

Las mediciones de repetición y de réplica son múltiples mediciones de respuesta tomadas con la misma combinación de valores de configuración de los factores, pero las mediciones de repetición se toman durante la misma corrida experimental o en corridas consecutivas, mientras que las mediciones de réplica se toman durante corridas experimentales idénticas pero separadas, que suelen estar aleatorizadas.

Es importante entender las diferencias entre las mediciones de respuesta de repetición y de réplica. Estas diferencias afectan la estructura de la hoja de trabajo y las columnas en las que usted ingresa los datos de respuesta, lo que a su vez afecta la forma en que Minitab interpreta los datos. Las repeticiones se ingresan de forma horizontal en las filas de múltiples columnas, mientras que las réplicas se ingresan de forma vertical en una sola columna.

La decisión de usar repeticiones o réplicas depende de las fuentes de variabilidad que usted desee explorar y de las limitaciones de recursos. Debido a que las réplicas provienen de diferentes corridas experimentales, comúnmente dispersas en un período de tiempo más largo, pueden incluir fuentes de variabilidad que no están presentes en las mediciones de repetición. Por ejemplo, las réplicas pueden incluir variabilidad producida por el cambio de la configuración de los equipos entre las corridas o variabilidad causada por otros factores ambientales que pueden cambiar con el tiempo. La recolección de mediciones de réplica puede ser más costosa y consumir más tiempo. Puede crear un diseño con ambos tipos de mediciones, de repetición y de réplica, lo cual permite examinar múltiples fuentes de variabilidad.

Una empresa de manufactura tiene una línea de producción con diferentes valores de configuración que pueden ser modificados por los operadores. Los ingenieros de control de calidad diseñan dos experimentos, uno con repeticiones y otro con réplicas, para evaluar el efecto de las configuraciones sobre la calidad.

• El primer experimento utiliza repeticiones. Los operadores establecen los factores en niveles predeterminados, completan una corrida de producción y miden la calidad de cinco productos. Luego establecen los equipos en nuevos valores, completan otra corrida de producción y miden la calidad de cinco productos. Hacen lo mismo hasta que la producción se ejecuta una vez con cada combinación de valores de los factores y se toman cinco mediciones de calidad en cada corrida.
• El segundo experimento utiliza réplicas. Los operadores establecen los factores en niveles predeterminados, completan una corrida de producción y toman una medición de calidad. Luego establecen la configuración de los equipos, completan otra corrida de producción y toman una medición de calidad. En orden aleatorio, los operadores utilizan cada combinación de valores de factores cinco veces y toman una medición en cada corrida.

En cada experimento se toman cinco mediciones con cada combinación de valores de configuración de los factores. En el primer experimento, las cinco mediciones se toman durante la misma corrida; en el segundo experimento, las cinco mediciones se toman en corridas diferentes. La variabilidad entre las mediciones tomadas con la misma configuración de factores tiende a ser mayor para las réplicas que para las repeticiones, porque las máquinas se restablecen antes de cada corrida, lo cual agrega más variabilidad al proceso.