Долгое время порядок проведения эксперимента целиком определялся личным опытом и интуицией исследователей. Первые попытки применения математических методов оптимального планирования эксперимента были проделаны английским математиком Фишером еще в начале 1920-х гг. Такие методы планирования позволяют использовать математический аппарат не только на стадии обработки результатов измерений, но также и при подготовке и проведении опытов [1].
Основная часть. Планированием эксперимента называется совокупность мероприятий, которые направлены на эффективную постановку опытов. Основной целью планирования является достижение наибольшей точности измерений при наименьшем числе проведенных опытов и сохранении статистически достоверных результатов.
Планирование экспериментов используется при поиске оптимальных условий, построении интерполяционных формул, выборе значимых факторов, оценке и уточнении констант теоретических моделей и т. д. Планирование и анализ экспериментов – важная ветвь статистических методов, разработанных для решения различных проблем, с которыми сталкиваются исследователи [2]. В одном случае необходимо найти и проверить причинно-следственную связь между входными переменными (факторами) и выходными переменными (откликами), в другом – найти оптимальные условия для процесса или сравнить исследуемые объекты и т. д.
Все переменные, определяющие исследуемый объект, модифицируются одновременно по специальным правилам. Результаты эксперимента представляются в виде математической модели с определенными статистическими свойствами, например минимальной дисперсией оценок параметров модели.
Основные преимущества теории планирования эксперимента связаны с тем, что она позволяет:
1) свести к минимально необходимому количество экспериментов;
2) выбрать четкие и логически обоснованные процедуры, которым экспериментатор будет постоянно следовать во время исследования;
3) применять математический аппарат, который формализует многие действия экспериментатора;