نویسنده: روح اله رمضانی (عضو هیئت علمی گروه آمار دانشگاه دامغان)

در این نوشته می خواهیم نقش آزمایشگاه های تحقیقاتی را در تولید دانش بر اساس الگوی هرم دانش بررسی کنیم.

1)کسب اطلاعات از منظر داده

در الگوی هرم دانش ؛ دانش با ‍‍پردازش و تجزیه و تحلیل اطلاعات بدست می آید و اطلاعات نیز داده های معنی و مفهوم دار می باشند.

 

زمانی که از دانش برای تصمیم گیری در مورد واقعیت ها و فرآیند ها در جهت افزایش بهره وری و سود آوری استفاده میشود،تبدیل به خرد(فرزانگی،بینش یا معرفت) می گردد.

2)آزمایشگاه های تحقیقاتی یا کارخانه های تولید داده

آزمایشگاه های تحقیقاتی مکان هایی هستند که محققان علوم مختلف با بیان یکسری گزاره های علمی و انجام یکسری آزمایش های عملی به دنبال اثبات درستی یا نادرستی این گزاره ها هستند. بنابراین آزمایشگاه های تحقیقاتی نقش بسزایی در توسعه علوم مختلف دارند.

آزمایشگاه های تحقیقاتی از بدو ایجادشان با فراز و نشیب های زیادی روبرو بوده اند چرا که همواره دو عامل زمان و هزینه لازم برای نزدیک شدن به اهداف علمی پیش رو، برای آنها مطرح بوده است. بنابراین محققان تا از اصول موضوع علم خود و اصول حاکم بر گزاره های علمی مطرح شده، اطلاع کامل کسب نمی کردند، کمتر ریسک انجام آزمایش های علمی را می پذیرفتند. اما همواره در اینجا یک سوال مطرح است و آن این است که محصول این آزمایشگاه های تحقیقاتی چیست؟ جواب کوتاه است: داده.

2-1)اعتبار آزمایشگاه های تحقیقاتی در تولید داده

آزمایشگاه های تحقیقاتی در مسیر تولید دانش به شدت نیازمند به اعتبار می باشند. بنابراین هرگونه خدشه در اعتبار آزمایشگاه ها نتایج علمی حاصل از آنها را زیر سوال می برد.

همانطور که بیان شد محصول این آزمایشگاه ها داده است،بنابراین یک آزمایشگاه تحقیقاتی برای کسب اعتبار باید داده های معتبری را در اختیار محققان خود بگذارد.

یک آزمایشگاه تحقیقاتی را ذیل می توانیم شبیه سازی کنیم:

2-2)داده های معتبر در آزمایشگاه های تحقیقاتی

داده معتبر داده ای است که دارای شرایط ذیل باشد:

1-دارای کمترین خطای آزمایشگاهی باشد.

2-دارای جامعیت باشد.

3-براساس اصول استاندارد طراحی آزمایش(DOE)تولید شده باشد.

در آزمایشگاه های تحقیقاتی خطا جزء لاینفک داده است. خطا در داده های حاصل از یک آزمایش به دو آزمایش تقسیم میشود:

الف)خطای سیستماتیک: این خطا زمانی رخ میدهد که به صورت غیر اختیاری در فرایند اجرای آزمایش انحرافی ایجاد می گردد که نتایج را نا معتبر و دارای خطای زیاد جلوه می دهد. به عنوان مثال اشتباه در اجرای درست دستورالعمل آزمایش، انتخاب نادرست موادخام، درست استفاده نکردن از تجهیزات،درست اجرا نکردن دستورالعمل ساخت قطعات و… .

ب)خطای غیر سیستماتیک:این نوع از خطا جزء لاینفک هر داده آزمایش می باشد و همیشه وجود دارد. این نوع خطا ممکن است در اثر ناهمگن بودن مواد خام، متفاوت بودن سطح دقت، مهارت و آموزش اپراتورها، کالیراسیون تجهیزات، عوامل محیطی مانند میزان نور، دما، رطوبت و… رخ دهد.

از دیگر شرایط اعتبار داده های حاصل از یک آزمایش این است که دارای جامعیت باشد این بدان معنا است که هر فرآیند اجرای آزمایش و مراحلی که طی شده است تا داده ها بدست آیند به همراه داده ها گزارش شوند. در این گزارش اگر در مراحل مختلف اجرای فرآیند داده دیگری نیز تولید شده است به همراه داده های اصلی آزمایش گزارش میشوند.

مهم ترین دستاورد جامع بودن داده ها در یک کار تحقیقاتی این است که اگر پژوهشگری با یکسری نتایج غیر عادی مواجه شود با رصد کردن داده هایی که در طول آزمایش به دست آمده می تواند شرایط حاکم بر آزمایشات را درک کرده و سریع تر برای سوال های خود جواب منطقی بدست آورد.

از دیگر شرایط اعتبار داده ها در یک آزمایشگاه تحقیقاتی این است که آزمایش ها بر مبنای اصول DOE طراحی و اجرا شوند.

2-3)اجرای اصول طراحی و تحلیل آزمایش(DOE¹) در آزمایشگاه های تحقیقاتی

در دهه های 1950 برای اولین بار در آمریکا از طراحی آزمایش ها به منظور بهبود محصول وفرآیند استفاده گردید.اولین کاربرد این روش در صنایع شیمیایی بود. میزان استفاده از این روش در ابتدا تا اواخر دهه 1970 و اوایل 1980 زمانی که شرکت های غربی متوجه شدند که شرکت های ژاپنی طراحی آزمایش ها را از دهه 1960 به طور سیستماتیک در فرآیند حل مسائل و مشکلات، توسعه فرآیند های جدید، ارزیابی محصولات طراحی شده جدید، بهبود قابلیت اطمینان و عملکرد محصولات و انتخاب قطعات و تلورانسهای سیستم به کار می بردند،خیلی کم بود. این موضوع باعث گردید تا علاقه نسبت به آزمایش های طراحی شده از طریق آماری افزایش یابد و در نتیجه کمک کرد تا فعالیت های زیادی در راستای معرفی این روش در سازمان های مهندسی و توسعه ای در صنعت و رشته های مهندسی در دانشگاه ها آغاز گردد.

2-4)نقش DOE در کسب اطلاعات از داده ها

DOE:Design Of Experiment ابزاری است که بتوان با استفاده از آن 70درصد اطلاعات نهفته در داده را بدست آورد. خطا جزء لاینفک داده در یک آزمایشگاه تحقیقاتی می باشد و تنها راه جدا کردن خطا از داده و کسب اطلاعات علمی معتبر از طرح ها و روش های معرفی شده در DOE است.

تعدادی از این طرح ها به صورت مختصر در جدول ذیل امده است:

طرح های مختلف طراحی و تحلیل آزمایش ها و هدف از پیاده سازی