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Wednesday, 28 August 2024

Il existe plusieurs types de plans permettant l'étude des surfaces de réponses et la modélisation polynomiale du second degré. La présente section présente le plan d'expériences utilisé au cours de nos travaux (chapitre III et IV) pour mettre en œuvre la méthodologie des surfaces de réponse. Le plan utilisé est un plan composite centré permettant de modéliser l'évolution d'un critère au moyen d'une forme quadratique analytique prenant en considérations 3 paramètres. Plan composite centreé 3 facteurs pour. Un plan composite est constitué de trois parties: 36  Un plan factoriel à deux niveaux par facteur analogue à ceux déjà décrits;  Au moins, un point expérimental situé au centre du domaine expérimental;  Des points expérimentaux situés sur les axes de chacun des facteurs. La représentation d'un plan composite à trois facteurs est donnée sur la figure II. 3. Les points A, B, C, D, E, F G, H sont les points d'un plan factoriel β 3. Le point M est le point central; il peut être répliqué une ou plusieurs fois. Les points a, b, c, d, e, f sont les points axiaux.

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Les erreurs ainsi constatées sont appelées les erreurs aléatoires. Un autre type d'erreur peut entacher les résultats de mesures, mais plus de façon aléatoire; c'est le cas de l'erreur systématique, qui introduit un écart constant, en plus ou en moins, sur l'ensemble de la série de mesures. L'erreur totale est la somme de ces deux types d'erreur: Erreur totale = Erreur aléatoire + Erreur systématique Lorsqu'on étudie une sortie, on s'aperçoit que la réponse dépend de nombreux facteurs; certains sont contrôlables et d'autres non. Que sont les plans de surface de réponse, les plans composites centrés et les plans de Box-Behnken ? - Minitab. En effet, pour réaliser une mesure, on agit sur les premiers, en les fixant à des niveaux bien précis, mais on n'a aucun moyen de contrôle sur les seconds. Ces facteurs « non contrôlés » influent également sur la mesure. Ils sont à l'origine d'erreurs, aléatoires ou systématiques, suivant les variations qu'ils subissent. C'est contre les erreurs introduites par les variations systématiques, tel le phénomène de dérive de la réponse, qu'il faut se prémunir. Il existe des solutions adaptées à chacune de ces erreurs systématiques, parmi lesquelles nous citerons: la technique du blocking, les plans antidérive ou la randomisation.

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On distingue alors, trois cas possibles:  L'effet est bien plus grand que l'erreur, il est alors influent et la conclusion est aisée:   E E   L'effet est significatif  L'effet est plus petit que l'erreur, il est alors sans influence et la conclusion est: E   L'effet est non significatif. Dans le dernier cas, l'effet et l'erreur sont du même ordre de grandeur; il est alors difficile de conclure, puisque l'effet peut être sans influence ou légèrement influent. E  Pour de pareils cas, il est nécessaire, avant de statuer, de faire jouer la complémentarité entre le bon sens, les connaissances du phénomène et les tests statistiques. De l'importance et/ou de la gravité des conséquences que peut engendrer la conclusion du test, dépendra la suite à donner à l'effet en question. On pourra alors, soit se suffire avec le résultat du test ou bien entreprendre d'autres essais et études statistiques pour mieux évaluer les risques. Plan composite centreé 3 facteurs et. II. 4. Estimation de l'erreur expérimentale Pour estimer l'erreur expérimentale, il faut effectuer plusieurs mesures en un même point tout en contrôlant les mêmes facteurs que ceux du plan.

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Les points en étoile sont sur les axes des facteurs et leurs coordonnées dépendent des contraintes expérimentales. Dans le cas idéal où tous les emplacements sont possibles la disposition des points expérimentaux dépend alors du critère d'optimalité que l'on choisit. En général, on s'arrange pour que les erreurs sur les coefficients du modèle soient les plus petites et/ou les mieux réparties possible. Les principales solutions à ce type de problème sont données par les critères d'optimalité. II. 5. Analyse statistique des résultats et validation du modèle [40, 42, 43]. II. 1. Définition et estimation des erreurs expérimentales II. Erreurs aléatoires et erreurs systématiques Parmi les difficultés rencontrées lors l'expérimentation, il y a celle de la non - répétitivité des résultats mesurés. Cette dispersion des mesures peut avoir diverses origines. Plans composites [43, 53, 52, 57] - Méthodologie des surfaces de réponses. On caractérise le plus souvent une série de mesures par deux chiffres: La moyenne et l'écart type. Ce dernier est un indice de la dispersion des mesures autour de la moyenne.

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Un problème d'optimisation est défini comme la recherche de l'optimum (minimum ou maximum) d'une fonction donnée. Dans le cas où la variable de cette fonction est limitée dans une certaine partie de l'espace de recherche, le problème d'optimisation est donc sous contraintes [YAN 02]. Un problème d'optimisation est présenté sous la forme mathématique suivante: minimiser () (fonction à optimiser appelée aussi fonction objectif) avec ( 0 (m contraintes d'inégalité) et ( 0 (p contraintes d'égalité) Où, () ( La résolution de ces problèmes est facile lorsque certaines conditions mathématiques sont satisfaites: ainsi, la programmation linéaire traite efficacement le cas où la fonction objectif, ainsi que les contraintes, s'expriment linéairement en fonction des variables de décision. Créer un plan de surface de réponse (composite centré) - Généralités - Minitab. Malheureusement, les situations rencontrées en pratique comportent souvent une ou plusieurs complications, qui mettent en défaut ces méthodes: par exemple, la fonction objective peut être non linéaire, ou même ne pas s'exprimer analytiquement en fonction des paramètres; ou encore, le problème peut exiger la considération simultanée de plusieurs objectifs contradictoires.

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La première précaution à prendre pour minimiser l'influence de la dérive de mesure sous la contrainte de conditions extérieures variables est d'organiser dans un ordre aléatoire la 38 réalisation des essais. En second lieu, Il faut quantifier l'erreur commise sur les résultats et fixer le taux d'erreur expérimental à retenir pour leur analyse; ceci permettra alors de s'appuyer sur les outils statistiques pour exploiter les résultats des plans. L'erreur expérimentale est par définition, égale à l'erreur totale. Toutefois du fait de la difficulté de détecter les erreurs systématiques, il arrive que l'on ne retienne que l'erreur aléatoire comme valeur de l'erreur expérimentale. II. 2. Plan composite centreé 3 facteurs de la. Calcul des erreurs aléatoires sur les effets Considérons le cas d'un plan factoriel complet, à n facteurs et 2 niveaux, noté 2 n. Pour un facteur quelconque d'indice i, l'effet E i ou l'interaction I i (qu'on notera E pour simplifier), est donné par la relation: (II-28) L'effet ainsi calculé, à partir de l'ensemble des réponses mesurées, est incontestablement entaché d'erreur.
L'illustration suivante montre un plan de Box-Behnken à trois facteurs. Les points sur le diagramme représentent les essais expérimentaux effectués: En effet, ces plans permettent une estimation efficace des coefficients de premier et de second ordre. Comme les plans de Box-Behnken comportent souvent moins de points, leur coût peut être moins élevé que celui des plans composites centrés pour le même nombre de facteurs. Toutefois, l'absence de plan factoriel imbriqué les rend inappropriés pour les expériences séquentielles. Les plans de Box-Behnken peuvent également s'avérer utiles si vous connaissez la zone d'exploitation sécurisée de votre procédé. Les plans composites centrés possèdent généralement des points axiaux à l'extérieur du "cube. " Ces points peuvent ne pas se situer dans la région à tester ou peuvent être impossibles à réaliser, car ils se situent au-delà des limites de sécurité. Les plans de Box-Behnken, en revanche, n'ont pas de points axiaux et vous pouvez donc être sûr que tous leurs points se situent dans la zone d'exploitation de sécurité.

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