Методы наблюдения и планирования в социологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Сущность метода наблюдения

Наблюдение представляет собой общенаучный метод, широко используемый в естествознании, а также в обыденной жизни. Его применение в социологии имеет ограничения, т.к. далеко не все социальные явления поддаются непосредственному визуальному и слуховому восприятию. Но когда социолог имеет дело с объектами, которые можно наблюдать, т.е. воспринимать с помощью зрения и слуха, он обязан делать это. Однако не следует забывать, что наблюдение должно применяться в комплексе с другими методами сбора информации.

Наблюдение в социологии - это метод целенаправленного, определенным образом фиксируемого восприятия исследуемого объекта. В процессе его осуществления социолог непосредственно воспринимает действия людей в конкретных условиях и в реальном времени, причем он фиксирует не только состояние, но и развитие явлений и процессов, а также взаимодействие всех участников наблюдения.

Итак, для того, чтобы превратить визуальное и/или слуховое восприятие изучаемого объекта в научный метод, необходимо осуществить следующий ряд исследовательских процедур:

вычленить в программе исследования те задачи и гипотезы, которые будут решаться, и обосновываться данными наблюдения.

определить в общей программе исследования или специальной программе наблюдения:

объект наблюдения (весь коллектив предприятия, отдельная группа его, лидеры забастовочного движения или что-то другое);

предмет наблюдения, т.е. совокупность интересующих наблюдателя свойств (признаков) объекта (факторов его поведения);

категории наблюдения, т.е. конкретные признаки из вышеназванной совокупности, которые одновременно отвечают следующим требованиям: они особенно значимы для решения определенных в общей программе исследования задач и гипотез, выражают те операционалистские понятия, которые определены в программе и имеют количественный характер, т.е. могут быть замерены; наблюдение социология планирование

наблюдаемые ситуации, т.е. те, при которых могут проявиться категории наблюдения;

условия наблюдения, т.е. те требования к ситуации, при наличии которых наблюдение производить можно (или нельзя);

единицы наблюдения, то есть, те акты поведения наблюдаемых, в которых проявляются категории наблюдения в оговоренных ситуациях при определенных условиях.

подготовить инструментарий наблюдения:

дневник наблюдения, где будут фиксироваться его результаты в закодированной или общепонятной форме, а также действия наблюдателя и реакции наблюдаемых;

карточки для регистрации единиц наблюдения в строго формализованном и закодированном виде (этих карточек должно быть ровно столько, сколько единиц наблюдения);

протокол наблюдения- методический документ, обобщающий данные всех карточек и содержащий, как минимум, три оценочных показателя;

классификатор контент-анализа дневниковых и протокольных записей;

аудиовизуальные технические средства фиксации единиц наблюдения;

программу обработки данных наблюдения.

пропилотировать (апробировать) инструментарий, внести в него, если это потребуются, должные коррективы, размножить его в необходимом количестве экземпляров.

составить план и/или сетевой график выполнения наблюдения (кто, где, когда его проводит).

разработать инструкцию наблюдателям, провести их обучение и инструктаж.

осуществить комплекс операций непосредственного наблюдения в полном соответствии с вышеозначенными требованиями и рекомендациями, которые последуют ниже.

Таким образом, мы можем сделать вывод, что научное наблюдение отличается от обычного рядом черт: во-первых, оно подчинено ясной исследовательской цели и чётко сформулированным задачам; во-вторых, научное наблюдение планируется по заранее обдуманной процедуре и т.д.

Надёжность (достоверность и устойчивость) данных может быть повышена, если выполнять следующие правила:

максимально дробно классифицировать элементы событий, подлежащих наблюдению, пользуясь чёткими индикаторами. Их надёжность проверяется в пробных наблюдениях, где несколько наблюдателей регистрируют по единой инструкции одни и те же события, происходящие на объекте, аналогичном тому, который будет изучаться.

один и тот же объект следует наблюдать в разных ситуациях (нормальных и стрессовых, стандартных и конфликтных), что позволяет увидеть его с разных сторон.

исключительно важно следить за тем, чтобы описание событий не смешивалось с их представлением. Поэтому в протоколе следует иметь специальные графы для записи фактуальных данных и для их истолкования.

Основное наблюдение может осуществляться несколькими лицами, что тоже будет способствовать повышению устойчивости данных наблюдения, в силу того, что наблюдатели смогут сопоставить свои впечатления, согласовать оценки, интерпретацию событий, используя единую технику ведения записей.

2. Классификация наблюдений

Наблюдение в социологии классифицируются по различным основаниям:

По степени формализованности процедуры

По степени участия наблюдателя в исследовании

По месту проведения

По регулярности проведения.

Рассмотрим виды наблюдений более подробно.

Итак, по степени формализованности выделяют неконтролируемое (или нестандартизованное, бесструктурное) и контролируемое (стандартизованное, структурное) наблюдения.

При нестандартизированном наблюдении большая часть элементов, подлежащих регистрации, заранее не определена. Проведение подобного рода наблюдения требует солидной теоретической подготовки в области социологии, психологии, социальной психологии и конфликтологии, умения с одинаковым вниманием следить, как минимум, за 5-7 параметрами ситуации и способности быстро переключать внимание. То есть, исследователь пользуется лишь общим принципиальным планом, согласно которому результаты фиксируются в свободной форме непосредственно в процессе наблюдения или позднее по памяти.

Стандартизированному наблюдению, напротив, свойственны четко формализованные процедуры и инструменты, а это подразумевает, в свою очередь, повышенную способность наблюдателя к сосредоточению внимания на частностях и самоконтролю, а также пунктуальности, исполнительности и педантизму. В этом случае обязательно наличие предварительно детально разработанного списка событий, признаков, которые предстоит наблюдать; определение условий и ситуаций наблюдения; инструкции для наблюдателей; единообразные кодификаторы для регистрации наблюдаемых явлений.

В зависимости от положения наблюдателя различают соучаствующее (или включённое) и простое наблюдения. В первом исследователь имитирует вхождение в социальную среду, адаптируется в ней и анализирует события как бы «изнутри». Соучаствующее наблюдение, в свою очередь, может быть открытым и закрытым. Открытому варианту свойственно то, что наблюдаемые знают о факте нахождения среди них исследователя и имеют представление о целях его деятельности. Такому наблюдателю потребуется умение быстро и эффективно налаживать контакты с незнакомыми людьми, общительность, доброжелательность, тактичность, сдержанность и толерантность (терпимость к другим людям).

Включенное наблюдение, проводящееся инкогнито (скрыто), подразумевает, что наблюдаемые не знают о наблюдателе и думают, что он- один из них. Здесь наблюдателю понадобятся не только вышеназванные качества, но и артистизм, умение реагировать одновременно на многие сигналы, быстро систематизировать и надолго (точнее до момента заполнения соответствующей методической документации) запомнить их, способность не сбиться с исследовательской позиции под воздействием разнообразных обстоятельств, сохранять нейтралитет при конфликтах между наблюдаемыми и многие другие качества, близкие к качествам разведчика.

В простом наблюдении наблюдатель регистрирует события «со стороны». Идеальный наблюдатель невключенного наблюдения старается быть невидимкой. Поскольку этот идеал недостижим, наблюдателю надлежит вести себя так, чтобы на него обращали как можно меньше внимания, дабы уменьшить помехи, вносимые им в наблюдаемое явление. Ему противопоказана яркая (броская) одежда, экстравагантность манер поведения, излишняя демонстрация своей заинтересованности изучаемыми событиями. Он должен иметь устойчивую психику, флегматичный темперамент, способность сохранять самообладание при резких изменениях ситуации, терпение и устойчивость в сохранении своей позиции стороннего наблюдателя.

По условиям организации наблюдения делятся на полевые (наблюдения в естественных условиях) и лабороторные (в экспериментальной ситуации). Эти разновидности наблюдения также предъявляют специфические требования к профессиональным знаниям и умениям, а также личностным качествам социолога: влабораторных наблюдениях, проводимых в искусственно созданных условиях, повышается значимость умения исследователя регулировать эти условия и контролировать их влияние на наблюдаемых, а также таких черт, как принципиальность и аккуратность, техническая грамотность (в связи с использованием аудиовизуальных средств наблюдения). Вполевых наблюдениях, осуществляемых в обычной социальной жизни и дающих более объективную информацию, особую роль играют знания смыслов невербальных реакций людей (улыбок, жестов), оперативная память, аналитичность мышления наблюдателя, его способность отграничивать друг от друга отдельные признаки изучаемого объекта, распределять свое внимание на все эти признаки и переключать его на один из них.

Существуют также систематические, эпизодические и случайные наблюдения (последние два иногда объединяют понятием несистематические).

Случайные, не предусмотренные исследовательской программой, наблюдения, при которых единицы наблюдения жестко не регламентированы, могут стать эвристически ценными лишь при условии развитости теоретического мышления, научного воображения и интуиции социолога.

Однако эти качества не являются обязательными при систематическом наблюдении, нацеленном на регулярную фиксацию (по строгому графику и в четко регламентированных методических документах) единиц наблюдения, определенных не самим наблюдателем, а научным руководителем исследования.

Социологические школы, ориентированные на качественные методы изучения общества используют метод наблюдения как один из центральных самостоятельных методов. Одним из классических примеров в социологии является изучение методом включённого наблюдения жизни бродяг Чикаго Н. Андерсона. История знает и немало других исследований подобного рода: это работа Трашера по изучению городских банд (Чикаго, 1928). Одним из относительно недавних примеров подобного подхода служит исследование профессора социологии университета Калифорнии в Беркли М. Борового, который в течение нескольких лет работал в разных странах (в том числе в России) рабочим на заводах.

Обратимся к одному из классических примеров использования включённого наблюдения для сбора основной информации: работе Уильяма Уайта (1936 - 1939гг.), который и ввёл этот метод наблюдения в научную практику.

Будучи сотрудником Гарвардского университета, Уайт поселился в трущобах одного из американских городов, чтобы изучить образ жизни итальянских эмигрантов, населяющих этот район (он дал ему название Корневиль). Уайта интересовали обычаи эмигрантов, оказывающихся в условиях чужой культуры, их ориентации, взаимоотношения. Район Клорневиля был известен как опасное для чужака итальянское гетто, полное подозрительных банд. Уайт вошёл в местную общину, сказавшись студентом-историком, который намерен описать возникновение Корневиля. Исследователь изучил этот особый жаргон итальянского языка, которым пользовались в общине. Три года он провёл бок о бок с этими людьми, подружился с руководителями двух соперничавших групп рэкетиров, научился местным обычаям, играм в карты и катанию шаров. 18 месяцев он прожил в одной эмигрантской семье, так что был окончательно принят как свой человек. Вначале он вёл регистрацию впечатлений тайком, но по мере завоевания доверия не стеснялся делать записи в самой, казалось бы, не подходящей для этого обстановке; все привыкли видеть его с блокнотом в руках.

3. Достоинства и недостатки метода наблюдения

Метод наблюдения, как и все другие, имеет ряд достоинств и недостатков.

Главным преимуществом этого метода можно назвать непосредственную связь исследователя с объектом его изучения. Кроме того, очень важным является отсутствие опосредствующих звеньев и оперативность получения информации. Именно этот метод даёт возможность уловить детали данного явления, его многогранность. Гибкость метода - ещё одно качество, имеющее немаловажное значение при изучении социальных явлений. И, наконец, относительная дешевизна - важный атрибут, присущий этому методу. Однако, все эти достоинства не исключают и ряда недостатков.

Наблюдатель вольно или невольно влияет на изучаемый процесс, вносит в него что-то такое, что не присуще его природе. Оперативность же оборачивается локальностью, ограниченностью изучаемой ситуации, неспособностью охватить совокупность всех признаков познаваемого явления. Иначе говоря, этот метод весьма субъективен, личностные качества наблюдателя неизбежно сказываются на его результатах. Поэтому, во-первых, последние подлежат обязательной перепроверке другими методами, во-вторых, к поведению наблюдателей предъявляются особые требования.

Кроме того, данный метод редко может быть применён к наблюдению больших совокупностей и большого количества событий.

Если мы обратимся к анализу включённых наблюдений, то их преимущества будут очевидны: они дают наиболее яркие, непосредственные впечатления о среде, помогают лучше понять поступки людей и действия социальных общностей. Но с этим же связаны и основные недостатки такого способа. Исследователь может потерять способность объективно оценивать ситуацию, как бы внутренне переходя на позиции тех, кого он изучает, слишком «вживается» в свою роль соучастника событий. На эти недостатки обращали внимание и Уайт, и польский социолог К. Доктур, и другие авторы. Итогом включённого наблюдения нередко является эссе, а не строго научный трактат.

Однако, не следует забывать и о нравственной проблеме включённого наблюдения: насколько вообще этично, маскируясь под рядового участника какой-то общности людей, в действительности исследовать их?

Нравственный долг социолога, как и врача, - «не вредить» своими действиями, но, напротив, активно помогать обществу решать возникающие проблемы. Если так и только так он понимает свою позицию, он всегда найдёт нужную форму осуществления наблюдения и займёт правильную нравственную позицию, будь то в качестве «стороннего» или в качестве включённого в гущу событий наблюдателя.

Тем не менее, неточность результатов, полученных методом наблюдения, можно минимизировать, постаравшись избежать распространенных просчетов в его применении, таких как:

Недостаточная продуманность программы наблюдения, нечеткое определение категорий наблюдения

Отсутствие органической связи категории наблюдения с гипотезами исследования

Аморфная формулировка условий наблюдения, что предопределяет трудности регистрации единиц наблюдения

Преждевременное начало массовых наблюдений, то есть до того, как будет подготовлен весь инструментарий

Отсутствие должной апробации инструментария

Не соответствие профессиональной подготовки и личностных качеств наблюдателя тому набору функций, который им реально придется выполнять

Не соответствие кодировки карточек наблюдения программе обработки данных

Отсутствие классификатора контент-анализа дневников наблюдателей.

И др.

4. Планирование

При планировании эксперимента факторы должны быть управляемыми. Это значит, что экспериментатор, выбрав нужное значение фактора, может его поддерживать постоянным в течение всего опыта, т. е. может управлять фактором. В этом состоит особенность «активного» эксперимента. Планировать эксперимент можно только в том случае, если уровни факторов подчиняются воле экспериментатора.

Чтобы точно определить фактор, нужно указать последовательность действий (операций), с помощью которых устанавливаются его конкретные значения (уровни). Такое определение фактора будем называть операциональным. Так, если фактором является давление в некотором аппарате, то совершенно необходимо указать, в какой точке и с помощью какого прибора оно измеряется и как оно устанавливается. Введение операционального определения обеспечивает однозначное понимание фактора.

Точность замера факторов должна быть возможно более высокой. Степень точности определяется диапазоном изменения факторов. При изучении процесса, который длится десятки часов, нет необходимости учитывать доли минуты, а в быстрых процессах необходимо учитывать, быть может, доли секунды.

Факторы должны быть непосредственными воздействиями на объект. Факторы должны быть однозначны. Трудно управлять фактором, который является функцией других факторов. Но в планировании могут участвовать сложные факторы, такие, как соотношения между компонентами, их логарифмы и т. п.

Необходимость введения сложных факторов возникает при желании представить динамические особенности объекта в статической форме. Пусть, например, требуется найти оптимальный режим подъема температуры в реакторе. Если относительно температуры известно, что она должна нарастать линейно, то в качестве фактора вместо функции (в данном случае линейной) можно использовать тангенс угла наклона, т. е. градиент. Положение усложняется, когда исходная температура не зафиксирована. Тогда ее приходится вводить в качестве еще одного фактора. Для более сложных кривых пришлось бы ввести большее число факторов (производные высоких порядков, координаты особых точек и т. д.). Поэтому целесообразно пользоваться сложным качественным фактором - номером кривой. Различные варианты кривых рассматриваются в качестве уровней. Это могут быть разные режимы термообработки сплавов, переходные процессы в системах управления и т. д.

После того как выбран объект исследования и параметр оптимизации, нужно включить в рассмотрение все существенные факторы, которые могут влиять на процесс. Если какой-либо существенный фактор окажется неучтенным, то это может привести к неприятным последствиям. Так, если неучтенный фактор произвольно флуктуировал - принимал случайные значения, которые экспериментатор не контролировал, - это значительно увеличит ошибку опыта. При поддержании фактора на некотором фиксированном уровне может быть получено ложное представление об оптимуме, так как нет гарантии, что фиксированный уровень является оптимальным.

Определение фактора

Фактором называется измеряемая переменная величина, принимающая в некоторый момент времени определенное значение. Факторы соответствуют способам воздействия на объект исследования.

Также, как и параметр оптимизации, каждый фактор имеет область определения. Мы будем считать фактор заданным, если вместе с его названием указана область его определения. Под областью определения понимается совокупность всех значений, которые в принципе может принимать данный фактор, Ясно, что совокупность значений фактора, которая используется в эксперименте, является подмножеством из множества значений, образующих область определении.

Область определения может быть непрерывной и дискретной. Однако в тех задачах планирования эксперимента, которые мы собираемся рассматривать, всегда используются дискретные области определения. Так, для факторов с непрерывной областью определения, таких, как температура, время, количество вещества и т. п., всегда выбираются дискретные множества уровней.

В практических задачах области определения факторов, как правило, ограничены. Ограничения могут носить принципиальный либо технический характер.

Произведем классификацию факторов и зависимости от того, является ли фактор переменной величиной, которую можно оценивать количественно: измерять, взвешивать, титровать и т.п., или же он - некоторая переменная, характеризующаяся качественными свойствами.

Факторы разделяются на количественные и качественные. Качественные факторы - это разные вещества, разные технологические способы, аппараты, исполнители и т. д.

Хотя качественным факторам не соответствует числовая шкала в том смысле, как это понимается для количественных факторов, однако можно построить условную порядковую шкалу, которая ставит в соответствие уровням качественного фактора числа натурального ряда, т. е. производит кодирование. Порядок уровней может быть произволен, но после кодирования он фиксируется.

В ряде случаев граница между понятием качественного и количественного фактора весьма условна. Пусть, например, при изучении воспроизводимости результатов химического анализа надо установить влияние положения тигля с навеской в муфельной печи. Можно разделить под печи на квадраты и считать номера квадратов уровнями качественного фактора, определяющего положение тигля. Вместо этого можно ввести два количественных фактора - ширину и длину пода печи. Качественным факторам не соответствует числовая шкала, и порядок уровней факторов не играет роли.

5. Требования, предъявляемые к факторам при планировании эксперимента

При планировании эксперимента факторы должны быть управляемыми. Это значит, что экспериментатор, выбрав нужное значение фактора, может его поддерживать постоянным в течение всего опыта, т. е. может управлять фактором. В этом состоит особенность «активного» эксперимента. Планировать эксперимент можно только в том случае, если уровни факторов подчиняются воле экспериментатора.

Чтобы точно определить фактор, нужно указать последовательность действий (операций), с помощью которых устанавливаются его конкретные значения (уровни). Такое определение фактора будем называть операциональным. Так, если фактором является давление в некотором аппарате, то совершенно необходимо указать, в какой точке и с помощью какого прибора оно измеряется и как оно устанавливается. Введение операционального определения обеспечивает однозначное понимание фактора.

Точность замера факторов должна быть возможно более высокой. Степень точности определяется диапазоном изменения факторов. При изучении процесса, который длится десятки часов, нет необходимости учитывать доли минуты, а в быстрых процессах необходимо учитывать, быть может, доли секунды.

Факторы должны быть непосредственными воздействиями на объект. Факторы должны быть однозначны. Трудно управлять фактором, который является функцией других факторов. Но в планировании могут участвовать сложные факторы, такие, как соотношения между компонентами, их логарифмы и т. п.

Необходимость введения сложных факторов возникает при желании представить динамические особенности объекта в статической форме. Пусть, например, требуется найти оптимальный режим подъема температуры в реакторе. Если относительно температуры известно, что она должна нарастать линейно, то в качестве фактора вместо функции (в данном случае линейной) можно использовать тангенс угла наклона, т. е. градиент. Положение усложняется, когда исходная температура не зафиксирована. Тогда ее приходится вводить в качестве еще одного фактора. Для более сложных кривых пришлось бы ввести большее число факторов (производные высоких порядков, координаты особых точек и т. д.). Поэтому целесообразно пользоваться сложным качественным фактором - номером кривой. Различные варианты кривых рассматриваются в качестве уровней. Это могут быть разные режимы термообработки сплавов, переходные процессы в системах управления и т. д.

6. Требования к совокупности факторов

При планировании эксперимента обычно одновременно изменяется несколько факторов. Поэтому очень важно сформулировать требования, которые предъявляются к совокупности факторов. Прежде всего, выдвигается требование совместимости. Совместимость факторов означает, что все их комбинации осуществимы и безопасны. Это очень важное требование. Представьте себе, что вы поступили легкомысленно, не обратили внимания на требование совместимости факторов и запланировали такие условия опыта, которые могут привести к взрыву установки или осмолению продукта. Согласитесь, что такой результат очень далек от целей оптимизации.

Несовместимость факторов может наблюдаться на границах областей их определения. Избавиться от нее можно сокращением областей. Положение усложняется, если несовместимость проявляется внутри областей определения. Одно из возможных решений - разбиение на подобласти и решение двух отдельных задач.

При планировании эксперимента важна независимость факторов, т. е. возможность установления фактора на любом уровне вне зависимости от уровней других факторов. Если это условно невыполнимо, то невозможно планировать эксперимент. Итак, мы подошли ко второму требованию - отсутствию корреляции между факторами. Требование некоррелированности не означает, что между значениями факторов нет никакой связи. Достаточно, чтобы связь не была линейной.

Заключение

Люди обращались к наблюдению как одному из важнейших источников социальной информации, непосредственно воспринимающей и прямо регистрирующей все факты об объекте и значимости, с точки зрения целей.

Самостоятельную роль метод наблюдения играет при изучении уникальных и быстротечных явлений общественной жизни и при монографическом исследовании отдельных локальных объектов. В некоторых ситуациях, таких как катастрофы (вспомним, например, землетрясение в Спитаке в Армении), сильное нагнетание страстей в обществе или военное противостояние (например, межнациональные конфликты в Нагорном Карабахе, Абхазии, Чечне, Косово в Югославии, штурм Белого дома в Москве), наблюдение становится чуть ли не единственным возможном подходом к изучению социальной реальности.

Планирование эксперимента

Методы планирования эксперимента позволяют минимизировать число необходимых испытаний, установить рациональный порядок и условия проведения исследований в зависимости от их вида и требуемой точности результатов. Если же по каким-либо причинам число испытаний уже ограничено, то методы дают оценку точности, с которой в этом случае будут получены результаты. Методы учитывают случайный характер рассеяния свойств испытываемых объектов и характеристик используемого оборудования. Они базируются на методах теории вероятности и математической статистики.

Планирование эксперимента включает ряд этапов.

1. Установление цели эксперимента (определение характеристик, свойств и т. п.) и его вида (определительные, контрольные, сравнительные, исследовательские).

2. Уточнение условий проведения эксперимента (имеющееся или доступное оборудование, сроки работ, финансовые ресурсы, численность и кадровый состав работников и т. п.). Выбор вида испытаний (нормальные, ускоренные, сокращенные в условиях лаборатории, на стенде, полигонные, натурные или эксплуатационные).

3. Выявление и выбор входных и выходных параметров на основе сбора и анализа предварительной (априорной) информации. Входные параметры (факторы) могут быть детерминированными, то есть регистрируемыми и управляемыми (зависимыми от наблюдателя), и случайными, то есть регистрируемыми, но неуправляемыми. Наряду с ними на состояние исследуемого объекта могут оказывать влияние нерегистрируемые и неуправляемые параметры, которые вносят систематическую или случайную погрешность в результаты измерений. Это -- ошибки измерительного оборудования, изменение свойств исследуемого объекта в период эксперимента, например, из-за старения материала или его износа, воздействие персонала и т. д.

4. Установление потребной точности результатов измерений (выходных параметров), области возможного изменения входных параметров, уточнение видов воздействий. Выбирается вид образцов или исследуемых объектов, учитывая степень их соответствия реальному изделию по состоянию, устройству, форме, размерам и другим характеристикам.

На назначение степени точности влияют условия изготовления и эксплуатации объекта, при создании которого будут использоваться эти экспериментальные данные. Условия изготовления, то есть возможности производства, ограничивают наивысшую реально достижимую точность. Условия эксплуатации, то есть условия обеспечения нормальной работы объекта, определяют минимальные требования к точности.

Точность экспериментальных данных также существенно зависит от объёма (числа) испытаний -- чем испытаний больше, тем (при тех же условиях) выше достоверность результатов.

Для ряда случаев (при небольшом числе факторов и известном законе их распределения) можно заранее рассчитать минимально необходимое число испытаний, проведение которых позволит получить результаты с требуемой точностью.

5. Составление плана и проведение эксперимента -- количество и порядок испытаний, способ сбора, хранения и документирования данных.

Порядок проведения испытаний важен, если входные параметры (факторы) при исследовании одного и того же объекта в течение одного опыта принимают разные значения. Например, при испытании на усталость при ступенчатом изменении уровня нагрузки предел выносливости зависит от последовательности нагружения, так как по-разному идет накопление повреждений, и, следовательно, будет разная величина предела выносливости.

В ряде случаев, когда систематически действующие параметры сложно учесть и проконтролировать, их преобразуют в случайные, специально предусматривая случайный порядок проведения испытаний (рандомизация эксперимента). Это позволяет применять к анализу результатов методы математической теории статистики.

Порядок испытаний также важен в процессе поисковых исследований: в зависимости от выбранной последовательности действий при экспериментальном поиске оптимального соотношения параметров объекта или какого-то процесса может потребоваться больше или меньше опытов. Эти экспериментальные задачи подобны математическим задачам численного поиска оптимальных решений. Наиболее хорошо разработаны методы одномерного поиска (однофакторные однокритериальные задачи), такие как метод Фибоначчи, метод золотого сечения.

6. Статистическая обработка результатов эксперимента, построение математической модели поведения исследуемых характеристик.

Необходимость обработки вызвана тем, что выборочный анализ отдельных данных, вне связи с остальными результатами, или же некорректная их обработка могут не только снизить ценность практических рекомендаций, но и привести к ошибочным выводам. Обработка результатов включает:

· определение доверительного интервала среднего значения и дисперсии (или среднего квадратичного отклонения) величин выходных параметров (экспериментальных данных) для заданной статистической надежности;

· проверка на отсутствие ошибочных значений (выбросов), с целью исключения сомнительных результатов из дальнейшего анализа. Проводится на соответствие одному из специальных критериев, выбор которого зависит от закона распределения случайной величины и вида выброса;

· проверка соответствия опытных данных ранее априорно введенному закону распределения. В зависимости от этого подтверждаются выбранный план эксперимента и методы обработки результатов, уточняется выбор математической модели.

Построение математической модели выполняется в случаях, когда должны быть получены количественные характеристики взаимосвязанных входных и выходных исследуемых параметров. Это -- задачи аппроксимации, то есть выбора математической зависимости, наилучшим образом соответствующей экспериментальным данным. Для этих целей применяют регрессионные модели, которые основаны на разложении искомой функции в ряд с удержанием одного (линейная зависимость, линия регрессии) или нескольких (нелинейные зависимости) членов разложения (ряды Фурье, Тейлора). Одним из методов подбора линии регрессии является широко распространенный метод наименьших квадратов.

Для оценки степени взаимосвязанности факторов или выходных параметров проводят корреляционный анализ результатов испытаний. В качестве меры взаимосвязанности используют коэффициент корреляции: для независимых или нелинейно зависимых случайных величин он равен или близок к нулю, а его близость к единице свидетельствует о полной взаимосвязанности величин и наличии между ними линейной зависимости.

При обработке или использовании экспериментальных данных, представленных в табличном виде, возникает потребность получения промежуточных значений. Для этого применяют методы линейной и нелинейной (полиноминальной) интерполяции (определение промежуточных значений) и экстраполяции (определение значений, лежащих вне интервала изменения данных).

7. Объяснение полученных результатов и формулирование рекомендаций по их использованию, уточнению методики проведения эксперимента.

Снижение трудоемкости и сокращение сроков испытаний достигается применением автоматизированных экспериментальных комплексов. Такой комплекс включает испытательные стенды с автоматизированной установкой режимов (позволяет имитировать реальные режимы работы), автоматически обрабатывает результаты, ведет статистический анализ и документирует исследования. Но велика и ответственность инженера в этих исследованиях: четкое поставленные цели испытаний и правильно принятое решение позволяют точно найти слабое место изделия, сократить затраты на доводку и итерационность процесса проектирования.

Размещено на Allbest.ru