Этапы экспериментальных исследований

 

Научное исследования необходимо правильно организовать, спланировать и выполнять в определенной последовательности. Эти планы и последовательность действий зависят от вида, объекта и целей научного исследования.

Разрабатывается основной предплановый документ – технико-экономическое обоснование, а затем осуществляются теоретические и экспериментальные исследования, составляется научно-технический отчет и результаты работы внедряются в производство.

Подготовительный этап включает: выбор темы; обоснование необходимости проведения исследования по ней; определение гипотез, целей и задач исследования; разработку плана или программы научного исследования.

Формулируется тема научного исследования и обосновываются причины её разработки. Путем предварительного ознакомления с литературой и материалами ранее проведенных исследований выясняется, в какой мере вопросы темы изучены и каковы полученные результаты.

Исследовательский этап состоит из систематического изучения литературы по теме, проведения теоретических и эмпирических исследований, в том числе активных производственных экспериментов и вычислительных экспериментов на имитационных моделях; обработки, обобщения и анализа полученных данных и формулирования положений, выводов и практических рекомендаций и предложений.

Третий этап включает: определение композиции (построения, внутренней структуры) работы; уточнение заглавия, названий глав и параграфов; подготовку черновой рукописи и её редактирование; оформление текста, в том числе списка использованной литературы и приложений.

Четвертый этап состоит из внедрения результатов исследования в практическую деятельность электросетевых организаций и промышленных предприятий.

2.2 Методы планирования, подготовки и выполнения экспериментальных исследований по заданной методике

 

Сформулировав цель исследований, необходимо провести анализ состояния вопроса, заключающийся в изучении предметной и смежных областей науки и практики в направлении исследования, заданного целью работы. Анализу должна подлежать вся доступная исследователю информация: патенты и авторские свидетельства, научные статьи и монографии, учебники и учебные пособия, тезисы докладов и т.п.

Какова цель анализа состояния вопроса? Это обоснование задач исследования, направленных на достижение цели работы.

Задачи анализа состояния вопроса следующие:

– определить решалась ли подобная проблема ранее и, если да, то каковы результаты её решения (следует ли изобретать велосипед?);

– сформулировать своё представление (понятие, понимание, умозаключение, суждение) проблемы;

– определить перечень неисследованных вопросов поставленной проблемы;

– определить степень достоверности ранее полученных результатов с учетом развития научно-технического прогресса;

– определить возможность достижения цели с учетом уровня развития науки и техники;

– определить методы и средства исследования;

– определить возможность внедрения полученных результатов в производство.

На основе анализа состояния вопроса обосновываются задачи исследования, основные из которых направлены:

– на исследование нерешенных вопросов (белых пятен) проблемы;

– создание, если это необходимо, методов и средств исследования;

– разработку технического задания (экспериментального образца) на промышленную установку для внедрения результатов исследования;

– разработку технологического регламента, технических условий, проекта стандарта на продукцию;

– оценку экономической эффективности и/или социальной значимости от внедрения результатов исследований;

– обоснование научной новизны и практической значимости результатов исследований;

– защиту интеллектуальной собственности.

Виды экспериментов

Пассивный эксперимент — эксперимент, при котором уровни факторов в каждом опыте регистрируются исследователем, но не задаются. Поскольку при пассивном эксперименте исследователь не имеет возможность задать уровень ни одного из факторов, то при проведении опытов ему остается лишь «пассивно» наблюдать за явлением и регистрировать результаты. Планирование пассивного эксперимента сводится к определению числа опытов, которые необходимо провести исследователю для решения поставленной перед ним задачи. Если же экспериментатор имеет возможность не только контролировать факторы, но и управлять ими, то такой эксперимент носит название активного.

Активный эксперимент — эксперимент, в котором уровни факторов в каждом опыте задаются исследователем. Поскольку в этом случае экспериментатор имеет возможность «активно» вмешиваться в исследуемое явление, то естественно, что активный эксперимент всегда предполагает какой-либо план его проведения.

План эксперимента — совокупность данных, определяющих число, условия и порядок реализации опытов. Поэтому активный эксперимент всегда должен начинаться с планирования.

Планирование эксперимента — выбор плана эксперимента, удовлетворяющего поставленным требованиям. К требованиям, предъявляемым при планировании активного эксперимента, можно отнести степень точности и надежности результатов, полученных после проведения эксперимента, сроки и средства, имеющиеся в распоряжении исследователя, и т.д.

Лабораторный эксперимент. В лаборатории меньше влияние случайных погрешностей, обеспечивается большая «стерильность» условий проведения опытов, в большинстве случаев осуществляется и более тщательная подготовка, одним словом, выше «культура эксперимента». Как правило, в лабораторных условиях экспериментатор может воспроизвести опыт «одинаково» значительно лучше, чем в промышленности. Это означает, что при прочих равных условиях для установления некоторого факта на заводе потребуется выполнить значительно больше опытов, чем в лаборатории. Другое важное отличие — это большая возможность варьировать (изменять) уровни факторов. Когда в лаборатории исследуется химическая реакция, температуру по желанию можно менять в широких пределах, а в металлургических печах, напротив, если ее и можно менять, то в значительно более узком диапазоне и с большей осторожностью. В лабораторном эксперименте существенную роль играет субъект исследования, экспериментатор, который создает установку для проведения опытов.

Промышленный эксперимент. В промышленных условиях обеспечить условия лабораторного эксперимента значительно труднее. Усложняются измерения и сбор информации, значительно большее влияние на объект исследования и измерительные приборы оказывают различного рода помехи (резко возрастает число неконтролируемых факторов), поэтому в промышленном эксперименте особенно необходимо использовать специальные статистические методы обработки результатов. Кроме того, на реальном действующем производстве всегда желательно по возможно меньшему числу измерений получить наиболее достоверные результаты.

Необходимо отметить, что промышленный эксперимент характеризуется весьма большими объемами данных (тысячи событий в минуту), которые необходимо сохранить и обработать, поэтому сложно представить эксперимент такого рода без применения средств автоматизации: ЭВМ и соответствующего программного обеспечения.