Эмпирические методы. 
Статистические методы контроля качества и обработка экспериментальных данных

Наблюдение — метод изучения объекта, находящегося в своих естественных условиях, без какого-либо вмешательства в него. Наблюдение осуществляется органами чувств, при помощи приборов, установок или автоматизированных систем наблюдения [6].

Практически любое исследование начинается с наблюдения для сбора предварительной информации.

Научное наблюдение в отличие от повседневного характеризуется:

• • целенаправленностью — наблюдение ведется для решения поставленной задачи;
• • планомерностью — наблюдение проводится строго по плану согласно задаче исследования;
• • активностью — исследователь активно ведет поиск, направленный на выделение нужных моментов в наблюдаемом явлении [7].

Сравнение — познавательный метод, выявляющий сходство/различие объектов, ступеней развития одного и того же объекта.

Описание — метод, состоящий в фиксировании данных при помощи определенных систем обозначений, принятых в науке. Описание производится как путем обычного языка, так и специальными средствами, составляющими язык науки (символы, знаки, матрицы, графики и т. д.).

Измерение — совокупность действий, выполняемых при помощи определенных средств с целью нахождения числового значения измеряемой величины. Измерение — это наблюдение, дополненное процедурами измерения и статистической обработки результатов измерения [6].

При многообразии исследовательских методов основным источником получения информации об исследуемом объекте является эксперимент, а обработка экспериментальных данных осуществляется методами теории вероятности и математической статистики.

Эксперимент как предмет исследования

Особенности эксперимента [6, 8]:

• • дает возможность активно участвовать исследователю, который:
  • — сам вызывает изучаемое явление, а не ждет его появления;
  • — может активно влиять на исследуемый процесс — менять условия его протекания, исключая отдельные его условия;
• • воспроизводимость — условия эксперимента и проводимые при этом наблюдения (измерения) могут быть повторены требуемое для получения достоверных результатов количество раз;
• • позволяет изучать объект в условиях, близких к идеальным, а также к экстремальным. Последнее позволяет выявить скрытые свойства объектов и глубже постичь их сущность.

Эксперимент условно можно разделить на несколько этапов [9]:

• • подготовка проведения эксперимента;
• • проведение эксперимента;
• • подведение итогов эксперимента.

Подготовка проведения эксперимента включает в себя:

• • постановку цели и задач;
• • построение плана эксперимента;
• • подбор методики проведения эксперимента;
• • изучение начального состояния всей системы;
• • выбор способов контроля протекания эксперимента, форм фиксации результатов, способов их обработки.

Проведение эксперимента включает в себя воздействие на объект и фиксацию результатов.

Подведение итогов заключается в описании эмпирических результатов и сравнении их с теоретическими выкладками.

В зависимости от способа получения данных об объекте (процессе, явлении) эксперименты можно разделить на пассивный и активный.

Пассивный эксперимент заключается в получении данных в режиме нормальной эксплуатации объекта.

Достоинство пассивного эксперимента заключается в отсутствии затрат на подготовку и проведение эксперимента.

Основной недостаток пассивного эксперимента заключается в том, что в нормальных условиях эксплуатации объекта различия в его состоянии невелики, и экспериментальные точки близки друг к другу. В этих условиях на точность описания сильное влияние могут оказать случайные погрешности. Для устранения этого влияния необходимо иметь достаточно большое количество экспериментальных данных.

Активный эксперимент проводится при целенаправленном изменении факторов (входных параметров объекта) — переменных, оказывающих влияние на результаты эксперимента. При наличии связи фиксируемой физической величины от изменения факторов физическая величина получила название отклика, а функция зависимости отклика от факторов — функции отклика.

Основное достоинство активного эксперимента — большая точность получаемых данных, основной недостаток — затраты на проведение эксперимента.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что активный эксперимент за счет целенаправленного изменения входных параметров позволяет получать необходимый объем информации при существенно меньшем числе опытов, чем при пассивном эксперименте.