A importância do Planejamento Experimental e como utilizá-lo em seu laboratório
O planejamento experimental, aumenta a competitividade. Seja na área da biotecnologia, na química, física, engenharia de alimentos ou farmacêutica, aumentar a eficiência, reduzir os custos, reduzir consumo de insumos, diminuir o tempo da operação, de acordo com as Boas Práticas de Fabricação, são alguns dos fatores buscados durante nossas pesquisas e desenvolvimentos.
Uma abordagem que deve estar presente em todos os laboratórios, sejam de pesquisas em universidades ou em empresas privadas, é o PDCA. Essa poderosa ferramenta da qualidade está intimamente relacionada ao planejamento de experimentos e ao método científico é composta de quatro fases, com foco na solução de problemas, melhoria contínua de processos, produtos e serviços de qualquer natureza.
O ciclo PDCA é dividido em quatro fases que se complementam e são aplicadas continuamente, por isso é chamado de ciclo.
P (plan) | Planejar
Nessa etapa deve-se levantar todos os pontos que influenciam no seu processo, analisar e planejar o trabalho, ou seja, desenvolver um plano de ação. É aqui que o planejamento experimental começa a ser aplicado.
D (do) | Fazer
Executar o trabalho planejado de acordo com o plano de ação.
C (check) | Conferir
Avaliar os resultados obtidos e identificar potenciais pontos de atuação para aplicar melhorias.
A (act) | Agir
Aplicar as melhorias e realizar as alterações necessárias.
A adoção da abordagem científica no planejamento possibilita que os experimentos sejam realizados de forma eficiente. No início do processo algumas ideias relevantes são apresentadas. E então, buscam-se dados que garantam ou refutem a teoria. É aí que o planejamento de experimentos começa a ganhar corpo. Ou seja, para definir quais dados, em que quantidade e em que condições devem ser coletados durante um determinado experimento.
4 passos para aplicar o planejamento de experimentos no seu laboratório
1. Definir objetivos do experimento
Após definido o problema que será resolvido (como por exemplo a produção de nanopartículas que serão utilizadas em cosméticos), deve-se definir o objetivo dos experimentos que serão realizados (como por exemplo as condições experimentais que apresentam maior rendimento de reação). Lembre-se que o objetivo deve ser específico, mensurável e de resultado prático.
2. Definição da variável-resposta
A variável resposta é a saída de um experimento e frequentemente é uma característica de qualidade ou medida de desempenho do processo.
3. Definição das variáveis (fatores) que influenciam nos experimentos e dos níveis
Definir quais variáveis potencialmente podem causar variações, impactos ou efeitos na variável resposta. Já os níveis de um fator selecionado para estudo no experimento podem ser fixados em valores de interesse. Geralmente são avaliados dois níveis (No caso da reação, para a produção de nanopartículas - os fatores poderiam hipoteticamente serem: reagente A, reagente B e temperatura. Já os níveis poderiam ser para a temperatura por exemplo, 12 e 25 graus celsius).
4. Escolha do planejamento experimental
Nessa etapa, deve ser considerado o tamanho da amostra (número de réplicas), a seleção de uma ordem de realização dos tratamentos e se há vantagem em fazer a blocagem dos experimentos; dos métodos de análise dos resultados dos experimentos. Os métodos estatísticos são usados para guiar uma tomada objetiva de decisão.
Após a realização dos 4 passos, basta realizar os experimentos e analisar os dados obtidos, seguindo assim a sequência do ciclo PDCA.
Para maiores informações, deixaremos a seguir referências.
MONTGOMERY, D. C. Design and analysis of experiments. 10 ed, John Wiley & Sons, 2019.
NETO, Benício Barros; SCARMINIO, Ieda Spacino; BRUNS, Roy Edward. Como Fazer Experimentos: Pesquisa e Desenvolvimento na Ciência e na Indústria. Bookman Editora, 2010.