slide 1 Disain Eksperimen Disiapkan oleh: Sutikno:
[email protected], [email protected] 085230203017 Jurusan
Statistika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut
Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya (ITS) Surabaya slide 2
Evaluasi: ETS: 30% EAS:35 % TUGAS : 25 % TES : 10% Komting ED :
Setya 081805473467 LITERATURE: Montgomery, Douglas C. 2001. Design
andanalysis of experimen, 5th.,ed., John Wiley & Sons. Box,
George EP, William G Hunter & J Stuart Hunter. 1978. Staistics
for experimenters an introduction to design, data analysis and
modelBuilding, John Wiley & sons., Inc. Manual SAS, Manual
Minitab slide 3 Materi: 2/1/0 sks OKonsep dasar eksperimen
:Pengertian percobaanilmiah, konsep eksperimen, pengertian
randomisasi, replikasi, pemblokan, rancangan lingkungan, rancangan
perlakukan O Rancangan Acak Lengkap OPerbandingan berganda
ORancangan Blok Acak Lengkap ORancangan dengan blok lebih dari
satuORancangan Blok acak tidak Lengkap ORancangan Bujur Sangkar
Latin (RBSL) ORancangan Faktorial pxq ORancangan faktorial2k
GRancangan fraksional faktorial2k-1 Materi slide 4 Pengumpulan data
Berdasarkan waktu pengumpulan data: Masa lampau (time series) Saat
ini (cross sections) Yang akan datang Mengevaluasi Mengidentifikasi
Mempelajari Merancang Menprediksi Rancangan pengumpulan data:
Observasi : Data dikumpulkan melalui pengamatan langsung terhadap
penomena yangterjadi di lapangan, yang merupakan potret dari
penomena yang sedangdiamati. Survai merupakan bentukkhusus dari
observasi Percobaan: Data yang dikumpulkan merupakan respon dari
objek/individu/unit yangdikondisikan tertentu. slide 5 Penggunaan
Eksperimen di di Bidang Rekayasa Reduce time to design/develop new
products & processes Improve performance of existing processes
Improve reliability and performance of products Achieve product
& process robustness Evaluation of materials, design
alternatives, setting component & system tolerances, etc. slide
6 Apa itu disain eksperimen(perancangan percobaan? Adalah suatu uji
atau sekumpulan uji baik itu menggunakan statistika deskriptif
maupun inferensia, yang bertujuan untuk mengubah variabel input
menjadi suatu output yang merupakan respon dari percobaan tersebut.
ProsesInputOutput Metode, Mesin, Material ProsesInputOutput
Variabel tak terkendali: Z1, Z2, , Zq Variabelterkendali: X1, X2, ,
Xp slide 7 Contoh 1 Suatu percobaan pemberian pupuk urea dengan
tiga dosis yg berbeda: 150 kg/ha, 300 kg/ha, dan 450 kg/ha.
Masing-masing dosis diterapkan pada r unit eksperimen. Kemudian di
amati (unit amatan) panjang dan lebar daun tanaman padi
(pertumbuhan) per 3 hari. Variabel terkendali : dosis pupuk urea
Variabel tak terkendali: lokasi (kemiringan lahan), lamapenyinaran
matahari Variabel respon: pertumbuhan daun (mm/3 hari): panjang dan
lebar daun slide 8 Tujuan Eksperimen: Memilih variabel terkendali
(terkontrol: X) yang paling berpengaruh terhadap variabel respon
(Y). Memilih sekumpulan variabelX yang paling mendekati nilai
harapan Y. Memilih sekumpulan variabelX yang menyebabkan keragaman
responterkecil. Memilih sekumpulan variabelX yang mengakibatkan
pengaruh peubah tak terkendali paling kecil.
Dalam merancang suatu eksperimen, tuliskan tujuan secara jelas,
dapat juga dalam bentukpertanyaan yang harus memperoleh jawabannya,
hipotesis yang hendak diuji dan berpengaruh yang akan diuji. slide
9 Prinsip Dasar Eksperimen Dalam suatu disain eksperimen, data yang
dianalisis statistika dikatakan sah atau valid, jika data tersebut
diperoleh dari suatu eksperimen yang memenuhi3 prinsip dasar yaitu:
1.Harus ada ulangan (replikasi), yaitu pengalokasian suatu
perlakuan tertentu terhadap unit eksperimen pada kondisi yang
homogen. Tujuan pengulangan: a. Menduga ragam (varians) dari sisaan
eksperimen b. Menduga standart error dari rataan perlakuan c.
Meningkatkan ketepatan eksperimen d. Memperluas presisi kesimpulan
eksperiman, yaitu melalui pemilihan data penggunaan satuan-satuan
eksperimen yang lebih bervariasi. Ilustrasi contoh 1: Perlakuan
Dosis Urea (kg/ha) 150300450 U1, U2, , UrU1, U2, , UrU1, U2, , Ur
slide 10 Prinsip Dasar Eksperimen
2. Pengacakan (randomization), yaitu setiap unit eksperimen
harus memiliki peluang yang sama untuk diberi suatu perlakuan
tertentu. Pengacakanperlakuan pada unit-unit eksperimen dapat
menggunakan tabel acak, sistem lotere manual, atau dengan
menggunakan komputer 3. Pengendalian lingkungan (Blocking), yaitu
usaha untuk mengendalikan keragaman yang muncul akibat
keheterogenan kondisi lingkungan. Usaha-usaha pengendalian
lingkungan yg dapat dilakukan yaitu dengan melakukan pengelompokkan
satu arah, dua maupun multi arah. Pengelompokkan dikatakan baik
jika keragaman dalam kelompok lebih kecil daripada keragaman antar
kelompok. Untuk membuat kondisi tersebut maka kelompok yang dibuat
harus tegak lurus dengan arah keragaman unit eksperimen. Pembuatan
kelompok biasanya lebih didasarkan pada kondisi atau karakteristik
obyek eksperimen yg digunakan dengan syarat kelompok tidak
berinterkasi dengan perlakuan. Tujuan pengelompokkan adalah untuk
mereduksi pengaruh dari variabel-variabel yang tidak terkendali.
slide 11 Istilah Dalam Eksperimen Berikut beberapa istilah dalam
disain eksperimen: 1. Perlakuan (treatment), yaitu suatu prosedur
atau metode yang diterapkan pada unit eksperimen. Prosedur atau
metode yang diterapkan dpt berupa pemberian jenis pupuk yang
berbeda, dosis pemupukan yang berbeda, jenis varietas yg digunakan
berbeda, pemberian jenis pakan yang berbeda, atau kombinasi dari
semua taraf-taraf beberapa faktor, dll. Perlakuan berdasarkan
nilai-nilai yang dicobakan dapat dibedakan menjadi 2 , yaitu
kualitatif dan kuantitatif. Contoh perlakuan kualitatif: jenis
pupuk, varietastanaman, dll, sedangkan contoh perlakuan
kuantitatif: pemberian dosis pemupukan 2. Unit eksperimen, adalah
unit terkecil dalam suatu eksperimen yang diberikan suatu
perlakuan. Unit terkecil bisa berupa petak lahan, individu,
sekandang ternak dan lain-lain bergantung pada bidang penelitian.
3. Satuan amatan: adalah anak gugus dari unit eksperimen tempat
dimana respon perlakuan diukur. Jika pada contoh 1, satuan
amatannya adalah panjang daun dari tanaman padi. slide 12 Istilah
Dalam Eksperimen Berikut beberapa istilah dalam disain eksperimen:
4. Faktor : adalah variabel bebas yang dicobakan dalam eksperimen
sebagai penyusun struktur perlakuan. Variabel bebas yg dicobakan
dpt berupa variabel kualitatif maupun kuantitatif. 5. Taraf
(level): adalah nilai-nilai dari variabel bebas (faktor) yang
dicobakan dalam eksperimen. Misalkan dalam Contoh 1, masing masing
taraf dalam faktor (variabel bebas) adalah 150 kg/ha, 300 kg/ha,
dan 450 kg/ha (ini contoh taraf dari faktor yang bersifat
kuantitatif). Bisa jugatarafberupa kualitatif, misal metode A,
metode B, dan metode C. slide 13 Contoh 1: Seorang peneliti akan
melakukan eksperimen pada tanaman padi varietas IR 64. Jarak tanam
di atur berbeda-beda, yaitu: 10 x 10 cm2, 15 x 15 cm2, dan 20 x 20
cm2. Jenis pupuk yang digunakan selama penelitian adalah urea
dengan dosis 100 kg/ha, 200 kg/ha, dan 300 kg/ha. Peneliti
berkeinginan melakukan eksperimen di tiga lokasi, yaitu Malang,
Jember, dan Madiun,dimana ketiga lokasi mempunyai karakteristik
lahan eksperimen yang berbeda.Setiap lahan eksperimen dilakukan
penyiangan sebanyak 2 kali, yaitu pada umur 4 minggu setelah tanam
dan 8 minggu masa tanam. Setelah panen penelitimenghitung produksi
per unit eksperimennya (kg). Dari kasus ini definisikan dan
jelaskan: Perlakuan dengan masing-masing tarafnya, dan variabel
respon yang digunakan slide 14 Contoh 1: Faktor:JaraK
tanam,Level/taraf: 10 x 10 cm2, 15 x 15 cm2, dan 20 x 20 cm2. Jenis
pupuk ,level/taraf:dosis 100 kg/ha, 200 kg/ha, dan 300 kg/ha.
Kelompok: Tiga lokasi, yaitu Malang, Jember, dan Madiun, Variabel
Respon:produksi per unit eksperimennya (kg) slide 15 Contoh 2:
Suatu penelitian untuk mengetahui efektifitas metode dalam proses
produksi. Terdapat 3 metode yang digunakan yaitu Metode A, B dan C.
Nilai efektifitas diukur berdasarkan rata-rata lama mengerjakan
(menit/item). Dalam penelitian tersebut mengalami kesulitan untuk
menerapkan terhadap unit eksperimen yang homogen. Hasil
identifikasi terdapat beberapa sumber keragaman, yaitu bahan baku
yang berbeda (X, Y, dan Z) dan shift jam kerja (pagi, siang, dan
malam). Dari kasus ini definisikan dan jelaskan: Perlakuan dengan
masing-masing tarafnya, dan variabel respon yang digunakan slide 16
Klasifikasi Dalam Disain Eksperimen 1. Rancangan perlakuan:
rancangan yang berkaitan dengan bagaimana perlakuan-perlakuan
tersebut dibentuk. Komposisi dari suatu perlakuan dapat dibentuk
dari satu faktor, dua faktor, atau lebih. Berdasarkan cara
pemilihan perlakuan, perlakuan dapat dibedakan menjadi 2, yaitu
perlakuan acak (random) dan perlakuan tetap (fixed). Perlakuan acak
adalah perlakuan-perlakuan yang dicobakan dipilih secara acak dari
populasi perlakuan. Perlakuan tetap adalah perlakuan-perlakuan
dalam eksperimen ditentukan secara subyektif oleh Peneliti dengan
pertimbangan-pertimbangan tertentu. Misalkan satu eksperimen
menggunakan varietas sebagai perlakuan. Jumlah varietas yang akan
dicobakan sebanyak 5 varietas. Dari informasi bahwa jumlah varietas
yang ada sebanyak 100 varietas. Untuk memilih 5 varietas dari 100
varietas yang ada dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu: memilih
secara acak atau memilih dengan berbagai pertimbangan tertentu.
Jika dipilih secara acak dinamakan perlakuan acak, sedangkan jika
dipilih secara subyektif, maka dikatakan perlakuan tetap. slide 17
Klasifikasi Dalam Disain Eksperimen 2. Rancangan lingkungan:
rancangan yang berkaitan dengan bagaimana perlakuan-perlakuan
tersebut dialokasikan pada unit-unit eksperimen. Pengalokasian
perlakuan pada unit eksperimen dapat diacak secara langsung
terhadap seluruh unit eksperimen atau diacak di setiap blok-blok
eksperimen. Pemilihan metode pengacakan didasarkan pada kondisi
dari unit-unit eksperimen yg digunakan dalam pernelitian. 3.
Rancangan pengukuran: rancangan yang berkaitan dengan bagaimana
respon eksperimen diambil dari unit-unit eksperimen yang diteliti.
Misal, pengukuran panjang dan lebar daun padi dari unit eksperimen,
maka diperlukan suatu teknik pengukuran yang berlaku umum. slide 18
Klasifikasi Dalam Disain Eksperimen 1. Rancangan perlakuan: a. Satu
faktor b. Dua faktor: Faktorial: bersilang, tersarang (nested)
Split plot Split blok c. Tiga faktor Faktorial: bersilang,
tersarang (nested), campuran Split-split plot Split split blok 2.
Rancangan lingkungan: Rancangan acak lengkap (RAL) Rancangan acak
kelompok/blok lengkap (RABL) Rancangan bujur sangkar latin (RBSL)
slide 19 Sejarah Disain Eksperimen The agricultural origins, 1918
1940s R. A. Fisher & his co-workers Profound impact on
agricultural science Factorial designs, ANOVA The first industrial
era, 1951 late 1970s Box & Wilson, response surfaces
Applications in the chemical & process industries The second
industrial era, late 1970s 1990 Quality improvement initiatives in
many companies Taguchi and robust parameter design, process
robustness The modern era, beginning circa 1990 slide 20 Prosedur
Disain Eksperimen 1. Recognition of & statement of problem 2.
Choice of factors, levels, and ranges 3. Selection of the response
variable(s) 4. Choice of design 5. Conducting the experiment 6.
Statistical analysis 7. Drawing conclusions, recommendations (lihat
buku Montgomery hal 13-17)
