PlanEx a Web/Online Software for Design of Experiments: Development, and Evaluation in Graduate Chemistry Course

Esta Tese apresenta o software PlanEx que contém as ferramentas do planejamento de experimentos fatorial escritas em linguagem de programação Java. O objetivo do trabalho foi desenvolver o software PlanEx e validá-lo como uma ferramenta de ensino e pesquisa simples, eficiente, interativa e gratuita na internet, sem a necessidade do usuário realizar download. A linguagem Java foi escolhida por oferecer uma grande quantidade de efeitos gráficos e de bibliotecas livres que contêm cálculos da estatística e da álgebra linear. O software PlanEx disponibiliza as ferramentas do planejamento de experimentos fatorial completo 2k e do fracionário 2k-1 com até seis variáveis e com, ou sem, replicatas de todos os experimentos. PlanEx foi desenvolvido para que estudantes e pesquisadores interessados no planejamento de experimentos possam utilizá-lo para realizar uma triagem das variáveis; para verificar quais variáveis provocam efeitos significativos na resposta experimental de um fenômeno em estudo, através de replicatas e/ou de gráficos de probabilidade normal; e para avaliar se o modelo é tendencioso através de gráficos de resíduos em função dos valores estimados. Para otimização ou expansão do planejamento de experimentos fatorial, o software PlanEx disponibiliza as ferramentas da Metodologia de Superfície de Resposta (RSM) com até quatro variáveis em três níveis, sendo um ponto central e com, ou sem, replicatas. Através da RSM o usuário pode verificar qual modelo, linear ou quadrático, prediz melhor as respostas experimentais através dos gráficos de superfície de resposta 3D e da Tabela de Análise de Variância (ANOVA). Através de três aplicações realizadas no segundo semestre dos anos de 2009, 2010 e 2011 nas aulas da disciplina de Quimometria II ministrada pelo Professor Dr. Anselmo Elcana de Oliveira no programa de pós-graduação de mestrado em Química da UFG e Doutorado Multiinstitucional em Química UFU/UFG/UFMT, o software PlanEx apresentou ser uma ferramenta rápida, interativa, gratuita e simples de ensino e pesquisa em nível de pós-graduação. This work describes the design of experiments and response surface methodology (RSM) via factorial designs programmed in PlanEx, a new web/online software implemented using the Java language. The goal was to develop and validate PlanEx as a simple, efficient, and an interactive tool for undergraduate teaching and research. PlanEx was also designed as a free software, and the Java language was chosen since it is a community-developed open source software. PlanEx provides both full factorial design of experiments (2k) and fractional (2k-1), with up to six variables, and with, or without, replicates. PlanEx was also developed to perform variable screening through replicates, and normal probability plots and also to evaluate the model bias by the residual graphs. PlanEx is based on RSM with up to four variables at three levels, and central points with, or without, replicates. Through RSM the user can check linear or quadratic models to predict experimental responses through 3D surface plots, and analysis of variance (ANOVA). PlanEx was also evaluated in the second term of 2009, 2010, and 2011 in graduate courses of planning and design of experiments. The results have shown that PlanEx is fast, and interactive, and it is a simple design of experiment tool for both teaching and research.