forsøgsplanlægning

Forsøgsplanlægning er en fællesbetegnelse for statistiske metoder til tilrettelæggelse af forsøgsarbejde (eksperimenter) og analyse af forsøgsresultater. Det tilstræbes, at de opnåede resultater bliver nøjagtige, repræsentative og reproducerbare, og at antallet af målinger begrænses. Forsøgsplanlægning har sin oprindelse inden for planteavl og biologisk forskning. Omkring 1830 udvikledes og anvendtes de første planer for markforsøg i fuld skala. Den moderne formulering af forsøgsplanlægning og de tilhørende statistiske metoder skyldes primært Ronald A. Fisher (se biostatistik). Siden 1950'erne er der udviklet metoder, som især retter sig mod industriel produktion og laboratorieforsøg.

Størrelsen, man måler, kaldes gerne forsøgets respons; det kan fx være udbyttet af en kemisk reaktion eller af et dyrkningsforsøg. Man undersøger, hvordan responset afhænger af en eller flere faktorer, som fx kan være den temperatur, hvorved den kemiske reaktion forløber, eller en bestemt mængde gødning, der tilføres i dyrkningsforsøget. Forsøg, hvor flere faktorers betydning for samme respons undersøges simultant, kaldes faktorforsøg. Ved planlægning af faktorforsøg bestemmes, hvilke behandlinger, dvs. kombinationer af faktorer, forsøget skal omfatte. Når man undersøger mange faktorers betydning for responset, bliver antallet af behandlinger, som potentielt kan indgå i forsøgsplanen, meget stort. Under antagelse af, at faktorerne virker fx additivt på responset, kan antallet af enkeltforsøg nedbringes væsentligt. Sådanne reducerede forsøgsplaner kaldes brudne faktorforsøg. Et eksempel herpå er vejningsforsøg, hvor man udnytter, at vægten af flere emner findes ved at addere vægten af de enkelte emner.

Et problem i al eksperimentel virksomhed er, at der kan være støjkilder (heterogent forsøgsmateriale), der kan gøre det vanskeligt at drage præcise konklusioner. Enkeltforsøg, som udføres på samme homogene forsøgsmateriale, danner en blok, se blokforsøg. I forsøgsplanlægning vurderes, hvilke støjkilder der bør kontrolleres, dvs. hvorledes man hensigtsmæssigt danner blokke. Fordelingen af behandlinger inden for en blok sker ved et tilfældighedsprincip (randomisering). I praksis kan det ske, at kun et vist antal behandlinger kan udføres i én og samme blok. Dette vil fx være tilfældet for blokke, der er dannet som et begrænset antal genetisk ens eller næsten ens forsøgsdyr (som et kuld) eller en forsøgsmark af begrænset størrelse. En forsøgsplan, hvor blokkene rummer færre behandlinger end ønsket, kaldes et ufuldstændigt blokforsøg.

Nogle forsøg har som formål at vurdere, hvorledes den tilfældige variation af et respons afhænger af givne variationskilder, der kaldes varianskomponenter. Disse kan fx være tilfældige dag til dag-variationer eller variationer mellem laboratorier. En forsøgsplan, som specielt retter sig mod variationen mellem et antal laboratorier, kan være tilrettelagt som en såkaldt ringprøvning.

Forsøgsplanlægningens vigtigste værktøj til analyse af forsøgsdata er variansanalysen. Ved hjælp heraf bestemmes, hvilke faktorer der er mest betydningsfulde for responset, og størrelsen af deres virkning.