EKSPERIMENTAL DESAIN Lecture for Universitas PGRI Adi Buana – Surabaya Created by : Ika Damayanti, S.Si, M.Si

Materi : Pengantar Prinsip-prinsip Perancangan Percobaan Rancangan Acak lengkap Rancangan Acak Kelompok Rancangan Bujur Sangkar Latin Rancangan Faktorial Rancangan Tersarang Rancangan Petak Terbagi

Pustaka : Montgomery, D. C., 1991, Design and Analysis of Experiments, John Wiley & Sons, New York. Montgomery, D. C., 2001, Design and Analysis of Experiments, 5th Edition, John Wiley & Sons, New York. Sudjana, 2002, Desain dan Analisis Eksperimen, Edisi 4, Tarsito Bandung, Bandung.

Definisi Eksperimen Desain Percobaan yang dilakukan untuk mempelajari atau menemukan sesuatu mengenai proses yang ada atau membandingkan efek dari beberapa kondisi terhadap suatu fenomena (sumber : Montgomery, D. C., 1991) Suatu rancangan percobaan dengan tiap langkah tindakan yang betul – betul terdefinisikan) sedemikian sehingga informasi yang berhubungan dengan atau diperlukan untuk persoalan yang sedang diteliti dapat dikumpulkan. (sumber : Sudjana, 2002)

Gambaran Suatu Proses input Proses output Note : X1 X2 X3 … Xp input Proses output Z1 Z2 Z3 … Zp Note : X1, X2, X3, …,Xp = faktor yang bisa dikontrol Z1, Z2, Z3, …,Zp = faktor yang tidak bisa dikontrol

Contoh kasus dalam ED: Seseorang ingin mengetahui perbedaan mengenai pengaruh dari 4 macam pupuk terhadap hasil panen jagung. Seorang guru ingin meneliti hasil metode mengajarkan ilmu hitung pada anak-anak kelas 3 SD. Meneliti pengaruh tiga macam cara melatih 11 ekor anjing. Seorang insinyur tertarik meneliti kekuatan tensile dari sebuah serat sintetik baru yang akan digunakan untuk membuat baju laki – laki. Seorang ahli metalurgi ingin tertarik mempelajari efek dari dua proses pengerasan pada aluminium alloy dengan quenching oil dan saltwater quenching.

Suatu desain harus dilakukan dan direncanakan sebaik2nya Contoh kasus : Maka, akan timbul pertanyaan – pertanyaan : Bagaimana pengaruh ini akan diukur? Karakteristik apa saja yang harus dianalisa ? Faktor – faktor apa saja yang mempengaruhi karakteristik yang harus dianalisis? Faktor – faktor apa sajakah yang penting untuk dianalisa? Berapa kali eksperimen harus dilakukan? Metode analisis mana yang digunakan? Bagaimana eksperimen harus dilakukan? Suatu desain harus dilakukan dan direncanakan sebaik2nya

Tujuan ED : Memperoleh atau mengumpulkan informasi sebanyak – banyaknya yang diperlukan dan berguna dalam melakukan penelitian dengan biaya yang minimal.

Prinsip Dasar ED Replikasi Pengulangan dalam percobaan. Replikasi mempunyai 2 tujuan : Untuk mendapatkan estimasi dari kesalahan percobaan (experimental error) Jika mean sampel digunakan untuk menaksir efek dari faktor percobaan, maka akan mendapatkan penaksir yang lebih tepat.

Prinsip Dasar ED Pengacakan/randomisasi Setiap unit percobaan mempunyai peluang yang sama untuk dikenai suatu treatment tertentu. Tujuan : Untuk pemenuhan asumsi/keabsahan metode statistik yang digunakan.

Prinsip Dasar ED Kontrol lokal Teknik yang digunakan untuk menaikkan presisi dari suatu eksperimen dengan jalan unit2 percobaan dalam suatu blok mendekati homogen.

Pengertian (1) : Perlakuan Sekumpulan kondisi eksperimen yang akan digunakan terhadap unit eksperimen dalam ruang lingkup desain yang dipilih. Misal : dalam meneliti efek makanan sapi, perlakuan bisa berupa jenis sapi, jenis kelamin sapi, umur sapi, ukuran makanan yang diberikan. Kombinasi perlakuan

Pengertian (2) : Unit Eksperimen Unit yang dikenai perlakuan tunggal. Misal : seekor sapi merupakan unit eksperimen dalam percobaan meneliti efek makanan terhadap sapi.

Pengertian (3) : Kesalahan Eksperimen (experimental error) Kegagalan dari dua unit eksperimen dari dua unit eksperimen identik yang dikenai perlakuan untuk memberi hasil yang sama. Dapat terjadi karena misal terjadi kesalahan waktu menjalankan eksperimen, kesalahan pengamatan, variasi bahan eksperimen, dsb. Untuk meminimalkan : Menggunakan bahan eksperimen yang homogen Mempunyai informasi yang sebaik2nya tentang variabel yang tepat Melakukan eksperimen dengan teliti

Contoh kasus : Seorang guru ingin meneliti hasil metode mengajarkan ilmu hitung pada anak-anak kelas 3 SD. Unit eksperimen ? Perlakuan ?

Prosedur membuat desain eksperimen : Pernyataan mengenai masalah atau persoalan yang dibahas. Pemilihan faktor dan level Pemilihan dari variabel respon (Y) Pemilihan dari desain eksperimental Melakukan eksperimen Pemilihan metode data analisis yang dipakai Kesimpulan dan rekomendasi

Contoh kasus : Seorang guru ingin meneliti hasil metode mengajarkan ilmu hitung pada anak-anak kelas 3 SD. Unit eksperimen : siswa kelas 3 SD Faktor & level : Faktor : cara mengajar, lama mengajar, jenis kelamin, waktu pelajaran Level : cara mengajar (misal 3), lama mengajar (misal 3, 1 jam;1.5 jam;2jam) Jenis kelamin (2) Waktu pelajaran (2) (misal : pagi, siang, sore)

Contoh kasus : Respon : Desain : Metode : RAL, RAK, RBSL, dll Misal : hasil metode mengajar Desain : Metode : RAL, RAK, RBSL, dll

Tujuan Eksperimen ... 1. Menentukan variabel yang paling berpengaruh terhadap suatu respon Y, 2. Menentukan nilai X yang berpengaruh terhadap respon Y sedemikian hingga nilai Y mendekati nilai nominal yang diinginkan, 3. Menentukan nilai X yang berpengaruh terhadap respon Y sedemikian hingga nilai Y variabilitasnya minimal, 4. Menentukan nilai X yang berpengaruh terhadap respon Y sedemikian hingga pengaruh dari variabel-variabel “uncontrollable” Z dapat diminimalkan. 2/7/2018

Tujuan Desain Eksperimen …  memperoleh keterangan tentang bagaimana respon yang akan diberikan oleh suatu obyek pada berbagai keadaan tertentu (perlakuan) yang ingin diperhatikan,  memperoleh atau mengumpulkan informasi sebanyak- banyaknya yang diperlukan (berguna) untuk memecah- kan persoalah yanga akan dibahas.  Ada 3 hal penting dalam EKSPERIMEN : 1. Respon yang diberikan oleh obyek 2. Keadaan tertentu yang sengaja diciptakan untuk menimbulkan respon, dan 3. Keadaan lingkungan serta keragaman alami obyek yang dapat mengacaukan pemahaman tentang respon yang terjadi. 2/7/2018

Aplikasi Desain Eksperimen  In Process Development : 1. Improved process yield, 2. Reduced variability and closer conformance to nominal or target requirements, 3. Reduced development time, 4. Reduced overall cost.  In Engineering Design : 1. Evaluation and comparison of basic design configurations, 2. Evaluation of material alternatives, 3. Selecting of design parameters so that the product will work well under a wide vairety of field conditions, that is, so that the product is robust, 4. Determination of key product design parameters that impatct product performance. 2/7/2018

the “true evaluator” of quality Quality Circle The customer vote with their wallet on which products meet their requirements, including price and performance. The customer is judge, jury, and executioner of the quality. Customer the “true evaluator” of quality Makers Designer The makers use this information (both from customer and designer), along with the prescribed machenery, to fabricate the product. The designer take the customer’s wants, needs, and expectation and translate them into product specifications. drawings, dimensions, tolerances, materials, processes, tooling, and gaging 2/7/2018

Jenis Data 1. DATA KUALITATIF (ATRIBUT)  bukan angka misal jenis kelamin, merk handphone, warna mobil. 2. DATA KUANTITATIF (NUMERIK)  berbentuk angka 2.1. DISKRIT misal : banyaknya pegawai, banyaknya TV yang terjual, banyaknya pegawai. 2.2. KONTINU misal : berat suatu produk, waktu memproduksi suatu produk, jarak tempuh 1 liter bensin. 2/7/2018

Contoh Kasus dalam ED : Seorang insinyur tertarik meneliti kekuatan tensile dari sebuah serat sintetik baru yang akan digunakan untuk membuat baju laki – laki. Dari eksperimen diketahui bahwa kekuatan tensile dipengaruhi %tase cotton dalam serat sintetik baju. Peneliti menentukan 5 level dari %tase cotton tersebut yaitu : 15%, 20%, 25%, 30%, 35%.

Ilustrasi (1) Untuk menunjukkan bagaimana urutan tersebut di randomisasi, maka misalkan kita buat nomor dari urutan sbb : % kandungan kapas Nomor percobaan 15 1 2 3 4 5 20 6 7 8 9 10 25 11 12 13 14 30 16 17 18 19 35 21 22 23 24

Ilustrasi (2) Pilih nomor secara acak antara 1 sampai 25. (misal nomer tersebut adalah 8) Maka pengamatan no 8 dilakukan terlebih dulu. Proses ini diulang sampai ke-25 pengamatan terisi.

Ilustrasi (3) Misalkan, didapat hasil urutan sebagai berikut: