Perancangan
percobaan atau rancangan percobaan (Design of Experiment) adalah kajian
mengenai penentuan kerangka dasar kegiatan pengumpulan informasi terhadap objek
yang memiliki variasi (stokastik), berdasarkan prinsip-prinsip statistika.
Bidang ini merupakan salah satu cabang penting dalam statistika inferensial dan
diajarkan di banyak cabang ilmu pengetahuan di perguruan tinggi karena
berkaitan erat dengan pelaksanaan percobaan (eksperimen).
Perancangan
percobaan dapat dikatakan sebagai "jembatan" bagi peneliti untuk
bergerak dari hipotesis menuju pada eksperimen agar memberikan hasil yang valid
secara ilmiah. Dengan demikian, perancangan percobaan dapat dikatakan sebagai
salah satu instrumen dalam metode ilmiah.
Kajian
perancangan percobaan adalah pelaksanaan percobaan (eksperimen) terkendali.
Dalam percobaan semacam ini, peneliti memberikan sejumlah tindakan (dapat juga
"pelabelan" sesuai dengan ciri-ciri objeknya, diistilahkan sebagai
perlakuan atau treatment) pada sejumlah objek yang memiliki variasi pada
derajat tertentu. Objek ini diistilahkan sebagai satuan percobaan atau
experimental unit, yang dapat berwujud hewan, tumbuhan, manusia, atau barang.
Apabila perlakuan yang sama dikenakan terhadap sejumlah objek, objek-objek ini
merupakan ulangan (replicate) dari perlakuan tadi. Pengamatan dilakukan
terhadap sejumlah karakteristik yang diminati sang peneliti terhadap
objek-objek tadi. Hipotesis statistis ditentukan ("hipotesis nol")
untuk memaknai pengaruh perlakuan-perlakuan yang diberikan terhadap hasil
pengamatan (data) yang ada.
Beberapa
pustaka menggunakan istilah experimental design bagi untuk rancangan-rancangan
yang dibuat untuk kegiatan pengumpulan informasi tidak terkendali, seperti
survei, jajak pendapat (polling), penelitian pengamatan (natural experiment),
dan quasi-experiment. Meskipun hal ini memiliki dasar statistika, kajian klasik
perancangan percobaan tidak mencakup tipe-tipe penelitian semacam itu.
Prinsip-prinsip
perancangan percobaan
Perancangan
percobaan dilandasi atas sejumlah prinsip statistika mendasar agar analisis
yang diterapkan terhadap hasil pengamatan valid secara ilmiah. Ronald Fisher
adalah orang yang pertama kali meletakkan prinsip-prinsip ini pada awal abad
ke-20. Tokoh-tokoh perancangan percobaan setelah Fisher mengembangkan berbagai
penerapan terhadap prinsip-prinsip ini, seperti C. S. Peirce, Frank Yates,
Gertrude M. Cox, Calyampudi R. Rao, R. C. Bose, Oscar Kempthorne, William T.
Federer, William G. Cochran, dan Genichi Taguchi.
Prinsip-prinsip
perancangan percobaan mencakup pengacakan (randomisasi), pengendalian
sesatan/galat (error), dan ortogonalitas.
Pengacakan
(Randomization)
Pengacakan
adalah proses memasangkan masing masing level pada tiap faktor dengan acak
dalam sebuah percobaan. Pengacakan dilakukan sebagai jaminan akan peluang yang
sama bagi setiap satuan percobaan untuk mendapat suatu perlakuan. Lebih jauh
lagi, tanpa pengacakan hampir semua rumusan statistika yang diterapkan dalam
analisis akan menjadi tidak valid karena digunakannya asumsi independensi dalam
setiap pengaruh galat yang muncul. Tanpa pengacakan tidak ada jaminan bagi
munculnya kovarians antargalat.
Pengulangan(Replication)
Pengukuran
biasanya selalu memiliki variasi dan ketidakpastian. Dengan mengulangi
keseluruhan percobaan, akan bisa membantu mengidentifikasi sumber dari variasi
tersebut.
Blocking
Blocking
adalah mengatur percobaan menjadi beberapa group (block) yang masing masing
group berisi faktor yang sejenis. Blocking membantu untuk mengetahui apakah ada
pengaruh block terhadap hasil percobaan.
Ortgonal
(Orthogonality)
Contoh
design yang ortogonal
Ortogonalitas
adalah prinsip yang penting dalam hal rancangan-rancangan berblok tidak lengkap
atau data tidak setimbang (unbalanced). Ortogonalitas menjamin bahwa pendugaan
(estimation) dapat dilakukan. Selain itu, ortogonalitas akan menjaga agar
efisiensi suatu rancangan tetap tinggi.
Factorial
experiments
Factorial
experiment berati, dalam percobaan semua level dari tiap faktor di
perhitungkan, bukan mengubah satu persatu faktor yang ada. Metode ini membuat
percobaan menjadi lebih efisien.
Pengambilan
Keputusan
Perancangan
percobaan sangat berkait erat dengan statistika inferensial. Kajian klasik
perancangan percobaan menggunakan pendekatan frequentist, yaitu mengandalkan
analisis varians sebagai metode statistika pokok untuk pengambilan kesimpulan.
Sejak tahun 1970-an berkembang pula pendekatan Bayes (adj. Bayesian) sebagai
alternatif yang lebih terpercaya dalam pengambilan kesimpulan, seiring dengan
berkembang pesatnya bidang informatika dan komputasi.
Beberapa
rancangan percobaan dasar
Rancangan
percobaan mengenal rancangan lingkungan, untuk mengendalikan pengaruh
lingkungan, dan rancangan perlakuan, untuk menarik informasi sebanyak-banyaknya
dari seri perlakuan yang dikenakan. Keduanya dapat dikombinasikan dengan
memperhatikan prinsip ortogonalitas.
Rancangan
lingkungan yang populer adalah Rancangan Acak Lengkap (Completely Randomized
Design) dan Rancangan Acak Kelompok Lengkap (Randomized Complete Block Design).
Masing-masing rancangan itu berhubungan erat dengan analisis varians satu-arah
dan analisis varians dua-arah tanpa interaksi. Beberapa rancangan lingkungan
lain adalah Rancangan Persegi Latin dan Rancangan Persegi Greko-Latin.
Rancangan
perlakuan mengenal rancangan satu faktor dan rancangan faktor berganda
(rancangan faktorial). Faktor adalah himpunan seri perlakuan sejenis. Bagaimana
menempatkan kombinasi perlakuan pada setiap satuan percobaan dalam suatu
percobaan adalah kajian penelitian yang hingga sekarang masih banyak dilakukan,
khususnya apabila peneliti dihadapkan pada kombinasi tidak lengkap atau situasi
yang tidak setimbang. Matematika kombinatorik memiliki penerapan yang luas di
bagian kajian ini.
Sumber:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Catatan: Hanya anggota dari blog ini yang dapat mengirim komentar.