航院联通宽带网速的统计分析.doc

郑州航空工业管理学院课 程 设 计 报 告 2011 届 质量与可靠性工程 专业1105104班级课程名称 质量工程I课程设计 题 目 关于郑州航院联通宽带网速的统计分析姓 名 赵斌 学号110510437指导教师 牛小娟 职称 讲师 二一三年十一月十一日0课 程 设 计 任 务 书一、设计题目基于质量控制思想的对于联通宽带网速的统计分析与控制图的建立二、设计依据1、质量改进工具；2、SPC控制图；3、SPC analyst 软件及Minitab软件。三、设计内容小组自选项目，对所选择的项目的一些质量特性收集数据，根据所收集的数据及参考相关案例， 依据控制图实施的流程，首先对过程选择作分析用控制图，并分析过程，改进过程，直至过程稳定并满足相关质量要求，最后对过程做控制用控制图。2010年11月 日目 录1、 项目选择的依据和说明二、数据采集与输入三、利用mintab软件及其他工具分析四、过程改进及生成控制用控制图分析五、控制用控制控制图的生成六、汇出结果七、总结八、参考文献九、答辩评语基于质量控制思想的对于联通宽带网速的统计分析与控制图的建立学号：110510437 姓名：赵斌 序、课程设计简介一、课程设计的内容、目的和具体要求本课程设计是与质量工程配套的实践环节之一。在完成质量工程课堂教学的基础上，自己选定生产或服务过程进行一次实操性锻炼。设计采用学生自己选择的项目所采集的数据，要求学生完成三大方面的实际设计内容：l 对项目某一质量特性选择合适的控制图，并利用SPC analyst软件生成控制分析用图；l 并用一定的方法分析过程、改进过程；l 对改进后的过程采集新数据，更新控制图直至过程为受控状态，绘制控制用控制图。通过本环节的设计锻炼，让学生加深对本课程理论与方法的掌握，同时具备分析和解决生产过程质量问题的能力，改变传统的理论教学与生产实际脱节的现象。课程设计具体要求（1）小组展开讨论选定一个项目。项目可以是模拟某一生产或服务过程进行研究或研究实际存在的过程，对其中的某一个（或两个）质量特性进行重点分析。注意项目要有可行性，并可操作、可改进。（2）对于项目中若有计量值数据要求设定目标值和规格限，并围绕目标值改进项目。（3）设计过程以小组为单位，各组设一个组长，负责组织和协调本小组项目的讨论、任务分工等；其余三人，可分别担当生产（服务）者、检验者（负责数据记录）和分析者，或大家协同作业。（4）所采集的数据需输入至SPC analyst 软件，对某一（或两个）质量特性选定合适的制图进行分析，并想办法改进过程直至过程处于受控状态。详细记录过程的数据、分析所用的方法和改进过程的措施。设计一个报表，把所有数据从SPC analyst 软件里导出到设计的报表里。（5）设计过程必须在本组内独立完成，不得跨组参考或抄袭，避免方案出现雷同；（6）设计书一律采用A4纸单面打印，用统一封面装订；（7）课程设计原则上在2周内完成。二、组织结构与具体分工 小组一共四人，具体分工为：（1）组长赵斌，负责统筹规划。（2）数据录入及计算人员赵函，负责汇总数据并进行统计分析。（3）数据收集员两名，分别为张显和赵方博，负责收集随机数据并随时协助其他人。三、报告人在组内的工作及任务 我是本组的组长，任务是统筹规划，给三个组员分配任务，并在需要的时候帮助收集数据和分析数据。四、课程设计进度安排第一周：尽早开会讨论出需要研究的课题并与老师就课题进行交流，尽量收集够满足需要的数据量，组内进行足够沟通，对数据进行简单分析。第二周：尽可能的发现问题，对存在的问题进行汇总找出问题原因并提出解决方案。改善之后输出数据并对生成的控制图截图保存，周五之前完成报告电子档。各组员无异议之后打印成文交给老师。一、项目选择的依据和说明 一直以来，学习和上网对于学生来讲都是不可或缺的两件事情。学习需要合适的环境与自身的努力，但即使环境嘈杂，自身足够努力依然可以实现理想与追求。网络则不同于学习，大学生使用网络无非两种情况学习和娱乐。学习对网络速度与稳定性要求不高，但是游戏娱乐则需要一个稳定且相对快速的网络环境，尤其是游戏。学习是一趟艰辛的旅程，劳逸结合是必不可少的。出于此种考虑，我们小组借着这次质量工程课程设计的机会，收集了一些联通宽带网速的有关数据（出于众所周知的原因，由于校园网的积弊重重，此次只分析联通宽带），希望通过科学的分析可以帮助大家了解我校的宽带网络现状，并尽可能地改善我校网络环境。我校的现状是，学生接入互联网络有两种途径，一是以移动和电信为主要方式的校园网，二是联通宽带网络。校园网因为其封闭性以及带宽有限，需要经常看电影玩游戏等稳定的网络环境的学生甚少选择。但是联通宽带也并非完美，首先其带宽不高，下载峰值与校园网无法相比。不过胜在速度稳定，基本能够保持在其带宽的理论值。之所以说基本能够，因为不可避免的总是会有各种这样那样的情况会影响网速，因为联通宽带是计时方式计费，所以大部分宿舍都是几人通过路由器共用一个账号4M带宽。借着此次课程设计的机会，我们小组通过对收集的网速有关数据运用minitab软件建立均值-极差（Xbar-R）控制图，分析网络的稳定性，并找出影响稳定的原因及解决方法，希望可以帮助同学们合理的使用网络资源，同时也辅助网络运营商完善网络服务建设。二、数据采集与输入(Measure)A:小组分组情况 如序中所述，我们小组中的两人负责数据的收集工作，他们是同一宿舍的，并且宿舍中采用无线路由器的方式6人共用一条联通宽带，带宽为4M。B：收集数据见下表表一 30组网速数据统计表组别样本123平均值极差16667006586754224223633673845934154635364741214685641656663445613641703654906631705623654827688633707678748598642677639799628712623657891050251253351631116555996216275612589615632612431358859263460646146666136786546515622675722675100167116756546815717672633689666561859765166563968196246266516362720587619639615522159363463862445226736377076757023712701636684762468864961865470256156286696395426590611631612412762066462763944285995895915941029650598671642733071366865267861平均值62861图中平均值和极差数据均保留了整数，此后表格都一样。C：数据收集的方法 两名数据收集员在自己的电脑上使用360安全卫士自带的宽带网速测试器分时段分别测得30组具体的网速数值。由于在线网速普遍要高于下载时的网速，我们之后提到网速均为在线网速，即浏览网页等在线活动的速度，不再重复说明。D：将收集到的数据输入minitab软件中三、利用mintab软件及其他工具分析A、对数据所做的极差控制图如下所示： 详细操作如下：统计-控制图-子足变量控制图-XBAR-图表的所有观测值均在一列中-子组大小为3-xBAR选项-检验-1个点，距离中心线大于3.0个标准差。图一 30组样本的Xbar-R控制图依据检验 1，1 个点，距离中心线超过 3.00 个标准差。检验出下列点不合格: 2, 3, 10。从中很明显看出有3个点超出了控制下限，根据连续25个点无一个点出界的判稳规则，本组数据可被判为失稳。B：剔除异常组2,3,10后，重新生成均值-极差控制图，再次判断统计过程是否处于过程稳态。C：分析过程失控的原因可以得到，虽然三组异常数据均为超出控制下限，但第二组和第三组的点大幅度低于控制下限，而第10组则超出控制下限相对较少。根据我们多年上网的经验，第二、三组测试时很可能有其他人当时正在进行占大量带宽的网络活动。通过询问数据收集员同宿舍的同学，我们发现异常原因为，收集第二组数据时有人在用迅雷下载文件。而第三组则是有人在看电视剧，由于是戴着耳机观看，所以收集员并没有注意到。第十组数据则比较特殊，经过了解，当时没有人在进行下载或者看视频。但是根据几年来使用联通网络的经验，我们认为那种小幅度的网速波动是由于时间造成的，当时是晚上八九点钟，上了一天课后很多人都在用电脑上网，虽然那个宿舍内没有影响网速的原因，但是由于全校学生对网络带宽的需求急剧上升，造成了网络拥堵，从而大家速度都有所下降。4、 过程改进及生成控制用控制图分析A：过程改进 对于下载和看视频的情况，虽然每天都有但是比起简单的浏览网页和玩游戏听歌曲都属于频率较低的行为。正常情况下联通宽带的网速是比较稳定的，我们了解到校园网在稳定的时候下载速度非常良好，同时又有专门的视频播放器可以非常流畅播放丰富的网络视频资源，所以通过在那个宿舍另开了一个校园网的网络端口专用下载和看网络视频解决了这个问题。而晚上网速有所下降的问题我们给网络运营商就此问题提出了增加带宽更新设备的建议，虽然不可能立即改进，但我们认为可以号召有同样烦恼的同学分散使用网络的时间，减少对网络的压力。第十组的数据本身超出控制限不多，所以缓解网络压力应该可以改善晚间网速状况。通过与同一宿舍，同一班级，同一楼层的沟通，我们之后夜间的测试中均未再出现类似情况。B：剔除异常值所在的子组后，数据统计表格如下表二 27组网速数据统计表组别样本123平均值极差1666700658675424现2685641656663445现3613641703654906现4631705623654827现5688633707678748现6598642677639799现76287126236578911现86555996216275612现95896156326124313现105885926346064614现116666136786546515现1262267572267510016现137116756546815717现146726336896665618现155976516656396819现166246266516362720现175876196396155221现185936346386244522现196736377076757023现207127016366847624现216886496186547025现226156286696395426现235906116316124127现246206646276394428现255995895915941029现266505986716427330现2771366865267861平均值64760C、数据整理后所做的极差控制图如下图二 27组样本的均值-极差控制图 通过上图可以了解到，连续25个点没有一点出界，因此判断过程波动与过程均值正常。 通过一次调整得到稳定的过程，即是得到过程控制稳态，这就意味着统计中的30个网速样本有27个都能够有较好的稳定性，基本可以满足日常学习娱乐的要求。那么，之后我们要判断这些数据是否满足质量要求。D：对于这一问题，我们采用生成制程能力控制图的方式判断具体操作是，统计-质量工具-能力分析-正态。由于4M宽带的理论网速最大值为500KB/S，但这个速度更贴近于下载速度。我们的第一次数据采集中最大值为720KB/S，最小值也高于500KB/S，所以我们将规格下限设定为500KB/S，目标值取最大值与下限的均值，即610KB/S。此后的制程能力控制图均为相同设定。图三 27组样本的制程能力控制图 由于图中CPK=1.471.33，所以我们认为过程能力指数足够，符合质量要求。五、 控制用控制图的生成A:通过判稳和相应改进，另选取20个样本进行判异过程，相应数据统计表格见下表三 20组新的网速数据统计表组别样本123平均值极差16496056186244426365936666337336386876196486843963684273995956196866446516765986166516245376316835896368486716176166365597106236566638710610645628630351163760159961538126596116586454813633634678651451463671464666678156116496316333816621610587606341760158862560637186436546286422619621647643639262058262261760940平均值62352B：根据控制图的实施流程图（来自质量工程I薛丽老师上课所用幻灯片4.6部分内容），判异过程要先对新数据进行是否符合质量要求的判断，由此，我们又建立了一个制程能力控制图，如下图四 20组新数据的制程能力控制图根据图中CPK=1.39的数据表明，新数据符合质量要求。C：分析新数据是否能否通过判异检验，我们又对新数据生成了均值-极差控制图。不同于判稳过程，此控制图执行所有的特殊原因检验，并且将其上下控制限预设为和分析用控制图一致。即极差控制图的控制上限为144.0，下限为0。均值控制图的控制上限为702.9，下限为588.5。图五 27组新数据的均值-极差控制图 可以看到极差控制图没有异常情况，但是均值均值控制图出现了一个异常值。minitab提示检验 1。1 个点，距离中心线超过 3.00 个标准差。检验出下列点不合格: 4。D：分析原因继续改进 通过询问宿舍同学，没有发现看视频或者下载的情况，收集新数据的时候也全部都在白天进行，不会有在线人数太多而网络拥堵的原因，这令我们百思不得其解。就在困惑的时候，数据收集员突然想起来隔壁宿舍的一个同学曾经到他们宿舍查看过无线密码，之后我们询问得知，那个时候是中午那位同学以为他们宿舍没有人在上网，所以抓紧时间下载了一部电影。对于这种蹭网所造成的网速下降情况我们可以采取频繁更换密码或者绑定电脑MAC地址的方法规避。E：找到了异常原因和改进方法后，我们剔除了异常值并更新了刚才的控制图如下图六 19组新数据的判异控制图通过上图我们可以看到极差控制图和均值控制图均已处于可控状态，故图六即为最终的控制用控制图。六、 汇出结果设计报表并将受控过程的数据汇出到EXCEL表格中，如图下图七 受控过程数据汇出截图七、总结 作为质量与可靠性工程专业的学生，必须要熟练掌握专业相关软件的使用以及各种图表所代表的含义。中学的知识只要求我们死记硬背，最多面对题目在纸上能够灵活应对，但是本科乃至硕士、博士的知识对我们的要求则是真正的学以致用。不出意外的话很多人将来很难从事相关专业的工作，但是一旦有需要的话，对质量有深刻的理解才能脱颖而出。这种理解不仅仅是对知识的领悟，更是拿到一个案例一份数据就能很快操作软件根据要求作出正确的分析，我想这正是我们做课程设计的原因和目的。下面我将从以下几个方面总结我此次的收获。选择合适的课题很重要，因为我们生活中能收集到的数据基本都满足正态分布，也基本都存在波动，所