参考现代工业统计实验指导手册

1、现代工业统计实验指导手册指导教师：王庚（教授）南京财经大学经济学院统计系目录1、实验的目的和要求2、实验1-熟悉minitab15和jmp9.03、实验2-质量管理中qc工具使用与过程能力分析4、实验3-抽样检验5、实验4-统计过程控制图6、实验5-试验设计与数据处理7、实验6-可靠性分析8、实验7-六西格玛实施案例和综合实验9、实验报告格式与作业1、实验的目的和要求目的要求对象2、实验1-熟悉minitab15和jmp9.0（1）minitab15简介安装启动、退出浏览各种窗口、输入、输出简介使用方法（2）jmp9.0简介安装启动、退出浏览各种窗口、输入、输出简介使用方法（3）数据文件建立与

2、保存（1） minitab15软件简介现代工业统计主要是统计质量控制,而在质量管理的各个阶段(界定阶段、量测阶段、分析阶段、改进阶段、控制阶段)中,都大量使用了统计分析的方法、技巧。现在，可以做统计分析的软件很多，仅就以统计分析为主的软件而言,既有综合性的软件包，也有专业性的软件包。综合性的软件如sas、spss、minitab、statistica、eviews、bmdp、s-plus 、dps、马克威等，这些软件都能实现统计分析的功能，专业软件如绘图软件sigmaplot、deltagraph、tablecurve3d 等，路径分析软件lisrel、amos等。但在质量管理中，有minit

3、ab、jmp（sas公司）、spss，但使用最多的、最广泛的还是minitab软件,如在美国85%左右的人做六西格玛质量管理项目中应用minitab。minitab 软件是1972 年由宾西法尼亚大学统计系的barbara f. ryan博士、thomas a. ryan博士和brian l. joiner博士研究提出的，与sas、spss、bmdp 等综合统计分析软件相比，这一软件的重要特点是方便、高效、易学，学习者可以在一节课的时间内学会操作。作为一种统计分析软件，minitab 已在全球超过4000 所高校中使用，并被超过450 种教科书引用。1982年，minitab 软件走出了象牙塔

4、进入产业，从单纯的教学进入了商业化。目前，这一软件已经被越来越多的企业所接受，它已在全球80个国家中得到使用，从新兴企业到世界500 强的知名公司，minitab 正在六西格玛管理中发挥着越来越积极的作用。它的客户包括了福特汽车、3m公司、霍尼韦尔公司、通用汽车等知名企业，众多的六西格玛管理咨询机构在培训他们的六西格玛管理客户时，用的统计软件也是minitab。据统计，目前一半以上的世界500强企业在使用minitab软件，包括美国最大的三家汽车制造企业、世界上最大的15 家化工企业中的12 家企业，最大的10 家计算机企业中的8 家企业、最大的15 家电气企业中的12 家企业等。2007年1

5、月23日,minitab的新版本minitab15及其首款中文版在北京正式发布,这使其与中国的用户越走越近了,在中国宝钢、abb、海尔、tcl、西安杨森等公司使用minitab进行质量改进。图1.6.1 图标minitab 软件强大的数据处理功能完全能够满足六西格玛管理各个阶段的数据处理要求。六西格玛管理中dmaic 各个阶段中数据分析的需求，使得minitab软件在六西格玛管理中占据着重要的位置，它为使用者提供了准确、实用的实现工具，帮助使用者进行质量控制、实验设计以及常用统计分析等在六西格玛管理中不可缺少的分析。在它的统计分析模块里，不但有一般的统计分析功能，还有专门的质量工具模块qual

6、ity control，更值得一提的是，它有专门的六西格玛模块sixsigma。此外，它的统计分析功能也把六西格玛质量管理重中常用的功能放在了突出位置，如方差分析、试验设计（doe）等。同时，minitab 为六西格玛管理提供了一种方便的工具，只需要进行简单的窗口操作，就可以把六西格玛管理中复杂的统计分析转化为一般管理人员能够方便使用的技术。（2） minitab15进入与退出minitab开始图1.6.2 minitab工作界面，点击图标，出现如下界面minitab 软件的主要统计分析功能图1.6.3 图形菜单（3）minitab功能目前minitab15中文版已推出，minitab 提供了

7、对存储在二维工作表中的数据进行分析的多种功能。包括：基础和高级统计、回归和方差分析、时间序列分析、模拟和分布、统计过程控制(spc)、试验设计(doe)、可靠性分析、多变量分析、样本量和幂计算等。在它的每一个分析模块里又包含多个分析模型，如在多变量分析模块中就包含主成分分析、因子分析、聚类分析、判别分析等。而且每种分析方法又允许用户选择不同的方法与参数。从功能来看，minitab 除各种统计模型外，还具有许多统计软件不具备的功能矩阵运算。minitab同时还具有很强的图表功能，可以做出反映数据分布特征和数据结构的精美统计图，通过这些图表，可以方便的展示出数据内部的规律，如通过排列图可以方便的寻

8、找项目的主要缺陷、因果分析图可以展示出影响某一质量特性可能原因的关系图、直方图可以表示定量型质量特性的分布规律、散点图可以根据点的分布状况来分析产品的质量性状、控制图既可以用于分析产品质量是否符合规定标准，又可以用于分析生产过程是否处于统计控制状态等。这些统计分析和统计图的功能在minitab 软件中分别是通过“统计（stat）”菜单和“统计图（graph）”菜单来实现的。统计菜单包含的主要分析功能有：基本统计（basic statistics）：可以进行基本描述统计、进行参数的区间估计和假设检验、相关性分析、协方差分析、正态性检验等。回归分析（regression）：可进行多种类型的统计分析

9、，并生成残差图等。方差分析（anova）：可进行多种类型的方差分析和方差齐性检验，并能生成置信区间图、主要影响图和交互作用图。实验设计（doe）：可生成各种类型的实验设计表，并能对结果进行方差分析、回归分析、图形分析等深入地分析。控制图（control charts）：可以生成各种类型的控制图，并可进行非正态数据的转换。质量工具（quality tools）：可进行运行图、柏拉图、因果图、多变量图和对称图分析、过程能力分析和测量系统分析。可靠性/ 生存分析（reliability/survival）：可进行可靠性分析和生存分析。多变量分析（multivariate）：可进行主成分分析、因子分析

10、、聚类分析、判别分析等多种多元统计分析。图1.6.4 统计菜单时间序列分析（time series）：可进行时间序列图分析、趋势分析、移动平均分析和指数平滑分析等。列联表分析（tables）：可进行交叉表分析、卡方检验等。非参数分析（nonparametrics）：可进行单样本符号检验、单样本wilcoxon 检验、k-w 检验等多种非参数检验。探索性数据分析（eda）：可用于在传统的数据分析之前对数据进行分析，或者测试一个模型的残差。指数和样本容量计算（power andsample size）：用以计算置信区间古籍所需的样本量。统计图菜单提供了如何在一页纸上设计一张图或多张图的功能。同时还

11、提供了具体的作图工具，如散点图、条形图、直方图、箱线图、矩阵图、轮廓图、3d 图、饼图、概率图、茎叶图等。（4） minitab15及其中文版新增功能和改进功能minitab release 15 在统计分析的许多方面都引入了新增功能和改进功能。单击下面的链接可获得每一部分新增内容的详细列表。进入详细列表之后，单击各个主题链接可查看 minitab 帮助中的相关信息。要从帮助返回新增内容，请单击返回。访问 minitab 网站 (www.m) 可获得完整的 release 15 可用功能列表。计算新的计算器函数包括文本处理、几何分布和负二项分布、更直观的指示变量产生方法等等。数据和数据窗口列和

12、常量中的公式、新的日期/时间格式和功能、新的货币和百分比列格式以及多次撤消/重做。文件 i/o项目文件的密码保护、更多导入/导出文件格式等等。图形包括概率分布图和线条图在内的新图形；简单、强大而直观的高级编辑功能。基本统计量新的 poisson 率和单方差检验以及众数统计量。 试验设计最优的全因子设计、增强的优化图、更多的响应曲面设计因子以及新的半正态效应图。控制图控制图的新编辑选项。质量工具量具 r&r 工作表生成器、类型 1 量具研究、估计误分类概率、抽样验收等等。可靠性/生存分析保证分析。多元分析cronbach alpha 以及主分量和因子分析的双标图。其他统计量功效和样本数量

13、的功效曲线、时间序列的高精度互相关图等等。文档新的详细词汇表、改进的方法和公式以及用于研究帮助示例的新数据集。minitab 自动化程序员可以在桌面程序和 web 应用程序中使用 minitab 的高质量分析和图形，在您需要的时间和地点提供经 minitab 验证的输出。此外，“我的菜单”功能使得程序员可以自定义 minitab。表1.6.1 minitab 15.0 功能表（5）在图书馆和网络上检索质量管理书与杂志各列出510本（感兴趣）（6）在期刊网上检索现代工业统计与质量管理相关的论文10篇3、实验2-质量管理中qc工具使用与过程能力分析目的内容在minitab15中，设置了质量工具菜单

14、、控制图菜单、图形下拉菜单来实现常用质量统计工具与过程能力分析。其中质量工具菜单中提供了几种图形工具，帮助您研究和检测质量问题并改进过程：（1）运行图检测过程数据中的模式，并对非随机行为执行两种检验。（2）pareto 图帮助您确定哪些问题最重要，以使您可以集中改进可获得最大收获的领域。（3）因果（鱼骨）图帮助您组织有关问题的潜在原因的集体讨论信息。（3）多变异图以图形形式分析方差数据，以使您对数据有所了解。 （4）对称图帮助您评估数据是否来自对称分布。 “图形”菜单可以作以下图形：散点图、矩阵图、边际图、直方图、点图、概率图、经验累积分布函数、概率分布图、箱线图、区间图、单值图、线条图、条形

15、图、饼图、时间序列图、区域图、等值线图、3d 散点图、3d 曲面图。而图形选项有尺度、标签、数据拟合、数据视图、多图形、图形区。在质量工具中可进行帕累托图、因果图与能力分析，控制图有专门窗口。图2.5.1 质量工具弹出莱单在图形中可进行散点图、矩阵图、直方图图2.5.2 图形弹出莱单1、绘制帕累特（pareto）图（1）使用包含原始数据绘制帕累特（pareto）图【例2.5.1】某公司生产金属书柜。在最终检查过程中，有一定数量的书柜因划痕、缺口、弯曲或凹痕而遭到拒收。要求绘制帕累特（pareto）图以了解导致大多数问题的是何种缺陷。【解】第一步：计算了每种缺陷出现的次数，然后在“损坏”工作表列

16、中输入每次出现缺陷时的缺陷名称。得如下名为“金属书柜质量控制.mtw”工作表。表2.5.1 金属书柜质量控制工作表 损坏1草稿2草稿3弯曲4芯片5登特6草稿7芯片8草稿第二步：用minitab对数据进行处理 minitab解决方案打开工作表“金属书柜质量控制.mtw”。选择统计 > 质量工具 > pareto 图。选择已整理成表格的缺陷数据，选择原始缺陷数据位于并输入损坏。 单击“确定”按钮，系统会在直接生成pareto 图。第三步： 解释结果：由于 75% 的损坏是因缺陷所致，因此请着重改进划痕和缺口。（2）使用包含计数数据绘制帕累特（pareto）图【例2.5.2】某

17、公司生产摩托车。要降低有缺陷的测速计所产生的质量成本。在检验过程中，有一定数量的测速计遭到拒收，并记录了缺陷的类型。如下表2.5.2，因通过集中处理造成大部分拒收的缺陷，可以节省大部分费用。要求绘制测速计缺陷pareto 图， 以帮助公司确定导致大部分问题的是哪些缺陷。【解】第一步：向称为“测速计缺陷”的工作表列中输入缺陷的名称，并向称为“计数”的列中输入相应的计数。得如下名为“测速计缺陷.mtw”工作表。表2.5.2 测速计缺陷工作表缺陷计数1丢失的螺丝钉2742缺少的线夹593有缺陷的外罩194漏油衬垫435废料46未连接的线87缺少的大头钉68不完整部件10第二步：用minitab对数据

18、进行处理 minitab解决方案打开工作表“测速计缺陷.mtw”工作表。选择统计 > 质量工具 > pareto 图。选择已整理成表格的缺陷数据。在标签位于中，输入缺陷数。在频率位于中，输入计数。 单击“确定”按钮，系统会在直接生成pareto 图。第三步： 解释结果：由于超过一半的测速计因此缺陷遭到拒收，因此请着重改进缺失螺丝钉的数量。（3）使用包含按变量绘制帕累特（pareto）图【例2.5.3】某玩具公司生产玩具娃娃。最近，发现因表面油漆中的划痕、掉漆和污迹所致，在最终检查中遭到拒收的玩具娃娃数量不断增多。公司需要了解缺陷的类型和数量与生产玩具娃娃的班次之间是否存在

19、关系。要求绘制测速计缺陷pareto 图， 以帮助公司确定导致大部分问题的是哪些缺陷。【解】第一步：向称为“瑕疵与期间”的工作表列中输入缺陷的名称，并向称为“计数”的列中输入相应的计数。得如下名为“瑕疵与期间.mtw”工作表。表2.5.3 瑕疵与期间工作表瑕疵数期间瑕疵数期间瑕疵数期间瑕疵数期间1草稿日期11钳杆傍晚21钳杆夜间31其他夜间2草稿日期12钳杆傍晚22钳杆夜间32草稿夜间3钳杆日期13草稿傍晚23其他夜间33草稿夜间4钳杆日期14草稿傍晚24其他夜间34钳杆周末5污迹日期15钳杆夜间25草稿夜间35钳杆周末6草稿日期16草稿夜间26草稿夜间36钳杆周末7其他日期17污迹夜间27钳

20、杆夜间37污迹周末8其他傍晚18草稿夜间28草稿夜间38污迹周末9钳杆傍晚19钳杆夜间29污迹夜间39污迹周末10钳杆傍晚20钳杆夜间30草稿夜间40其他周末第二步：用minitab对数据进行处理 minitab解决方案打开工作表“测速计缺陷.mtw”工作表。选择统计 > 质量工具 > pareto 图。选择原始缺陷数据位于，并在文本框中输入瑕疵。在分组变量位于中，输入期间。 单击“确定”按钮，系统会在直接生成pareto 图。第三步： 解释结果： 总体来说，夜班生产的缺陷数量更多。大多数问题是因划痕和掉漆所致。如果您检查夜班过程中的那部分，就会了解到问题所在。2、绘制鱼

21、刺图即因果图绘制包含子分支的完整因果图【例2.5.4】通过使用 pareto 图，您发现部件通常是因为表面瑕疵而遭到拒收。今天下午，您与各个部门的成员召开会议，集体讨论这些瑕疵的潜在原因。事先，您决定打印一个因果（鱼骨）图来帮助组织会议期间的记录。以下示例说明如何生成包含子分支的完整因果图。 打开文件“表面缺陷.mtw”。 【解】第一步：向称为“瑕疵与期间”的工作表列中输入缺陷的名称，并向称为“计数”的列中输入相应的计数。得如下名为“表面缺陷.mtw”工作表。人机器材料方法测量环境培训速度微米1班次套接字合金角度微米湿度 %指导者太慢准确度2主管人位滑润剂接触显微镜凝聚检验错误条件3培训车床供

22、应商刹车检查员4运算符速度第二步：用minitab对数据进行处理 minitab解决方案打开工作表“表面缺陷.mtw”工作表。选择统计 > 质量工具 > 因果。在原因下，在 1 到 6 行中分别输入人员、机器、材料、方法、测量和环境。对于“人员”，单击子。 在原因下，在第 3 行中输入培训。单击确定。对于“机器”，单击子。 在原因下，在第 4 行中输入速度。单击确定。对于“测量”，单击子。 在原因下，在第 1 行中输入微米。单击确定。在效应中，键入表面瑕疵。单击确定。单击“确定”按钮，系统会在直接生成完整的因果图。 图形窗口输出【注】本章第一节中引例用minit

23、ab作图如下图2.5 概念掌握不了鱼刺图3、过程能力分析（正态概率模型）【2.5.5】一家线缆制造商希望评估线缆的直径是否符合规格。线缆直径必须为 0.55 + 0.05 cm 才符合工程规格。分析员评估过程的能力以确保其满足客户的要求，即 ppk为 1.33。分析员每小时从生产线中取 5 根连续的线缆作为一个子组，并记录直径。【minitab解】1 建立工作表“线缆.mtw”（如“直径”下一列中输入0.529，0.550，0.534共100个数据（minitab15软件目录样本数据中有）1    打开工作表“线缆.mtw”。2  &

24、#160; 选择统计 > 质量工具 > 能力分析 > 正态。3    在单列中，输入直径。在子组大小中，输入 5。4    在规格下限中，输入 0.50。在规格上限中，输入 0.60。 5    单击选项。在目标（添加 cpm 到表格）中，输入 0.55。在每个对话框中单击确定。输出结果为下图。【解释结果】如果要解释过程能力统计量，则您的数据应近似服从正态分布。这一要求似乎已得到满足，正如上方重叠有正态曲线的直方图所示。但是，您可以看到过程平均值

25、(0.54646) 略小于目标 (0.55)。并且分布的两个尾部都落在规格限之外。这意味着，有时会发现某些电缆直径小于 0.50 厘米的规格下限或大于 0.60 厘米的规格上限。ppk指数表明过程生产的单位是否在公差限内。此处，ppk 指数为 0.80，表明制造商必须通过减少变异并使过程以目标为中心来改进过程。显然，与过程不以目标为中心相比，过程中的较大变异对此生产线而言是严重得多的问题。同样，ppm 合计（预期整体性能）是其受关注的特征在公差限之外的百万分数部件数 (10969.28)。这意味着每一百万条线缆中大约有 10969 条不符合规格。制造商未满足客户的要求，应通过降低过程变异来改进

26、其过程。图形窗口输出任务上机和手算完成下列问题1某纺织厂漂染车间qc小组针对一年中出现的染色疵点进行统计分析。现收集到如下一些数据，请画出排列图并指出主要的质量问题。 项目 色花 色渍 蜡花 色差 其他 数量（个） 280 50 17 120 332. 下面的数据是某钢铁厂扎刚车间的钢板厚度的测量值：5.77 6.01 5.71 6.19 6.42 5.92 5.87 5.89 5.96 5.956.27 6.04 5.75 6.11 6.13 5.92 5.63 5.91 6.05 5.945.93 5.98 5.96 5.74 5.71 5.75 5.80 6.00 6.25 6.076.

27、08 5.92 6.19 5.96 5.96 6.05 6.12 6.21 5.89 6.02作直方图，并分析其形状。3下面记录了36块产生质量问题的钢板原因：线性伤痕 折 痕 皱 纹 线性伤痕 线性伤痕 线性伤痕 折 痕 皱 纹 轧压划痕 划 痕 重 皮 线性伤痕重 皮 折 痕 线性伤痕 折 痕 线性伤痕 皱 纹折 痕 线性伤痕 轧压划痕 耳 子 线性伤痕 皱 纹折 痕 线性伤痕 皱 纹 折 痕 折 痕 线性伤痕皱 纹 划 痕 线性伤痕 线性伤痕 轧压划痕 折 痕作排列图，并指出产生质量问题的主要因素。4. 某qc小组全组名厨师的食调技术进行了调查,得出下表。试画出排列图进行分析，并对主要问

28、题提出解决的措施。现状 人数技术娴熟7技术空白28技术一般8合计435. 下图为某有限公司“中继线插头槽径大”的因果图。图中用方框框出的末端因素是“要因”。这里“要因”经确认后均应列入对策表中。图2.1中继线插头槽径大的因果图请用因果图法分析中继线插头槽径大的真实原因，并用minitab作出中继线插头槽径大的因果图。6. 以如何有效地学习“大学英语”课程为主题开展一次个人头脑风暴。7. 某毕业生写毕业论文，题目为“新形式下保险公司人力资源管理的对策”，文章共分三大部分，a、新形式下保险公司人力资源管理的意义；b、新形式下保险公司人力资源管理存在的问题；c、新形式下保险公司人力资源管理的对策。试

29、画出kj法的示意图。8.某奶制品加工厂对某种奶粉加工的质量要求之一是：每百克奶粉中的含水量不得超过3克。目前抽验结果表明，每百克奶粉中平均含水2.75克，标准差为0.05克。试计算此时的过程能力指数，并作出判断，指出应采取的措施。9.某种绝缘材料的击穿电压的公差下限规定为1.2kv。抽样150件测得4.5kv, s=1.2kv。试求过程能力指数。现代工业统计 作业与实验报告（一）开课实验室：教b105综合实验室               

30、60;           2011年 月 日系别： 班级： _ _     学号： _      姓名： _实验项目名称：                    成绩：_实验性质：    þ

31、;验证性 综合性 设计性       指导教师签字：_【实验目的】【实验软件】【实验要求】【实验内容】【实验步骤】【实验结果】【结果分析】【实验小结】实验报告范例：统计学  实验报告（一）开课实验室：金融财税综合实验室                           

32、;2009年 12 月 3 日班级： _08财政学_ _     学号： _258305999_      姓名： _王维_实验项目名称：      单因素方差分析           成绩：_实验性质：    þ验证性 综合性 设计性      

33、指导教师签字：_【实验目的】 通过上机实验，使学生掌握单因素方差分析的基本原理，熟悉统计软件excel操作过程，能对统计软件输出结果进行分析。【实验软件】 excel【实验要求】  要求熟练掌握excel软件的基本操作方法；学会利用excel的单因素方差分析。【实验内容】 例7-1 一家超市连锁店进行了一项研究，想确定超市所在的位置和竞争者数量对销售额是否有显著影响，将超市位置按商业区、居民小区和写字楼分成3类，并在不同位置分别随机抽取3家超市，竞争者数量按0个、1个、2个和3个及以上四类，获得的销售数据如表竞争者数量0123个以上超市位置商业区4103

34、80590470305310480415450390510390居民小区265290445430310350480428220300500530写字楼180220290246290170280275330256260320取显著性水平，检验：（1） 超市的位置对销售额是否有显著影响。【实验步骤】 第1步：   选择【工具】下拉菜单，并选择【数据分析】 选项。第2步：在分析工具中选择【单因素方差分析】 ，然后单击确定。第3步：在对话框【输入区域】 中输入原始数据所在的区域；在【】 中输入所需的显著性水平（excel的隐含值为0.05）；在【输出选项】 中选择结果的输出位置。单击【确定】 。 【实验结果】表1 超市位置对销售额影响的方差分析方差分析：单因素方差分析summary组观测数求和平均方差列 11251004256595.455列 212454837910458.36列 31231202602487.818方差分析差异源ssdfm