Построение статистической модели многофакторного объекта и оценка его эффективности при разных законах распределения показателей качества, страница 2

 у3 = 9,5 + 4,25(-1)– 1,25(1) -1,5(-1) +1,75(-1)+1(1) = 4,75

 у12 = 9,5 + 4,25(1)– 1,25(-1) - 1,5(-1) +1,75(-1)+ 1(-1) = 13,75

 у13 = 9,5 + 4,25(1)– 1,25(1) - 1,5(1) +1,75(-1)+ 1(-1) = 8,25

 у23 = 9,5 + 4,25(-1)– 1,25(1) -1,5(-1) +1,75(1)+ 1(-1) = 6,25

 у123 = 9,5 + 4,25(1)– 1,25(1) -1,5(1) +1,75(1)+ 1(1) = 13,75

 у(1) = 9,5 + 4,25(-1)– 1,25(-1) -1,5(1) +1,75(1)+ 1(-1) = 14,25

    Вычисляем дисперсию неадекватности:

 S2ад= å(yu – yu)2 / ¦ад

 

 ¦ад  = N-l ; где l – число значимых коэффициентов

¦ад  =8-6=2;

S2 ад = ((19-19,25)2+(4-4,25)2+(5-4,75)2+(14-13,75)2+

+(8-8,25)2+(6-6,25)2+(14-13,75)2+(6-14,25)2) / 2 = 34,25

 F = S 2ад / S2y                     Fa (¦ад , ¦у)

 F = 34,25/ 0,067 = 511,194                   

 F0,05 (2 , 3) =  

 F > Fa   Модель неадекватно описывает результат

2. Переход от полученной модели в кодированных  переменных  к значениям факторов в их физических величинах

     После получения модели для кодированных факторов х переходим к ее записи в исходных физических переменных для ее линейной части:

Пусть х1 = Т = 75±2, х2 = P = 20±1,  х3 = V = 30±2

 y = 9,5 + 4,25((x1–75)/2)– 1,25 ((x3–30)/2)

 

 y = 9,5 + 2,125х1 – 159,375 –  0,625х3 +18,75

     На основании полученной модели был подобран методом крутого восхождения оптимальный режим с наилучшими показателями качества. В найденном оптимальном режиме были получены следующие значения  5-ти повторных измерений выходного показателя качества:

           y = 15, 12, 16, 18, 14

     По результатам указанных измерений была проведена проверка нормальности их распределения:

1.  Значения 5-ти повторных изменений выходного показателя качества упорядочиваем от меньшего к большему в едином ряду: 12<14<15<16<18

2.   Вычисляем сумму квадратов отклонений значений %-ти повторных изменений выходного показателя качества от их среднего значения:

   å2 = å(yi – y)2 =  å yi – (å yi)/n = 122+142+152+162+182

–(12+14+15+16+18)2/5 = 1145-1125 = 20

3.  Определяем вспомогательный параметр «b»:

  b = an-i+1(yn – y1) + an-1(yn-1 – y2) =

     = 0,6646(18-12) + 0,2413(16-14) = 4,4702

4.   Вычисляем значение W- критерия, которое сравниваем с критическим значением Wa(n) из таблиц для имеющегося объема наблюдений n и уровня значимости a .

    W = b22 = 4,47022/20 = 0,999

    Wa(n) = W0,5(5) = 0,927

    W > Wa(n)

   Таким образом, гипотеза нормальности распределения не    отвергается.

5.  Далее вычисляем величину допуска для значений  исследуемого производства мониторов по правилу

     «трех сигм» у ± 3Sу:

    D = ВГ–НГ = 6Sу = 6

    где ВГ = у + 3Sу = 15+3 = 18 и НГ = у – 3Sу = 15–3 = 12

-  верхняя и нижняя границы допуска и

          Sу = Ö å(yi – y)2/n(n–1) = Ö20/5 · 4 = 1

-  несмещенная оценка погрешности в определении    среднего у.

    Дисперсия индивидуальных результатов:

          S2  = Sу2 · n = 1 · 5 = 5, а их допуск D = 6Ö5

6.  Определяем коэффициент k для пересчета изменчивости     процесса S2 в величину потерь L в денежном выражении при условии, что величина потерь, которые соответствуют затра-там на ремонт единицы продукции, отказавшей в прооцессе эксплуатации или замену ее новой, составляет, например:

L = 80$

Таким образом, для исследуемого производства

     k = L/(D/2)2 = 80/(3Ö5)2 = 1,778

          Отсюда потери для процесса  производства продукции с       нормальным распределением значений:

      Lн = k · S2 =1,778· (Ö5)2 = 8,89

          Проведем расчет потерь для аналогичного производства    продукции, значения которых соответствуют треугольному

      и равномерному распределениям при том же допуске.

      В результате получим:

      Lт = k · Sт = k(D/(2Ö6))2 = 1,778((6Ö5)/(2Ö6))2 = 13,33

      Lт = k · Sр  = k(D/(2Ö3))2 = 1,778((6Ö5)/(2Ö3))2 = 26,67

          Как следует из полученных результатов, при одном и том же допуске D, наименьшие потери имеет процесс производс-тва с нормальным распределением значений. При треуголь-ном распределении потери в 1,5 раза выше, чем при нормаль-ном. Наибольшие потери наблюдаются для производства продукции с равномерным распределением значений, они в

      2 раза выше, чем при треугольном  и в 3 раза выше, чем при нормальном распределении значений. 

7.  Сравним указанные три производства продукции по индексу воспроизводимости (индексу возможностей) процесса:

Cр = D/6S    где D – допуск, задаваемый потребителем,

                           S – среднее квадратическое отклонение

   Для рассматриваемого случая трех производств с различными законами распределения имеем:

                 Cр = D/6S = 6Ö5/6Ö5 = 1

                 Cр = D/(6·(D/2Ö6)) = 6Ö5/(6·(6Ö5/2Ö6)) = 0,81

                 Cр = D/(6·(D/2Ö3)) = 6Ö5/(6·(6Ö5/2Ö3)) = 0,57

    Нормой значений, следующих нормальному распреде-лению, является значение Cр = 1 - 1,3, то есть требования потребителя по допустимой изменчивости выполняются с

запасом. В крайнем случае, когда Cр = 1 допуск изготовителя равен допуску потребителя.