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定量分析方法的定分析应用Dr.KaiboWangDepartmentofIndustrialEngineeringepatetodustageegTsinghuaUniversity,Beijing王凯波王凯波清华大学工业工程系kbwang@tsinghua.edu.cn数据驱动的决策制定很多人自认为是使用“数据”说话但实上很多决策靠直觉制定但实际上，很多决策靠“直觉”制定DtDiFDataDrivenForce科学的统计推理(5%companies)Highestlevelg基本的统计分析(15%companies)基本的图表工具(30%companies)定量的脑力激荡工具(30%companies)定性的脑力激荡工具(15%companies)直觉(5%companies)LowestLevel2面包师和科学家的故事17.4,18.5,18.9,20.5,20.5,20.7,19.6,20.8,19.0,17.8,18.4,19.0,20.5,18.4,18.5,19419120.7,20.7,20.6,21.0,20.9,21.7,21.4,21.4,20.6,20921019.4,19.1,…20.9,21.0…3科学家所看到的1sttime2ndtime1210DistributionofPieDiameters141210DistributionofPieDiametersFrequency864Frequency10864Before21201918171620After21.621.421.221.020.820.620.420.220你有什么发现？44你有什么发现？容差设计的基本模型过程学习过程的一般模型y=f(x)XX前序多阶段质量输出本阶段的设备参数5如何制定公差从对质量特性的要求出发，“反向”逆推对过程参数的要求第步确定质量特性的要求范围第一步：确定质量特性的要求范围第二步：确定“过程参数”和“质量特性”之间的函数关系（通过实验设计或者数据分析获得）系（通过实验设计或者数据分析获得）第三步：确定过程参数的公差范围如果有多个过程参数，则函数关系更复杂6示例：确定染料浓度的公差成品颜色深浅染料二染料一客户要求范围染料客户要求范围-化学染料浓度7QFD与标准制定QFD将制造过程标准控制与客户和市场建立连接，为过程控制提供了终极指导供了终极指导企业标准制定直接影响最常产品质量与客户满意度企业标准制定直接影响最常产品质量与客户满意度标准制定的核心是定量化分析过程输入与输出变量的函数关系标准制定的核心是定量化分析过程输入与输出变量的函数关系8多阶段制造过程的质量特性传播数值质量参数测量点9多阶段制造过程•设置参数1工序2•参数1工序4工序1•参数1•参数2•参数2•参数3工序3•….工序1工序3多阶段的思想：一。从市场到产品设计到产品生产的供应链的贯穿二。从原材料到半成品到成品的制造链的贯穿10多阶段过程统计分析技术过程建模试验设计方法（f)试验设计方法（DesignofExperiments)参数优化参数优化试验设计优化优化过程反馈控制过程反馈控制统计过程控制（StatisticsProcessControlSPC）统计过程控制（StatisticsProcessControl，SPC）11为什么要用控制图？12示例：每次测量5个点433C1,C2,C3,C4,C5的时间序列图21数据0-1-2数030272421181512963-3指数-3你能发现什么问题？什么时候应该修机？什么时候应该修机？13示例：上述数据的平均值2.01.5UCL=1.342111C1,...,C5的Xbar控制图1.00.5本均值__X=00.0-0.5-10样本X=0282522191613107411.0-1.5样本LCL=-1.342你能发现什么问题？什么时候应该修机？什么时候应该修机？14实际情况N(01)N(051)N(01)N(0,1),N(0.5,1),N(1,1)的直方图正态10.07.55.01296N(0,1)N(0.5,1)均值0.08132标准差0.9129N50N(0,1)均值0.6244N(0.5,1)110正常210-1-22.50.03210-13010.0频率N(1,1)均值标准差0.8800N50均值1.044标准差1.079N50N(1,1)1-10：正常11-20：漂移0.521-30：漂移107.55.02.5N5021-30：漂移1.043210-1-20.015更先进的方法（EWMA控制图）C1C5的EWMA控制图1.251.00C1,...,C5的EWMA控制图0.750.50025EWMAUCL=0.4470.250.00-0.25__X=028252219161310741-0.50样本LCL=-0.447其它控制图方法：EWMA控制图，CUSUM控制图，多变量控制图，自适应控制图…16制制比较C1,...,C5的Xbar控制图2.01.51.0值UCL=1.342111433C1,C2,C3,C4,C5的时间序列图0.50.0-0.510样本均值__X=0210数据028252219161310741-1.0-1.5样本LCL=-1.34230272421181512963-1-2-3-31.251.00C1,...,C5的EWMA控制图30272421181512963指数0.750.500.25EWMA__UCL=0.447282522191613107410.00-0.25-0.50样本X=0LCL=-0.44717样本控制图上下限（控制界）和公差的关系？18控制图上下限和公差一个生产过程，如果所有点都落在公差范围内，表示什么？过程正常非正常过程正常？非正常？应该修机？不应该修机？一个过程，如果有点落在公差范围之外，表示什么？过程正常？非正常？过程正常？非正常？应该修机？不应该修机？19示例：自行车在宽阔的公路上自行车把芯松动（控制不灵活）自行车把芯松动（控制不灵活）自行车没有撞向路边结论常非常是应该维修结论：正常？非正常？是否应该维修？在半米宽的小路上自行车部件一切正常自车冲路自行车冲出了小路结论：正常？非正常？是否应该维修？20自行车和生产过程的比较自行车生产过程路公差路公差把芯松动机器部件偏移或者失效走出马路超出公差正常自行车冲出小路正常过程超出公差正常自行车，冲出小路正常过程，超出公差非正常自行车，在公路中间非正常的过程，没有超出公差中间出公差21结论–控制界和公差的关系控制界和公差之间没有任何关系超出公差不代表“过程非正常”超出公差，不代表“过程非正常”没有超出公差，也不代表过程“正常”公差可以用来评定“过程能力”，以及检验产品控制界和控制图用来监视过程状态和发起“机器维修”的警报原因：公差是“人为”要求可高可低公差是“人为”要求；可高可低控制界是从过程变异水平“本身”出发定义的合理界限22结论–错误认识的危害如果过程超出公差，但是机器一切正常误报警误报警浪费人力物力，耽误生产如过程能力低则能经常发生如果过程能力低，则可能经常发生如果过程没有超出公差，但是机器有零件失效产品质量下降出现次品的概率上升单纯抽检无法保证输出货品质量23多变量控制图方法2424哪个点可能是异常点？ABC25哪个点可能是异常点？26多变量统计过程控制当多个变量有相互关系而且需要同时监视时，需要使用多变量控制图制图针对多个相关变量的标准设计须考虑相关性针对多个相关变量的标准设计，须考虑相关性27软件演示TutorialSPC28相关性分析29相关性分析衡量两个变量或者多个变量的相关性散点图30Beijing200831男子110米栏奥运会冠军资料117.6914.81813.72513.1215.41014.61913.32613.03160111422013227130316.01114.22013.22713.0415.01413.92113.32812.9515.11513.92213.4714.81613.72313.2815.01714.02413.032相关性分析33奥运会跳远1896to1992(单位：英寸).LongLongLongLongYearLongJumpYearLongJumpYearLongJumpYearLongJump1896249.751900282.8819042891908294.51912299.251920281.51924293.131928304.751932300.751936317.3119483081952298195630825196031975196431775196835051956308.251960319.751964317.751968350.51972324.51976328.51980336.251984336.251988343.251992342.51996334.652000336.619883359935996336500033662004338.192008?34广告投入与收入WallStreetJournal.20000成年人选出记忆最深刻的广告20,000成年人，选出记忆最深刻的广告4,000成年人，最近购买物品受广告影响程度变量公司公司广告投入广告效益广告效益35广告投入与收入36常见的相关性趋势37实验设计38Q&A39