Статистический анализ посредством малых выборок

Метод малых выборок имеет ряд преимуществ перед методом больших выборок. Основными преимуществами его являются, во-первых, уменьшение объема вычислительных работ, во-вторых, возможность следить за динамикой изменения точности процесса во времени, чего нельзя сделать с помощью метода больших выборок. Метод больших выборок может дать представление лишь о точности и устойчивости процесса в период взятия выборки, которые могут сохраниться и в дальнейшем, если после взятия выборки условия протекания процесса не изменяются. В действительности такой неизменности производственных условий заранее предвидеть нельзя. Например, при работе на прутковом автомате в течение смены производится несколько раз замена материала (смена прутка), смена инструмента в связи с износом, поднастройка станка и т.д., которые могут вносить значительные коррективы в полученные ранее параметры распределения. Метод малых выборок, если последние берут в течение всей смены регулярно через определенные промежутки времени, позволяет получить полную картину состояния процесса в течение исследуемого периода, выяснить степень его устойчивости, а также выявить причины недостаточной устойчивости процесса во времени, если она есть.

Статистический анализ малыми выборками производится следующим образом. Выборки объемом n = 5-10 шт. берутся через определенные фиксированные промежутки времени (например, через 15-30 мин). Период времени для отбора проб устанавливается опытным путем и зависит от производительности станка, объема выборки и степени устойчивости технологического процесса. Для каждой выборки нужно вычислить и S. Далее необходимо для каждых двух смежных выборок проверить гипотезу однородности дисперсий выборок при помощи F - критерия Фишера.

Если гипотеза подтверждается, то это свидетельствует о стабильности рассеивания или о том, что сравниваемые выборки взяты из одной и той же генеральной совокупности. При подтверждении гипотезы однородности дисперсий двух выборок следует проверить гипотезу однородности двух выборочных средних по t -критерию Стьюдента.

Подтверждение гипотезы равенства двух смежных выборочных средних означает, что центр настройки оборудования не изменится в момент взятия данной выборки и остался таким, каким был при взятии предыдущей выборки, т.е. процесс находится в стабильном состоянии. Когда гипотеза равенства двух средних выборок не подтверждается, это свидетельствует о смещении центра настройки станка во время взятия данной выборки. Так как выборки берутся через определенные промежутки времени, то при обнаружении смещения центра настройки или изменения зоны рассеивания можно определить период времени, через который наступило нарушение стабильности процесса.

Обнаружив факт нарушения стабильности процесса, можно установить и область, в которой следует искать причину этого явления. Неоднородность выборочных дисперсий, свидетельствующая о нестабильности рассеивания, указывает на то, что причину этого следует искать в станке или в механических свойствах обрабатываемого материала. Неоднородность выборочных средних говорит о смещении центра настройки (причину искать в инструменте).

Таким образом, беря в течение смены через определенные интервалы времени малые выборки из текущей продукции станка, вычислены средние и дисперсии выборок путем сравнения и оценки их расхождения при помощи F и t- критериев, можно установить моменты разладок процесса и даже источники этих разладок.