یك افزونه اكسل برای نمودارهای كنترلی فرایند آماری
یك افزونه اكسل برای نمودارهای كنترلی فرایند آماری – ایران ترجمه – Irantarjomeh
مقالات ترجمه شده آماده گروه حسابداری
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی
مقالات رایگان
شماره |
40 |
کد مقاله |
ACC40 |
مترجم |
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh |
نام فارسی |
یك افزونه اكسل برای نمودارهای كنترلی فرایند آماری |
نام انگلیسی |
An Excel Add-In for Statistical Process Control Charts |
تعداد صفحه به فارسی |
20 |
تعداد صفحه به انگلیسی |
12 |
کلمات کلیدی به فارسی |
افزونه، اكسل، نمودارهای كنترلی، فرایند آماری |
کلمات کلیدی به انگلیسی |
Excel, Add-In, Statistical Process, Control Charts |
مرجع به فارسی |
ژورنال نرم افزار آمار |
مرجع به انگلیسی |
Journal of Statistical Software |
قیمت به تومان |
15000 |
سال |
2009 |
کشور |
ایالات متحده |
یك افزونه اكسل برای نمودارهای كنترلی فرایند آماری
ژورنال نرم افزار آمار
2009
چكیده
كنترل فرایند های آماری (SPC) تشریح كننده مجموعه گسترده ای از دیدگاه های استفاده شده جهت تشخیص تغییرات در پروسه هایی همانند تولید میباشد. در بین این موارد «نمودارهای كنترلی» معروفیت دارند. نمودارهای كنترلی و دیگر تكنیكهای SPC حداقل از دهه 1950 به بعد مورد استفاده قرار گرفته اند و از آنجایی كه آنها نسبتا پیچیده نیستند، غالبا به وسیله مدیریت یا پرسنل عملیاتی بدون آموزش رسمی مبانی آماری بكار گرفته شده اند. این پرسنل غالبا دارای تجربه های كافی با برنامه های معروف صفحه گسترده اكسل می باشند، اما ممكن است در خصوص بسته نرم افزاری آماری اصلی آموزش كمتری داشته باشند. اكسل پایه قابلیت ترسیم نمودارهای كنترلی را به طور مستقیم فراهم نمی آورد، با این وجود افزونه هایی برای این هدف موجود میباشند كه میتوان آنها را خریداری نمود.
در این مقاله ما یك افزونه مجانی اكسل را ارائه مینماییم كه غالب انواع شایع نمودارهای كنترلی را ترسیم مینماید. این امر در پی انتشار كتاب مونتگومری (2005 – Montgomery) توسعه یافته است، بنابراین چنین مبحثی را میتوان به عنوان یك مقاله كاملا مفید در زمینه اهداف آموزشی تلقی كرد.
كلمات كلیدی: كنترل فرآیند های آماری،SPC، نمودارهای كنترلی، اكسل (Excel)
-
برنامه صفحه گسترده اكسل و نمودارهای كنترلی
1-1. مقدمه
این مقاله تشریح كننده یك افزونه مجانی و منبعی باز با قابلیت ترسیم نمودارهای كنترلی برای برنامه معروف صفحه گسترده اكسل می باشد. این افزونه به كاربران غیر فنی اجازه خواهد داد تا قابلیت تولید نمودارهای مدنظر خود را داشته باشند، چرا كه این سیستم بسیاری از دستورالعملهای كتابچه مونتگومری(2005) را دنبال نموده و از این نظر برای مباحث آموزشی نیز می تواند مفید باشد.
2-1. نمودارهای كنترلی
نمودار كنترلی به عنوان یك نموداری زمانی بر روی محور X و محور Y مترادف آن به شمار می آید كه نشان دهنده خروجی یك هدف مشخص شده و خاص میباشد. این نمودار، همراه با محدوده های كنترلی از تئوری احتمالات سرچشمه گرفته است كه فراهم آورنده یك نقطه نظر بصری در زمینه ثبات چنین فرایندی است. به هنگامیكه نقطه ای بر روی نمودار به سمت بیرون محدوده های كنترلی كشیده می شود و یا به هنگامی كه رفتارهای غیر عادی خاصی مشاهده میشود، اپراتورها به هشدار لازم جهت بررسی یا اعمال دیگر دستورات دسترسی خواهند داشت. با وجود آنكه نمودارهای كنترلی را می توان در بسیاری از مضامین به كار گرفت، كاربرد آن در زمینه متجسم ساختن خروجی به عنوان برآوردهای شاخص كیفیت در امر تولید میتواند مناسب باشد.
3-1. انواع نمودارهای كنترلی
افزونه های ما مشخص كننده هشت نمودار كنترلی معروف میباشند. این نمودارها به صورت مرتبط با دادههای وضعیت یا صفات (مربوط به دسته بندی) یا دادههای متغیر(پیوسته) تشریح می شوند. برای داده توصیفی ما میتوانیم موارد ذیل را مد نظرقرار دهیم:
-
نمودارهای P، برای نسبت اقلام به ناقص در داده های دوجمله ای،
-
نمودارهای NP، برای تعداد اقلام ناقص در داده های دو جمله ای،
-
نمودارهای C ، برای تعداد اقلام ناقص در یك نمونه دارای اندازه ثابت از داده های پواسون و
-
نمودارهای U، برای نرخ تولیداقلام ناقص در داده های پواسون.
برای دادههای متغیر نیز میتوان موارد ذیل را در نظر داشت:
-
نمودارهای ، برای میانگین مجموعهای از برآوردهای پیوسته،
-
نمودارهای R، برای محدوده ای از یك مجموعه ای از برآوردهای پیشرفته،
-
نمودارهای S، برای انحراف معیار مجموعه ای از برآوردهای پیوسته و
-
نمودارهای X، برای برآوردهای واحد.
در هر مورد ما محدوده های كنترلی متناسبی را مهیا می نماییم. به علاوه ما به كاربران اجازه میدهیم تا قابلیت شناسایی مشاهداتی را داشته باشند كه خارج از محدوده های كنترلی قرار میگیرند و همچنین امكان ترسیم مجدد نمودار كه مستثنی كننده آن نقاط است را نیز خواهد داشت. برای داده های توصیفی ما مجموعه ای از آنچه تحت عنوان (قواعد خط مشی( خوانده میشود را اعمال می نماییم كه خود مشخص كننده ارزش بررسی های آتی خواهد بود آن هم در صورتی كه آنها تشكیل دهنده الگوهایی باشند كه در تبعیت با معیارهای خاص عمل نمایند. به طور مثال، یك قاعده این موضوع را بیان میدارد كه یك الگو به صورت مشكوك خواهد بود، دو مورد از سه نقطه پیوسته در بین محدوده و قرار گیرد.افزونه ما به كاربر اجازه میدهد تا قابلیت مشخص سازی این موضوع را داشته باشند كه چه هنگام برخی یا كلیه این الگوها فراهم هستند.
4-1. پیاده سازی
این افزونه در سیستمهای كاربردی ویژوال بیسیك پیاده شده است (به طور مثال به Walkenbach 1999 رجوع شود)، بنابراین به هیچ گونه كد كامپلایل شده ای نیاز نخواهد بود. ما عقیده داریم كه رویه نصب این افزونه و استفاده از آن حتی برای كاربرانی كه ماشینهای آنها تحت محدودیت قرار دارد، به طور مثال به وسیله ملاحظات امنیتی، آسان میباشد. رویه های پیاده سازی در اكسل سبب خواهد شد تا افزونه ها در معرض دسترسی به برنامه های بزرگ كاربران بر مبنای ادواتی باشند كه از طریق رابط صفحه گسترده كاربران باآنها كاملا آشنایی دارند، به جای بكارگیری یك نرم افزار خاص كه ممكن است از آن در زمینه های اطمینان از كیفیت بهره گرفت. استفاده ما از توابع ترسیم توسعه یافته متناسب اكسل سبب تولید نمودارهایی با وجهه ای خواهد شد كه به طور امیدوارانه ای برای بسیاری از كاربران وجهه های آشنا به شمار می آیند.
5-1. نصب
نگارش های اكسل قبل از 2007
كاربری كه دارای نگارش اكسل قبل از 2007 است باید رویه نصب افزونه خود را از طریق دانلود نمودن فایل افزونه در محلی در داخل کامپیوتر خود آغاز نماید. پس از آن کاربر قابلیت انتخاب ابزارهای افزونه (Tools / Add-Ins) را داشته و بدین وسیله بر روی کلید Browse کلیک می نماید تا آنکه افزونه مدنظر را بیابد و سپس با کلیک بر روی ok رویه نصب کامل خواهد شد. متعاقبا، یک قلم از نمودارهای کنترلی در زیر منوی tools یا ابزارها نمایان میشود و با انتخاب این مضمون صفحه آغازین به نمایش گذاشته خواهد شد.
اکسل2007
نصب افزونه در اکسل 2007 نیز با دانلود فایل افزونه در محلی مشخص از کامپیوتر کاربر انجام می پذیرد. پس از آن کاربر بر روی کلید Office در گوشه بالا سمت چپ صفحه کلیک می نماید. انتخاب گزینه های اکسل (Excel Options) در انتهای پنجره سبب ایجاد صفحه گزینه های اکسل خواهد شد که از طریق آن گزینه افزونه ها (Add-Ins) را میتوان در پانل سمت چپی مشخص کرد. به هنگامی که افزونه اکسل در لیست نمایش طوماری (drop-down) در انتهای صفحه، کاربر گزینه Go را کلیک نموده تا آنکه پنجره افزونه فعال گردد و سپس کلید Browse فشرده شده تا آنکه فایل افزونه انتخاب شود و در نهایت جهت تکمیل نصب کلید Ok فشرده می شود. در نگارش اکسل افزونه ها تحت نوار یا تب افزونه قابل دسترس خواهند بود که در آن هر ورودی دارای نام نمودارهای کنترلی بوده که تحت Control Charts مشهود است. با کلیک بر روی این گزینه ما میتوانیم به صفحه شروع برنامه برویم.
6-1. سازمان
بخش بعدی تشریح کننده رابطه کاربر و روشی است که بر مبنای آن کاربر قابلیت سازماندهی داده های خود به منظور استفاده از افزونه خاص را خواهد داشت. بخش 3و4 تشریح کننده نمودارها به صورت خلاصه برای کاربرانی هستند که از آشنایی چندانی با جزییات این سیستم برخوردار نمیباشند. در نهایت بخش 5 نتیجه گیری و دستورالعمل هایی را برای توسعاتی عرضه مینماید.
-
رابط کاربر
1-2. مثال: داده های یا اطلاعات توصیفی
شکل 1 نشان دهنده پنجره ای است که به هنگام فعال شدن افزونه ظاهر میشود. این پنجره خاص اطلاعات توصیفی میباشد. کاربری که نیاز به نموداری برای داده های متغیر دارد میتواند بر روی کلید متغیر ها (Variables) در ناحیه بالای مرکز پنجره کلیک کند (به بخش 4 رجوع کنید). این اطلاعات برای نمودار کنترلی توصیفی شامل مجموعه ای از شمارش های اقلام ناقص و مجموعه ای از اندازه های نمونه خواهد بود. داده های قرار گرفته در ورایاین فرم از جدول 6 الی 7 کتابچه منتکومری(2005) گرفته شده که خود مشخص کننده تعداد نقص های یافت شده در مجموعه های اندازه ثابت مدارهای چاپی می باشند. در اینجا کاربر یک نمودار c را درخواست می نماید.
اطلاعات یا داده ها و اندازه نمونه
کاربر یک رفرانس یا مرجع را در ستون شمارش داده وارد نموده و تعداد اقلام ناقص ایجاد شده در فیلد Enter Count Data را تعیین مینماید که برای این کار به طور معمول بر روی جعبه مربوطه کلیک شده و پس از آن ناحیه مرتبط بر روی صفحه گسترده با موس پررنگ یا هایلایت می شود. در صورتی که اندازه نمونه برای کلیه مشاهدات ثابت باشد، عدد را میتوان به طور مستقیم در جعبه اندازه نمونه ثبت نمود. به طور جایگزین کاربران میتواننداز موس جهت وارد شدن به ستون اندازه های نمونه استفاده نمایند. نمودار c مشخص کننده شمارش ها ( به جای میزانها) میباشد و بنابراین به گونه ای عمل مینماید که گویی کلیه مشاهدات دارای شمارشی در نمونه واحد اندازه یک است. برای آن نمودار( همانگونه که در شکل 1 نشان داده شده است) هیچ گونه اندازه نمونه ای را نباید وارد کرد.
انتخاب نمودار
در بالا سمت راست پنجره کاربر اقدام به انتخاب نوع سورد یا دسته بندی نمودار مد نظر خود می نماید. برای نمودارهای p و np هم چنین میتواند ارزشی برابر با parameter p در جعبه زیرین را وارد کند. برای نمودارهای c و u برچسب جعبه ها تغییر می نماید( همانند شکل1) تا آنکه به کاربر یادآوری شود که در این حالت باید پارامتر c را وارد نمود. در هر یک از موارد، پارامتر مرتبط از داده ها در صورتی که جعبه خالی رها شود ارزیابی خواهد شد.
محدوده های کنترلی
در امتداد وسط پنجره یک مجموعه ای از سه جعبه کنترلی وجود دارند که به کار بر اجازه ترسیم محدوده های کنترلی را خواهد داد(UCL/LCL) برای محدوده کنترل بالایی و محدوده کنترلی پایینی)، خطوط ±2 SD و ±1 SD . برای داده های توصیفی کلیه سه مورد این جعبه ها به صورت پیش فرض کنترل می شوند.
قواعد مرتبط با خط مشی
زیر جعبه های کنترلی محدوده کنترل مجموعه از سه کلید رادیویی وجود دارد، که به کاربر اجازه به کارگیری زیر مجموعه های مختلف قواعد کنترلی را خواهد داد. Apply Western Electric Rules در بردارنده هر یک از مجموعه های هشت قاعده لیست شده در کتابچه منت کومری می باشد (2005،صفحه 167). ( به طور فنی عبارت (قواعد الکتریکی غربی) غالبا به چهار پارامتر اولی دلالت می نمایند، اما ما این عبارت را به منظور تحریک کل مجموعه مشخص به کار خواهیم گرفت). به هنگامی که این گزینه انتخاب شد برنامه مربوطه با استفاده از نقاط فلگ یا پرچم مشخص کننده گوناگونی هر یک از این قوانین خواهد بود. به هنگامی که UCL/LCL انتخاب شد، تنها نقاطی که در بیرون از بخش پایینی یا بالایی بخش کنترل قرار میگیرند به صورت فلگ شده در خواهند آمد و البته Rules به معنای آن است که هیچ نقاطی را نباید فلگ نمود. به هنگامی که دو طرح به صورت همزمان تولید می شوند(به طور مثال، نمودارهای و )، این قوانین به صورت مجزا به کارگرفته خواهند شد.
نقاط مستثنی شده
به هنگامی كه یك یا چند نقطه درخارج از محدوده كنترلی قرار میگیرند( و یا آنكه یكی دیگر از قواعد را نقص می كنند)، امر شایع بررسی آنها به منظور مشخص نمودن این موضوع میباشد كه آیا مورد نقض شده را میتوان به علل شناخته شده ای تشریح نمود یا خیر برآوردهای به هنگامی ایجاد میشوند كه فرایند مربوطه به صورت خارج از مقوله كنترلی غالبا مستثنی شده و در این زمینه باید اقدام به ترسیم مجدد نمودار كرد. از طریق اضافه نمودن یك ستون اضافه داده در جعبه exclude، كاربران میتوانند این نقاط را با ورودی های بدان ستون وارد نموده و آنها را از هرگونه محاسبه ای مستثنی سازند.
موقعیت نتیجه
به صورت پیش فرض، نتایج در یك مجموعه ای از ستون ها به صورت فوری در سمت داده های كاربرگدان قرار میگیرند. در صورتی كه موقعیتی درجعبه ای results وارد شود، نتایج ممكن است به جای آندر موقعیت خاص قرارگیرند. در حقیقت، در نگارش كنونی این افزونه چنین ورودی نادیده فرض می شود.
2-2. داده های متغیر
شكل 4 نشان دهنده پنجره ای است كه به كاربران اجازه ترسیم نمودارهای كنترلی برای متغیرها را خواهد داد. تغییرات ناشی از این توصیف به صورت عمدتا اندك یا صغیر به شمار میآیند. داده های متغیر ما ماتریس یا قالبی از اطلاعات را مد نظر داریم، هر كدام از مجموعه ردیف ها تشریح كننده مجموعه ای از مشاهدات از یكرویه اجرایی خاص میباشد (به طور مثال، از یك كارگاه تولیدی). تعداد ستون ها در قالب داده بر این مبنا مشخص كننده اندازه بزرگترین نمونه در آن داده می باشد. در برخی از این ردیف ها، برخی ازورودی ها در صورتی كه اندازه های نمونه متفاوت باشند ممكن است به صورت خالی بر جای بمانند.
3-2. مهیا سازی داده ها
برای داده ها ی توصیفی، داده هایی که معرف شمارش های اقلام دارای نقص می باشند را می بایست در یک ستون آرایش داد. محاسبات بر روی صفحه انجام می پذیرند، بنابراین پس از رسم تصویر همچنان قابل رویت خواهند بود. این امر مزیت داشتن یک رویه شفاف در زمینه محاسبات را برای کاربران مهیا می سازد و علاوه بر این به معنای آن خواهد بود که در صورتی که مقادیر موجود در سلولهای جدید تغییر یابند(احتمالا به واسطه ترسیم مجدد نمودار به وسیله کاربر با توجه به اطلاعات آپدیت شده) نمودار نیز به خودی خود تغییر خواهد یافت. شکل 2 نشان دهنده روشی است که بر مبنای آن داده های حاصله از منتکومری(2005، جدول 4-6) مشخص می گردند. توجه داشته باشید که داده ها ی اندازه نمونه در سمت چپ ستون مشخص می گردند و از این رو ارائه دهنده تعداد واحد های غیر منطبق خواهند بود.
-
بررسی آماری: نمودارها برای داده های توصیفی
این بخش بررسی مختصری از نمودارهای کنترلی که به وسیله این افزونه ایجاد شده است و برای مشارکت کنندگانی که احتمالا با استفاده از آنها بیگانه هستند اطلاعاتی را عرضه مینماید. در هر مورد، ما یک نمونه تصادفی از برخی از اعداد توزیعی و شمارشی اقلام دارای نقص در نمونه (برای داده های توصیفی) را عرضه داشته و یا آنکه اقدام به برآورد هر قلم اطلاعاتی در این نمونه با سنجش های پیوسته ( برای داده های متغیر) مینماییم. پاراگرافهای ذیل معرف نمودارهای مختلف میباشند.
نمودارP
نمودارP به شرکت کنندگان کمک مینماید تا به موارد متنوع به گونه ای توجه نمایند که اقلام ناقص ایجاد می شوند. ما در نظر میگیریم که نمونه j حاوی مشاهدات nj است، هر یک از آنها یا به صورت ناقص و یا بدون عیب میباشد. تناسب نمونه موارد دارای نقص در داخل هر بخش، ، به یک روش معمول محاسبه میشود. این نمودار اقدام به طراحی این در برابر عدد نمونه خواهد نمود. خط مرکزی این نمودار به وسیله مشخص شده است که به عنوان نرخ نقص موجود از کلیه نمونه های حاصله (یا مقدار p که به وسیله کاربران مهیا شده است، در صورتی که چنین موردی وجود داشته باشد) در نظر خواهد بود.
نمودار np
نمودار np به سادگی به عنوان یک نمودار p مدنظر میباشد(برای مورد اندازه نمونه ثابت) که در آن کلیه چیزها در n ضرب شده است. این بدان معناست که محور عمودی نمودارها برحسب تعداد موارد دارای نقص مشخص می گردد، به جای میزان نقص، که برای پرسنل غیر فنی تفصیل آن راحتر خواهد بود. نمودار np برای داده های دارای اندازه نمونه متغیر مناسب نیست، چرا که شمارش نقص به طور طبیعی با افزایش اندازه نمونه افزایش خواهد یافت. چنین موردی سبب خواهد شد تا یک خط مرکزی متغیر حاصل شود که تفسیر آن مشکل خواهد بود. این افزونه اجازه ترسیم چنین نموداری را نخواهد داد.
نمودارc
نمودار c اقدام به شمارش تعداد نقص ها (البته به غیر از اقلام ناقص) در یک نمونه خاص می نماید. چنین موردی برای داده هایی که از یک پردازش پواسون حاصل آمده اند می تواند متناسب باشد. ما به یک اندازه نمونه ثابت نیاز خواهیم داشت ( تا آنکه از خط مرکزی ثابت اطمینان یابیم) و بر این مبنا ما اقدام به محاسبه میزان نقص cj در داخل هر نمونه خواهیم کرد. خط مرکزی این نمودار به مقدار تنظیم می شود که به صورت مقدار مشخص شده cخواهد بود و در صورتی که هیچ مقداری مشخص نشده باشد ،میانگین cj منظور خواهد شد. در پی فرضیه پواسون، ما اقدام به محاسبه انحراف معیار به عنوان ، نموده و خطوط کنترل را در و ترسیم می کنیم.
نمودار u
نمودار u مشخص کننده میزان نقص، به جای شمارش آن، در داده های نوع پواسون میباشد. برای یک اندازه ثابت نمونه n، بنابراین، به طور ساده نمودار c که در آن هر چیزی به وسیله n تقسیم شده است. به هنگامی که اندازه های نمونه تغییر مینماید و هیچگونه خط مرکزی نیز مهیا نمی باشد، خط مرکزی با توجه به مجموع کل نقص ها تقسیم بر کل اندازه نمونه مشخص میگردد. خطوط کنترلی برای نمونه j در ترسیم خواهدشد.
-
بررسی آماری: نمودار ها برای داده های متغیر
نمودار به هنگامی مورد استفاده قرار میگیرد که داده ها شامل مجموعه ای از نمونه های پیوسته باشند، هر برآورد به عنوان iid فرم برخی از موارد توزیعی در نظر گرفته میشود. خط مرکزی این نمودار به یک حالت مشخص شده توسط کاربر µ تنظیم شده، در صورت وجود، یا آنکه برای مجموع میانگین کلیه مشاهدات در نمونه تعیین می گردد. در صورت تامین µ (یا )، محدوده های کنترلی به طور متعارف در ترسیم خواهند شد.
نمودار و S، همراه با s
نمودار R برای اندازه های نمونه متغیر متناسب نیست، چرا که در این خصوص، چنین موردی سبب ایجاد یک تغییر در خط مرکزی میگردد. به هنگامی که اندازه های نمونه متغیر باشند، و یا به هنگامی که بزرگ باشند (بهتر است بگوییم بزرگتر از گرده شده 10 یا 12) مونتکومری (2005) استفاده از نمودار که به طور مستقیم بر مبنای انحراف معیار میباشد همراه با نمودار S که نشان دهنده مقادیر متغیر انحراف های معیار نمونه در امتداد زمان است را پیشنهاد میکند. به هنگامیکه یک مقدار استاندارد s تامین گردد، نمودار همانند قبل ترسیم میشود.
نمودار و S، بدون حضور s
به هنگامی که مقدار s داده نشده باشد، ما اقدام به محاسبه ، میانگین نمونه انحراف های معیار (وزن شده به وسیله اندازه نمونه در صورت نیاز)، خواهیم نمود و به علاوه s ؟ را نیز ارزیابی مینماییم. نمودار در خط مرکزی در و محدوده های کنترلی در ترسیم می شوند، که در آن A3 مقدار دیگری است که میتوان آنرا در جدول مشخص نمود و یا از محاسبه کرد.
نمودار X برای مشاهدات واحد
به هنگامی که امر ترسیم یک نمودار کنترلی برای برآوردهای واحد الزامی باشد، استفاده از یک برآورد در محدوده خاص با توجه به محدوده متحرک و میانگین آن، متعارف خواهد بود. این بدان معناست که ما اقدام به تعریف نموده و میانگین این موارد، را محاسبه میکنیم. سپس نمودار کنترلی دارای خط مرکزی خود در و محدوده های کنترلی خود در خواهد بود برای این نمودار لازم است توجه ویژه ای در زمینه موارد استثنا شده در نظر گرفته شود. در صورتی که به طور مثال مشاهده 5 مستثنا گردد، ما باید اطمینان یابیم که هیچ کدام از یا در محاسبه به کار گرفته نشده باشد.
-
نتیجه گیری وتوسعه آتی