Введение

В настоящее время трудно себе представить исследование процессов, продукции и явлений без использования математической статистики, регрессионного и корреляционного анализа, методов моделирования и других приемов, опирающихся на вероятностно-статистические закономерности. Развитие информационных технологий не только значительно ускорило процесс обработки информации, но также повысило качество и достоверность результатов исследования. Применение компьютерных программ для аналитических исследований и прогнозирования должно быть рабочим инструментом специалиста, связанного с обработкой статистической информации.

Сегодня наиболее популярным является программное обеспечение, работающее в операционной системе Windows и поставляемое вместе с компьютером. Microsoft Excel – одна из таких программ, предназначенная упорядочивать, обрабатывать, графически представлять и анализировать различную статистическую информацию. Однако многие книги, посвященные MS Excel, лишь описывают инструментальные возможности этой программы, не объясняя, как ими пользоваться при решении конкретных задач. В связи с этим данные методические указания направлены на рассмотрение и практическое решения сложных статистических и инженерных задач с помощью возможностей заложенных в программе MS Excel.

Методические указания содержат 8 лабораторных работ по 3 основным темам дисциплины. В каждой работе изложены краткие теоретические сведения, рассмотрены примеры и подготовлены задания для самостоятельной работы, дана методика и порядок проведения работ с применением программного обеспечения ПК.

Методические указания предназначены для обучающихся по направлению подготовки 27.03.01 – Стандартизация и метрология всех форм обучения и будут использованы при изучении дисциплины «Практикум по стандартизации и сертификации с применением ПК».

Тема 1. Работа в графическом редакторе

MS EXCEL И WORD

Лабораторная работа 1

Тема . Анализ данных и построение диаграмм

в графическом редакторе MS EXCEL

Цель работы: Ознакомление с работой в графическом редакторе программы MS Excel и Word.

Задание: 1. Изучить приемы анализа данных и построения диаграмм в графическом редакторе MS Excel и Word.

Выполнить самостоятельно задание по обработке результатов в графическом редакторе MS Excel и Word.

Основные сведения

Существует семь традиционных методов (инструментов) статистического управления качеством: графики, контрольные листки, причинно-следственные диаграммы, диаграммы рассеяния (разброса), гистограммы, диаграммы Парето, контрольные карты.

Провести анализ большого количества числовых данных значительно легче, если эти данные изобразить графически. Для графического изображения числовых данных используют диаграммы. Диаграммы в MS Excel 2007 строятся по данным, которые необходимо представить в электронной таблице.

Пример 1.1.1. Определить оптимальный волокнистый состав хлопчатобумажной ткани, обеспечивающий максимальную прочность, гигроскопичность и устойчивость к истиранию по плоскости.

В таблицу MS Excel занести данные табл. 1.1.1.

Таблица 1.1.1
Показатели качества											Свойства
0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100		% лавсанового волокна
20	28	34	42	49	54	58	62	64	68	70		Прочность при разрыве
1	1,5	2	3	4	5	5,4	5,9	6,2	6,8	7		Устойчивость к истиранию х103
15	14	11,5	10	8,9	8	7,4	6,5	4,2	2,2	1		гигроскопичность

Выделить весь диапазон числовых данных. На ленте нажать Вставка/Диаграмма/Гистограмма. В Excel 2007 можно построить диаграммы 11 типов (рис. 1.1.1), названия и примеры которых приведены в таблице 1.1.2. Каждый из этих типов

Рис. 1.1.1

д иаграмм имеет несколько видов (с группировкой, с накоплением, нормированная с накоплением, с маркером и т.д.). Из всех типов диаграмм чаще всего используют гистограммы, графики, круговые, линейчатые и точечные диаграммы.

Таблица 1.1.2. Типы диаграмм в MS Excel 2007

Типы диаграмм
Гистограмма	С областями	Кольцевая
График	Точечная	Пузырьковая
Круговая	Биржевая	Лепестковая
Линейчатая	Поверхность

В зависимости от содержания, обрабатываемых данных, и стоящих перед вами задач, выбираете тип диаграммы. Для обработки данных примера 1.1.1 целесообразно использовать диаграмму График.

Диаграмму График целесообразно использовать, если количество данных в выборке достаточно большое и нужно отобразить динамику изменения данных во времени, сравнить изменения нескольких рядов данных.

Рис. 1.1.2.

Выделяют данные и выбирают тип и вид диаграммы. На листе электронной таблицы автоматически будет построена эта диаграмма, значения свойств объектов которой устанавливаются по умолчанию (рис. 1.1.2).

Диаграммы в MS Excel динамичные: при изменении данных в таблице кривые диаграммы автоматически изменяются. Область диаграммы становится выделенной, а на Ленте появляются временные вкладки работы с диаграммами: Конструктор, Макет и Формат.

Построенную диаграмму можно редактировать. В диаграммах ряды данных по умолчанию формируются из данных строк электронной таблицы. Их можно изменить, для этого выполнить действия: Конструктор / Данные / «Строка / столбец».

Если возникает необходимость добавить новые столбцы (строки) с данными, нужно изменить диапазон ячеек, по данным в которых необходимо построить диаграмму. Для этого, нужно: Выбрать диаграмму. Выполнить Конструктор / Данные / Выбрать данные. В окне Выбор источника данных выбрать кнопку Свернуть в поле Диапазон данных для диаграммы. Затем выделить в таблице необходимый диапазон ячеек. Выбрать кнопку Развернуть для разворачивания окна Выбор источника данных. Выбрать кнопку ОК.

Для добавления названия диаграммы и осей надо выполнить действия: Макет/ Подписи/ название осей или «название диаграммы». Выбирая там же, Легенда можно удалить ее или расположить в любом ином месте. Выбирав Подписи

Рис. 1.1.3. Окончательный вид графика «Влияние волокнистого состава на свойства ткани»

д анных можно отобразить значения рядов данных из электронной таблицы на соответствующих геомет-рических фигурах. В диалоговом окне Оси и Сетка вкладки Макет можно устанавливать режимы отображения или скрытия осей (рис. 1.1.3).

Для математического описания установленной графической зависимости данных можно добавить линию Тренда и уравнение, описывающее эту зависимость, а также добавить величину достоверности аппроксимации. Для этого в выполнить действия Вставка/Макет/Анализ/ Линия тренда. Из предложенных вариантов выбрать тип линии тренда, а из «дополнительные параметры линии тренда» в появившемся окне поставьте галочки напротив показать уравнение на диаграмме и показать на диаграмме величину достоверности аппроксимации и нажмите кнопку закрыть.

На графики появится уравнение и значение величины достоверности. Полученное уравнение позволяет управлять процессом производства тканей разного волокнистого состава с заданными показателями качества.

Для надписи кривых графика надо зайти на вкладку Вставка /Текс/Надпись. Затем щелкнуть по области построения графика в том месте, куда хотите вставить надпись и произведите надпись (например, кр. 1) (рис. 1.1.3).

Скрыть рамку графика – вкладка Работа с диаграммами/ Формат/Стили фигур/ контур фигур/кнопка «нет контура».

Изменить направление названия оси: вкладка Работа с диаграммами/Макет/Подписи/название осей/Название основной вертикальной оси/ Дополнительные параметры/Формат названия оси/ Выравнивание/ Направление текста.

Готовый график имеет вид (рис. 1.1.3).

Точечные диаграммы целесообразно использовать, если нужно отобразить данные непрерывных процессов, в наборах которых достаточно большое количество данных, если нужно отобразить динамику изменения данных во времени, сравнить изменения нескольких рядов данных.

Точечные диаграммы с гладкими кривыми можно использовать для построения графиков функций, предварительно заполнив диапазон ячеек значениями аргумента и соответствующими значениями функции.

Можно построить на одной диаграмме графики двух функций и использовать их для приближенного решения уравнения.

Диаграмма Гистограмма. По форме гистограммы бывают плоской и объемной формы, цилиндрической, пирамидальной и конической формы. Гистограммы целесообразно создавать тогда, когда нужно сравнить значения нескольких наборов данных, графически изобразить отличия значений одних наборов данных по сравнению с другими, показать изменения данных с течением времени.

В гистограмме с группировкой прямоугольники, которые являются графическими изображениями числовых данных из разных наборов, располагаются рядом друг с другом, а в гистограмме с накоплением - друг на друге (рис. 1.1.4).

Это дает возможность в гистограмме с накоплением оценить суммарные данные и вклад каждой составляющей в общую сумму.

Рис. 1.1.4. Гистограммы: а - с группировкой; б - с накоплением; в - нормированная с накоплением

В нормированной гистограмме с накоплением вертикальная ось имеет шкалу в процентах. Это дает возможность оценить процентную часть данных в общей сумме.

Анализируя гисто-грамму с накопле-нием (рис. 1.1.4, б), можно определить, например, количество выпускаемой продук-ции двух швейных цехов вместе в каждом квартале, а также провести анализ динамики выпуска продукции по месяцам, кварталам и видам продукции каждого цеха в отдельности.

Анализируя нормированную гистограмму с накоплением (рис. 1.1.4, в), по этим данным можно определить выпуск продукции в %. Так наглядно видно, что в I и II кварталах проценты производства каждого цеха стабильны, что в III квартале процент производства цеха «1» резко упал и др.

Линейчатые диаграммы аналогичны гистограммам и отличаются от них лишь горизонтальным расположением геометрических фигур. Линейчатые диаграммы удобно использовать, если горизонтальное расположение геометрических фигур выглядит нагляднее, чем вертикальное.

Например, если вдоль горизонтальной оси откладываются возрастающие промежутки времени или температуры, а также, если на диаграмме нужно изобразить много элементов данных, или если подписи лучше воспринимаются в горизонтальном положении и др.

Рис. 1.1.5. Выпуск продукции по годам: 1 – в 2010г; 2 – в 2011 г.;3 – в 2012 г.; 4 – в 2013 г.; 5 – в 2014г; 6 – в 2015 г.; 7 – в 2016 г.

Рис. 1.1.6. Лепестковая диаграмма качества ткани

К типу диаграмм Круговая относятся плоские и объемные круговые диаграммы. Круговые диаграммы (рис. 1.1.5) целесооб-разно использовать тогда, когда нужно отобразить части одного целого, срав-нить соотношение частей и частей к целому. Например, %, выпуска продукции по годам. Круговые диаграммы позволяют отобразить только один ряд данных, они не могут быть построены, если данные содержат отрицательные числа. Круговые диаграммы перестают быть наглядными, если на них отображено много элементов данных. Несколько круговых диаграмм можно заменить, например, одной нормированной гистограммой с накоплением.

Для размещения данных на круговой диаграмме надо выделить диаграмму и выбрать: Работа с диаграммами/ макет/подписи данных/ дополнительные подписи данных/формат подписи данных / параметры подпи-си поставить галочку в вариантах «включить в подписи» и «положение подписи».

Тип диаграммы Лепестковая (рис. 1.1.6). Удобно использовать при анализе данных по нескольким параметрам. Рассмотрим по шагам, как построить лепестковую диаграмму оценки качества ткани по десятибалльной шкале по следующим параметрам: прочность - 9 баллов; гигроскопичность – 6 баллов; несминаемость – 10 баллов; теплозащитные свойства – 10 баллов; износостойкость – 7 баллов.

В таблице Excel набираем 1-ая строка – показатели, 2-ая строка – значения в баллах. Выделяем область построения А1:Е2. Заходим на вкладку Вставка/Диаграммы/Лепестковая. Автоматически построится диаграмма (рис. 1.1.6).

Рис. 1.1.7. Распределение температуры в структуре материала

П остроение диаграммы Поверхность. Надо исследовать распределение темпера-туры в структуре материала при дублиро-вании. Заносим данные в таблицу Excel. Выделяем область построения диаграммы.

Заходим на вкладку Вставка / Диаграммы / Поверхность.

Автоматически построит-ся диаграмма (рис. 1.1.7).

Вносим название диаграммы и осей.

Мы рассмотрели наиболее часто используемые диаграммы. Самостоятельно просмотрите все остальные типы диаграмм.