
книги из ГПНТБ / Маршак, М. И. Теория технологической статистики
.pdfпроцесс можно считать стационарным на определенных ин
тервалах времени.
Полученные регрессионные зависимости изменяются при
переходе от одного временного интервала к другому. Поэто му увеличение числа данных часто приводит только к увели чению вычислений без повышения / или даже с уменьшением/ точности результатов. Исходя из этого результаты первых наблюдений в некоторых случаях следует отбрасывать и пере считывать по оставшимся данным значения искомых парамет
ров регрессионных моделей.
Итерационные соотношения для этого случая имеют вид
|
|
|
и |
|
|
|
|
г |
|
|
|
С ^ А / ч ) = С ^ ) + |
S a |
|
|
(о) У У |
с ч (А' ) ' xj (°) |
/4.10/ |
|||||
|
|
|
\ |
~ |
У |
f |
c.4 (//)-Xi(o) Xjfo) |
|
|||
|
|
|
|
c |
~ 0 |
i - C |
|
|
|
|
|
/ , л |
, |
, |
t l |
Ci, M -W o fy CL^)x, (o)-yfoj] |
|
||||||
|
|
|
i - f |
|
|
|
|
/4. II/ . |
|||
|
|
|
Jz o |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
irO |
|
|
|
|
|
||
Здесь |
результат |
первого наблюдения |
|
|
|||||||
|
jf(o), Хо[о), |
Х,(о), |
. . |
. . |
, Х р Ю ) |
|
|||||
необходимо отбросить и получить по |
оставшимся X/ - I |
наблю |
|||||||||
дениям |
значения |
элементов |
обратной |
матрицы c Lj [ / / ~ |
|||||||
и коэадициентов регрессии |
Q.L (/X- |
l ) |
|
||||||||
|
При вычислении по этим формулам объем вычислений |
||||||||||
значительно уменьшается по сравнению с непосредственным |
|||||||||||
решением нормальных уравнений. |
|
|
|||||||||
|
Приведем расчеты по описанной методике. |
|
|||||||||
|
По 100 наблюдениям было определено уравнение прочности |
||||||||||
бетона |
У |
марки M-2G0 |
от факторов |
производственного |
про- |
||||||
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
108
цесса приготовления бетона: процентного содержания крупно го заполнителя X j и цементно-водного отношения Х2 .
Регрессионное уравнение имело следующий вид:
У3= 48,87759 + I , 6SI632 Xj + 115,8051 Xg.
Оценка остаточной дисперсии. |
|
б^т/ЮО]/ |
= |
|
|
|||||||||
ICC |
л £ |
|
|
|
|
|
4 |
' |
|
|
|
|
||
£ |
|
^ |
|
= 5 3,7046 .Значения элементов |
обратной матрицы |
|||||||||
С,; : |
|
4 0 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CI I |
/ 100 / |
0,0164701, |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CI2 |
/ 100 |
/ |
0,1003201, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C2I |
/100 / |
0,1003201, |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
/100 / |
0,3038302. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
C22 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Получено 101-ое наблюдений: У3 = |
212; |
X j |
- |
5 0 ,4 ; |
Xg |
- 1 ,2 0 . |
||||||||
По итеративным формулам /4.8/ |
/4,9/ |
определим значения |
||||||||||||
а -,/ 1 |
0 1 /, |
cza/l0 |
1 /. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Для |
этого |
вычислим величины |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d , |
' |
|
/юо/х |
(Ю 1 / |
= Cjx |
/10°/ |
h |
( lQ1J |
|
+ |
||||
+ С1 |
2 |
/Ю0/ |
Х2 /Ю1/ = 0,0164701 - |
50,4 |
+ 0,1003201 - |
1 ,2 = |
||||||||
|
|
|
|
= 0,9504771 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
da = |
J |
/ЮО / |
Х^ |
/101 / = С12 /100/ Xj |
/101/ |
+ |
||||||||
+С2//100/ Х2/Ю 1/ |
= 0,1003201 - 50,4 + 0,3038302 * 2,2 = |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
= 5,420729. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
= I |
+ C jj/ЮО/ X j |
/101/ + CI 2 |
/100/ X j |
/101/ X2 |
/ I0 IA |
109
+ |
C g j / r Q O / X g / I O I / |
X j / I O I / |
+c22 |
/ 1 0 0 / |
x 2 / 1 0 1 / = |
|
|
||||
|
|
|
г |
= 55,408924 . |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ |
= У /101/ - |
21 |
a-c |
/100/ x |
Х-/101/ = 212 - |
1,631632 f |
|||||
•50,4 -115,8051‘'•’ i , 20 = - |
9,2003728. |
|
|
|
|
||||||
CL, /Ю0/ = |
CL,/100/ + -------------------------= 1,631632 |
+ |
|
||||||||
|
+ 0.9504771 •/ -9,200373/ |
_ |
j |
4738I0 |
|
|
|
||||
|
55,408924 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
& */1 0 1 / |
= |
вг/1С0/ |
+ - — |
|
----- = |
115,8051 |
+ |
|||
|
+ 5.420729 |
• |
/-9.200373/ |
= m |
|
|
|
|
|||
|
55,408924 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
( 1 , / i q i / = у - |
a,/ioi/ |
Xj + |
a y io i/ X2 |
=49,00112. |
||||||
Таким образом, новое уравнение регрессии имеет вид |
|
||||||||||
|
У3 = 49,00112 + I.47S8I0 Xj + 114,9050 Ц . |
|
|
||||||||
|
Вопросы адаптации следует учитывать при выборе опти |
||||||||||
мальных режимов производственных процессов, |
а также |
при |
построении автоматизированных систем управления процессами. В частности, методы адаптации можно успешно применять
при определении оптимальных бетонных смесей и при автомати
зации процесса |
приготовления Сетона, |
||
|
Отметим, что изложенные методы можно использовать кан |
||
при линейной, |
так и при нелинейной зависимости. |
||
|
Нелинейные |
зависимости |
могут быть представлены в виде |
Jfs |
/Гоа * путем введения |
соответствующих обозначений. |
|
' |
Ьапример*, зависимость |
|
Н О
г |
а 0'+ а, г, + |
я? *■ <2-3 |
<2yZa a s & * * |
|
можно переписать в виде
у * о * х 0 + а ,х ,+ а г Х г+ а3 х3 + а ¥Ху + a 5 Xs
положив,
Хо~ 1 > 2 , - Xi , it, —Xt ) 2 j - Хй/ 2 з - Xyi Xi Xg ~Xg t
а для последнего соотношения можно использовать выве денные формулы.
§ 3 . Переменная корреляции
Вопросу переменной корреляции посвящцн ряд работ советских статистиков старшего поколения1. В этих рабо тах рассматривалось изменение коэффициента корреляции во времени при .соблюдении определенных предпосылок.
В.С.ИстремскиИ рассматривает случай/ когда о течением времени t изменяется лишь числитель £ ( х у ) формулы,
определяющей коэффициент корреляции.
|
г |
- |
J L |
|
L l.lL ------- |
|
|
|
|
|
/ 4 .1 2 / |
||
|
|
|
'L W T T W T |
|
|
|
|
|
|
||||
а |
ё х |
= |
/ В ( * ' ) |
и |
ё у - |
1(В (Ц*) |
|
остаются постоянные |
|||||
/но |
зависят |
от |
t |
Л |
Здесь |
В |
-злак |
математическо |
|||||
го |
ожидания, |
X |
и |
у |
-отклонения случайных переменных |
||||||||
от |
математических |
ожиданий |
э т и у |
переменных. |
|||||||||
|
Колее |
сложный |
случай |
, |
когда |
не |
только |
В ( X у ) будет |
|||||
Функцией от |
|
t |
, |
но и |
6 л |
и бу. являются функциями от |
|||||||
времени |
В |
} |
рассматриваются в работах |
И,С.Четверикова и |
|||||||||
С .Л Боброва.Н.С.Четвериков |
предлагает |
выявлять эволютор- |
Б.Лстремский I.» С, Избранные труды.М. /’Статистика", 1964, Четвериког. И.К.Статистические и стохастические исследо вания.!,!. .Госстатиздат, 1963*, Бобров С.II.Переменная корре-
•ллция.-Ii о б .: Математические методы в статистике",М „ , "Экономическая жизнь", 1927.
III
но изменяющийся уровень каждого из выражений В (x tf), |
<эл> |
|
(эй |
, интерполируя подобранную кривую по методу |
наи |
меньших |
квадратов. |
|
Для |
вычисления значения коэффициента корреляции, |
ко |
торое должно получиться к какому-либо моменту времени, он предлагает брать соответствующие этому времени орди наты интерполированных кривых для Е [х у ), 6 х , и этими ординатами заменять средние величины, входящие в формулу коэффициента корреляции.
С.ПоБобров применяет так называемый скользящий коэф фициент корреляции. При его вычислении выбирается опре деленный интервал скольжения / т .е . некоторая совокупность данных/ и для него определяется коэффициент корреляции; затем отбрасывается результат первого наблюдения и присое диняется дополнительный результат наблюдения, после чего для вновь полученного массива данных вновь вычисляют коэффициент корреляции и т .д . Имея такую серию к о э ф ф и ц и
ентов корреляции, можно получить информацию об изменении коэффициента корреляции во времени.
Б.С.Лстремский указывает на непреодолимую сложность выкладок в этом случае. Мы полагаем, что весьма целесо образно рассматривать более общий случай процессов с не устойчивыми, параметрами, т .е . изменяющимися во времени. Такими параметрами могут быть коэффициенты регрессии, коэффициенты корреляции, корреляционные отношения и т . п . , поскольку неустойчивость /изменение во времени/ коэффици ентов корреляции, как правило, тесно связана с неустойчи востью коэффициентов регрессии, т .е . невозможностью по строения регрессионного уравнения с постоянными /незави симыми от времени/ коэффициентами.
В случаях, когда изменения этих параметров происходят достаточно медленно / в сравнении с интервалом времени получения двух рядом стоящих наблюдений/, целесообразно поступать следующим образом.
и г
I .В соответствии с методами, излоаенными а гл.П , оп ределить промекуток времени, в течение которого парамет ры регрессионного уравнения Ц-Ое-га-.х, -f-as xa + .. ■t о,р хр не изменились, и по наблюдениям, полученным в этот проме жуток времени,построить регрессионное уравнение, а также вычислить коэффициенты корреляции или корреляционные от ношения, характеризующие взаимосвязь факторов. Этот метод
позволяет также выбрать момент времени /номер наблюдения/, начиная с которого следует проводить корректировку моде ли или построение новой регрессионной модели.
2 . Для пересчета коэффициентов регрессии при получении нового-массива наблюдений целесообразно использовать ре куррентные соотношения, рассмотренные в предыдущем парагра фе.
Для вычисления коэффициентов корреляции также целесо образно использовать.рекуррентные формулы, которые дают
возможность не запоминать |
результаты |
всех п + т |
наблюдений. |
|
Эти коэффициенты получаем следующим образом. |
|
|||
Пусть X j, |
Х2 , . . . |
-значения фактора 1 |
у |
|
Уj , У2>. . . |
У/, -значения фактора |
У . |
|
Тогда, кан известно, коэффициент корреляции для этих факто
ров равен |
__ |
_ |
__ |
|
|
- |
* ' * |
1 |
/4.13/ . |
Для вычисления этого коэффициента корреляции нужно вычис
лить следующие |
показатели: |
|
|
п |
|
> |
п |
|
|
||
П |
|
|
|
|
* |
а также |
|
&- у г
Пусть получены результаты новых наблюдений за факторами
X и У .
ИЗ

X r\ + i > X n * 3 f ■ ■ ■ > X n + m
t * г,
Тогда для вычисления коэффициента корреляции по
наблюдениям нет необходимости запоминать все эти наб
людения, достаточно |
запомнить значения х (п ) , |
у ( л ), |
Г у ( г ) ,б 1 Ф У \ А у ( п )) |
и результаты новых т |
-наблю |
дений. |
|
|
Имеет место соотношение |
|
X ( n t m ) г |
» Х ( П 1 Т Х " " + Х Я* * * - |
|
|
/ 4 14/ |
||||||
1 |
|
' |
|
|
п + т |
|
|
|
|
|
здесь |
х ( т + |
п ) |
-средняя |
арифметическая, |
полученная |
|||||
по |
результатам |
п + т |
наблюдений, |
Х / п ) |
-по результа |
|||||
там |
п |
|
наблюдений.Справедливость соотношения /4.14/ |
|||||||
можно проверить прямым просчетом, принимая во внимание, |
||||||||||
что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
r . |
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналогично: |
|
|
|
|
|
|
|
|||
X U(п->- т) - |
П Xjfln)+Xn*i ' Цп+ t + ■ |
|
+Хп*-т |
|
||||||
® |
|
|
|
|
|
П + т |
|
|
|
|
й ( п + т ) |
- |
n y l n ') 't' |
У |
|
■ ■ |
* Угч-т |
||||
* |
|
|
|
|
|
п + т |
|
|
|
|
X * ftVw) ~ ^ |
п ) * Xn*i |
+ ■ |
* |
X я*- т |
|
П+ т
114
После чего вычисляем коэффициент корреляции.
Таким же образом, зная Х (п), у (п ), * у (п) ,б Ы п)], & [tf[n)J
и результаты новых наблюдений, можно вычислить множест венный коэффициент корреляции, а также частные и парные коэффициенты корреляции для случая множественной корре ляции, которые в конечном итоге являются (функциями этих параметров.
Матрицы парных коэффициентов корреляции между факто рами производственного процесса и показателями качест ва бетона в течение летнего и зимнего периодов приведе
ны п табл. 4 .5 |
, 4 .6 . |
Как следует |
из табл. 4 .5 ,4 ,6 коэффициенты парной кор |
реляции между некоторыми факторами значительно измени лись. Коэффициенты корреляции, вычисленные для всего по лученного массива данных, не имеют реального смысла и являются лонными.
При проведении дополнительных наблюдений пересчета коэф фициентов регрессии и корреляции целесообразно осущест влять по предложенным рекуррентным формулам.
Таблица 4 .5 Матрица парных коэффициентов корреляции между параметрами производственного процесса приготов ления бетона марки М-200 по результатам зимнего
|
|
периода |
|
|
|
|
|
: |
: |
X* |
: Х5 |
: * 6 |
\ . н |
|
у 1 |
|
|
|||
yi |
: |
I |
- 0 ,2 9 |
- 0 , 2 1 . |
0 ,1 5 |
0 ,2 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
0 ,4 0 ' |
0 ,2 3 |
0 , 2 1 |
h |
|
|
|
I . |
-0 ,6 9 |
0 ,3 2 |
|
|
|
|
I |
-0 ,3 1 |
|
% |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
I
115
Таблида 4 .6
Матрица парных коэффициентов корреляции между пара метрами производственного процесса приготовления бетона М-200 по результатам летнего периода
, |
: |
: |
X q : |
X 5 |
: |
X b |
: X , |
Г 1 |
|
|
|
|
|||
У, |
|
I |
- 0 ,0 5 |
- 0 ,1 5 |
|
0 ,0 4 |
0 ,1 6 |
h |
|
|
I |
-0 ,3 7 |
|
- 0 , 0 2 |
0 ,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Х5 |
|
|
|
I |
|
- 0 ,7 1 |
-0 ,3 6 |
Ч |
|
|
|
|
|
I |
- 0 ,2 8 |
|
|
|
|
|
|
|
h |
I |
|
Наименования факторов указаны в таблице 2 . 1 .
З А К Л Ю Ч Е Н И Е
Проведенная исследовательская работа позволила сфор
мулировать следующие |
выводы: |
Д л я у в е л и ч е н и е я э ф ф е к т и в н о с т и |
|
п р о и з в о д с т в |
а , повышения его технического уровня |
и исследования оррунтурь! производственного процесса необ ходимо использование и развптие статистической методоло гии. Статистика является орудием научного исследования про изводства. Острота и действенность статистических методов находится в прямой зависимости от уровня развития статис
тической науки и особенно общей теории статистики, основан-' ной на марксистско-ленинской методологии.
Н е о б х о д и м о с т ь |
|
д а л ь н е й ш е г о |
|
р а з в и т и я |
статистической |
методологии исследования |
|
производства, |
большой эффект |
от |
её применения на промыш |
ленных предприятиях настоятельно требуют выделения особой отрасли статистики-тех.нологической статистики, которая пользовалась бы всеми достижениями современной статистики в сама внесла бы свой вклад в развитие теории.
Т е х н о л о г и ч е с к а я с т н т и с т и к а изучает структуру, динамику и взаимосвязи производственного процесса, пользуясь статистической методологией.
Производственные процессы, как правило, имеют массовый характер, а массовым процессам присущи статистические зако номерности, успешное изучение которых возможно только специальио разработанными для этого статистическими методами. Зти методы используются для анализа информации о процессе, выраженной в виде технико-экономических показателей, для оптимальной организации и управления процессом.Технологи ческая статистика изучает количественную сторону качествен-
117