698
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образо-
вания «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
О.Л. Любимцева
Методы обработки результатов и внедрения научных исследований
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям для обучающихся по дисциплине:
«Методы обработки результатов и внедрения научных исследований», направления подготовки 27.03.01 «Стандартизация и метрология», профиль «Стандартизация и сертификация»
Нижний Новгород
2016
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образо-
вания «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
О.Л. Любимцева
Методы обработки результатов и внедрения научных исследований
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям для обучающихся по дисциплине:
«Методы обработки результатов и внедрения научных исследований», направления подготовки 27.03.01 «Стандартизация и метрология», профиль «Стандартизация и сертификация»
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
УДК 001 (075.8)
Любимцева О.Л. Методы обработки результатов и внедрения научных исследований [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос./ О.Л. Любимцева; Нижегор. гос. архитектур.- строит. ун-т, -Н.Новгород: ННГАСУ, 2016. - с. -1 электрон. опт. диск (CD-RW)
В учебно-методическом пособии приводятся характеристики содержания курса лекций и практических занятий по разделам с указаниями к самостоятельной работе студентов, включая типовые задания и пример оформления задачи.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине: «Методы обработки результатов и внедрения научных исследований», направления подготовки 27.03.01: «Стандартизация и метрология», профиль: «Стандартизация и сертификация».
© О. Л. Любимцева, 2016
© ННГАСУ, 2016.
Содержание |
|
Характеристика содержания лекций..................................................................... |
5 |
Характеристика содержания практических занятий........................................... |
6 |
Указания к самостоятельной работе по подготовке к лекциям и практическим |
|
занятиям ................................................................................................................... |
7 |
Список рекомендованной литературы.................................................................. |
8 |
Приложение ............................................................................................................. |
9 |
4
Целью освоения дисциплины «Методы обработки результатов и внедре-
ния научных исследований» является ознакомление с методами обработки,
анализа, оценки результатов исследований, а также различных форм их пред-
ставления.
Для успешного освоения дисциплины необходимо знать методы и прин-
ципы проведения исследований, методики планирования и обработки полу-
ченных результатов, критерии оценки эффективности исследований.
Характеристика содержания лекций
Материал дисциплины сгруппирован по разделам:
1.Общие сведения о научных исследованиях;
2.Методы статистического исследования;
3.Методы внедрения научных исследований.
Лекции первого раздела предлагают ознакомиться студенту с основны-
ми понятиями и терминами, связанными с научными исследованиями. Здесь затронуты такие вопросы как наблюдение, эксперимент, сравнение, этапы исследований.
Во втором разделе студенту предложен перечень методов научного ис-
следования на основе статистических данных. Методы проверки значимости факторов технологических процессов. Полноблочное планирование. Рандо-
мизированные полноблочные планы наиболее часто встречаются при плани-
ровании экспериментов. Экспериментальные установки или аппаратура часто обладают разными рабочими характеристиками и представляют собой ти-
пичный фактор группирования в блоки. Партии сырья, моменты времени так же являются характерными источниками изменчивости в эксперименте, ко-
торый может контролироваться систематическим образом при использовании блоков. Рандомизированный полноблочный план позволяет уменьшить оста-
точные ошибки эксперимента за счет изменчивости, обусловленной экспери-
ментальными объектами. Существуют и другие виды планов, в основе кото-
5
рых лежит группирование в блоки. Наиболее популярные из них − латинский квадрат и греко-латинский квадрат. Измерительные методы исследования с помощью построения карт Шухарта: Х- карта, R – карта, S – карта. Особое внимание следует обратить на Метод проверки качества измерений и карту качества.
В третьем разделе студенты знакомятся с методами внедрения научных исследований. Основными вопросами в этом разделе стали: Определение об-
ласти применения результатов исследования; Стоимость внедрения результа-
тов в практику.
Материал, предлагаемый преподавателем, требует внимания студентов и предполагает чтение дополнительного материала, в частности, обращения к ГОСТам.
Характеристика содержания практических занятий
Практические занятия предусматривают рассмотрение каждого метода,
изложенного на лекции. Так как расчеты очень громоздки, то практические занятия проводятся в компьютерном классе с применением различных про-
граммных средств. Ранее в рамках дисциплины «Программные статистиче-
ские комплексы» студентами были освоены такие программы как MS Excel,
АП Deductor, STATISTICA. Практические занятия имеют различные цели:
обучающие, контролирующие, в связи с чем студентам предлагается решить общую задачу с комментариями преподавателя, а затем выдается индивиду-
альное задание. На практических занятиях активно используется образова-
тельный портал ННГАСУ. Задание выкладывается на сайт за день до практи-
ческого занятия. Студенты могут ознакомиться с ним заранее. По заверше-
нии занятия, студенты сдают работы в раздел Задание. Проверив, преподава-
тель выставляет оценку на том же сайте. Таким образом, студент может ви-
деть свою оценку и у него есть возможность проработать ошибки.
6
Примеры заданий
1.Приведенные данные являются закодированными результатами измерения удлинений контрольных образцов полиэтилена. Постройте Х и R - карты Шухарта и проанализируйте результаты.
|
|
|
|
|
Измерения |
|
|
|
|
|
Номер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выборки |
Х 1 |
х2 |
х3 |
х4 |
х5 |
х6 |
х7 |
х8 |
х9 |
х10 |
1 |
-2,7 |
2,7 |
-1,2 |
1,8 |
-0,5 |
-0,4 |
0,8 |
0,4 |
-0,3 |
-1,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
4,2 |
1,2 |
3,1 |
1,9 |
0,2 |
0,7 |
0,1 |
1,7 |
1,8 |
-0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
-1,1 |
1,1 |
-0,5 |
0,5 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
1,9 |
2,6 |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
3,5 |
2,1 |
0,5 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
-0,8 |
1,3 |
-0,2 |
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
-0,7 |
4,7 |
1,7 |
0,2 |
-1,1 |
0,7 |
1,5 |
1,5 |
0,6 |
-0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
0,2 |
4,1 |
2,1 |
-1,2 |
3,7 |
1,7 |
-0,7 |
2,2 |
1,9 |
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
1,2 |
3,2 |
2,4 |
-1,9 |
-0,2 |
1,8 |
1,7 |
2,8 |
2,5 |
1,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
2,2 |
-1,3 |
2,5 |
3,8 |
0,4 |
1,6 |
2,7 |
1,2 |
1,6 |
-0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
-2,8 |
-0,3 |
1,2 |
3,7 |
-1,8 |
-1,6 |
0,2 |
1,4 |
2,5 |
-0,7 |
11 |
-2,5 |
0,3 |
1,3 |
-0,3 |
3,5 |
-1,7 |
0,2 |
1,2 |
2,7 |
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.Инженер по организации производства исследует влияние четырех методов сборки A,B,C,D на продолжительность сборки блока радиоэлектронной аппаратуры. Для эксперимента выбираются четыре сборщика. Однако инженеру известно, что независимо от метода из-за утомляемости рабочего, время, необходимое для последней сборки, может быть больше, чем для первой. Другими словами, возникает систематическое изменение продолжительности сборки. Для учета этого источника изменчивости инженер применяет латинский квадрат. Проведите анализ и сделайте соответствующие выводы.
Время сборки |
|
|
Рабочий |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
C=10 |
D=14 |
A=7 |
|
B=8 |
|
|
|
|
|
|
2 |
B=7 |
C=18 |
D=11 |
|
A=8 |
|
|
|
|
|
|
3 |
A=5 |
B=10 |
C=11 |
|
D=9 |
|
|
|
|
|
|
4 |
D=10 |
A=10 |
B=12 |
|
C=14 |
|
|
|
|
|
|
Указания к самостоятельной работе по подготовке к лекциям и
практическим занятиям
Самостоятельная работа по подготовке к лекциям включает повторение ма-
териала предыдущих лекций по конспектам. Рекомендуется обратиться сту-
дентам к дополнительной литературе рекомендованной преподавателем.
Особое внимание обратить на изучение стандартов по проведению того или иного исследования.
7
Самостоятельная работа по подготовке к практическому занятию должна включает в себя осмысление задания, выложенного на сайте; прочтение того раздела лекций, к которому относится тема практики. Возможно самостоя-
тельное проведение расчетов.
Список рекомендованной литературы
1.Методология научного познания, Рузавин Г.И., М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2012. - 487 с.
2.Экспериментальные методы исследования, Алексеев С.А., СПб.: НИУ ИТМО, 2012. - 81 с.
3.Экспериментальные методы исследований. Погрешности и неопреде-
ленности измерений, Походун А.И., Спб. : СПбНИУ ИТМО, 2006. — 113 с.
4.Теория и практика технического и технологического эксперимента,
Гришенцев А.Ю., Спб. : СПбНИУ ИТМО, 2010. — 101 с.
5.ГОСТ Р 50779.74-99 Статистические методы. Процедуры выборочного контроля и карты контроля по количественному признаку для процента несоответствующих единиц продукции
6.ГОСТ Р ИСО 3951-1-2015 Статистические методы. Процедуры выбо-
рочного контроля по количественному признаку. Часть 1. Требования к одноступенчатым планам на основе AQL при контроле последователь-
ных партий по единственной характеристике и единственному AQL
7.Р 50.1.040-2002 Статистические методы. Планирование экспериментов.
Термины и определения
8
Приложение
Пример проведения расчетов по блочному плану Необходимо проверить, приводят ли 4 различных типа острия к разным пока-
заниям прибора для определения твердости. Измерения проводятся следую-
щим образом: в образец металла вдавливается остриё, и по величине углуб-
ления судят о твердости образца. Экспериментатор решил провести по 4 на-
блюдения для каждого острия. Для проведения эксперимента выбирают 4 об-
разца металла. Каждое остриё вдавливается в каждый из образцов металла один раз. Образцы метала представляют собой блоки. Порядок проверки для каждого из образцов металла был случайным. В результате эксперимента получены следующие данные:
Тип |
|
Образец металла (блок) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
острия |
1 |
|
2 |
3 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
9,3 |
|
9,4 |
9,6 |
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
9,4 |
|
9,3 |
9,8 |
|
9,9 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
9,2 |
|
9,4 |
9,5 |
|
9,7 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
9,7 |
|
9,6 |
10 |
|
10,2 |
|
|
|
|
|
|
|
Решение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
SSобщ = ∑ |
|
|
∑ |
|
|
− |
|
= (9,32+9,42+9,22+…+9,72+10,22) − |
|
(9,3 + |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
9,4 + +9,2 + + 9,7 + 10,2)2 = 1483,54 − |
|
*23716 = 1,29 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Тип |
|
|
|
|
Образец металла (блок) |
|
yi. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
острия |
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1 |
|
|
|
9,3 |
|
|
|
9,4 |
|
|
|
9,6 |
|
10 |
38,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2 |
|
|
|
9,4 |
|
|
|
9,3 |
|
|
|
9,8 |
|
9,9 |
38,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
3 |
|
|
|
9,2 |
|
|
|
9,4 |
|
|
|
9,5 |
|
9,7 |
37,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
4 |
|
|
|
9,7 |
|
|
|
9,6 |
|
|
|
10 |
|
10,2 |
39,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
%% |
= |
|
∑ |
) |
y |
). |
− |
|
y |
.. |
|
= |
|
(38,3 + 38,4 |
|
+ 37,8 |
|
+ 39,5 |
|
) |
− |
|
|
|
||||||||||
' |
* |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
обр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
(9,3 + 9,4 + +9,2 + + 9,7 + 10,2) = 0,385 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип острия |
|
|
|
Образец металла (блок) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
|
|
|
|
9,3 |
|
|
|
9,4 |
|
|
9,6 |
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
2 |
|
|
|
|
9,4 |
|
|
|
9,3 |
|
|
9,8 |
|
9,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
3 |
|
|
|
|
9,2 |
|
|
|
9,4 |
|
|
9,5 |
|
9,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
4 |
|
|
|
|
9,7 |
|
|
|
9,6 |
|
|
10 |
|
10,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
y.j |
|
|
|
|
37,6 |
|
|
37,7 |
|
|
38,9 |
|
39,8 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
%% |
= |
|
∑ |
) |
y |
.- |
− |
|
|
y |
.. |
= |
|
(37,6 |
+ 37,7 |
|
+ 38,9 |
|
+ 39,8 |
|
) − |
|
|
||||
, |
* |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
бл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
(9,3 + 9,4 + +9,2 + + 9,7 + 10,2) = 0,825 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
%%ош = %%общ − %%обр − %%бл |
= 1,29 − 0,385 − 0,825 =0,08 |
|
|
||||||||||||||||||||||||
Строим таблицу ДА.
Источник |
Сумма |
Степень |
Средний |
Статистика |
Fкр |
изменчивости |
квадратов |
свободы |
квадрат |
F0 |
(0,05;3;9) |
|
|
|
|
|
|
Обработки |
0,385 |
3 |
0,128333 |
14,4375 |
3,862548 |
|
|
|
|
|
|
Блоки |
0,825 |
3 |
0,275 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ошибка |
0,08 |
9 |
0,008889 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сумма |
1,29 |
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод: F0 > Fкр , следовательно, гипотеза о том, что тип острия не влияет на показания твердости , отвергается. Кроме того, так как средний квадрат по блокам существенно превышает средний квадрат ошибки, то можно гово-
рить, что разбиение на блоки целесообразно.
10