添加 Monte Carlo 模拟

添加 Monte Carlo 模拟以探索复杂系统或过程的行为。

定义模型

要运行模拟,必须知道每个输入 (X) 的分布和参数以及描述过程的方程。

选择一种分布

尽管每种应用都不同,但可以使用以下准则来帮助您为每个输入变量选择适当的分布和参数。
  • 如果历史数据可用且可代表未来预期性能,则可以使用 使用数据确定 功能。Workspace 可以自动查找最合适的分布。
  • 如果没有历史数据,请咨询组织中的专家或查阅文献。请务必查找与您的应用相匹配的行业特定示例。

确定方程式

方程式可以来自过程知识,也可以基于根据 Minitab 中的设计实验 (DOE) 或回归分析创建的模型。

从...导入模型 Minitab

Workspace 可以从 Minitab 项目中导入任意数量的模型。导入模型时,Workspace 将导入以下信息。
  • X 变量(输入),可以包括连续因子、分类因子和协变量
  • Y 变量(输出)
  • Y 方程,以及采用未编码单位的输入系数和常数项

如果模型包含分类因子,则可以选择要包括在方程中的因子水平。

注意

要使用不同因子水平比较同一 Y 变量的模拟结果,请选择 Y 变量和要包含在方程中的因子水平,然后将其导入。重复此过程,直到选择了要比较的所有因子水平。

运行模拟

定义模型后,即可运行模拟。

  1. 从导航窗格中,选择 添加工具,然后选择 Monte Carlo 模拟 > Monte Carlo 模拟
  2. 如要使用 Minitab 中的模型,请选择 从 Minitab 导入模型 可以选择已添加为相关文档的 Minitab 项目,也可以选择已保存到计算机或网络的项目。 有关详细信息,请转到本主题中的“从 Minitab 导入模型”部分。
  3. 输入每个输入的名称。 如果从 Minitab 导入了模型,则可以更改已导入输入的名称。
  4. 为每个输入选择一个分布,然后输入参数。 如果不确定要选择哪个分布,并且具有系统的历史数据,则可选择 使用数据确定。然后,浏览包含数据的 CSV 文件。确保数据可代表未来预期性能。Workspace 可以自动查找最合适的分布。有关详细信息,请转到本主题中的“选择分布”。
  5. 输入每个输出的名称。 如果从 Minitab 导入了模型,则可以更改已导入输出变量的名称。
  6. 构建方程。如有必要,请使用方程编辑器。
  7. 输入规格下限或/和规格上限。 要获取过程性能指标,必须至少输入一个规格限值。有关详细信息,请转到本主题中的“模拟中的 CpkPpk 计算”。
  8. 使用图验证模型。
  9. 模拟 菜单上,输入迭代次数。 迭代次数应充分覆盖可能的输入和输出值的范围,并提供准确的结果。最大次数为 1,000,000。但是,对于大多数模型,默认值 50,000 就足够了。
  10. 选择 模拟 > 模拟

创建分组

当您有复杂或大型模拟时,可以创建分组以按函数定义模型。例如,您可能希望描述模拟中的不同操作或各个部件的行为。凭借分组,您可以对输入和输出进行分类,以帮助您管理和组织模拟。

  1. 添加模拟后,选择 模拟 > 创建组 一个新选项卡将显示在 X 变量上方。
  2. 要重命名此分组,请双击该选项卡并输入名称。
  3. 要添加其他分组,请选择新组旁边的加号图标。 如果不小心关闭了某个组,请按 Ctrl+z 撤消该操作。
  4. 为每个组输入新的输入和输出。 如果输入或输出在多个组中使用,则只需输入一次。
  5. 为每个组构建输出方程。 方程编辑器中提供了所有组的输入和输出。
  6. 使用图可以按模型或函数验证每个组或所有组的模型。
    要查看所有组,请选择分布预览上方的 所有组
    以下示例按模型显示所有组。
    以下示例按函数显示所有组。

Cpk 和模拟中的 Ppk 计算

通常,在 Monte Carlo 模拟中,模拟的响应违反了正态性假设。因此,Workspace 使用非参数方法计算模拟工具中的能力。非参数方法使用观测到的模拟数据的 0.135 和 99.865 百分位数来计算输出分布的散布,这类似于正态分布中的 +/-3 西格玛。

因为在模拟范围中没有子组,也没有长期和短期变异的概念,所以 CpkPpk 值在 Workspace Monte Carlo 模拟中是等效的。选择 文件(F) > 选项,然后选择喜欢的标签。

根据在数据中的散布和在模型中设置的规格限值,Workspace 计算 PPL 和 PPU 以查找相应的 Ppk

Ppk=最小值(PPL,PPU),其中:
  • PPL=(中位数–LSL)/(中位数–第 0.135 百分位数)
  • PPU=(USL–中位数)/(第 99.865 百分位数–中位数)

检查结果

Workspace 显示模拟结果、结果与公认值的比较情况以及后续步骤的指导。

建设项目的商业问题是“有多少百分比的项目需要超过 30 个工作日才能完成?”根据这些结果,您可以预期大约 15% 的项目将持续超过 30 天。
  1. 在工作区中查看结果。 可以在模拟的模型视图和结果视图之间切换。
    注意

    每次重复模拟时,由于模拟是基于随机选择的输入值,因此结果会有所不同。

  2. 评估结果,并执行以下任一任务。
    • 要查看 DPMO(每百万机会缺陷数)、实测性能、汇总统计数据、百分位数和模型假设,请选择 更多结果
    • 要查看后续步骤的详细信息,请将指针悬停在
    • 要添加或更改规格限值,请选择 模拟 > 规格限。图形和结果将使用新限值进行更新。
    • 若要复制结果,以便可以将其粘贴到 Microsoft® PowerPoint 演示文稿中,请右键单击工作区,然后选择 复制(C)
    • 要评估估计值的稳定性,请使用不同的迭代次数重新运行模拟。
  3. 考虑其他模拟。
    • 为可以控制的输入确定最佳设置。有关详细信息,请转到 执行参数优化
    • 展示对输入变异性的更改如何影响输出的变异性。有关详细信息,请转到 执行敏感度分析

编辑模型

分析结果后,您可以返回到模型并更改输入或输出,然后重新运行它。这样可以测试几种可能的检验方案,以便深入了解系统的行为并做出更好的决策。

  1. 选择以下选项之一。
    • 要更改模型,请选择 模拟 > 编辑模型。默认情况下,Workspace 覆盖当前模型中的现有值。
    • 要保留当前设置并使用副本进行工作,请选择 模拟 > 编辑模型 > 复制当前模型
  2. 选择 模拟 > 模拟

观看视频

观看视频,了解有关 Monte Carlo 模拟的更多信息。

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