JMP中文教程_simulation

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模拟的功效
• 加速产品/流程的研发进程，是“六西格玛设计”中强调的必备技 能之一
• 从源头控制产品质量，第一次就把事情做对，真正提高客户满意度 • 杜绝或最小化原材料和人力资源的浪费，降低生产和售后服务的运
预测方法的比较
你会投资这个项目吗？
概率
28%
• 单点估计 • 场景分析 • 假定分析
• 模拟分析
￥-2M ￥-1M ￥0M ￥1M ￥2M ￥3M ￥4M 利润
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什么是模拟？
• 模拟 Simulation，也可称为仿真，是一种高级的统计应用技术
场景分析法 Scenario Analysis
• 在三种不同的情形下，分别估算出最有可能的结果、 最理想的结果和最不理想的结果
假定分析法 What-if Situational Analysis
• 通过一次次地假定已知条件，进一步估算出除去极端 值之外还有可能出现的有限个输出值
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全球行业领袖信赖JMP
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为什么众多企业用户选择JMP？
1. 全面而强大的统计质量管理方法集 2. 卓越的可视化效果 3. 易学易用
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x x
≤c ≤b
指数分布 f(X)
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X
f (x) = λ ⋅ e−λx
整数分布 p(X)
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质量改进过程中可能遇到的问题
如何提前发现试生产、正式量产后可能存在的质量隐患，避免质 量低下所带来的巨大损失和风险？
如何确保将要执行的产品/生产线的优化方案、改善措施切实有 效？
≤ >
x b
≤
b
三角形分布 f(X)
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a
cb
X
f
(
x)
=
⎧ ⎪⎪ (b ⎨ ⎪ ⎪⎩ (b
2(x − a) − a)(c − 2(b − x) − a)(b −
a) c)
,a ,c
≤ ≤
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类似的问题还会发生在…
新产品的设计 新项目的选择 稳定性设计 样品的调试 敏感性分析 可靠性研究 材料的选择 资源的调配 ……
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• 由于常常需要进行大规模反复的计算，模拟的应用往往会和计算 机技术及其专业软件结合起来
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蒙特卡罗模拟
• 名字来源于赌城摩洛哥的一家著名赌场 • 1777年，法国人Buffon用投针实验的方法来
名人名言的启示
• 不明于计数，而欲举大事，犹无舟楫而欲经于水险也。 ——管子
• 我喜欢数字，因为数字是真实和美丽的。当感觉公式看 上去很美的时候，你就知道要到达某处了，而且这些数 字使你离事物的本来面目更近了。 ——约翰纳什
• 如果你对一个企业的了解不能够用数字表达，那你对这 个企业的了解一定是不全面的，也是不能令人满意的 ——杰克韦尔奇
Descriptive Modeling
如何让最好的发生?
Ad Hoc Reports & OLAP
Standard Reports Raw Data
接下来还要发生什么?
价值具体化 为什么会发生?
过去发生了什么?
数据
信息
价值
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2008 全球绩效
－30余年持续增长，08年营业收入达到22.6亿美金
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a
b
P(X
=
xi )
=
a
1 −b
X
二项分布 p(X)
X
{ } P X = xi
=
C xi n
p xi (1 −
p ) n− xi
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泊松分布 p(X)
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决策支持
决策指导
运用数据分析解决问题的主要步骤
明确目标
收集数据
初步分析
统计建模
最终结论
预测验证
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传统的预测方法
单点估计法 Single Point Estimation
• 根据特定的输入变量决定最有可能的一个输出结果
数学模型的构建
Y=
f (X)
根据已知的自然定理建立的数学关系模型 根据历史数据建立的回归模型 根据试验设计观察的结果建立的对应模型 根据常识建立商业流程及产品的模型
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随机分布的种类
• 所谓模拟，是指在一个已有的系统或决策问题的逻辑化模型的基 础上，通过实施一系列的抽样试验，帮助人们从数学上揭示在物 理、化学、工程、经济学以及社会环境学等各种流程中，输入变 量的变化规律对输出变量的影响程度
• 目前最常用和最成熟的模拟方法是蒙特卡罗模拟 Monte Carlo Simulation
全面的统计分析工具集架构
基本统计
回归分析
描述性统计
线性回归
单样本、双样本t检验 多项式回归
配对t检验
多Байду номын сангаас回归
相关和协方差
逐步和最佳子集回归
单样本方差、等方差检 验
正态分布的拟合与检验
其他主要分布的拟合与 检验
Logistic 回归 偏最小二乘法 非线性回归 响应面回归 正交回归
置信区间和预测区间
时间序列分析
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均匀分布 f(X)
a
b
X
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f
(x)
=
⎧1/(b − a), a ⎩⎨0, x < a或x
整数 Integer 分布 二项 Binomial 分布 泊松 Poisson 分布 超几何 Hypergeometric
分布 负二项 Negative
Binomial分布 几何 Geometric 分布
……
f(X) A
正态分布 B
C
X
f (x) =
σ
1
2π
exp⎨⎧− ⎩
(
x−μ 2σ 2
)
2
⎫ ⎬ ⎭
P( X
=
xi )
=
λxi e−λ
xi!
X
JMP是什么？
• 是全球最顶尖的统计软件集团SAS公司的重要产品 • 专门面向质量管理统计分析、质量改进及控制、六 西格玛而设计 • 名字源于 John’s Mackintosh Program，John是 SAS公司创始人之一 • 今天，JMP软件已经是全球各行业领袖在质量改 进、流程优化、产品研发提升以及精益六西格玛管理 等方面的高端统计分析软件
营成本 • 驱散“不确定性”笼罩的迷雾，发现隐藏的问题关键 • 加深我们对业务流程的理解，提高了我们优化产品质量和预测流程
能力的能力 • 增强我们执行新方案、进入新领域时的信心 • 应用门槛低，操作简单，客户化能力强，容易理解，便于推广 • 实施成本极低，无需任何进行现场试验的成本，而且大大节约了收
如果从事先的评估中发现过程能力不能达到预期目标，如何从各 种变异源找到关键因素，并提出真正有效的改进方案？
如何在没有历史数据、也不适合开展试验设计的情况下做量化分 析？
如何准确地预测到产品使用几个月/年后可能出现的问题并提出 预防措施？
如何在众多不确定因素的干扰下依然做出最科学、明智的决策？ 如何快速地、低成本地实现以上这一切？
质量改进方案的模拟(Simulation)优化
JMP中国区 电话: 86 21 61633088 上海市浦东南路256号华夏银行大厦801室
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内容摘要
质量改进过程中可能遇到的问题 模拟优化的概念与作用 模拟优化的技术展开与注意事项 典型案例的分享与学习 交流与问答
集试验数据的时间
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模拟的基本流程图
建立X和Y的数学模型
确定每个X的分布特征 对每个X随机抽样取值 根据传递函数计算Y值
重复执行多次
汇总分析所有Y值的分布特征
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多元分析
自相关、偏自相关、交 叉相关 ARIMA 分析 季节性 ARIMA 分析 平滑模型 Winter 法 谱密度分析 预测
主成分分析 因子分析 密度椭圆 聚类分析 判别分析 项目分析 对应分析 联合分析
• 一个工程技术人员若不掌握统计分析方法,只能算半个工 程师。 ——田口玄一
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数据分析在商业领域的发展趋势
投资回报
Optimization Modeling
持续学习、改进Predictive Modeling
价值流分析 流程的优化 周期的缩短 库存的降低 成本的估算 市场规模调研 经营风险管理 公司前景分析 ……
这些问题的实质是…
客观世界中未来的不确定性使我们感到恐惧和无奈
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随机分布
连续型随机分布
离散型随机分布
正态 Normal 分布 均匀 Uniform 分布 三角形 Triangle 分布 指数 Exponential 分布 对数正态 Lognormal 分布 威布尔 Weibull 分布 Gamma 分布 Beta 分布 ……
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为什么要用模拟？
“模拟可以帮助我们分析不确定性，加深对项目和流程风 险的理解。在此基础上，我们就可以事先规划业务，更好地对 变化做出响应，从而更好地管理商业风险。
JMP作为统计模拟工具，让我们花费很少的时间就能获 得相当精确的结果，使我们的决策更科学、更及时。”
—— Dan Obermiller, Master Black Belt, Dow Chemical
精确估算圆周率Pi值，被认为是其最早的雏 形 • 1940年代，美国人Ulam和Neumann为研制 核武器，将其用于模拟核炸弹的威力 • 1980年后，随着计算机技术的成熟，其应用 范围逐步扩大和流行 • 下文的模拟均代表蒙特卡罗模拟
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