Статистика лесного производства

  • Вид работы:
    Контрольная работа
  • Предмет:
    Эктеория
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    160,4 Кб
  • Опубликовано:
    2013-02-12
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Статистика лесного производства

Введение


В расчетно-графических работах необходимо получить данные по сменной производительности харвестера, произвести группировку экспериментальных данных и построить распределение случайной величины, проверить гипотезы о нормальном законе распределения, произвести оценку доверительного интервала сменной производительности харвестера и определить необходимое количество опытов, построить график зависимости сменной производительности от среднего объема хлыста на делянке, получить уравнение зависимости сменной производительности харвестера от объема хлыста, найти опорное решение методом наименьшей стоимости, оптимальное решение методом потенциалов, а так же построить матрицу выигрышей и матрицу риска, принять решение по критериям Байеса, Лапласа, Вальда, Сэвиджа, Гурвица.

1. Обработка данных лесной промышленности

.1 Получение распределения случайной величины

В результате проведение хронометражных исследований и расчетов были получены следующие данные по сменной производительности харвестера John Deere 1270D при среднем запасе на лесосеках 120 м3/га, которые представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Сменная производительность харвестера John Deere 1270D


Определение количества интервалов по формуле Стреджерса

 (1.1)

где n - объем выборки.

Полученное количество интервалов округляем в большую сторону .

Определение длины интервала

, (1.2)

где ymin, ymin - максимальное и минимальное значение случайной величины.

Расчеты приведены в таблице 1.2

Таблица 1.2 - Группировка данных исследований производительности харвестера

№интервала

граница интервала

Середина интервала, Вi

Число наблюдений в интервале, mi

Относительная частота,


нижн.

верх.




1

71

80

75

12

0,0588235

2

80

90

85

25

0,1225490

3

90

100

95

28

0,1372549

4

100

110

105

54

0,2647059

5

110

120

115

37

0,1813725

6

120

130

125

28

0,1372549

7

130

139

134

11

0,0539216

8

139

149

144

7

0,0343137

9

149

159

154

2

0,0098039




Итого

204

1


Нахождение параметров выборки

·        Выборочное среднее

    (1.3)

·        Выборочная дисперсия

(1.4)


Выборочное отклонение

 (1.5)

Оценка коэффициента вариации и погрешности расчетов

·        Коэффициент вариации

(1.6)

·        Средняя квадратическая ошибка среднего значения

(1.7)

·        Показатель точности среднего значения

(1.8)

·        Ошибка среднего квадратического отклонения

(1.9)


·        шибка коэффициента вариации

 (1.10)

Определение среднего значения, дисперсии и отклонения с помощью функций, заложенных в Excel

yср=109,28

s2= 349,13

s= 18,6

Распределение случайной величины представлено на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 - Распределение случайной величины

Вывод: Распределение сменной производительности, полученное по выборке, является фактическим распределением. Полученное среднее значение расчетами 107,33 близко к полученному среднему значению формулами, заложенными в Excel (109,28). Рассчитанное нами и полученное с помощью формул Excel среднее отклонение идентично - 18,6.

1.2 Проверка гипотезы о нормальном законе распределения

Основная задача проверки гипотезы - является ли фактическое распределение, полученное в расчетно-графической работе, нормальным.

Проверка гипотезы о нормальном законе распределения по критерию Пирсона

Расчеты приведем в таблице 1.3

Таблица 1.3 - Построение нормального распределения

№инт

yiН

yiВ

mi

z1

z2

F(z1)

F(z2)

pi

pi*n

1

71

81

12

8

-1,515

-0,500

-0,439

0,061

12,403

2

81

92

25

-1,515

-0,882

-0,439

-0,332

0,108

21,971

3

92

102

28

-0,882

-0,307

-0,332

-0,163

0,169

34,415

4

102

113

54

-0,307

0,326

-0,163

0,064

0,226

46,186

5

113

123

37

0,326

0,902

0,064

0,258

0,194

39,658

6

123

134

28

0,902

1,535

0,258

0,403

0,145

29,621

7

134

144

11

1,535

2,111

0,403

0,464

0,061

12,424

8

144

155

7

2,111

2,744

0,464

0,492

0,028

5,671

9

155

165

2

2,744

8

0,492

0,500

0,008

1,652


В таблице используются следующие величины:

нижнее и верхнее значение интервала;

 - количество наблюдений в интервале;

 и  - параметры функции Лапласа, рассчитываете по формулам, соответственно:

(1.11)

(1.12)

и  среднее значение и средне квадратическое отклонение выборки;

 и - значение функции Лапласа при параметрах соответственно  и . Необходимо учитывать два условия: 1) функция Лапласа нечетная ; 2) функция Лапласа бесконечная ;

 - относительная теоретическая вероятность попадания случайной величины в рассматриваемый интервал. Находим по формуле:

(1.13)

Расчет критерия Пирсона выполним в виде таблицы 1.4

Таблица 1.4 - Расчет критерия Пирсона

№инт

yiН

yiВ

mi

z1

z2

F(z1)

F(z2)

pi

pi*n

(mi-pi*n)^2/pi*n

1

71

81

12

8

-1,515

-0,500

-0,439

0,061

12,403

0,013

2

81

92

25

-1,515

-0,882

-0,439

-0,332

0,108

21,971

0,418

3

92

102

28

-0,882

-0,307

-0,332

-0,163

0,169

34,415

1,196

4

102

113

54

-0,307

0,326

-0,163

0,064

0,226

46,186

1,322

5

113

123

37

0,326

0,902

0,064

0,258

0,194

39,658

0,178

6

123

134

28

0,902

1,535

0,258

0,403

0,145

29,621

0,089

7

134

144

11

1,535

2,111

0,403

0,464

0,061

12,424

0,163

8

144

155

7

2,111

2,744

0,464

0,492

0,028

5,671

0,311

9

155

165

2

2,744

8

0,492

0,500

0,008

1,652

0,073


Расчетное значение критерия хи-квадрат:

(1.14)

Табличное значение критерия хи-квадрат  определяем с помощью функции в Excel ХИ2ОБР(;), где - уровень значимости,  степень свободы.

Вывод: Гипотеза о нормальном законе распределения не отвергается, так как .

Проверка гипотезы о нормальном законе распределения по критерию Колмогорова-Смирнова

Расчеты приведены в таблице 1.5

№инт

mi

pi*n

∑mi

∑pi*n

∑mi/n1

∑(pi*n)/n2

│∑mi/n1-∑(pi*n)/n2

1

12

12

12

12

0,05882

0,058824

0,0000

2

25

22

37

34

0,18137

0,166667

0,0147

3

28

34

65

68

0,31863

0,333333

0,0147

4

54

46

119

114

0,58333

0,558824

0,0245

5

37

40

156

154

0,76471

0,754902

0,0098

6

28

30

184

184

0,90196

0,901961

0,0000

7

11

12

195

196

0,95588

0,960784

0,0049

8

7

6

202

202

0,9902

0,990196

0,0000

9

2

2

204

204

1

1

0,0000


В таблице используются следующие величины:

 и  - фактическое и теоретическое количество наблюдений (частот) в интервале;

 и  - накопление фактических и теоретических наблюдений (частот) в интервале;

n1 и n2 - общее количество наблюдений в перовом и во втором рядах (объемы выборок);

 - модуль числа.

Расчетное значение критерия

 

, (1.15)

где max - максимальная разница из рассматриваемых интервалов.

Табличное значение критерия  определяем по таблице 1.6 с вероятностью 95%.

Таблица 1.6 - Табличные значения критерия Колмогорова-Смирнова

вероятность Р

0,95

0,99

0,999

значение критерия1,361,631,95





Вывод: Гипотеза о нормальном законе распределения не отвергается, так как .

Проверка гипотезы о нормальном законе распределения через асимметрию и эксцесс

Асимметрия - это сдвиг частоты встречаемости величины вправо или влево.

 (1.16)

Эксцесс - это сдвиг частоты встречаемости величины вверх или вниз.

 (1.17)

Отклонение асимметрии

(1.18)

Отклонение эксцесса

(1.19)

Для выполнения условия гипотезы о нормальном законе распределения найдем отношения


Вывод: Гипотеза о нормальном законе распределения отвергается, так как одно из условий не соблюдается.

Табличное значение асимметрии и эксцесса определяем с помощью функций, заложенных в Excel

График, совмещающий фактическое и теоретическое распределения представлен на рисунке 1.2

Рисунок 1.2 - Фактическое и теоретическое распределение

1.3 Нахождение параметров выборки для оценки параметров генеральной совокупности

Оценка доверительного интервала

Доверительный интервал - промежуток, в котором находится значение параметра генеральной совокупности с заданной вероятностью.

Генеральная совокупность - совокупность, которая содержит в себе все возможные значения случайной величины.

Математическое ожидание - наиболее часто встречаемое значение случайной величины. Математическое ожидание сменной производительности  находится в доверительном интервале:

yср - Д <  < yср + Д, (1.20)

где yср - среднее значение выборки;

Д - половина доверительного интервала.

(1.21)

где S - отклонение выборки,

t - критерий Стьюдента, который выбираем в зависимости от степени свободы f (f = n - 1) и уровня значимости q.

Определим доверительный интервал для сменной производительности харвестера при различной доверительной вероятности p = 90, 95, 99%.

Решение оформим в таблице 1.7

Таблица 1.7 - Оценка доверительного интервала сменной производительности

n

q

t

Нижняя граница

Верхняя граница

Доверительный интервал

в зависимости от изменения уровня значимости q

204

0.01

2,60026

3,164115

104,17

110,49

106,61<Псм<113,40

204

0.05

1,97172

2,399273

104,93

109,73

107,43<Псм<112,58

204

0.1

1,65239

2,010705

105,32

109,34

107,85<Псм<112,16

в зависимости от изменения числа опытов n

100

0,05

1,98422

3,448569

103,88

110,78

106,30<Псм<113,70

300

0,05

1,96793

1,974689

105,36

109,30

107,89<Псм<112,12

600

0,05

1,96393

1,39348

105,94

108,72

108,51<Псм<111,50


Вывод: При увеличении вероятности доверительный интервал уменьшается. При увеличении числа опытов доверительный интервал уменьшается.

Определение необходимого количества опытов (объема выборки)

Для оценки точности полученных результатов эксперимента необходимо определить: достаточно ли проведено наблюдений, чтоб считать результаты достоверными при заданной вероятности.

Количество наблюдений (объем выборки)

(1.22)

Определить доверительные интервалы сменной производительности, если известно, что среднее значение выборки не должно отличаться от математического ожидания (Псм) на 2, 3, 4, 6 куб. м. с доверительной вероятностью 95%.

Решение оформим в таблице 1.8.

Таблица 1.8 - Оценка требуемого количества опытов

Доверительный интервал

Границы доверительного интрвала

∆, куб. м

q

t

n


нижняя

верхняя





4

105,33

109,33

2

0,05

3,182446

765

6

104,33

110,33

3

0,05

3,182446

340

8

103,33

111,33

4

0,05

3,182446

191

12

101,33

113,33

6

0,05

3,182446

85


Вывод: При доверительных интервалов 8 и 12 наше количество замеров - 204 будет достаточно, а при доверительных интервалов 4 и 6 мало.

Определение грубых ошибок в выборке

В результате проведения эксперимента или наблюдений в выборке могут быть значения, которые выбиваются из общего ряда. Такие значения называют грубыми ошибками (промахами) и они подлежат исключению из выборки. Для проверки сомнительной величины  в выборке необходимо найти расчетное значение t-критерия Стьюдента  и сравнить его с табличным  при заданной доверительной вероятности. Если соблюдается условие , то значение является промахом и должно быть исключено из выборки.

Расчетное значение t-критерия Стьюдента

 (1.23)

где  - возможная грубая ошибка.

Проверим, являются ли промахами максимальное и минимальное значение сменной производительности в выборке при трех значениях уровня значимости q= 0,01; 0,05; 0,1.

Решение оформим в таблице 1.9.

Таблица 1.9 - Выявление грубых ошибок в выборке

yi

yср

s

tрасч

tтабл





0,01

0,05

0,1

71

107,33

17,38

2,11897

2,600265

1,971719

1,652394

159

107,33

17,38

2,97312

2,600265

1,971719

1,652394


Вывод: Минимальное значение сменной производительности в выборке является грубой ошибкой при q=0,05; 0,1. Максимальное значение сменной производительности в выборке является грубой ошибкой при q=0,01; 0,05; 0,1.

1.4 Дисперсионный анализ

Дисперсионный анализ - это анализ, направленный на изучения влияния одного или нескольких факторов на результативный признак.

Лесозаготовительным предприятием приобретен харвардер Ponsse Wisent Duo.

Перед производственным отделом поставлена задача - оценить работу новой машины в различных природно-производственных условиях лесосек. В связи с этим были произведены замеры производительности харвардера на делянках с различными характеристиками. Дополнительно отмечали скорость ветра и повысили зарплату оператору. Результаты экспериментов приведены в таблицах 1.10-1.14.

Таблица 1.10 - Сменная производительность харвардера (Псм) при среднем объеме хлыста на делянках () от 0,1 до 0,4 м3

, м3Псм


0,1

48

41

43

45

45

45

47

42

45

41

41

40

40

41

41

40

40

41

0,2

51

49

50

49

45

47

53

50

53

48

45

54

51

49

52

45

51

49

0,3

74

72

57

55

61

73

73

68

54

60

62

57

59

70

64

59

59

70

0,4

81

72

67

85

79

72

75

81

73

68

71

69

78

86

80

75

78

86

0,1

43

42

41

43

45

40

40

41

42

39

43

42

41

43

45

43

40

0,2

48

55

47

53

48

45

54

51

49

54

45

48

55

47

53

48

45

54

0,3

72

67

73

68

73

68

57

59

70

58

74

72

67

73

68

73

68

57

0,4

74

87

73

75

81

62

69

78

86

88

89

74

87

73

75

81

62

69


Таблица 1.11 - Сменная производительность харвардера (Псм) при скорости ветра () от 3 до 8 м/с

, м/сПсм


до 3

77

67

45

80

59

75

79

72

59

59

58

71

63

67

61

57

83

от 3 до 5

77

60

72

61

57

83

52

49

63

76

81

53

63

76

46

39

66

от 5 до 8

65

63

52

46

39

66

69

78

77

63

67

69

77

63

71

73

73

до 3

70

46

50

71

73

73

67

50

57

83

52

59

57

83

52

59

75

от 3 до 5

85

82

58

68

73

59

61

74

39

66

69

57

39

66

69

57

83

от 5 до 8

65

79

70

50

58

74

77

69

73

73

78

77

63

57

83

77

63


Таблица 1.13 - Сменная производительность харвардера (Псм) при запасе леса () от 100 до 300 м3/га

, м3/гаПсм


до 100

54

50

55

50

52

47

46

52

53

47

46

52

55

50

50

53

49

53

от 100 до 200

54

60

52

60

59

61

52

62

52

56

52

54

64

53

52

52

62

52

свыше 200

67

76

61

61

67

76

75

78

66

77

77

67

65

70

65

75

78

66

до 100

48

45

48

54

50

53

49

51

50

50

55

50

52

51

47

46

75

50

от 100 до 200

52

52

52

52

54

64

53

52

60

53

61

60

59

52

62

52

62

52

свыше 200

73

76

64

77

67

65

70

65

71

68

78

61

67

75

78

66

76

75


Таблица 1.14 - Сменная производительность харвардера (Псм) при зарплате оператора (ЗП) от 10 до 30 тыс. руб.

ЗП, тыс. руб.

Псм

от 10 до 15

74

60

57

62

65

73

75

67

58

75

61

70

64

40

45

41

74

61

от 15 до 20

66

62

48

83

63

65

77

73

76

73

72

57

68

52

51

61

58

71

свыше 20

43

57

50

80

71

46

51

59

69

49

66

51

60

80

74

63

61

от 10 до 15

48

83

63

45

41

74

60

61

73

67

60

57

62

65

52

52

51

61

от 15 до 20

55

73

72

51

61

68

52

51

48

73

62

63

65

77

73

73

72

57

свыше 20

83

63

65

80

74

51

62

57

80

59

57

50

80

71

46

77

66

51


С помощью функции «СЕРВИС/ АНАЛИЗ ДАННЫХ/однофакторный дисперсионный анализ» в Excel выяснили, что объем хлыста влияет на производительность, так как F>Fкрит.,

где F - критерий Фишера: F=311,46; Fкрит.= 2,67; скорость ветра не влияет на производительность, так как F<Fкрит.: F= 0,85; Fкрит.= 3,09; запас леса влияет на производительность, так как F>F крит.: F= 145,87; Fкрит.= 3,08; Зарплата оператора не влияет на производительность, так как F<Fкрит.: F= 0,95, Fкрит.= 3,08.

1.5 Корреляционный анализ

Корреляционный анализ - это анализ, направленный на нахождения связи и силы между фактором и признаком.

Результаты экспериментов приведены в таблице 1.15.

Таблица 1.15 - Природно-производственные показатели работы харвардера Ponsse Wisent Duo

Объем хлыста , м3Зарплата ЗП, тыс. руб.Скорость ветра , м/сРасстояние трелевки Lтр, мСменная производительность Псм, м3/см





0,34

13

2,6

90

80

0,1

15

2,8

500

43

0,4

10

3,1

240

66

0,33

13

3,2

340

60

0,3

10

2,3

310

60

0,16

20

2,4

300

49

0,26

14

3,6

270

63

0,41

15

4,3

120

67

0,18

25

0,5

360

51

0,18

12

1,2

330

49

0,46

16

4,3

150

68

0,2

12

4,5

290

51

0,37

25

0,3

200

66

0,5

14

0,3

130

71

0,15

20

5

450

46

0,3

20

5

110

78

0,22

10

2,3

300

57

0,16

15

5,9

480

49

0,25

14

5,4

300

59


С помощью функции «СЕРВИС/АНАЛИЗ ДАННЫХ/корреляция» в Excel были получены данные, которые приведены в таблице 1.16.

Таблица 1.16 - Данные, полученные корреляционным анализом


обьем хлыста, м3

ЗП, т. руб.

скорость ветра, м/с

Lтр, м

Псм, м3/см

обьем хлыста, м3

1





ЗП, т. руб.

-0,1377

1




скорость ветра, м/с

-0,1789

-0,1903

1



Lтр, м

-0,8077

0,0159

0,1549

1


Псм, м3/см

0,8147

-0,0705

-0,0501

-0,9090

1


Вывод: Наиболее сильно друг на друга влияют: обьем хлыста на сменную производительность и расстояние трелевки на сменную производительность.

1.6 Регрессионный анализ

Регрессионный анализ - это анализ, направленный на нахождения аналитического выражения связи между зависимой случайно величиной y (признаком) и независимой случайной величиной x1, x2, x3,… xn (фактором).

Результаты экспериментов приведены в таблице 1.17.

Таблица 1.17 - Сменная производительность харвардера (Псм) при различном объеме хлыста

0,30,190,330,10,270,350,220,130,180,220,180,310,140,350,17
















Псм

63

59

87

39

68

89

56

44

47

56

54

73

41

80

42

0,290,120,290,210,270,240,150,120,180,220,190,140,320,110,12
















Псм

70

47

78

58

81

63

36

40

56

51

51

48

72

48

41


С помощью функции «СЕРВИС/АНАЛИЗ ДАННЫХ/регрессия» в Excel были получены данные, которые приведены в таблице 1.18.

Таблица 1.18 - Данные, полученные регрессионным анализом


Коэффициенты

Стандартная ошибка

P-Значение

Y-пересечение

20,13846425

3,54315828

4,3E-06

объем хлыста

179,6903443

15,85870664

5,698E-12


Так как коэффициенты по модулю больше стандартной ошибки и Р-значение больше уровня значимости, то значения найдены правильно.

Уравнение зависимости сменной производительности харвестера от объема хлыста


Точечный график зависимости сменной производительности от среднего объема хлыста на делянке представлен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Зависимость сменной производительности от среднего объема

С помощью функции «Добавить линию тренда» на графике показали две теоретических линии с их параметрами (уравнение и коэффициент аппроксимации R2).

2. Теория принятия решения

Холдинг ЗАО «Инвестлеспром» решил приобрести пакет акций одного из предприятий лесопромышленного комплекса. Выбор стал между лесозаготовительным предприятием ОАО «СеверЛес», лесоперерабатывающим заводом ООО «Дружба» и целлюлозно-бумажным комбинатом ЗАО «Мешок». Возможный эффект от покупки акций каждого предприятия приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Эффект от приобретения акции компаний


Состояние акций


рост

стабильность

снижение

ОАО «СеверЛес»

10

14

13

ООО «Дружба»

5

2

3

ЗАО «Мешок»

-4

-3

-2


Согласно аналитическому прогнозу экспертный отдел ЗАО «Инвестлеспром» предложил 4 возможных ситуации изменения стоимости акции в ближайшей перспективе и вероятность их появления представлен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Прогноз изменения стоимости акции и вероятность события

Прогноз изменения стоимости акций

Вероятность события

С1

{ЛЗ, ЛДК} const {ЦБК} рост

10

С2

{ЛЗ, ЦБК} const {ЛДК} падение

30

С3

{ЛЗ, ЦБК} рост {ЛДК} падение

40

С4

{ЛЗ, ЛДК, ЦБК} const

20



Матрица выигрыша представлена в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Матрица выигрышей


С1 10%

С2 30%

С3 40%

С4 20%

ОАО «СеверЛес»

14

14

10

14

ООО «Дружба»

2

3

3

2

ЗАО «Мешок»

-4

-3

-4

-3


Матрица риска (проигрыша) - это разность между выигрышем максимально возможным для данного варианта внешних условий и фактических выигрышей.

Матрица риска (проигрыша) представлена в таблице 2.4.

Таблице 2.4 - Матрица риска (проигрыша)

С1С2С3С4





ОАО «СеверЛес»

0

0

0

0

ООО «Дружба»

12

11

7

12

ЗАО «Мешок»

18

17

14

17


Критерии Байеса представлены в таблице 2.5

Таблица 2.5 - Критерий Байеса

Критерий Байеса

Для матрицы выгр

Для матрицы риска

Z1

12,4

Z1

0

Z2

2,7

Z2

9,7

Z3

-3,5

Z3

15,9


Критерии Лапласа представлены в таблице 2.6

Таблица 2.6 - Критерий Лапласа

Критерий Лапласа

Z1

13

Z2

2,5

Z3

-3,5


Таблица 2.7 - Критерий Вальда

Критерий Вальда

Z1

10

Z2

2

Z3

-4


Критерии Сэвиджа представлены в таблице 2.8

Таблица 2.8 - Критерий Сэвиджа

Критерий Сэвиджа

Z1

0

Z2

12

Z3

18


Критерии Гурвица представлены в таблице 2.9

Таблица 2.9 - Критерий Гурвица

Критерий Гурвица

maxS

minS

a=0

a=1

а=0,5

Z1

14

10

10

14

12

Z2

3

2

2

3

2,5

Z3

-3

-4

-4

-3

-3,5


Вывод: По всем критериям инвестиции выгодно вкладывать в ЛЗ «СеверЛес».


Заключение

В результате проведения хронометражных исследований и расчетов были получены данные по сменной производительности харвестера. В данной расчетно-графической работе я произвела группировку экспериментальных данных и построила распределение случайной величины, затем проверила гипотезы о нормальном законе распределения. Далее произвела оценку доверительного интервала сменной производительности харвестера и определила необходимое количество опытов. Построила график зависимости сменной производительности от среднего объема хлыста на делянке, получила уравнение зависимости сменной производительности харвестера от объема хлыста. Нашла опорное решение методом наименьшей стоимости, оптимальное решение методом потенциалов. Построила матрицу выигрышей и матрицу риска, а также приняла решение по критериям Байеса, Лапласа, Вальда, Сэвиджа, Гурвица, о лучших инвестициях.

Похожие работы на - Статистика лесного производства

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!