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Medie Mobili Centrate
Identificazione della stagionalità
Autocorrelazione: Data una serie storica stazionaria in covarianza {Xt}, si dice (coefficiente di) autocorrelazione di ordine h e si indica con ρh la correlazione tra il valore Xt e il valore Xt−h. Si noti che:
- dal momento che la serie storica dev'essere stazionaria, abbiamo che ρh = ρ−h e quindi si analizzano solo i coefficienti calcolati per h ≥ 2.
- dalla definizione di coefficiente di autocorrelazione si ha che ρ0 = cor(Xt , Xt−0) = 1
Correlogramma: Si dice correlogramma il grafico a barre che rappresenta i valori dei coefficienti di autocorrelazione ρh in funzione di h ≥ 0.
Destagionalizzazione: Si consideri il modello additivo: Xt = Tt + St + εt. Se la componente tendenziale Tt fosse nota, sarebbe possibile sottrarla da ambo i lati dell'equazione: Xt − Tt = St + εt, lasciando sulla parte destra solo la componente stagionale e il termine di errore εt.
Medie Mobili Non Centrate
termine d'errore. Ipotizzando che lastagionalità rilevata abbia periodo K, è possibile ottenere una stima preliminare dei K coefficienti distagionalità facendo la media di tutti i coefficienti lordi yt - Tt raggruppati per ogni "fase" del periodo.
Coeff lordi: media di ogni periodo
Coeff netti: trovati i coeff lordi, es4 periodi se dati trimestrali, si calcola la media dei 4 periodi già calcolati e si sottrae la media ad ogni periodo
Serie storiche e previsione
La scomposizione delle serie storiche in termini di trend, stagionalità e componente erratica costituisce anche la base per poter fare la previsione della serie storica che, nel caso del modello additivo può quindi essere ottenuta in questo modo:
Il problema operativo da affrontare riguarda la determinazione dei possibili valori futuri del trend T̂ t+h, dal momento che le medie mobili non sono d'aiuto. Una possibile soluzione verrà discussa quando
Si affronterà il tema della regressione, mentre in questa lezione ci si concentrerà su un approccio alternativo e più flessibile basato sulla media esponenziale (exponential smoothing) e le sue generalizzazioni.
Medie mobili centrate e non centrate hanno proprietà e limiti che le contraddistinguono:
- le medie mobili centrate approssimano bene la serie storica, ma non è possibile calcolarle sui valori più recenti, il che le rende poco adatte ad essere utilizzate per fare previsioni
- le medie mobili non centrate possono essere calcolate fino all'ultimo valore, però tendono ad assumere un andamento ritardato rispetto alla serie storica su cui sono calcolate
È possibile creare uno strumento che goda delle proprietà utili di entrambe senza soffrire però dei loro limiti?
Il lasciamento esponenziale
Il parametro α determina la rapidità con cui i pesi decrescono per le osservazioni più risalenti
nel tempo: più α si avvicina ad 1 più lamedia mobile è reattiva e meno contano le osservazioni più "vecchie". Al contrario, valori bassi di α danno maggior peso alle osservazioni più recenti e rendono la media mobile più liscia e poco reattiva ai cambiamenti più recenti. Determinazione del parametro α L'applicazione dell'exponential smoothing richiede che sia determinato un valore al parametro α che regola il grado di reattività della media mobile. Nella prassi i casi possono essere due: - il valore di α è stato calcolato da qualche istituto o ente in modo da ottimizzarne le proprietà per la specifica tipologia di dati che vengono considerati. Ad esempio, in ambito finanziario, JPMorgan e Reuters (1996) forniscono valori differenti da utilizzare per l'analisi dei rendimenti di attività finanziarie, a seconda che si tratti di azioni, indici, ecc., a seconda dellafrequenza della serie storica(rilevazioni mensili, giornaliere, ecc.) e del tipo di statistica che si considera (rendimento, volatilità,ecc.)• il valore di α viene determinato sulla base di dati storici in modo da minimizzare l’errore diprevisione quadratico medio della media mobile:
Il lisciamento esponenziale semplice è adatto a fornire previsioni per serie storiche senza trend e senzastagionalità. In tal caso, supponendo di dover fare una previsione al tempo t + h, essendo ora al tempo t, ilvalore previsto mediante lisciamento esponenziale è:
Nel caso in cui una serie storica sia dotata di trend o stagionalità (o entrambi) sono disponibili dellegeneralizzazioni del lisciamento esponenziale che vanno sotto il nome di modelli di Holt e Winters e checonsentono di tener conto, sfruttando un insieme di medie mobili esponenziali, anche di tali componenti.
Sia {yt} una serie storica con tendenza e una componente stagionale di periodo m.
Mantenendo la stessa notazione adottata in Hyndman e Athanasopoulos (2018), il modello di Holt e Winters è caratterizzato dalle seguenti equazioni:<p>Come nel caso del lisciamento esponenziale semplice, i parametri di lisciamento vengono stimati a partire dai dati osservati, solitamente minimizzando una funzione del tipo:</p>
<p>IL CONTROLLO STATISTICO DELLA QUALITÀ</p>
<p>Il processo produttivo (sia industriale, o di altra natura) è strutturato in fasi successive durante le quali viene a formarsi il prodotto finale. Questo, dovendo soddisfare i bisogni dei clienti, dovrà rispettare precisi requisiti in termini di funzionalità (garanzie di progettazione) e qualità (garanzie di tolleranza). Le garanzie di tolleranza si traducono in specifici intervalli numerici entro cui devono rientrare uno o più parametri del prodotto. Nel caso di prodotti fisici, si può trattare di misure di lunghezza, peso, velocità, resistenza alla pressione, alla temperatura,</p>
alla torsione, . . . Tali intervalli numerici sono definiti dai limiti di specificazione ossia il valore minimo (LSL, lower specification limit) e il valore massimo (upper specification limit) entro cui il parametro d'interesse del prodotto può variare. Se il parametro di un pezzo prodotto non rientra nei limiti di specificazione si dice che il pezzo è non conforme rispetto al parametro in questione. Oltre ai limiti di specificazione, è solitamente noto anche il target (τ) cioè il valore obiettivo del parametro d'interesse. Nella maggior parte dei casi, il target si colloca al centro dell'intervallo di specificazione, ed è quindi possibile determinarlo in questo modo: τ = (USL + LSL)/ 2. Avendo come obiettivo la produzione di prodotti che soddisfino determinati requisiti (che siano cioè conformi), è al processo produttivo che si deve rivolgere l'attenzione, per valutare in che misura questo sia idoneo a produrre con.Una probabilità elevata pezzi conformi. Dal momento che il processo produttivo si articola in una serie anche molto complessa di fasi di lavorazione in cui molteplici elementi di natura diversa e con caratteristiche eterogenee e mutevoli nel tempo concorrono a determinare le caratteristiche del prodotto finale, è inevitabile che questo non risulti perfettamente aderente alle specifiche nominali (parametri target) secondo cui è stato progettato e che riveli rispetto a queste una variabilità più o meno marcata.
Da ciò conseguono due cose: la necessità di valutare se e in che misura il processo è in grado di generare prodotti conformi e la necessità di valutare se le caratteristiche dei prodotti generati sono stabili nel tempo. Nel caso in cui il processo soddisfi il primo punto si dice capace, nel caso in cui soddisfi il secondo punto è detto sotto controllo (si parla di processo fuori controllo in caso contrario).
È possibile valutare la misura in cui un processo è capace mediante gli indici di capacità, mentre lo strumento mediante il quale si valuta se un processo si mantiene sotto controllo è la carta di controllo (o, in inglese, control chart). Modellizzazione dei parametri di un prodotto Dal momento che i parametri dei prodotti sono caratterizzati da variabilità che è frutto di una serie di fattori che in maniera accidentale influiscono sull'esito del processo produttivo, è naturale che lo strumento matematico più idoneo a descriverne la natura incerta sia la variabile aleatoria. Quando il parametro d'interesse di un prodotto è di tipo quantitativo e si riferisce a misure di grandezze fisiche (come lunghezza, area, pressione, temperatura, velocità, ecc.), è frequente che possa essere ben approssimato da una distribuzione di probabilità gaussiana (detta anche, più semplicemente, normale).La variabile aleatoria diventa quindi lo strumento attraverso cui si descrive matematicamente il processo produttivo in riferimento al parametro d'interesse.
Quindi, se un processo produttivo genera dei pezzi per i quali una certa caratteristica X ha media μ e varianza σ^2, nel caso in cui essa sia normalmente distribuita, si scriverà che: X ~ N(μ, σ^2)
Risulta molto utile sapere che, per qualsiasi normale X ~ N(μ, σ^2) valgono le seguenti approssimazioni:
P(μ - σ ≤ X ≤ μ + σ) ≈ 0.683 = 68.3%
P(μ - 2σ ≤ X ≤ μ + 2σ) ≈ 0.954 = 95.4%
P(μ - 3σ ≤ X ≤ μ + 3σ) ≈ 0.997 = 99.7%
Indici di capacità di processo
Se, sulla base delle proprietà della normale (v. disuguaglianze precedenti), definiamo i cosiddetti limiti di tolleranza naturale inferiore, sono i limiti entro cui ricadono il 99.7% dei pezzi prodotti (LNTL,
LNTL = µ − 3σ
UNTL = µ + 3σ
in modo che: P(LNTL ≤ X ≤ UNTL) ≈ 0.997
Limiti di specificazione: descrivono i vincoli, gli obiettivi che rende un pezzo capace o meno USL - LSL
Limiti di tolleranza naturale: descrivono le caratteristiche del nostro processo produttivo, come si comporta
Il processo produttivo è dunque descritto da 3 parametro:
• La media: media dei parametri es diametro medio
• Deviazione standard: quanto sono dispersi i valori dei parametri
• Limiti di tolleranza naturale: individuano l’intervallo di valori entro cui cade il 99.7% dei parametri/prodotti
allora è possibile definire un primo indicatore di capacità Cp che confronti l’ampiezza dell’intervallo di specificazione, con l’ampiezza dell’intervallo di tolleranza naturale:
Cp = USL – LSL / UNTL – LNTL
= USL – LSL /(µ + 3σ) − (µ − 3σ) = USL – LSL / 6σ