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ワイブル確率紙がよくわかるし、自分で作れる!(その1)

信頼性工学

「ワイブル確率紙がよくわからない」、と困っていませんか?

こういう疑問に答えます。

本記事のテーマ

ワイブル確率紙がよくわかるし、自分で作れる!(その1)
  • ①試験出題パターンが解けても本質は理解していない
  • ➁確率紙は順序統計量から入るもの
  • ➂確率紙の考え方がわかる
  • ➃確率紙は自分で作れる(指数分布を例に)(その2)
  • ➄確率紙は自分で作れる(ワイブル分布を例に) (その2)
  • ⑥自分で作った確率紙とワイブル確率紙でも同じ結果が得られる! (その2)
QC検定®1級によく出るワイブル確率紙ですが、使い方だけ勉強しても本質まで理解できません。
●商標使用について、
①QC検定®と品質管理検定®は、一般財団法人日本規格協会の登録商標です。
➁このコンテンツは、一般財団法人日本規格協会の承認や推奨、その他の検討を受けたものではありません。
➂QCプラネッツは、QC検定®と品質管理検定®の商標使用許可を受けています。
ほとんどの教科書は、
ワイブル分布はしっかり記述するが、
確率紙のエッセンスである順序統計量の内容は
あいまいな記述が多い
今の時代、確率紙は不要です。関数電卓やExcelで対数計算すればいいから
むしろ考え方をしっかり理解してほしい
確率紙の本質を理解して、
順序統計量→確率分布の流れと理解し、
ワイブル分布以外の確率分布も対応できるように
解説します!

①試験出題パターンが解けても本質は理解していない

QC検定®受験対策は重要だけど

ワイブル分布やワイブル確率紙を勉強する人のほとんどが、大学の勉強やQC検定®受験のためでしょう。

テストに出るから、テストの出題パターンに沿って勉強する人がほとんど。

でも、勉強する上で、次の観点で疑問に思って欲しいです。

  1. 今の時代に確率紙は必要か? (不要です!)
  2. 「データを大きさ順に並べて、F=\(\frac{i-0.3}{n+0.4}\)で確率を求める」って何だ?
  3. ワイブル確率紙を勉強しているが、他の確率分布でも活用できないか?

そりゃ、試験では、

  1. ワイブル確率紙のプロットの仕方
  2. パラメータの値を確率紙から求める方法
  3. B10ライフの求め方

が解ければOKですが、ここは、本質ではありません。試験対策で学んだ後、振り返ると「何でこう解くのか?」がわかっていないことに気が付きます。

➁確率紙は順序統計量から入るもの

確率分布から確率紙を入ってはいけない!

ワイブル分布の式が難しいから、確かに、確率分布から確率紙を入ります。で、さらっと、
「データを大きさ順に並べて、F=\(\frac{i-0.3}{n+0.4}\)で確率を求める」は暗記して、受験対策しますよね

ダメです!
ここで、疑問に思って欲しい
何で、データをプロットする重要な所に、確率分布に関係のない、 「データを大きさ順に並べて、F=\(\frac{i-0.3}{n+0.4}\)で確率を求める」のか?
確率分布に関係のない、 「データを大きさ順に並べて、F=\(\frac{i-0.3}{n+0.4}\)で確率を求める」ことが、確率紙の最初のstepです。

では、何で、確率分布と関係のないプロット方法をやってよいか?を解説します。

データを大きさ順に並べて簡単な式で確率を求める所が確率紙の肝

このからくりが、「順序統計量」ですね。

データを大きさ順に並べると、数学的に統計量として扱うことができ、その確率が順序統計量から求めることができる。これは、データがどんな確率分布に属していても1つの数式で表現できる

これが、

確率分布に関係のない、 「データを大きさ順に並べて、F=\(\frac{i-0.3}{n+0.4}\)で確率を求める」ことが、確率紙の最初のstepです。

順序統計量→確率分布の流れで確率紙を理解する

なので、確率紙は、以下の流れで理解しましょう。ワイブル確率紙の具体的な解法はまだ先でよいです。

  1. 順序統計量を理解する
  2. データを大きさ順に並べると順序統計量から確率が計算できる
  3. 確率紙でデータと確率をプロットした後、データに属する確率分布を好きに振り分ける

でも、ほとんどの教科書は逆の手順で説明しますよね。だから、解き方がわかっても、意味がわからない!

  1. データに属する確率分布を説明する
  2. データを大きさ順に並べると確率が計算してもいいとさらっと説明
  3. 確率紙のプロット方法を丁寧に解説

教科書勉強しただけでは、本質までたどり着きません。なので、本記事で解説しています。

順序統計量からメジアンランク法やミーンランク法が出て来る

確率分布に関係のない、 「データを大きさ順に並べて、F=\(\frac{i-0.3}{n+0.4}\)で確率を求める」ことが、確率紙の最初のstepです。
F=\(\frac{i-0.3}{n+0.4}\)
はどこから出て来るんや?
とツッコんでください。これが勉強!

QCプラネッツでは、順序統計量からメジアンランク法・ミーンランク法までを網羅して解説しています。関連記事のリンクを上げます。一回は目を通してください。

勉強してほしい関連記事














「QCを学ぶ」=「順序統計量をマスターする」と言っても過言ではない!
でも順序統計量は難しいからみんな避けてしまう
だから本質が理解しにくくなる!

では、ワイブル確率紙に入る前に、指数分布の確率紙を考えてみましょう。簡単な関数でウォーミングアップして、本題のワイブル確率紙に入りましょう。

➂確率紙の考え方がわかる

ワイブル確率紙だけ勉強するな!

ワイブル確率紙だけ知っているのは、単なる受験対策って感じですよね。自分で考えて使いこなせるようになりましょう。

しつこく書きましたが、

基本は、順序統計量→確率分布の順で確率紙を理解する!

確率紙は今は不要、だけどエッセンスは理解すべき

今の時代、関数電卓もExcelなどの電子ツールがたくさんあります。スマホでも確率紙の計算はできる時代です。

今さら確率紙で何を理解する?
確率紙の使い方より、考え方ですよ!
確率紙の考え方を鍛えましょう

確率紙で考える

ポイントは、

  1. データは順序に並べて、順序統計量からyの確率を求める
  2. 直線型にすると確率分布のパラメータ値が求めやすい

流れを図で説明します。

ワイブル確率紙ワイブル確率紙ワイブル確率紙ワイブル確率紙
指数分布を確率紙にプロットせよ!
って教科書には出てこない「この問い」ができますか?

確率紙の考え方がわかっていれば、簡単ですよね! 使い方しか覚えていないと応用が利かないはず。

では、実際に、指数分布とワイブル分布の両方を例に、確率紙の使い方を理解しましょう。
(その2)に参りましょう。

まとめ

「ワイブル確率紙がよくわかるし、自分で作れる!(その1)」を解説しました。

  • ①試験出題パターンが解けても本質は理解していない
  • ➁確率紙は順序統計量から入るもの
  • ➂確率紙の考え方がわかる
  • ➃確率紙は自分で作れる(指数分布を例に)(その2)
  • ➄確率紙は自分で作れる(ワイブル分布を例に) (その2)
  • ⑥自分で作った確率紙とワイブル確率紙でも同じ結果が得られる! (その2)


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