PRACTICA 1. Ingeniería Técnica Industrial (2º) - Mecánica.

Transcripción

1 PRACTICA 1. Ingeniería Técnica Industrial (2º) - Mecánica. Profesores: Javier Faulín y Francisco Ballestín 1. Características generales del programa. MINITAB es un paquete estadístico diseñado especialmente para aquellos que no tienen experiencia previa con ordenadores. Es muy usado en ingeniería y presenta una gran flexibilidad en la entrada y edición de diferentes tipos de archivos de datos y accesibilidad para la obtención de amplios informes y análisis estadísticos por medio de menús y cuadros de diálogo, que permiten realizar los estudios estadísticos sin grandes dificultades. El manejo de MINITAB para Windows se desarrolla en un entorno gráfico, utilizando menús descriptivos y cuadros de diálogo sencillos. Los archivos de datos aparecen en forma de hoja de cálculo que permite una fácil introducción y examen de los mismos. Esta introducción al paquete estadístico MINITAB trata de explicar brevemente el funcionamiento de la versión 13 para Windows, mostrando las principales ventanas y menús que deben usarse antes de emprender la obtención de resultados estadísticos. No obstante, el paquete estadístico facilita su aprendizaje mediante un tutorial, que ofrece explicaciones y ejemplos sobre el manejo de MINITAB, con ventanas de ayuda por temas que también ofrecen aclaraciones sobre el contenido y manejo de este paquete estadístico. Para usarlo basta seleccionar Tutorials en el menú Help. Esta versión de MINITAB también incluye un asesor estadístico, que ayuda al usuario a familiarizarse con las técnicas estadísticas básicas que utiliza el programa. Para usarlo basta elegir Help/Statguide. 2. Ventanas de MINITAB. Al iniciar una sesión de trabajo con MINITAB, abriendo la aplicación o bien cualquier archivo o proyecto creado con MINITAB, se presentan en la pantalla varias ventanas que permitirán introducir los datos, ejecutar análisis estadísticos y visualizar los resultados. 1

2 2.1. Worksheet. Esta ventana muestra el contenido del archivo de datos y se abre automáticamente cuando se inicia una sesión de MINITAB. Se pueden crear nuevos archivos o modificar los existentes y se puede tener más de uno abierto al mismo tiempo. En la parte inferior izquierda de la pantalla viene indicado el archivo activo. Es interesante conocer cuál es ya que los análisis se realizarán para éste Session. Se indican y almacenan todos los análisis realizados y los resultados obtenidos a lo largo de la sesión de trabajo Project manager. Ventana control a través de la cual visualizamos todos los análisis realizados. Dichos análisis se almacenan en varias subcarpetas: session, history, graphs, ReportPad, Related Documents, Worksheets. Worksheet Session Project manager Figura 1. Ventanas que aparecen al iniciar el programa. 2

3 3. Worksheet. Para iniciar una sesión de trabajo en MINITAB se abre la aplicación MINITAB 13 para WINDOWS (por ejemplo, desde su icono en el menú Inicio en Programas). Esto hace que se abran, entre otras, la ventana llamada Worksheet, que en principio está vacía. Ésta muestra el archivo de datos con el que se está trabajando y se puede tener más de uno abierto al mismo tiempo. Proporciona un método práctico (al estilo de las hojas de cálculo) para la creación y edición de archivos de datos de MINITAB. Además permite la creación de archivos de datos de MINITAB a partir de archivos de distintos tipos: hojas de cálculo, bases de datos, texto, etc. Mientras no se haya cargado ningún archivo de datos no se puede ejecutar nada. Muchas funciones de esta ventana son similares a las que se encuentran en aplicaciones de hojas de cálculo, aunque con algunas diferencias. Cada fila representa un caso o una observación. Por ejemplo, las características de cada una de las piezas fabricadas en un taller es un caso. Cada columna representa una variable o una característica que se mide. Por ejemplo, la longitud de las piezas es una variable. Cada casilla contiene un valor único de una variable para cada caso. La casilla es la intersección del caso y de la variable. Las casillas sólo contienen valores de datos. A diferencia de las hojas de cálculo, las casillas no pueden contener fórmulas. El archivo de datos es rectangular. Las dimensiones vienen determinadas por el número de casos y de variables. Se pueden introducir datos en cualquier casilla. Si se introducen datos en una casilla fuera de los límites de datos del archivo definido, MINITAB extiende el rectángulo de datos para incluir filas y/o columnas entre la casilla y los límites del archivo. No hay casillas "vacías" en los límites del archivo de datos. Ejemplo: Vamos a crear un archivo de datos nuevo en el que recogemos características de 12 piezas analizadas en una fábrica. Introducimos el peso, la longitud y el tipo de pieza. El peso viene medido en gramos, la longitud en milímetros y las piezas las clasificamos como tipo A o B según sea su uso posterior. Los datos son los siguientes: 3

4 Tabla 1.Características de 12 piezas analizadas en una fábrica. Longitud Peso Tipo A A B A B B B A A A B B Para definir el nombre de cada una de las variables hacemos doble clic debajo de C1,C2 y C3 e introducimos los nombres de las variables. También es necesario indicar el tipo de variable que tenemos, así la primera variable es numérica con dos decimales, la segunda es numérica con un decimal y la tercera es una variable de texto. Para ello pinchamos con la parte derecha del ratón en la parte superior de la variable y se despliega un cuadro, debemos seleccionar Format Column, existen tres posibles opciones: Numeric, Text, Date/Time (si seleccionamos la opción text, tras el nombre de la variable aparece la letra T). Al desplegar este cuadro observamos también una opción Column que nos permite, entre otras cosas, controlar el ancho de la columna y describir la variable (si realizamos una descripción de la variable en el archivo de datos observamos que aparece un pequeño triángulo rojo al lado del nombre de la variable). Introduzcamos las siguientes descripciones para las características de las piezas: Variable Longitud Peso Tipo Descripción Longitud de las piezas medida en milímetros Peso de las piezas medido en gramos Tipo de la pieza según su posterior uso Tenemos un archivo de datos con el que ya podemos trabajar y crear un proyecto. 4

5 4. Project manager. Contiene carpetas que nos permiten dirigir, ver y manipular varias partes del proyecto. Haciendo clic con la parte derecha del ratón en cada una de las carpetas podemos acceder a distintos menús que nos permiten manejar la ventana Session, gráficos, worksheet, lenguaje de comandos y áreas de proyectos relacionados. En la parte derecha de la barra de herramientas (figura 1), existen unos iconos para entrar directamente a las carpetas del proyecto. Si estamos trabajando con un archivo de datos que no está relacionado con el proyecto actual, podemos minimizar el proyecto actual o cerrarlo sin olvidarnos de guardar los cambios realizados y crear uno nuevo. Observamos que existen distintas carpetas: Session: Contiene una lista de todos los análisis ejecutados en la sesión. Nos permite copiar, borrar, renombrar e imprimir las salidas de la sesión o gráficos y añadir salidas y gráficos a la carpeta ReportPad. History: Se almacenan todos los comandos que se han ejecutado. Esto nos permite repetir secuencias de comandos previamente ejecutadas y usar comandos para crear macros. Graph: Contiene todos los gráficos que se han creado. Podemos copiar, borrar, renombrar e imprimir las salidas y añadir gráficos a la carpeta ReportPad. ReportPad: Crea, organiza y edita reportajes de los proyectos. Al realizar los distintos análisis, en esta carpeta incluimos solamente los resultados y gráficos que consideramos interesantes para nuestro reportaje. Podemos crear rápidamente reportajes de nuestros análisis usando Append to report (esta opción aparece al hacer clic con el botón derecho en los resultados que nos interesan incluir). Usamos esta carpeta para almacenar gráficos, salidas de la session y texto (comentarios y notas). Guardamos por defecto los contenidos como un fichero con extensión RTF (rich text format) que podemos abrir con otros programas. Podemos editar e imprimir los reportajes directamente de esta carpeta o abrir y editar el reportaje en otro programa, como por ejemplo Word si queremos hacer alguna modificación y nos resulta más sencillo. Related documents: Contiene una lista de archivos de programas, documentos o documentos de Internet que están relacionados con nuestro proyecto. 5

6 Worksheet: Contiene las subcarpetas Columns, Constants y Matrices para cada uno de los worksheet con los que estamos trabajando. Si estas carpetas no se visualizan, hacer doble clic o hacer con el botón derecho del ratón y seleccionar la opción Expand All. 1. Columns proporciona el nombre de cada variable, columna ID, número de filas, número de valores perdidos, tipo de columna y descripción de la variable. Una T indica que la variable es de texto, una D indica que la variable es temporal y N indica que la variable es numérica. 2. Constants proporciona para cada constante el nombre, constante ID, el valor y la descripción. 3. Matrices proporciona para cada una de las matrices, el nombre, la matriz ID, el número de filas, el número de columnas y la descripción. Para cambiar de una ventana a otra, basta con hacer clic en la ventana o bien seleccionarla al desplegar el menú Window, en el que aparecen todas las ventanas con las que estamos trabajando. Siguiendo con el ejemplo anterior, vamos a realizar el histograma y a calcular estadísticos descriptivos de las variables peso y longitud. Para ello seleccionamos la opción Stat>Basic Statistics>DisplayDescriptiveStatistics. Aparece el siguiente cuadro de diálogo, se pincha en la opción Graphs y se selecciona histogram of data. Figura 2. Cuadro de diálogo Display Descriptive Statistics 6

7 Observamos que en la ventana Session (figura 3) se almacenan los análisis realizados. Recordemos que si queremos guardar tanto los resultados estadísticos obtenidos como los gráficos de los histogramas en la carpeta ReportPad, debemos abrir la carpeta Session de Project Manager, pinchar con el botón derecho sobre aquellos resultados que nos interesan y seleccionar Append to Report. Figura 3. Resultados en la carpeta Session. Si queremos realizar cambios en el gráfico, se selecciona con el botón derecho Editor > Edit mientras está activada la pantalla gráfica. Esta pantalla tiene tres posibles modos, View sólo nos permite visualizar la gráfica, Edit nos permite modificarla y Brush nos permite identificar los puntos. En modo Edit, se puede pinchar sobre los cuadros de texto y figuras. Aparecen dos paletas de herramientas que se utilizan para colorear alguna parte del gráfico, añadir figuras, etc. Primero se selecciona lo que se desea cambiar y luego se utilizan dichas paletas de herramientas. Vamos a explicar brevemente algunas de las opciones que aparecen en el menú principal. File: Permite crear nuevos archivos de datos y nuevos proyectos, abrir archivos y proyectos ya creados, guardar archivos y proyectos (escogemos la opción save as, si 7

8 es la primera vez que se guarda), abrir gráficos e imprimir los pasos realizados en el proyecto. Los archivos de datos tienen extensión ".mtw" y los proyectos tienen extensión ".mpj". New. Al escoger esta opción aparece la ventana de la figura 4, en la que tenemos que indicar si queremos crear un nuevo archivo de datos o un nuevo proyecto. Figura 4. Ventana para crear un nuevo proyecto o archivo de datos. -Open project: Nos permite abrir proyectos previamente guardados. -Save project: Nos permite guardar los cambios en el proyecto en el que estamos trabajando actualmente. -Save project as: Nos permite guardar un proyecto, debemos indicar el nombre y la carpeta donde queremos guardar este proyecto. Para nuestro ejemplo, podemos guardar el proyecto con el nombre de "piezas.mpj". -Project description: Al seleccionar esta opción aparece una ventana que nos permite introducir datos informativos de nuestro proyecto, quién es el creador, la fecha y otros comentarios. 8

9 Figura 5. Descripción del proyecto. -Open worksheet: Nos permite abrir archivos de datos previamente guardados. -Save current woorksheet: Nos permite guardar los cambios del archivo de datos con el que estamos trabajando actualmente. -Save current woorksheet as: Nos permite guardar el archivo de datos con el que estamos trabajando, debemos indicar el nombre y el lugar donde queremos guardarlo. En nuestro ejemplo, podemos guardarlo con el nombre piezas.mtw. -Open graph: Permite abrir gráficos que previamente hemos guardado con extensión MGF. -Save session Windows as: Guarda con formato TXT la órdenes que se han generado en la sesión. Con los datos de nuestro ejemplo podemos guardar esta ventana como piezas.txt. -Other files: Permite importar archivos de datos que se han almacenado con otra extensión, es decir, desde otros programas como por ejemplo Excel y también permite exportar archivos de datos de MINITAB a otros programas. -Print Session Window: Imprime las órdenes que se han generado en la sesión. -Save Report as: Guarda el informe en word (o RTF). Edit: Se utiliza este menú para cortar, copiar, pegar y buscar valores de datos o resultados. Si la ventana activa es el fichero de datos, entonces permite copiar y pegar celdas, mientras que si la ventana activa es session, entonces permite copiar y pegar frases. -Edit last dialog proporciona el último cuadro de diálogo ejecutado. 9

10 -Command line editor proporciona una ventana con los comandos ejecutados hasta el momento, de manera que podemos volver a ejecutarlos. Manip: -Subset worksheet: Permite crear un nuevo archivo de datos a partir del archivo con el que estamos trabajando. Por ejemplo, nos puede interesar crear un nuevo archivo con los datos de aquellas piezas cuyo diámetro supera una cierta cantidad. Con los datos de la Tabla1 podemos crear un nuevo archivo que contenga solamente los datos de las piezas cuya longitud es menor que 10. Guarda este archivo con el nombre piezas1.mtw. -Split worksheet: Permite dividir el archivo de datos con el que estamos trabajando en otros archivos de datos según una variable. De esta manera, si la variable que usamos para dividir el fichero toma dos posibles valores, se crean dos archivos de datos, si toma tres posibles valores tres archivos de datos, etc. Con el fichero de datos piezas.mtw podemos crear dos, uno para cada tipo de piezas. Obtenemos por tanto dos nuevos ficheros de datos con los nombres piezas.mtw (tipo A) y piezas.mtw (tipo B). En la ventana Project Manager se han creado nuevas carpetas para guardar los resultados de los análisis que podamos realizar con estos nuevos ficheros de datos. Si por ejemplo queremos obtener la descripción y los histogramas de las variables longitud y peso con los datos de piezas.mtw (tipo B), en lugar de repetir lo hecho para el fichero de datos piezas.mtw podemos utilizar la carpeta History de Project Manager y seleccionar con el ratón Worksheet "piezas.mtw (tipo B)" Describe 'Longitud' 'Peso'; GNHist. Y posteriormente en el menú seleccionamos en Edit la opción Comand Line Editor. Si pinchamos en Submit Comands, obtenemos la descripción de las variables y los histogramas para dicho subconjunto de datos. -Merge worksheet: Permite unir dos archivos de datos creando un nuevo archivo. -Copy columns: Copia datos de columnas del archivo de datos con el que estamos trabajando a nuevas columnas, incluyendo todas las filas o una parte de estas filas. 10

11 -Unstack columns: Divide los contenidos de una columna en dos o más columnas en el archivo de datos en el que estamos trabajando o en un nuevo archivo de datos. -Stack>columns: Une datos de dos o más columnas en una nueva columna, en el archivo de datos con el que estamos trabajando o en un nuevo archivo de datos. 11

12 Ejercicio 1: En la Tabla 2 tenemos los datos de 14 tipos de tubos obtenidos en una fábrica de metales, Tabla 2.Características de 14 tubos hechos en una fábrica. Diámetro Temperatura Tipo Plata Plata Plata Plata Acero Acero Acero Acero Hierro Hierro Hierro Hierro Cobre Cobre 1.- Introduce los datos en un fichero de datos, llámalo tubos.mtw y escribe las siguientes etiquetas para cada variable: -Diámetro: Diámetro del tubo -Temperatura: Temperatura a la que se estaba el metal antes de realizar el tubo -Tipo: Tipo de metal 2.- Calcula la media y la desviación típica de la variable Temperatura. 3.- Realiza un histograma de la variable Diámetro, titúlalo histograma de la variable Diámetro y guárdalo en el ReportPad. Pinta los rectángulos de color rojo. 4.- Crea 3 nuevos ficheros, uno para cada tipo de metal y llámalos respectivamente plata.mtw, acero.mtw, hierro.mtw y cobre.mtw. 5.- Realiza los mismos gráficos y estudio descriptivo que en los apartados 2 y 3 para el fichero plata.mtw utilizando la ventana History, sin necesidad de utilizar las ventanas de diálogo. 6.- Guarda el proyecto con el nombre tubos.mpj. Titula el informe (ReportPad) Trabajo sobre los tubos de metal y guárdalo en formato Word. 12

13 Ejercicio 2: En la Tabla 3 tenemos los datos de 12 marcas de cereales con un contenido en proteínas, hidratos de carbono y lípidos Tabla 3.Características de 12 marcas de cereales. Brand Protein Carbo Fat Life Grape Nuts Super Sugar Crisp Special K Rice Krispies Raisin Bran Product Wheaties Total Puffed Rice Sugar Corn Pops Sugar Smacks Introduce los datos en un fichero de datos, llámalo diet.mtw y escribe las siguientes etiquetas para cada variable: -Protein: Proteínas -Carbo: Hidratos de carbono -Fat: Lípidos 2.- Realiza un diagrama de cajas de las variables Protein, Carbo y Fat. Tienen sentido todos ellos? Detectas algún outlier (valor extremo)? Titula el diagrama de la variable Protein Diagrama de cajas para Proteínas y marca el outlier (etiquétalo con la marca correspondiente). Guárdalo en ReportPad. 3.- Crea 2 nuevos ficheros, uno con aquellas marcas que contengan grasas (Fat = 1) y otro con aquellas que no (Fat = 0). 4.- Realiza el diagrama de cajas de la variable Carbo para los productos que no tienen grasa utilizando la ventana History. Guárdalo en ReportPad y compáralo con el obtenido en Crea un nuevo fichero de datos que contenga dos variables Grasa Cantidad de energía 0 Menos de 200Kj 1 Más de 200Kj Une el fichero original y este nuevo fichero mediante las variables comunes Fat y Grasa con la opción Merge, de manera que obtengas un fichero con las 12 marcas y una variable que indica la cantidad de energía de los cereales. 6.- Guarda el proyecto con el nombre diet.mpj. 13