「공정의 스크리닝」은, 다수의 공정을 한 번에 평가할 수 있는 플랫폼입니다.각 공정에 있어서의 공정 능력이나 관리도의 지표를 산출해, 중요한 공정을 효율적으로 스크리닝할 수 있습니다.
이 플랫폼에서는, 다음과 같은 「시프트 그래프」를 그릴 수 있는 것은 아십니까? 이 그래프에 의해, 어느 공정으로 시프트(후술)가 발생했는지를 시각적으로 고찰할 수 있습니다. 에 대해서는 드릴다운에서 자세히 분석할 수 있습니다.
본 블로그에서는, 일본 각지의 기온 데이터를 일종의 「공정」으로 간주해, 기온의 급격한 상승(시프트)이 언제 발생했는지, 또 관측 지점마다의 상승폭의 차이에 대해 고찰합니다.
분석 대상
- 대상 지역 : 일본의 관구 기상대 및 지방 기상대 (데이터가 존재하는 58 지점)
- 대상 기간 : 1995년~2024년(30년간)에 대해, 각 해 6월부터 8월(여름)의 데이터
- 지표: 일별 평균 기온, 최고 기온, 최저 기온에 대해 3개월간의 평균을 산출하여 연간 추이를 조사
데이터출처: 기상청 홈페이지
「시프트」란
시프트란, 시계열 데이터에 있어서 급격한 값의 변화를 가리킵니다. 공정 관리에서는, 품질 변화 등에 의해 특성치가 급격하게 변화하는 현상을 나타냅니다.
예를 들어, 다음 평균 기온의 변화를 보여주는 그래프는 2004년, 2010년, 2023년에 급격한 상승 시프트가 발생한 것으로 보입니다(녹색 선 부분).
※본 분석에서는 상승 시프트만을 대상으로 하강 시프트는 고려하지 않습니다.
각 대상 지역에 대해 시프트를 조사해 나가고 싶습니다만, 이번은 58개의 기상대를 대상으로 하고 있어, 각각에 평균 기온, 최고 기온, 최저 기온의 3개의 지표가 있으므로, 1개 1개 그래프를 조사해 가려면 시간이 걸립니다.
거기서 「공정의 스크리닝」을 이용해, 기온의 시프트를 고찰해 갑니다.
"공정 스크리닝"을 이용한 시프트 검출
분석 > 품질 및 공정 > 공정 스크리닝을 선택하고 아래 그림과 같이 시프트를 감지합니다.
시프트 감지 옵션에서 최대 상승 시프트를 선택하면 다음과 같은 표를 출력할 수 있습니다.
"최대 상승 시프트", "상승 시프트 연도"는 대상 기간 내에서 "가장 큰 상승 시프트가 발생한 해"와 "그 때의 상승 시프트"를 나타냅니다.
JMP의 알고리즘*에 의해 구해진 시프트를 군내 시그마(데이터의 편차를 나타내는 지표)로 나눈 값이 「최대의 상승 시프트」로서 표시됩니다.
즉, "최대 상승 시프트"에 표시된 값이 클수록 데이터 편차에 비해 큰 시프트가 발생합니다.
* JMP에서는 원시 데이터로부터 구한 시프트가 아닌 이상치를 제외하고 평활화 처리를 행한 데이터에 대해서 시프트의 크기를 산출하고 있습니다.
시프트 그래프 활용
서두에서 소개한 「시프트 그래프」는, 「상승 시프트」의 발생을 시각화한 그래프 입니다.
시프트의 임계값을 2로 했을 때의 시프트 그래프
아래 그래프는 상승 시프트가 2 이상인 지역, 기온(평균, 최대, 최소)을 플롯한 시프트 그래프입니다.
예를 들어, 맨 위에 있는 마쓰에 기상대의 평균 기온에 대해 2023년에 2개 이상의 상승 시프트가 발생했습니다.
シフトの閾値を2にしたときのグラフ시프트 임계값을 2로 설정한 그래프
그래프를 보면 2023년에 가장 많은 상승 시프트가 발생했습니다.다음 2010 년에 많이 발생하는 것을 볼 수 있습니다.
시프트의 임계값을 3으로 했을 때의 시프트 그래프
상승 시프트를 3 이상으로 좁힌 경우에는 다음과 같은 플롯이 됩니다.
플롯은 모두 2023년에 집중되어 있습니다.
시프트의 발생점에 대해서 「드리프트 그래프」를 이용하는 것으로, 시프트가 발생한 구체적인 시점이나 추이를 상세하게 조사하는 것이 가능합니다.
* 여기에서는 '드리프트'에 대한 설명은 생략합니다.
분석 결과 및 고찰
58의 관측 지역에 대해, 최대의 시프트가 발생한 해를 집계한 막대 그래프(지점수)를 나타냅니다.
평균 기온, 최고 기온, 최저 기온 모두, 최근 3년간인 2022년~2024년에 집중하고 있어, 최근의 온난화 경향이 현저해지고 있습니다.
평균 기온의 경우 각 지점의 최대 상승 시프트 값에 대해지도에 색으로 구분 된 것을 나타냅니다.
동일본은 서일본보다 큰 상승 시프트가 발생하는 경향이 있는 것을 알 수 있습니다.
여기에서는 나타내지 않지만, 최고 기온이나 최저 기온도 같은 경향을 나타냅니다.
요약
- JMP의 「공정의 스크리닝」플랫폼을 이용해, 일본의 각 지점에서의 기온의 시프트를 검출을 시도했다.
- 선택적 "시프트 그래프"를 사용하여 기온에 대해 큰 상승 시프트가 발생하는 시점을 시각화했습니다.
이러한 분석에서 가장 큰 변화는 2022년부터 2024년까지 많이 발생했으며, 서일본보다 동일본에서 큰 변화가 확인되었다.
동일본에 사는 나에게 있어, 최근 몇년의 여름의 더위가 「반단이 아니다」라고 느끼고 있던 감각이, 데이터에 의해 뒷받침된 형태가 됩니다.
※덧붙여 본 블로그는 2024년의 Discovery Summit Japan에서 발표한 내용의 일부를 기초로 하고 있습니다. 발표 자료는 이하의 페이지로부터 다운로드할 수 있습니다.
Discovery Summit Japan 2024 - 핸드아웃 - JMP 사용자 커뮤니티
⇒ C3_Naohiro-MASUKAWA.pdf 다운로드
by 마스카와 나오히로(JMP Japan)
마스카와 나오히로 - JMP 사용자 커뮤니티
