Control charts for some discrete and continuous distributions

Abstract

This dissertation deals with control charts for individual observations from some asymmetric distributions for which control charts have not yet been constructed or have not yet been addressed well enough in the relevant literature in the field of Statistical Process Control, although they have lots of applications in various fields of our everyday lives. Examples of the former case are the Logarithmic and Lindley-related distributions, while a case belonging to the latter category is the Pareto distribution. This PhD thesis is an attempt to fill in this gap in literature. The first part of the dissertation presents introductions to control charts as well as the aforementioned distributions and discusses the usefulness of control charts for individual observations. The second part of the thesis addresses the construction of individual control charts for the original one-parameter Lindley distribution and a two-parameter extension of it, as well as the Logarithmic and Pareto I distributions. Each of those charts is first constructed with probability-type control limits (control limits based on type I error probability). Then individual Shewhart-type and EWMA control charts are constructed using two different methods for taking into account each distribution’s skewness (since all the distributions of concern are asymmetric) in order to improve the performance of the proposed control charts. The performances of all charts are investigated and compared to each other in terms of the charts’ average run length (ARL) and illustrated with both simulated and real data. Conclusions and suggestions for further research are also provided in the last chapter of this thesis.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή ασχολείται με διαγράμματα ελέγχου για μεμονωμένες παρατηρήσεις από μη συμμετρικές κατανομές για τις οποίες τα διαγράμματα ελέγχου δεν έχουν κατασκευαστεί ή ερευνηθεί αρκετά στη σχετική βιβλιογραφία του Στατιστικού Ελέγχου Ποιότητας, παρόλο που έχουν πολλές εφαρμογές σε διάφορα πεδία στην καθημερινή μας ζωή. Παραδείγματα της πρώτης περίπτωσης είναι η Λογαριθμική κατανομή, η κατανομή Lindley και οι σχετικές με αυτήν κατανομές, ενώ μια περίπτωση που ανήκει στη δεύτερη κατηγορία είναι η κατανομή Pareto. Αυτή η διδακτορική διατριβή είναι μια προσπάθεια να συμπληρωθεί αυτό το κενό στη βιβλιογραφία. Το πρώτο μέρος της διατριβής παρουσιάζει εισαγωγές στα διαγράμματα ελέγχου αλλά και στις προαναφερθείσες κατανομές καθώς και τη χρησιμότητα των διαγραμμάτων για μεμονωμένες παρατηρήσεις. Στο δεύτερο μέρος κατασκευάζονται διαγράμματα ελέγχου για μεμονωμένες παρατηρήσεις από την αρχική μονοπαραμετρική κατανομή Lindley και μια διπαραμετρική μορφή της, καθώς και για τη Λογαριθμική κατανομή και την κατανομή Pareto I. Η κατασκευή του καθενός από αυτά τα διαγράμματα γίνεται αρχικά με όρια ελέγχου που βασίζονται στην πιθανότητα σφάλματος τύπου Ι. Στη συνέχεια, κατασκευάζονται διαγράμματα ελέγχου τύπου Shewhart καθώς και EWMA διαγράμματα για μεμονωμένες παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικές μεθόδους διόρθωσης ασυμμετρίας (μιας και όλες οι κατανομές που μας απασχολούν είναι μη συμμετρικές) έτσι ώστε να βελτιωθεί η συμπεριφορά των προτεινόμενων διαγραμμάτων.Οι συμπεριφορές όλων των διαγραμμάτων ερευνούνται και συγκρίνονται μεταξύ τους σε σχέση με το μέσο μήκος ροής (ARL) και γίνεται επίδειξη αυτής της συμπεριφοράς μέσω προσομoιωμένων αλλά και πραγματικών δεδομένων. Συμπεράσματα και προτάσεις για περαιτέρω έρευνα παρέχονται επίσης στο τελευταίο κεφάλαιο αυτής της διατριβής.