Minitab:功能强大的质量管理、统计分析及统计图形软件

一、Minitab简介

Minitab软件是为质量改善、教育和研究应用领域提供统计软件和服务的先导，是全球领先的质量管理和六西格玛实施软件工具及持续质量改进的良好工具软件，她具有强大的功能和简易的可视化操作界面，深受广大质量学者和统计专家的青睐。Minitab公司1972年成立于美国的宾夕法尼亚大学，目前最新的版本是2016年发行的Minitab 17.3，其语言包括：中文、英文、法文、德文、韩文、日文、葡萄牙语和西班牙语，只需要购买一种语言版本可下载其他语言包实现语言的转换。到目前为止，已有100多个国家，4800多所高校使用Minitaab。她的特点是：操作简便，比SAS、SPSS精巧（只有80多M）。功能丰富，精度高(双精度计算)，对硬件的要求低，统计图形丰富美观，强大的宏，强大的的“助手”菜单方便新手学习等功能。

上世纪90年代后Minitab公司通用统计产品进入工业企业统计应用领域，提供统计过程控制、统计分析、统计图形的绘制、实验设计、功效与样本量计算等丰富的功能，随着软件版本的提高，增加了更多统计功能，受到了广大用户的青睐和采用。

二、数据管理

Minitab具有强大的数据（Data）管理功能，共有18大类，包括子集化工作表（Subset Worksheet）、拆分工作表（Split Worksheet）、堆叠工作表（Stack Worksheets）、合并工作表（Merge Worksheets）、复制（Copy）[包括列到列（Columns to Columns）、常量到常量（Constants to Constants）、矩阵到矩阵（Matrices to Matrices）、常量到列（Constants to Column）、列到常量（Column to Constants）、矩阵到列（Matrix to Columns）、列到矩阵（Columns to Matrix）、工作表到工作表（Worksheet to Worksheet）]、拆分列（Unstack Columns）、堆叠（Stack）[包括列（Columns）、列的区组（Blocks of Columns）、行（Rows）]、转置列（Transpose Columns）、排序（Sort）、排秩（Rank）、删除行（Delete Rows）、删除变量（Erase Variables）、条件格式（Conditional Formatting）[包括：1、突出显示单元格（Highlight Cell），指定条件高亮单元格，如缺失观测值（Missing Observations）、大于（Greater Than）、小于（Less Than）、介于（Between）、不在区间（Not Between）、等于（Equal To）、从列表中匹配（Match from List）、含此内容的文本（Text that Contains）、发生日期（Date that Occurs）等；2、高/低（High/Low），高亮显示最大值（Highest Values）、最大百分比（Highest Percentage）、最小值（Lowest Values）或最小百分比（Lowest Percentage）；3、根据Pareto规则高亮显示频率最高的值（Most Frequent Values）、最高频率百分比（Most Frequent Percentage）、频率最低的值（Least Frequent Values）或最低频率百分比（Least Frequent Percentage）；4、根据统计量（Statistical）高亮显示异常值（Outlier）、失控（Out of Control）、不符合规格（Out of Specification）、大残差（Large Residual）或异常X（Unusual X）的值；5、设定管理规则（Conditional Formatting）]、编码（Code）[包括到数值（To Numeric）、到文本（To Text）、到日期/时间（To Date/Time）和使用转换表（Use Conversion Table.）等]、更改数据类型（Change Data Type）[包括数字到文本（Numeric to Text）、文本到数字（Text to Numeric）、日期/时间到文本（Date/Time to Text）、日期/时间到数字（Date/Time to Numeric）、数字到日期/时间（Numeric to Date/Time）、文本到日期/时间（Text to Date/Time）等]、日期/时间（Date/Time）[包括取整日期/时间（Round Date/Time）、提取为数字（Extract to Numeric）、提取为文本（Extract to Text）等]、合并（Concatenate）、显示数据（Display Data）。

三、数据计算

Minitab共提供11大类数据计算（Calc）功能，包括计算器（Calculator）、列统计量（Column Statistics）、行统计量（Row Statistics）、标准化（Standardize）、生成模板数据（Make Patterned Data）[简单数集（Simple Set of Numbers）、任意数集（Arbitrary Set of Numbers）、文本值（Text Values）、日期/时间值的简单数集（Simple Set of Date/Time Values）、日期/时间值的任意集合（Arbitrary Set of Date/Time Values）]、产生网络数据（Make Mesh Data）、产生指示变量（Make Indicator Variables）、设置基数（Set Base）、随机数据（Random Data）[包括来自列的样本（Sample From Columns）及卡方（Chi-Square）、正态（Normal）、多元正态（Multivariate）、F、t、均匀（Uniform）、Bernoulli、二项（Binomial）、几何（Geometric）、负二项（Negative Binomial）、超几何（Hypergeometric）、任意离散（Discrete）、整数均匀（Integer）、Poisson、Beta、Cauchy、指数（Exponential）、Gamma、Laplace、最大极值（Largest Extreme Value）、Logistic、对数Logistic（Loglogistic）、对数正态（Lognormal）、最小极值（Smallest Extreme Value）、三角形（Triangular）、Weibull等分布的随机数]、概率分布（Probability Distributions）[同随机数据的分布类型]、矩阵（Matrices）[包括读取（Read）矩阵、转置（Transpose）矩阵、求逆矩阵（Invert Matrix）、定义常量矩阵（Define Constant Matrix）、对角矩阵（Diagonal）、特征分析（Eigen Analysis）、矩阵算术（Arithmetic）]等。

四、 统计功能

Minitab的统计（Stat）功能共分为13类：

1、基本统计量（Basic Statistics）：显示描述性统计量（Display Descriptive Statistics）、存储描述性统计量（Store Descriptive Statistics）、图形化汇总（Graphical Summary）、单样本Z检验（one-sample Z-test）、单样本t检验（one-sample t-test）、双样本t检验（2-sample t-test）、配对t检验（Paired t-test）、单样本率检验（1 Proportion test）、两样本率检验（2 Proportion test）、单样本Poisson率检验（1-Sample Poisson Rate test）、双样本Poisson检验（2-Sample Poisson Rate test）、单样本方差检验（1 Variance test）、双样本方差检验（2 Variance test）、相关（Correlation）、协方差（Covariance）、正态性检验（Normality Test）、异常值检验（Outlier Test）及Poisson分布的拟合优度检验（Goodness-of-Fit Test for Poisson）。

2、回归（Regression）：拟合线图（Fitted Line Plot）、回归（Regression）[包括拟合回归模型（Fit Regression Model）、最佳子集（Best Subsets）、预测（Predict）、因子图（Factorial Plots）、等值线图（Contour Plot）、曲面图（Surface Plot）、重叠等值线图（Overlaid Contour Plot）、响应优化器（Response Optimizer）]、非线性回归（Nonlinear Regression）、稳定性研究（stability study）[包括创建稳定性研究工作表（Create Stability Study Worksheet）、稳定性研究（stability study）、预测（Predict）]、正交回归（Orthogonal Regression）、偏最小二乘法（Partial Least Squares）、二值拟合线图（Binary Fitted Line Plot）、二值Logistic回归（Binary Logistic Regression）[包括拟合二值Logistic回归模型（Fit Binary Logistic Model）、预测（Predict）、因子图（Factorial Plots）、等值线图（Contour Plot）、曲面图（Surface Plot）、重叠等值线图（Overlaid Contour Plot）、响应优化器（Response Optimizer）]、有序Logistic回归（Ordinal Logistic Regression）、名义Logistic回归（Nominal Logistic Regression）、Poisson回归（Poisson Regression）[包括拟合Poisson回归模型（Fit Poisson Model），其余菜单同二值Logistic回归（Binary Logistic Regression）]。

3、方差分析（ANOVA）：单因素方差分析（One-Way ANOVA）、均值分析（Analysis of Means）、平衡方差分析（Balanced ANOVA）、一般线性模型（General Linear Model）[包括拟合一般线性模型（Fit General Linear Model）、比较（Comparisons）、预测（Predict）、因子图（Factorial Plots）、等值线图（Contour Plot）、曲面图（Surface Plot）、重叠等值线图（Overlaid Contour Plot）、响应优化器（Response Optimizer）]、完全嵌套方差分析（Fully Nested ANOVA）、一般多元方差分析（General MANOVA）、等方差检验（Test for Equal Variances）、区间图（Interval Plot）、主互效应图（Main Effects Plot）、交互作用图（Interaction Plot）。

4、试验设计（DOE）：析因设计（Factorial Design）[包括创建析因设计（Create Factorial Design）、自定义析因设计（Define Custom Factorial Design）、选择最优设计（Select Optimal Design）、预处理响应以分析变异性（Preprocess Responses for Analyze Variability）、分析析因设计（Analyze Factorial Design）、分析变异性（Analyze Variability）、预测（Predict）、因子图（Factorial Plots）、立方图（Cube Plots）、等值线图（Contour Plot）、曲面图（Surface Plot）、重叠等值线图（Overlaid Contour Plot）、响应优化器（Response Optimizer）]、响应曲面设计（Response Surface Designs）[包括创建响应曲面设计（Create Response Surface Design）、自定义响应曲面设计（Define Custom Response Surface Design）、选择最优设计（Select Optimal Design）、分析响应曲面设计（Analyze Response Surface Design），其余菜单选项同析因设计（Factorial Design）]、混合设计（Mixture Design）[包括创建混合设计（Create Mixture Design）、自定义混合设计（Define Custom Mixture Design）、选择最优设计（Select Optimal Design）、单纯形设计图（Simplex Design Plot）、因子图（Factorial Plots）、分析混合设计（Analyze Mixture Design）、响应跟踪图（Response Trace Plot）、等值线/曲面图（Contour/Surface Plots）、重叠等值线图（Overlaid Contour Plot）、响应优化器（Response Optimizer）]、田口（正交）设计（Taguchi Design）[包括创建田口设计（Create Taguchi Design）、自定义田口设计（Define Custom Taguchi Design）、分析田口设计（Analyze Taguchi Design）、预测田口结果（Predict Taguchi Results）]、修改设计（Modify Design）、显示设计（Display Design）。

5、控制图（Control Charts）：Box-Cox变换（Box-Cox transformation）、子组变量控制图（Variables Charts for Subgroups）[包括均值-极差控制图（x and R Chart）、均值-标准差控制图（x and S Chart）、单值-移动极差-极差/标准差控制图（individual-moving range-range/standard deviation Chart）、均值控制图（x Chart）、极差控制图（R Chart）、标准差控制图（s Chart）、区域控制图（Zone Chart）]、单值变量控制图（Variables Charts for Individuals）[包括单值-移动极差控制图（I-MR Chart）、Z-MR控制图（Z-MR chart）、单值控制图（Individuals Chart）、移动极差控制图（Moving Range Chart）]、属性控制图（Attributes Chart）[包括P控制图诊断（P Chart Diagnostic）、P控制图（P Chart）、Laney P控制图（Laney P' Chart）、NP控制图（NP Chart）、U控制图诊断（U Chart Diagnostic）、U控制图（U Chart）、Laney U控制图（Laney U' Chart）、C控制图（C Chart）]、时间加权控制图（Time-Weighted Control Charts）[包括移动平均控制图（Moving Average Chart）、指数加权移动平均控制图EWMA Chart）、累积和控制图（CUSUM Chart）]、多变量控制图（Multivariate Control Chart）[包括T2控制图（Tsquared Chart）、广义方差控制图（Generalized Variance Chart）、T2-广义方差控制图（Tsquared-Generalized Variance Chart）、多变量EWMA控制图（Multivariate EWMA Chart）]、稀有事件控制图（Rare Events Control Charts）[包括G控制图（G Chart）和T控制图（T Chart）]。

6、质量工具（Quality Tools）：运行图（Run Chart）、Pareto图（Pareto Chart）、因果图（Cause-and-Effect Diagram）、个体分布标识（Individual Distribution Identification）、Johnson变换（Johnson transformation）、能力分析（能力分析（Capability Analysis）[包括正态分布能力分析（Capability Analysis (Normal Distribution)、组间/组内能力分析（Capability Analysis (Between/Within)）、非正态分布能力分析Capability Analysis (Nonnormal Distribution)）、多变量正态分布能力分析（Capability Analysis for Multiple Variables (Normal Distribution)）、多变量非正态分布能力分析（Capability Analysis for Multiple Variables (Nonnormal Distribution)）、二项分布能力分析（Capability Analysis (Binomial Distribution)）和Poisson分布能力分析（Capability Analysis (Poisson)）]、（Capability Sixpack）[包括正态分布能力六包装（Capability Sixpack (Normal Distribution)）、组间/组内能力六包装（Capability Sixpack (Between/Within)）和非正态分布能力六包装（Capability Sixpack (Nonnormal Distribution)）]、容差范围（Tolerance Intervals）、量具研究（Gage Study）[包括I型量具研究（Type 1 Gage Study）、创建量具R&R研究工作表（Create Gage R&R Study Worksheet）、量具运行图（Gage Run Chart）、量具线性和偏倚研究（Gage Linearity and Bias Study）、交叉量具R&R研究（Crossed Gage R&R Study）、嵌套量具R&R研究（Nested Gage R&R Study）、扩展量具R&R研究（Expanded Gage R&R Study）及属性量具研究分析法（Attribute Gage Study (Analytic Method)）]、创建属性一致性分析工作表（Create Attribute Agreement Analysis Worksheet）、属性一致性分析（Attribute Agreement Analysis）、按属性抽样验收（Acceptance Sampling by Attributes）、按变量抽样验收（Acceptance Sampling by Variables）[创建/比较（Create / Compare）、接受/拒绝批次（Accept / Reject Lot）]、多变异图（Multi-Vari Chart）和对称图（Multi-Vari Chart）。

7、可靠性/生存分析（Reliability/Survival）：试验方案（Test Plans）[包括验证试验方案（Demonstration Test Plans）、估计试验方案（Estimation Test Plans）、加速寿命试验方案（Accelerated Life Test Plans）]、分布分析（右删失）（Distribution Analysis(Right Censoring)）[包括分布ID图（Distribution ID Plot）、分布概要图（Distribution Overview Plot）、参数分布分析（Parametric Distribution Analysis）和非参数分布分析（Nonparametric Distribution Analysis）]、分布分析（任意删失）（Distribution Analysis (Arbitrary Censoring)）[同分布分析（右删失）（Distribution Analysis(Right Censoring)）]、保证分析（Warranty Analysis）[包括过程前保证数据（Pre-Process Warranty Data）和保证预测（Warranty Prediction）]、可修复系统分析（Repairable System Analysis）[包括参数增长曲线（Parametric Growth Curve）和非参数增长曲线（Nonparametric Growth Curve）]、加速寿命试验（Accelerated Life Testing）、含寿命数据的回归（Regression with Life Data）和概率单位分析（Probit Analysis）。

8、多变量分析（Multivariate）：主成分分析（Principal Components Analysis）、因子分析（Factor Analysis）、项目分析（Item Analysis）、观测值聚类（Cluster Observations）、变量聚类（Cluster Variables）、K均值聚类（Cluster K-Means）、判别分析（Discriminant Analysis）、简单对应分析（Simple Correspondence Analysis）和多重对应分析（Multiple Correspondence Analysis）。

9、时间序列（Time Series）：时间序列图（Time Series Plot）、趋势分析（Trend Analysis）、季节分解法（Decomposition）、移动平均法（Moving Average）、单指数平滑法（Single exponential smoothing）、双指数平滑法（Double Exponential Smoothing）、Winter指数平滑法（Winters' Method）、差分（Differences）、滞后（Lag）、自相关函数（Autocorrelation Function）、偏自相关函数（Partial Autocorrelation Function）、互相关函数（Cross Correlation Function）和综合自回归移动平均模型（ARIMA model）。

10、表格（Tables）：单变量计数（Tally Individual Variables）、关联的卡方检验（Chi-Square Test for Association）、交叉表和卡方（Cross Tabulation and Chi-Square）、单变量卡方拟合优度检验（Chi-Square Goodness-of-Fit Test）和描述性统计量表（Tables of Descriptive Statistics）。

11、非参数检验（Nonparametric Tests，NPar）：单样本符号检验（1-sample sign test）、单样本 Wilcoxon 符号秩检验（1-sample Wilcoxon signed rank test）、Mann-Whitney检验（Mann-Whitney test）、Kruskal-Wallis检验（Kruskal-Wallis test）、Mood中位数检验（Mood's median test）和Friedman检验（Friedman test）、游程检验（Runs Test）、配对平均数（Pairwise Averages）、配对差（Pairwise Differences）和配对斜率（Pairwise Slopes）。

12、等价（等效）检验（equivalence test）：单样本等价检验（1-Sample Equivalence Test）、双样本等价检验（2-Sample Equivalence Test）、配对资料的等价检验（Equivalence Test with Paired Data）和2×2交叉设计的等价检验（Equivalence Test for 2x2 Crossover Design）。

13、功效与样本量（Power and Sample Size）：用于估计的样本量（Sample Size for Estimation）、容差范围的样本量（Sample Size for Tolerance Intervals）以及单样本Z检验（one-sample Z-test）、单样本t检验（one-sample t-test）、双样本t检验（2-sample t-test）、配对t检验（Paired t-test）、单样本率检验（1 Proportion test）、两样本率检验（2 Proportion test）、单样本Poisson率检验（1-Sample Poisson Rate test）、双样本Poisson检验（2-Sample Poisson Rate test）、单样本方差检验（1 Variance test）、双样本方差检验（2 Variance test）、等价（等效）检验（equivalence test）[包括单样本等价检验（1-Sample Equivalence Test）、双样本等价检验（2-Sample Equivalence Test）、配对资料的等价检验（Equivalence Test with Paired Data）和2×2交叉设计的等价检验（Equivalence Test for 2x2 Crossover Design）]、单因素方差分析（One-Way ANOVA）、两水平的析因设计（2-Level Factorial Design）、Plackett-Burman设计（Plackett-Burman Design）和一般全因子设计（General Full Factorial）等统计检验的功效和样本量计算

五、统计图形

Minitab可绘制19类统计图形（Graph）：饼图（pie chart）、条形图（bar chart）、直方图（histogram）、点图（dot plot）、茎叶图（stem-and-leaf）、概率图（probability plot）、经验累积分布函数图（empirical cdf graph）、概率分布图（probability distribution plot）、散点图（scatterplot）、矩阵图（matrix plots）、气泡图（bubble plot）、边际图（marginal plots）、箱线图（boxplot）、区间图（interval plot）、时间序列图（time series plot）、面积图（area graph）、等值线图（contour plot）、3D散点图（3D scatterplot）及3D曲面图（3D surface plot）。

六、宏

Minitab 具有强大的会话命令功能，读者可将会话命令编制为宏文件以自动执行重复性任务（例如，生成月度报表）或扩展Minitab的功能（例如，计算特殊检验统计量）等，Minitab宏的类型包括全局宏（.MAC文件）、局部宏（.MAC文件）和可执行文件（.MTB 文件）三类。本书收集了88个宏文件（.MAC）极大地丰富了Minitab的功能。

七、帮助与协助功能

Minitab具有强大的帮助（Help）和协助（Assistan）功能，帮助读者学习统计基础知识和理论，指导读者使用Minitab，协助读者选择正确的统计和绘图方法。

1、帮助（Help）：详细的Minitab使用帮助，介绍各统计分析及绘图方法的基础知识，包括概述、数据要求、软件界面解释、操作步骤、示例的结果解释、会话命令、参考文献等。

2、入门（Getting Started）：提供Minitab入门文档（pdf格式）的下载入口，共提供10大类8种语言的入门文档下载，帮助读者快速入门。

3、统计指导（StatGuide）：包括各统计方法与图形的概述、检验假设、统计量的定义、结果示例与解释等。

4、教程（Tutorials）：介绍各统计方法的用法、数据要求和操作步骤（方案、选择适当的分析方式、输入数据、指定选项和解释结果）等。

5、词汇表（Glossary）：可访问Minitab统计学词汇表（Minitab Statistical Glossary），词汇表包含Minitab中各统计学词汇的解释。

6、方法和公式（Methods and Formulas）：提供Minitab中所有统计方法中各统计量的计算公式，仅有英文版。

7、键盘图（Keyboard Map）：提供Minitab所有键盘命令的快捷键和说明。

8、协助（Assistan）：借助流程图协助读者正确的统计和绘图方法如下图，包括测量分析系统（Measurement Systems Analysis ,MSA）、能力分析（Capability Analysis）、图形分析（Graphical Analysis）、假设检验（Hypothesis Test）、回归（Regression Analysis）、试验设计（D0E）[包括计划并创建（Create Experiments）和分析并解释（Analyze and Interpret）]、之前/之后能力分析（Before/After Capability Analysis）、之前/之后控制图（Before/After Control Chart）和控制图（Control Chart）等。

本文摘自《Minitab常用统计分析教程》（电子工业出版社，2017年待出版）书稿，关注“一起学SPSS”微信订阅号后回复“Minitab”可获取Minitab17.2使用版，回复“统计图”可获取《Minitab可视化教程》免费赠书（电子版）。

【作者介绍】

李志辉，长期从事各类统计软件应用研究，主编或参编SPSS、MINITAB、STATISTICA多个统计软件教材共8本。代表作：电子工业出版社《SPSS常用统计分析教程(SPSS 22.0中英文版)(第4版)》（2015年）