bitWalk's: 【備忘録】Matplotlib で SPC チャート (3)

2020-11-26

【備忘録】Matplotlib で SPC チャート (3)

PyGObject で Matplotlib で描画した SPC チャート、さらに GUI ライブラリを wxPython に変更して、改良した SCP チャートを、過去の記事で紹介しました [1] [2]。今回は、GUI ライブラリを PySide2 (Qt for Python) に変更した例を紹介します。

SPC は Statistical Process Control（統計的工程管理）の略で、SPC チャート（管理図）は処理順に注目特性をプロットした折れ線グラフです。製造工程が管理状態にあるかどうかを判断するためなどに活用されます。詳しい SPC チャートの説明は割愛します。

本ブログ記事では下記の OS 環境で動作確認をしています。

Fedora 33 (Workstation Edition)

x86_64

チャートを描画するルーチンは、基本的に過去記事 [2] と同じですが、インタラクティブにチャートの操作ができるナビゲーション・ツールバーを利用できることが判ったので備忘録としました。

qt_matplotlib.py の実行例

qt_matplotlib.py

	#!/usr/bin/env python
	# coding: utf-8
	import PySide6
	from PySide6.QtCore import Qt
	from PySide6.QtWidgets import QApplication, QMainWindow

	import sys
	import pandas as pd
	# Reference
	# https://qiita.com/hiroyuki_kageyama/items/cb87a0bee98c0262a35e
	import matplotlib

	from matplotlib.backends.backend_qtagg import FigureCanvasQTAgg as FigureCanvas
	from matplotlib.backends.backend_qtagg import NavigationToolbar2QT as NavigationToolbar
	from matplotlib.figure import Figure


	class SPCChart(FigureCanvas):
	fig = Figure()

	def __init__(self, df: pd.DataFrame, metrics: dict):
	super().__init__(self.fig)
	self.init_chart(df, metrics)

	def init_chart(self, df, metrics):
	ax = self.fig.add_subplot(111)
	# chart title
	ax.set(title=metrics['title'])
	ax.set_xlabel(metrics['x'])
	ax.set_ylabel(metrics['y'])
	ax.grid(True)
	# _____________________________________________________________________
	# Horizontal Lines for SPC metrics
	ax.axhline(y=metrics['usl'], linewidth=1, color='red', label='USL')
	ax.axhline(y=metrics['target'], linewidth=1, color='blue', label='Target')
	ax.axhline(y=metrics['lsl'], linewidth=1, color='red', label='LSL')
	ax.axhline(y=metrics['mean'], linewidth=1, color='green', label='Avg')
	# _____________________________________________________________________
	# Trend
	ax.plot(df[metrics['x']], df[metrics['y']], color='gray', marker='o', markersize=10)
	ax.yaxis.label.set_color('gray')
	ax.tick_params(axis='y', colors='gray')
	# add extra ticks
	extraticks = [metrics['lsl'], metrics['target'], metrics['usl']]
	ax.set_yticks(list(ax.get_yticks()) + extraticks)
	self.fig.canvas.draw()
	# _____________________________________________________________________
	# Labels
	labels = [item.get_text() for item in ax.get_yticklabels()]
	n = len(labels)
	labels[n - 3] = 'LSL = ' + str(metrics['lsl'])
	labels[n - 2] = 'Target = ' + str(metrics['target'])
	labels[n - 1] = 'USL = ' + str(metrics['usl'])
	ax.set_yticklabels(labels)
	# Color
	yticklabels = ax.get_yticklabels()
	n = len(yticklabels)
	yticklabels[n - 3].set_color('red')
	yticklabels[n - 2].set_color('blue')
	yticklabels[n - 1].set_color('red')
	# _____________________________________________________________________
	# add second y axis with same range as first y axis
	ax2 = ax.twinx()
	ax2.set_ylim(ax.get_ylim())
	ax2.tick_params(axis='y', colors='gray')
	# add extra ticks
	extraticks2 = [metrics['mean']]
	ax2.set_yticks(list(ax2.get_yticks()) + extraticks2)
	# Label for second y axis
	labels2 = [item.get_text() for item in ax2.get_yticklabels()]
	n = len(labels2)
	labels2[n - 1] = 'Avg = ' + str(metrics['mean'])
	ax2.set_yticklabels(labels2)
	# Color for second y axis
	yticklabels2 = ax2.get_yticklabels()
	n = len(yticklabels2)
	yticklabels2[n - 1].set_color('green')


	class Example(QMainWindow):
	def __init__(self):
	super().__init__()
	self.setWindowTitle('SPC Chart Example')
	self.init_ui()
	self.resize(1000, 500)
	print('PySide6', PySide6.__version__)
	print('matplotlib', matplotlib.__version__)

	def init_ui(self):
	# Example dataframe
	df = pd.DataFrame({
	'Sample': list(range(1, 11)),
	'Y': [9.030, 8.810, 9.402, 8.664, 8.773, 8.774, 8.416, 9.101, 8.687, 8.767]
	})
	# SPC metrics
	metrics = {}
	metrics['title'] = 'Sample SPC chart'
	metrics['x'] = 'Sample'
	metrics['y'] = 'Y'
	metrics['usl'] = 9.97
	metrics['target'] = 8.70
	metrics['lsl'] = 7.43
	metrics['mean'] = df.describe().at['mean', 'Y']
	# _____________________________________________________________________
	# Canvas
	canvas = SPCChart(df, metrics)
	self.setCentralWidget(canvas)
	# _____________________________________________________________________
	# Navigation Toolbar
	toolbar = NavigationToolbar(canvas, self)
	unwanted_buttons = ['Back', 'Forward']
	for x in toolbar.actions():
	if x.text() in unwanted_buttons:
	toolbar.removeAction(x)
	self.addToolBar(Qt.ToolBarArea.TopToolBarArea, toolbar)


	def main():
	app = QApplication(sys.argv)
	ex = Example()
	ex.show()
	sys.exit(app.exec())


	if __name__ == '__main__':
	main()