Xbar-R控制圖


1. Xbar-R控制圖

Xbar-R控制圖,可以在擁有連續數據且子組大小不超過8的情況下監視過程的均值和變異。

例如:確定新塑料產品的生產過程是否受控。操作員抽樣20個小時,每小時抽取5個部件,並評估塑料的強度。

什么情況下使用備擇控制圖?

對於具有9或更多觀測值的子組,使用Xbar-S控制圖。

如果子組內存在一致的變異來源,使用I-MR-R/S控制圖。

如果沒有子組,使用I-MR控制圖。

如果數據有缺陷品數或缺陷數,使用屬性控制圖,如P控制圖或U控制圖。

 

 

2. Xbar-R控制圖的數據注意事項

為了確保結果有效,請在收集數據、執行分析和解釋結果時考慮以下准則。

1. 數據集應當連續

如果數據中有缺陷品數或缺陷數,使用屬性控制圖,如P控制圖或U控制圖。

2. 數據應當采用時間順序

由於控制圖檢測會隨時間發生的變化,因此數據順序非常重要。應當按照數據的收集順序來輸入數據。讓最舊得數據位於工作表的頂部。

3. 應當按照適當的時間間隔收集數據

按照均勻的時間間隔收集數據,如每小時一次,每班次一次,每天一次。選擇一個時間間隔,該時間間隔應當足夠短,以便可以在發生過程更改之后立即識別此更改。

4. 數據應當位於合理的子組中

如果子組不合理,則估計的控制限可能太寬。

5. 子組大小應當為8或更少

對於具有9或更多觀測值的子組,應當使用Xbar-S控制圖。

如果沒有子組,請使用 I-MR 控制圖。

6. 收集相應的數據量

如果子組大小小於或等於2,至少收集100個觀測值。

如果子組大小為3,至少收集80個觀測值。

如果子組大小為4或5,至少收集70個觀測值。

如果子組大小為6或更大,至少收集60個觀測值。

7. 數據不必是正太分布的

大多數控制圖在形式上基於正太性假設的,但如果收集子組中的數據,仍可以使用非正太數據得到好的結果。所需的子組大小取決於數據的非正太性。

8. 每個子組內的觀測值不應當相互關聯

如果每個子組中的連續數據點是相關的,控制限的范圍將過窄,而且控制圖可能會錯誤地將一些受控點顯示為失控點。

 

 

3. 估計Xbar-R控制圖的 σ 的方法和公式

σ 是標准差。如果為 σ 輸入歷史值,則 Minitab 將使用歷史值。否則,Minitab使用下列方法從數據估計 σ

 

1. Rbar方法

Minitab使用每個子組的極差 ri 計算 Sr ,它是 σ 的無偏估計量:

其中

當子組大小固定時,公式簡化為以下所示:

其中,Rbar是子組極差的均值,計算方式為:

表示法:

說明
ri 子組i的極差
m 子組數
d2(·) 與括號中指定的值相對應的五偏常量d2
ni 子組i中的觀測值個數
d3(·) 與括號中指定的值相對應的無偏常量d3

 

 

2. 合並標准差方法

合並標准差 Sp 按一下公式計算:

當子組大小固定時,按以下方式計算 Sp

 

使用無偏常量

默認情況下,使用合並標准差估計 σ 時,Minitab 將應用無偏常量 c4()

偏倚

當子組大小固定時,可按以下方式計算無偏倚的 Sp

偏倚

 

表示法

說明
xij i個子組中的第j個觀測值
子組i的均值
ni 子組i中的觀測值個數
 μv  子組方差的均值
 c4(·)  與括號中指定的值相對應的無偏常量c4
 d  Sp的自由度,計算公式:∑(ni - 1)

 

 

4. Xbar-R控制圖中Xbar控制圖的方法和公式

1. 描繪點

每個描繪點代表子組中觀測值均值(子組 i)。

表示法

說明
xij i 個子組中的第 j 個觀測值
ni 子組 i 中的觀測值個數

 

2. 中心線

中心線代表過程均值(μ)。如果沒有指定歷史值,則 Minitab 使用數據的平均值 ,計算方式:

表示法

說明
Σx 所有單個觀測值的總和
Σn 總觀測值個數

 

3. 控制限

1. 控制下限(LCL)

每個子組 i 的控制下限值的計算方式:

 

2. 控制上限(UCL)

每個子組 i 的控制下限值的計算方式:

表示法

說明
μ 過程均值
k 檢驗 1 的參數(默認值為3)
σ 過程標准差
ni 子組 i 中的觀測值個數

 

5. Xbar-R控制圖中 R 控制圖的方法和公式

1. 描繪點

每個描繪點 ri 代表子組 i 的極差。

 

2. 中心線

每個子組的中心線的值的計算方式:

表示法

說明
ni 子組 i 中的觀測值個數
d2(·) 與括號中指定的值相對應的無偏常量 d2
σ 過程標准差

 

3. 控制限

1. 控制下限(LCL)

每個子組的控制下限值 i 大於等於以下值:

LCLi = 0

 

2. 控制上限(UCL)

每個子組的控制上限值 i 的計算方式:

表示法

說明
d2(·) 與括號中指定的值相對應的無偏常量d2
ni 子組i中的觀測值個數
σ 過程標准差
k 檢驗1的參數(默認為3)
d3(·) 與括號中指定的值相對應的無偏常量d3

 

 

6. 無偏常量d2()、d3()、d4()

d2(N)是正太總體分布(標准差 = 1)中 N 觀測值的預期值。因此,如果 r 是正太分布(標准差 = σ)中 N 觀測值的樣本的極差,則E(r) = d2(N)σ

d3(N)是正太分布(σ = 1)中 N 觀測值的極差的標准差。因此,如果 r 是正太分布(標准差 = σ)中 N 觀測值的樣本的極差,則stdev(r) = d3(N)σ

可使用下表查找給定值 N 的無偏常量:

對於從51-100的 N 值,使用 d2(N)以下的近似值:

對於從26-100的N值,使用d3(N)和d4(N)的以下近似值:

 

 

 

7. 無偏常量c4()和c5()

C4()

C5()

表示法

說明
Γ() Gamma函數


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