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控制图1、概念控制图又叫做管制图，是用于分析和判断工序是否处于稳定状态所使用的带有控制界限的一种工序管理图。
控制图是一种对过程质量加以测定、记录从而进行控制管理的一种用科学方法设计的图，图上有中心线（CL ）、上控制线（UCL ）、下控制线（LCL ），并有按时间顺序抽取的样本计量值的描点序列。
控制图主要用于：过程分析及过程控制。
图1表示了控制图的基本形状：2、原理控制图的作图原理被称为“3σ原理”，或“千分之三法则”。
根据统计学可以知晓，如果过程受控，数据的分布将呈钟形正态分布，位于“μ±3σ”区域间的数据占据了总数据的99.73%，位于此区域之外的数据占据总数据的0.27%（约千分之三，上、下界限外各占0.135%），因此，在正常生产过程中，出现不良品的概率只有千分之三，所以我们一般将它忽略不计（认为不可能发生），如果一旦发生，就意味着出现了异常波动。
μ：中心线，记为CL ，用实线表示； μ+3σ：上界线，记为UCL ，用虚线表示； μ－3σ：下界线，记为LCL ，用虚线表示。
3、控制图的种类①、计量值控制图：控制图所依据的数据均属于由量具实际测量而得。
A R Chart ）； B S Chart ）；C Chart ）；D 、单值控制图（X Chart ）；②、计数值控制图：控制图所依据的数据均属于以计数值（如：不良品率、不良数、缺点数、件数等）。
A 、不良率控制图（P Chart ）；质 量 特 性 数 据B、不良数控制图（Pn Chart）；C、缺点数控制图（C Chart）；D、单位缺点数控制图（U Chart）。
4、控制图的用途根据控制图在实际生产过程中的运用，可以将其分为分析用控制图、控制用控制图：①、分析用控制图（先有数据，后有控制界限）：用于制程品质分析用，如：决定方针、制程解析、制程能力研究、制程管制之准备。
分析用控制图的主要目的是：（1）分析生产过程是否处于稳态。
什么是控制图控制图是根据假设检验的原理构造一种图，用于监测生产过程是否处于控制状态。
它是统计质量管理的一种重要手段和工具。
在生产过程中，产品质量由于受随机因素和系统因素的影响而产生变差；前者由大量微小的偶然因素叠加而成，后者则是由可辨识的、作用明显的原因所引起，经采取适当措施可以发现和排除。
当一生产过程仅受随机因素的影响，从而产品的质量特征的平均值和变差都基本保持稳定时,称之为处于控制状态。
此时,产品的质量特征是服从确定概率分布的随机变量，它的分布(或其中的未知参数)可依据较长时期在稳定状态下取得的观测数据用统计方法进行估计。
分布确定以后，质量特征的数学模型随之确定。
为检验其后的生产过程是否也处于控制状态，就需要检验上述质量特征是否符合这种数学模型。
为此，每隔一定时间，在生产线上抽取一个大小固定的样本，计算其质量特征，若其数值符合这种数学模型，就认为生产过程正常，否则，就认为生产中出现某种系统性变化，或者说过程失去控制。
这时，就需要考虑采取包括停产检查在内的各种措施，以期查明原因并将其排除，以恢复正常生产，不使失控状态延续而发展下去。
通常应用最广的控制图是W.A.休哈特在1925年提出的，一般称之为休哈特控制图。
它的基本结构是在直角坐标系中画三条平行于横轴的直线，中间一条实线为中线，上、下两条虚线分别为上、下控制界限。
横轴表示按一定时间间隔抽取样本的次序,纵轴表示根据样本计算的、表达某种质量特征的统计量的数值，由相继取得的样本算出的结果，在图上标为一连串的点子，它们可以用线段连接起来。
除了上述的休哈特控制图外，近年来出现了某些新形式的控制图,其基本思想与休哈特图相似,但作图根据的原理则各有不同。
其中较重要的是累积和控制图，这种控制图的对象，即标在图上的每一点，是在该点以前所有样本统计量的总和。
累积和图的提出，是考虑到在休哈特控制图中，判定过程是否处于控制状态全靠最新的一个或几个样本点，而忽略了较早的样本值中所包含的信息。
控制图控制图（Control chart）又称为管理图、休哈特图。
由美国贝尔实验室的休哈特博士于1924年发明。
控制图是以假设检验原理为基础设置统计控制线，按照时间坐标记录独立测量值、平均值或其他统计量的折线图，用以区分过程中的异常波动与正常波动，并判断过程是否处于统计过程控制状态的一种工具。
一. 控制图的类型根据控制图在过程控制中所处的阶段，可将控制图分为分析用控制图和管理用控制图，如图1所示。
分析用控制图主要用于分析过程是否处于统计过程控制状态，并对过程的总体参数进行估计。
若分析表明过程处于统计过程控制状态且满足预期的要求，则将分析用控制图的控制界限延长，用作管理用控制图，实现对产品生产过程进行连续监控，及时发现过程的异常波动。
图1 平均值-极差控制图控制图可以用来显示各种不同数据类型的质量特性的波动，常用的控制图类型与适用场合如表1所示。
表1 常用控制图类型与适用场合二. 控制图的基本原理控制图的设计原理可以概括为“正态性”假定、“3σ”原则、“小概率事件不发生”原理和“统计反证推断”思想。
具体说就是，假定所收集的质量特性数据服从正态分布，在此假定下，过程特性值落在分布中心上下各三倍标准差范围内的概率是99.73%，也就是说质量特性值落在上下三倍标准差之外的概率仅为0.27%，这是一个小概率事件，而“小概率事件不发生”原理认为小概率事件在一次观测中不发生，因此，一旦控制图出现“小概率事件发生”的现象，则表明过程发生了异常变化，这就是“统计反证推断”思想。
表2和表3分别表示计量值控制图和计数值控制图的中心线和控制界限的公式，以及样本量的确定。
表2 计量值控制图的中心线和控制界限表3 计量值控制图的中心线和控制界限三. 控制图的应用控制图显示随时间采集的数据和由这些数据计算出的波动；控制图与过程能力分析结合在一起称为统计过程控制（SPC）。
图2是一个典型的SPC的应用流程。
图2 典型的SPC的应用流程。
1.1控制图控制图是对过程质量特性值进行测定、记录、评估和监察过程是否处于统计控制状态的一种用统计方法设计的图，又称管制图、控制图，是质量管理七种工具的核心，图上有用实线绘制的中心线（CL，Central Line）、用虚线绘制的上控制限（UCL，Upper control Limit）和下控制限（LCL，Lower Control Limit），图中并有按时间顺序抽取的样本统计量数值的描点序列，各点之间用直线段相连，以便看出点子的变化趋势。
UCL、CL与LCL统称为控制线（Control Lines），它们是互相平行的。
若控制图中的描点落在UCL与LCL之外或描点在UCL 与LCL之间的排列不随机，则表明过程异常。
世界上第一张控制图是休哈特在1924年5 月16 日提出的不合格品率（p）控制图，其目的是消除产品质量形成过程中的异常波动。
产品在制造过程中，质量波动是不可避免的，质量波动包括异常波动和正常波动，在质量改进过程中，控制图主要是用来发现过程中的异常波动。
控制图是对生产过程或服务过程质量加以测定、记录从而进行控制管理的一种图形方法。
图5-28 所示为一控制图，图上有中心线CL、上控制界限UCL和下控制界限LCL，并有按时间顺序抽取的样本统计量数值的描点序列。
1.1.1控制图的作用控制图所以能获得广泛应用，主要是由于它能起到下列作用：①贯彻预防为主的原则。
应用控制图有助于保持过程处于控制状态，从而起到保证质量防患于未然的作用。
②改进生产率。
应用控制图可以减少废品和返工，从而提高生产率、降低成本和增加生产能力。
③防止不必要的过程调整。
控制图可用以区分质量的偶然波动与异常波动，从而使操作者减少不必要的过程调整。
④提供有关工序能力的信息。
控制图可以提供重要的过程参数数据以及它们的时间稳定性，这些对于产品设计和过程设计都是十分重要的。
1.1.2控制图原理：①统计控制状态任何一个生产过程，不论它是如何精确设计和精心维护，总存在着一定量的固有的或自然的变化，它是由许多偶然因素形成的偶然波动的累积效果。
控制图(control charts)又名：统计过程控制( statistical process control)方法演变：EQ \o(\s\up5(－),\s\do2(x))计量值控制图：⎺X－R控制图（又名均值极差控制图），⎺X－s控制图，单值控制图（又名X 控制图，X-R控制图，IX-MR控制图，XmR控制图，移动极差控制图），移动均值-移动极差控制图（又名MA-MR控制图），目标偏差控制图（又名差异控制图、偏差控制图、名义值偏差控制图），CUSUM（又名累计和控制图），EWMA（又名指数加权移动平均控制图），多元控制图（又名Hotelling T2控制图）。
计数值控制图：p控制图（又名不良品率控制图），np控制图，c控制图（又名缺陷数控制图），u控制图。
两种数据都适用的控制图：短期过程控制图（又名稳定控制图或者Z控制图），组控制图（又名多属性值控制图）。
概述控制图是一种对过程变异进行分析和控制的图形工具。
数据按时间顺序绘制在图上，控制图一般有一条代表均值的中心线，一条上控制限位于中心线上方，一条下控制限位于中心线下方，这些线是根据过程数据确定的。
通过当前数据和由历史数据计算所得的控制限的比较，我们可以判定当前过程变异是稳定的（受控制）还是不稳定的（不受控制，受到某个特定因素的干扰）。
控制图分为很多种，不同的过程、不同的数据，我们采用不同的控制图。
计量值数据的控制图经常是成对应用，其中常绘制在上方的一张控制图监测均值，或者说过程数据的分布中心，而绘制在下方的一张控制图监测极差，或者说分布的波动程度。
如果借助于练习打靶的例子来说明，那么均值就是靶子上射击集中的地方，极差是射击点的离散程度。
计量值数据要成对使用控制图，计数值数据则通常只使用一张控制图就足够了。
适用场合·当你希望控制当前过程，问题出现时能察觉并能对其采取补救措施时；·当你希望对过程输出的变化范围进行预测时：·当你判断一个过程是否稳定（处于统计受控状态）时；·当你分析过程变异来源是随机性（偶然事件）还是非随机性（过程本身固有）时；·当你决定怎样完成一个质量改进项目时——防止特殊问题的出现，或对过程进行基础性的改变。
控制图一．前言:为使现场的质量状况达成目标，均须加以管理。
我们所说的“管理”作业,一般均用侦测产品的质量特性来判断“管理”作业是否正常。
而质量特性会随着时间产生显著高低的变化;那么到底高到何种程度或低至何种状态才算我们所说的异常?故设定一合理的高低界限,作为我们分析现场制程状况是否在“管理”状态,即为控制图的基本根源。
控制图是于1924年由美国品管大师修哈特(W.A.Shewhart)博士所发明。
而主要定义即是[一种以实际产品质量特性与依过去经验所研判的过程能力的控制界限比较,而以时间顺序表示出来的图形]。
二．控制图的基本特性:一般控制图纵轴均设定为产品的质量特性,而以过程变化的数据为刻度;横轴则为检测产品的群体代码或编号或年月日等,以时间别或制造先后别,依顺序点绘在图上。
在管制图上有三条笔直的横线,中间的一条为中心线(Central Line,CL),一般用蓝色的实线绘制；在上方的一条称为控制上限(Upper Control Limit,UCL)；在下方的称为控制下限(Lower Control Limit,LCL)。
对上、下控制界限的绘制,则一般均用红色的虚线表现,以表示可接受的变异范围;至于实际产品质量特性的点连线条则大都用黑色实线绘制。
控制状态:96 品管七大手法上控制界限(UCL) 中心线(CL)三．控制图的原理:1.质量变异的形成原因:一般在制造的过程中,无论是多么精密的设备、环境,它的质量特性一定都会有变动,绝对无法做出完全一样的产品;而引起变动的原因可分为两种：一种为偶然(机遇)原因；一种为异常(非机遇)原因。
（1）偶然(机遇)原因(Chance causes)：不可避免的原因、非人为的原因、共同性原因、一般性原因,是属于控制状态的变异。
（2）异常(非机遇)原因(Assignable causes):可避免的原因、人为的原因、特殊性原因、局部性原因等,不可让其存在,必须追查原因,采取必要的行动,使过程恢复正常控制状态,否则会造成很大的损失。
第七章 控制图 972.控制界限的构成:控制图是以常态分配中的三个标准差为理论依据。
中心线为平均(偶然原因的变动) (异常原因的变动)值,上、下控制界限为平均数加减三个标准差( )的值,以判断过程中是否有问题发生。
此即修哈特博士(W.A.Shewhart)所创造的方法。
控制图即以3个标准差为基础,换句话说,只要群体是常态分配,则自该群体进行取样时,用取出的数值加以平均计算来代表群体,则每进行10000次的抽样会有27次偶然机会,不予计较。
同样我们平均抽样时如有超出时,判定为异常,则误判的机率也是千分之三。
因为假设机率存在的前提,所以控制界限以加减3个标准差来订立,应是最符合经济效益的。
98 品管七大手法2-3-1-1+2+3+μσ3+UCLCL控制图的控制界限是把常态分配图形旋转90°后,在平均值处绘成中心线(CL),平均值加三个标准差处绘成上控制界限(UCL),在平均值减三个标准差处绘成下控制界限(LCL)。
四．控制图的种类: 1.按数据性质分类:(1)计量值控制图:所谓计量值是指控制图的数据均属于由量具实际量测而得;如长度、重量、浓度等特性均为连续性的，常用的有:(a) 平均数与极差控制图( Chart) (b)平均数与标准差控制图( Chart) (c) 中位数与极差控制图( Chart)(d)个别值与移动极差控制图( chart) (e) 最大值与最小值极差控制图( chart) 第七章 控制图 99(2)计数值控制图:所谓计数值是指控制图的数据均属于以单位计数者而得;如不合格数、缺点数等间断性数据等。
常用的有: (a) 不良率控制图(P chart)(b) 不良数控制图(Pn chart,又称np chart 或d chart) (c) 缺点数控制图(C chart) (d) 单位缺点数控制图(U chart) 2.按控制图的用途分类:(1)解析用控制图:这种控制图先有数据,后有控制界限(μ与σ未知的群体)。
(a) 决定方针用 (b)制程解析用 (c) 制程能力研究用 (d)制程控制的准备(2)控制用控制图:先有控制界限,后有数据(μ与σ已知之群体)。
其主要用途为控制过程的质量,如有点子超出控制界限时,则立即采取措施(原因追查→消除原因→再发防止的研究)。
3.计数值与计量值控制图的应用比较.σ-X R X -R X -~Rm X -SL -100 品管七大手法五．控制图的绘制: 1.计量值控制图: (1) 控制图:(a)先行收集100个以上数据,依测定的先后顺序排列。
(b)以2—5个数据为一组(一般采4—5个),分成约20—25组。
(c)将各组数据记入数据表栏位内。
(d)计算各组的平均值X(取至测定值最小单位下一位数)。
(e)计算各组之极差R(最大值-最小值=R)。
(f)计算总平均X 。
(g)计算极差的平均R: (h)计算控制界限X 控制图:中心线(CL)= X 控制上限(UCL)= 控制下限(LCL)= R 控制图:中心线(CL)= 控制上限(UCL)= 管制下限(LCL)= 之值,随每组的样本数不同而有差异,但仍遵循三个标准差的原理计算而得,今已被整理成常用系数表。
(i)绘制中心线及控制界限,并将各点点入图中。
(j)将各数据履历及特殊原因记入,以备查考、分析、判断。
(2) 管制图：将数据(每组为一单位)依大小顺序排列,最中间的一个数据称为中位数;如为偶数个数值,则中间两数值的平均值即为中位R X -)(/1/)......(321为组数k k Xi i kk X X X X X K=∑=++++=k Ri i k k R R R R X k /1/)......(321=∑=++++=R A X 2+R A X 2-R R D 4RD 3432,,D D A R X -~数。
(a)收集数据并排列之(同 之数据收集方式步骤(a)(b)(c))。
第七章 控制图 101(b)求各组的中位数 。
(c)求各组的极差R 。
(d)计算中位数的总平均数 。
(e)计算 : (f)计算控制界限:控制图:中心线(CL)= 控制上限(UCL)= 控制下限(LCL)= R 控制图:中心线(CL)= 控制上限(UCL)= 控制下限(LCL)= 系数 相同亦可从系数表查得。
(g)同 控制图的步骤(i),(j)。
(3)X-Rm 控制图(a)收集数据20~25个,并依先后顺序排列记入数据栏内。
(b)求个别移动值Rm 。
如 (c)求平均值(d)求移动极差平均 :(e)计算控制界限X 控制图: 中心线(CL)= 控制上限(UCL)= 控制下限(LCL)= 102 品管七大手法Rm 控制图: 中心线(CL)= 。
控制上限(UCL)= 。
RX -X ~X ~ki X i kk X X X X K /~1/)~.....~~(~21=∑=+++=R kRi i kk R R R R K/1/).....(21=∑=+++=X ~X~RA m X 23~+R A m X 23~-R R D 4R D 34323,,D D A m R X -1;.....,3,2,1,1-==-=+k n n i X X Rmi i i ,......,23212X X Rm X X Rm -=-=X 1/1/).....(21-∑=-+++=k Xi k X X X X k m R []1/1/)1(....21-∑=--++=k Rmi k k Rm R R m R m m X m R E X 2+m R E X 2-m R m R D 4管制下限(LCL)=。
系数 同样可自系数表中查得。
(f)同 控制图的步骤(i),(j)。
2.计数值控制图: (1)P 控制图: (a) 收集数据20—25组,每组的样本数应一致,且最好能显现有1个以上的不良数(样本数如每组不一致,会导致控制界限的跳动,初期导入较不适当)。
(b)计算每组的不良率P 。
(c) 计算平均不良率P 。
(d)计算控制界限: 中心线(CL):控制上限(UCL):控制下限(LCL): (e) 同 控制图步骤(i),(j)。
(2)pn 控制图: (又称np 控制图,d 控制图) (a)收集数据,步骤同P 控制图(a)项操作。
(b)计算平均不良数。
第七章 控制图 103(c)计算控制界限:中心线(CL) 控制上限(UCL) 控制下限(LCL) (d)绘控制界限,a 图中。
(e)记入数据履历及特殊原因,以备检讨、分析、判断。
(3)C 控制图:(a)收集数据,步骤同P 控制图(a)项操作。
m R D 3342,,D D E )(.....21为组数总检查数总不良个数k kPkP P P ++≠=P nP P P )1(3-+nP P P )1(3--RX -).(P n n P kPni i k n P /1=∑==组数总不良个数)()(p n p n ==)1(3p p n p n -+=)1(3p p n p n --=(b)计算平均缺点数 ：(c)计算控制界限： 中心线 控制上限(UCL)= 控制下限(LCL)= (d)同pn 控制图的步骤(d),(e)。
(f) 记入数据履历及特殊原因,以备检讨、分析、判断。
(4)U 控制图:(a)收集20—25组数据(可取不同单位大小)，每组样本应考虑含有1—5个缺点。
(b)计算平均单位缺点数 : (c)计算控制界限: 中心线(CL)= 控制上限(UCL)=控制下限(LCL)= (d)同C 控制图(d)步骤。
104 品管七大手法3.控制点的点绘要领:(1)各项工序名称、控制特性、测定单位、设备别、操作(测定)、样本大小、材料别、环境变化…等任何变更资料应清楚填入,以便资料的分析整理。
(2)计量值双控制图( 等)。
其X 控制图与R 控制图的控制界限宽度取法,一般原则以组的样本数(n)为参考,X 控制图的单位分度宽约为R 控制图的 倍。
(纵轴控制界限宽度约20—30m/m;横轴各组间隔约2-5mm)。
(3)中心线(CL)以实线记入,控制界限则记入虚线;各线上须依线别分别记入CL,UCL,LCL 等符号。
(4)CL,UCL,LCL 的数值位数计算比测定值多两位数即可。
(各组数据的平均计算数则取此测定值多一位数)。
(5)点之绘制有[²],[○],[△],[³]…等,最好由厂内统一规定。
C kCi i kkC C C C i/1.....21=∑=+++=CCL =)(C C 3+CC 3-U n Cn n n C C C U K K ∑∑=+++++==..........2121检查总样本数缺点总数UnUU 3+nU U3-,...~,R X R X --n1(6)双控制图,二个控制图的绘制间隔限最少距20mm以上,可行的话最好30mm左右。
