用excel实现测量控制图绘制

计测技术　经验与体会　・５７・　

用ｅｘｃｅｌ实现测量控制图绘制　

熊宗接，谢林林，姚云茂　（中国人民解放军第９２６０１部队，广东湛江５２４００９）　

摘　要：根据国际标准ＩＳＯ８２５８“舒沃特控制图”的绘制方法，并结合作者从事计量检定和管理工作的经验，介绍　了一种运用微软公司的通用办公软件中ｅｘｃｅｌ电子表格功能绘制图形的方法。此法具有通用性，大大提高了工作效率。　关键词：过程控制；ｅｘｃｅｌ；电子表格；ＩＳＯ８２５８　中图分类号：ＴＰ３９１．７２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７４—５７９５（２０１０）０４—００５７—０２　

Ｏ　引言　在ＩＳ０９０００系列标准中引入了一个重要的概念，　即“所有的工作都是通过一个过程来完成的”。这里所　说的过程被定义为：将输入转化为输出的一组相关的　资源和活动。在计量领域，所说的测量过程控制是将　测量作为一个过程来考虑，监视和分析由测量过程获　得的数据，并采取纠正措施，使测量结果的不确定度　持续保持在规定的技术要求之内。测量过程中涉及到　大量的核查数据，计算这些数据并按照一定的标准来　绘制控制图，从而来判定测量过程是否受控。用手动　计算和绘制控制图比较繁锁，尤其当碰到小数点后位　数较多的数据时，计算和绘图更容易出错，绘图的精　度也不好。用微软公司通用的办公软件ｅｘｃｅｌ能够实　现测量控制图的绘制，是一种比较方便的数据处理　方法。　１核查方案设计　根据测量标准所提供的检定项目或参数，选择稳　定性较好的被检设备作为核查标准。对于直接测量法，　简单地来说如果标准是源，就用表作为核查标准，如　果标准是表，就用源作为核查标准。这种核查方案具　有普遍意义。然后，在检定周期内用测量标准对核查　标准进行多组测量，设检定周期为一年，在每个月内　分别做２组重复性测量，经过一年的运行，共做２４组　测量。用这些测量数据建立的分析用控制图，要随着　时间推移不断增加测量数据，并逐渐转换成控制用控　制图。测量控制图一旦建立，还应不断增加控制点。　控制图共分为三种，它们分别是平均值控制图（　

收稿日期：２０１０—０２—１１；收修改稿日期：２０１０—０４—０９　作者简介：熊宗接（１９８２一），男，工程师，从事无线电计量和　计量管理工作。　图），极差控制图（尺图）和标准偏差控制图（ｓ图）。　标准偏差控制图只有当每次核查的观测次数超过１２次　以上时，才是有效的。所以根据以上制定的核查方案　选择平均值和极差两种控制图比较有效。由　图检验　测量过程的系统影响是否增大，由Ｒ图检验测量过程　的随机影响是否增大，只有在两个图均在控制极限之　内时，才称测量过程受控制。两个控制图的基线，也　叫中心线，分别是组问平均值和组问极差平均值，分　别用以下公式（１），（２）表示为　一　１　ｍ—　＝　（１）　ｍ　‘　

一　１　ｍ　尺＝　∑Ｒ　（２）　ｒ凡　

式中：Ｘｉ为第ｉ组测量值的算术平均值；　为ｍ组测量　结果的算术平均值，即组问平均值；Ｒ　为第　组测量　值的极差；Ｒ为ｍ组测量结果的极差平均值，即组间　极差平均值。　根据ＩＳＯ８２５８“舒沃特控制图”，确定控制图的控　制极限，如表１所示。其中，Ａ　＝０．４８３，Ｄ，＝０．０００，　Ｄ　＝２．００４。　

表１　控制图的控制极限　

基线　控制图　控制上限　控制下限　（中心线）　平均值控制图　一　＋Ａ　Ｒ　—Ａ　Ｒ　（Ｘ图）　极差控制图　——　——　Ｄ４Ｒ　Ｄ３Ｒ　（Ｒ图）　

２　核查数据在ｅｘｃｅｌ电子表格中运算处理　以ＦＬＵＫＥ５５２０Ａ示波器校准仪的５００　ｎｓ／ｄｉｖ的时　

标信号参数为核查对象，选择一台稳定性好的通用纳　・５８・　经验与体会　２０１０年第３０卷第４期　

秒计数器作为核查标准，对示波器校准仪的５００　ｎＳ输　出进行４组测量，每组测量６次数据。再将得到的２４　个数据进行以下处理可得到需要的统计量值。最后得　到的电子表格如表２所示。　

表２核查数据电子表格　ｎｓ　

Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ　Ｅ　ｌ　第１组　第２组　第３组　第４组　

２　统计量、、、　２ＯＯ８一ｌ—ｌ３　２ｏｏ８—１—２６　２ｏｏ８—２—１４　２０ｏ８—２—２８　３　第１次测量值　５０ｏ．０００８３０　５００．Ｏ０ｏ８３３　５ｏｏ．Ｏ０ｏ８３１　５００．００ｏ８３４　

４　第２次测量值　５００．０ｏＯ８３５　５００．０００８３５　５０ｏ．Ｏ０ｏ８３２　５ｏ０．Ｏ０ｏ８３５　

５　第３次测量值　５０ｏ．０００８３５　５０ｏ．０ｏ０８３６　５００．Ｏ００８３５　５０ｏ．０ｏｏ８３５　６　第４次测量值　５ｏｏ．Ｏ００８３４　５ｏ０．００ｏ８３７　５ｏｏ．Ｏ０ｏ８３３　５０ｏ．Ｏ００８３４　

７　第５次测量值　５００．ｏｏ０８３２　５ｏｏ．Ｏ００８３５　５ｏｏ．Ｏ００８３４　５００．Ｏｏ０８３３　

８　第６次测量值　５ａＨＤ．０ｏＯ８３４　５００．ｏｏｏ８３６　５０ｏ．Ｏ０ｏ８３６　５０ｏ．Ｏｏｏ８３５　

９　平均值　５００．Ｏ００８３３　５ｏｏ．Ｏｏ０８３５　５０ｏ．Ｏ００８３４　５０ｏ．０００８３４　一　１０　一　５００．０ｏ０８３４ｌ　５ｏｏ．０ｏ０８３４１　５ｏ０．ｏｏ０８３４１　５０ｏ．ｏｏ０８３４ｌ　

ｌ１　图下限　５ｏ０．０ｏＯ８３６１　５０ｏ．０ｏ０８３６１　５００．０ｏ０８３６１　５０ｏ．０ｏ０８３６１　

１２　图下限　５００．ｏｏ０８３２２　５０ｏ．０ｏ０８３２２　５００．０００８３２２　５ｏｏ．Ｏ００８３２２　１３　Ｒ图下限　８．０ｌ６Ｅ一０６　８．Ｏ１６Ｅ一０６　８．０１６Ｅ一０６　８．０１６Ｅ一０６　

１４　Ｒ图下限　０　０　０　０　ｌ５　尺ｌ　５Ｅ一０６　４Ｅ一０６　５Ｅ一０６　２Ｅ一０６　

１６　Ｒ　４Ｅ—Ｏ６　４Ｅ一０６　４Ｅ一０６　４Ｅ一０６　

其中表２中所用到的公式为：“平均值”行对应的　第一列Ｂ９单元格中的公式为“＝ＡＶＥＲＡＧＥ（Ｂ３：　Ｂ８）”，该行其他三列用鼠标横向拖拽的方法将公式应　用到另３组。“　”对应的第一列中输入“＝ＡＶＥＲＡＧＥ　（Ｂ９：Ｅ９）”（９行对应每组的平均值），其它３组的值　同第一列“＝Ｂ１０”。“　图上限”对应的第一列中输　入“＝ＢＩＯ＋０．４８３：ｌ＝Ｂ１６”，其它３组的值同第一列　“＝Ｂ１１”。在“　图下限”对应的第一列中输入“＝　ＢＩＯ一０．４８３，Ｉ：Ｂ１６”，其它３组的值同第一列“＝　Ｂ１２”。　“Ｒ　”对应的第一列中输入“＝ＭＡＸ（Ｂ３：　Ｂ８）一ＭＩＮ（Ｂ３：Ｂ８）”，再用鼠标横向拖拽将公式应　用到另３组。“Ｒ”对应的第一列中输入“＝ＡＶＥＲ—　ＡＧＥ（Ｂ１５：Ｅｌ５）”，其它３组的值同第一列“＝　Ｂ１６”。“Ｒ图上限”对应的第一列中输入“＝２．００４　Ｂ１６”，其它３组的值同第一列“＝Ｂ１３”。“月图下限”　对应的第一列中输入“＝０　ＢＩ６”，其它３组的值同第　

一列。　通过以上步骤，就可以制作出数据处理表格，并　自动计算需要的统计量估，再通过下文的介绍，自动　绘制出两种控制图形。控制图形与表格中的数据是直　接关联的，随着测量数据的变化自动调整形状，反映　了数据交互作用。　３控制图在ｅｘｃｅｌ中的生成　３．１平均值控制图的生成　３．１．１插入图表　点击菜单项“插入”一“图表”，弹出“图表向　导”，在“标准类型”选项卡内选择“折线图”，再选　择“数据点折线图”，点击“下一步”，在“系列产生　在”中选择“行”，点击“下一步”，选择“显示图　例”的位置为“右上角”。再点击“下一步”，然后点　击“完成”，即在数据表页面中插入了空图表框。　３．１．２数据线生成　在图表框内点击鼠标右键，选择“源数据”，在弹　出的对话框内选择“系列”，再点击“添加”按钮，　在右边“名称”框内输入“平均值”，在“值”域框　内点击后面的选择按扭，然后用鼠标拖拽４组平均值　对应的行。再点击“添加”按钮，在右边“名称”框　（下转第６１页）

　计测技术　经验与体会　・６ｌ・　

步骤六：移动０点至（一０．０３，０．０１），找出适合　孔　的位置。此时，从图５可以看出孔Ａ、孔Ｂ均在　合格范围内。　

图５补偿后网格图　

３　结论　对于多个被测要素与基准同时需要补偿的情况，　在没有找到精确的补偿方法之前，考虑到零件的装配　要求，一般就放弃了对基准的补偿，无形当中提高了　加工精度要求，增加了工艺成本。通过画图、计算，　对某型号零件的多个被测要素及基准同时补偿，找出　了可以对位置度进行补偿的精确范围，在满足零件工　程图纸的精度要求的同时也提高了产品的性价比。需　要注意的是基准补偿意味着坐标原点可以在基准补偿　范围内移动，坐标原点移动之后，需要在ＣＭＭ上对所　有测量要素进行重新评价。　

参考文献　［１］刘品，李哲．机械精度设计与检测基础［Ｍ］．哈尔滨：　哈尔滨工业大学出版社，２００５．　［２］ＧＢ／Ｔ１６６７１—１９９６形状和位置公差最大实体要求、最小实　体要求和可逆要求［ｓ］．　

七　电　七　七七　七　七女七七女女　七电女七七七七　七　女七七七女七　七　七　女　七　（上接第５８页）　

内输入“中心线”，在“值”域框内点击后面的选择　按扭，然后用鼠标拖拽ｘ图中心线对应的数据行。再　点击“添加”按钮，在右边“名称”框内输入“　图　上限”，在“值”域框内点击后面的选择按扭，然后　用鼠标拖拽　图上限对应的数据行。再点击“添加”　按钮，在右边“名称”框内输入“　图下限”，在　“值”域框内点击后面的选择按扭，然后用鼠标拖拽　图下限对应的数据行。在“分类（　）轴标志”的选　择框内，用鼠标拖拽“测量组数”对应的数据行，形　成横坐标。操作界面如图１所示。点击“确定”，即生　成平均值控制图，如图ｌ上半部分所示。　

图ｌ　生成数据线的操作界面　３．２极差控制图的生成　极差控制图的生成同平均值控制图的生成方法一　样，不再赘述。生成后的极差控制图形如图２所示。　４结束语　本文以示波器的时标参数的核查为例，运用了ｅｘ．　ｃｅｌ软件的计算和图表功能，对核查数据自动计算并绘　制控制图，省时、省力，大大提高了核查工作中的后　续数据处理能力，具有一定的实用性。　

（）ｆ）　）００９　０．（１（Ｈ　）（｝８　０．００　）０７　Ｏ．（）（Ｈ）００ｆｌ　０．００（￣）０５　（）．吼ＨＨ）０４　０．Ｏ（Ｘ）００３　（１．（）　Ｊ（）Ｏ２　（）．０００００１　０　。　蠢　ｌ｜　Ｉ　ｌｌ　ｌ√　。　Ｉ　。　一一　ｌＩ＼＼。／＿　＼—一　＼　鬈。　。＼　‘｜　誓　警　、　第１组　第２组第３组　第４组　图２极差控制图　

参考文献　［１］叶德培．计量基础知识［Ｍ］．北京：总装电子信息基础　部．１９９９．　［２］陈振林．军事计量技术［Ｍ］．烟台：海军航空工程学院出　版社，２００５．　［３］徐津平．实用Ｅｘｃｅｌ　２００７数据处理［Ｍ］．北京：电子工业　出版社，２００８．　［４］国防科工委科技术质量司．无线电电子学计量［Ｍ］．北　京：原子能出版社，２００２．