基于计量保证方案的统计控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于计量保证方案的统计控制方法，首先计算每个子组的平均值ｘ和ｍ个子组平均值的平均值这与休哈特控制图相同；接下来根据ｍ个子组的平均值计算组间标准差ｓｂ，根据ｓｂ来设置控制界限，这与休哈特控制图不同。其所对应的中心线ＣＬ、控制上限ＵＣＬ和控制下限ＬＣＬ分别为：从而，所说的控制界限不仅代表了测量的短期变动性，也能够反映测量的长期变动性，使得该方案可以对测量过程受到不受控的系统效应的影响，以及受到不受控的随机效应的影响进行统计控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量过程的，特别是涉及一种对测量设备以及计量标准的统计控制，亦可适应于对生产过程的统计控制。
技术介绍
控制图是对测量过程是否处于统计控制状态的一种图形记录。它能判断并提供测量过程中是否存在异常因素的信息，以便于查明产生异常的原因，并采取措施使测量过程重新处于统计控制状态。 控制图分为平均值控制图和标准偏差控制图或极差控制图，如果平均值控制图出现异常，则表明测量过程受到不受控的系统效应的影响；而若标准偏差控制图或极差控制图出现异常，则表明测量过程受到不受控的随机效应的影响。标准偏差控制图和极差控制图可任选一种，一般情况下，当组内测量次数选择较少时可采用极差控制图，反之可采用标准偏差控制图。 目前国内对测量过程进行统计控制的依据是GB/T 4091-2001《常规控制图》，它等同采用国际标准ISO82581991《休哈特控制图》(Shewhartcontrol charts)及其1993年1号修改单。在JJF1033-2008《计量标准考核规范》中，也提出了采用控制图的方法对测量过程是否处于统计控制状态进行控制，并在附录C中详细介绍了休哈特控制图，同时说明对于准确度较高且重要的计量标准，建议尽量采用控制图对其测量过程进行连续和长期的统计控制。 休哈特控制图的建立首先是其预备数据的取得是在重复性条件下，对选择好的核查标准作n次独立重复测量，该n次测量结果称为一个子组。在计量检定规程或技术规范规定的测量条件下，按一定的时间间隔重复上面的测量过程，共测量m个子组。相邻两个子组的测量应相隔足够的时间。 然后，计算统计控制量当采用平均值-标准偏差控制图(x-s图)时，应计算的统计控制量为每个子组的平均值x，每个子组的标准偏差s，各子组平均值的平均值 和各子组标准偏差的平均值s。 当采用平均值-极差控制图(x-R图)时，应计算的统计控制量为每个子组的平均值x，每个子组的极差R，各子组平均值的平均值 和各子组极差的平均值R。 再计算控制界限计算每个控制图的中心线(CL)，控制上限(UCL)和控制下限(LCL)。对于不同的控制图，其控制界限的计算公式是不同的。 其中对于平均值-标准偏差控制图(x-s图)计算过程如下 平均值控制图，x图。其中心线CL、控制上限UCL和控制下限LCL分别为 而对于平均值-极差控制图(x-R图)计算过程如下 平均值控制图，x图。其中心线CL、控制上限UCL和控制下限LCL分别为 计算中各系数A2和A3之值与样本大小n(每个子组所包含的测量次数)有关，其值见于中国计量出版社于2009年出版的实用测量不确定度评定(第三版)[M]的表15-1或JJF1033-2008计量标准考核规范[S]的表C-1。 专利技术人认为平均值-标准偏差控制图(x-s图)和平均值-极差控制图(x-R图)中的平均值控制图控制上限UCL和控制下限LCL的规定是有问题的，这里以平均值-标准偏差控制图为例来说明。 各子组标准偏差的平均值s表征的是在重复性条件下，对选择好的核查标准作n次独立重复测量，所得结果的分散性的折中，它反映了测量短期变动性，是随机效应的影响结果，系数A3之值近似为 因此A3s也近似为3倍的子组的平均值x的标准偏差sx，它是一个重复性条件下的标准偏差，这个标准偏差并没有包含核查标准及被核查标准随时间(较长)变化而产生的漂移这一波动性，以及较长时间内环境条件也可能不同而产生的波动性。而平均值控制图所控制的是在复现性条件下量值(子组的平均值x)的波动性，因此其控制界限应该由在复现性条件下子组的平均值x的分散性来确定，也就是由m个子组的组间标准差so来确定，它反映了量值的长期变动性。总之，我们不能用一个随机效应影响的分散性来控制一个系统效应的影响。例如某个控制对象其短期变动性很好，即重复性标准偏差很小，据此设置的控制界限就会很窄，如果其量值长期的波动性较大(但仍属正常)，则测量点就会很容易超出控制限。再者，对于同一个控制对象，当子组测量次数n趋向于足够大时，s趋向于一个可靠的常数，而A3趋向于零，从而使A3s也趋向于零，这就出现平均值控制图的控制限变窄(趋向于零)，而各子组平均值是在复现性条件下的测量结果，其分散性是客观存在的，也是显而易见的，其值不会因为子组测量次数n的增大而变小，这就可能使得一些子组的平均值x超出控制限。
技术实现思路
因此，本专利技术为了克服现有统计控制方法控制界限不能反映量值的长期变动性的缺陷，提出了一种，以便对测量过程受到不受控的系统效应的影响，以及受到不受控的随机效应的影响进行统计控制。 本专利技术采用以下技术方案 该专利技术基于计量保证方案统计控制方法，其包括以下步骤 a)在重复性条件下，对选择好的核查标准作n次独立重复测量； b)在规定的测量条件下，按预定的时间间隔重复步骤a)的测量过程，共获得m个子组； c)根据步骤b)获得的m个子组数据，分别依据下式得到组内统计控制量平均值x、组内标准偏差s或极差R； R＝xmax-xmin(3) 式中n——测量次数； xi——第i次测量值； xmax——最大测量值； xmin——最小测量值； d)依据步骤c)得到的组内平均值x、组内标准偏差s或极差R，依据下式得到m组数据的统计控制量组间平均值 和组间平均值的标准差sB，组间标准差的平均值s和组间标准差的标准偏差sb，组间极差的平均值R和组间极差的标准偏差sR； 式中m——测量组数； xj——第j组的组内平均值； sj——第j组的组内标准偏差； Rj——第j组的极差； e)数据检验，以处理掉异常数据； f)对经过步骤e)检验的最终数据按照步骤d)重新计算，得最终的统计控制量； g)依据步骤f)所得到的统计控制量建立控制图 1)组内平均值控制图以组间平均值 为中心线(CL)，以 为控制上限(UCL)，以 为控制下限(LCL)，对组内平均值进行统计控制；将计算得到的统计控制量在图上标出，依次用直线连接相邻两点； 2)组内标准偏差控制图以组间标准差的平均值s为中心线(CL)，以s+3sb为控制上限(UCL)，以s-3sb为控制下限(LCL)，对组内标准偏差进行统计控制； 3)组内极差控制图以组间极差的平均值R为中心线(CL)，以R+3sR为控制上限(UCL)，以R-3sR为控制下限(LCL)，对组内极差进行统计控制。 依据本专利技术技术方案的统计控制方法首先计算每个子组的平均值x和m个子组平均值的平均值 这与休哈特控制图相同；接下来根据m个子组的平均值计算组间标准差sb，根据sb来设置控制界限，这与休哈特控制图不同。其所对应的中心线CL、控制上限UCL和控制下限LCL分别为从而，所说的控制界限不仅代表了测量的短期变动性，也能够反映测量的长期变动性，使得该方案可以对测量过程受到不受控的系统效应的影响，以及受到不受控的随机效应的影响进行统计控制。 上述统计控制方法，在所述步骤g)控制图建立后，每隔预定的时间间隔再做一次核查测量，并按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于计量保证方案统计控制方法，其包括以下步骤：ａ）在重复性条件下，对选择好的核查标准作ｎ次独立重复测量；ｂ）在规定的测量条件下，按预定的时间间隔重复步骤ａ）的测量过程，共获得ｍ个子组；其特征在于其还包括以下步骤：ｃ）根据步骤ｂ）获得的ｍ个子组数据，分别依据下式得到组内统计控制量：平均值＊、组内标准偏差ｓ或极差Ｒ；＊＝１／ｎ＊ｘ↓［ｉ］（１）ｓ＝＊＊＊（２）Ｒ＝ｘ↓［ｍａｘ］－ｘ↓［ｍｉｎ］（３）式中：ｎ－－测量次数；ｘ↓［ｉ］－－第ｉ次测量值；ｘ↓［ｍａｘ］－－最大测量值；ｘ↓［ｍｉｎ］－－最小测量值；ｄ）依据步骤ｃ）得到的组内平均值＊、组内标准偏差ｓ或极差Ｒ，依据下式得到ｍ组数据的统计控制量：组间平均值＊和组间平均值的标准差ｓ↓［Ｂ］，组间标准差的平均值＊和组间标准差的标准偏差ｓ↓［ｂ］，组间极差的平均值＊和组间极差的标准偏差ｓ↓［Ｒ］；＊＝１／ｍ＊＊↓［ｊ］（４）ｓ↓［Ｂ］＝＊＊＊（５）＊＝１／ｍ＊ｓ↓［ｊ］（６）ｓ↓［ｂ］＝＊＊＊（７）＊＝１／ｍ＊Ｒ↓［ｊ］（８）ｓ↓［Ｒ］＝＊＊＊（９）式中：ｍ－－测量组数；＊↓［ｊ］－－第ｊ组的组内平均值；ｓ↓［ｊ］－第ｊ组的组内标准偏差；Ｒ↓［ｊ］－－第ｊ组的极差；ｅ）数据检验，以处理掉异常数据；ｆ）对经过步骤ｅ）检验的最终数据按照步骤ｄ）重新计算，得最终的统计控制量；ｇ）依据步骤ｆ）所得到的统计控制量建立控制图：ｌ）组内平均值控制图：以组间平均值＊为中心线（ＣＬ），以＊＋３ｓ↓［Ｂ］为控制上限（ＵＣＬ），以＊－３ｓ↓［Ｂ］为控制下限（ＬＣＬ），对组内平均值进行统计控制；将计算得到的统计控制量在图上标出，依次用直线连接相邻两点；２）组内标准偏差控制图：以组间标准差的平均值＊为中心线（ＣＬ），以＊＋３ｓ↓［ｂ］为控制上限（ＵＣＬ），以＊－３ｓ↓［ｂ］为控制下限（ＬＣＬ），对组内标准偏差进行统计控制；３）组内极差控制图：以组间极差的平均值Ｒ为中心线（ＣＬ），以＊＋３ｓ↓［Ｒ］为控制上限（ＵＣＬ），以＊－３ｓ↓［Ｒ］为控制下限（ＬＣＬ），对组内极差进行统计控制。...

【技术特征摘要】
1.一种基于计量保证方案统计控制方法，其包括以下步骤a)在重复性条件下，对选择好的核查标准作n次独立重复测量；b)在规定的测量条件下，按预定的时间间隔重复步骤a)的测量过程，共获得m个子组；其特征在于其还包括以下步骤c)根据步骤b)获得的m个子组数据，分别依据下式得到组内统计控制量平均值x、组内标准偏差s或极差R；R＝xmax-xmin (3)式中n——测量次数；xi——第i次测量值；xmax——最大测量值；xmin——最小测量值；d)依据步骤c)得到的组内平均值x、组内标准偏差s或极差R，依据下式得到m组数据的统计控制量组间平均值和组间平均值的标准差sB，组间标准差的平均值s和组间标准差的标准偏差sb，组间极差的平均值R和组间极差的标准偏差sR；式中m——测量组数；xj——第j组的组内平均值；sj—第j组的组内标准偏差；Rj——第j组的极差；e)数据检验，以处理掉异常数据；f)对经过步骤e)检验的最终数据按照步骤d)重新计算，得最终的统计控制量；g)依据步骤f)所得到的统计控制量建立控制图l)组内平均值控制图以组间平均值为中心线(CL)，以为控制上限(UCL)，以为控制下限(LCL)，对组内平均值进行统计控制；将计算得到的统计控制量在图上标出，依次用直线连接相邻两点；2)组内标准偏差控制图以组间标准差的平均值s为中心线(CL)，以s+3sb为控制上限(UCL)，以s-3sb为控制下限(LCL)，对组内标准偏差进行统计控制；3)组内极差控制图以组间极差的平均值R为中心线(CL)，以R+3sR为控制上限(UCL)，以R-3sR为控制下限(LCL)，对组内极差进行统计控制。2.根据权利要求1所述的统计控制方法，其特征在于在所述步骤g)控制图建立后，每隔预定的时间间隔再做一次核查测量，并按照式(1)、(2)、(3)获取统计控制量，在相应控制图中标出，依次用直线连接相邻点。3.根据权利要求1或2所述的统计控制方法，其特征在于将所述步骤g)得到的控制图的控制范围均分为6个区，自上而下分别标记为A、B、C、C、B、A，并以此为基础判断统计控制量的异常模式一若测量点出现在A区之外，则测量过程异常，且若测量点超出上界，表明统计控制量的均值增大；而若测量点超出下界，则其均值减小；模式二若连续9个测量点出现在中心线的同一侧而形成9点链，则测量过程出现异常；模式三若连续6个测量点出现单调递增或者单调递减的趋势，则测量过程异常；模式四若连续14个测量点出现上下交替排列，则测量过程异常；模式五若连续3个测量点中有2点出现在同一侧A区，则测量过程出现异常；模式六若连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：范巧成，祝福，宋广清，
申请(专利权)人：山东电力研究院，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]