《生產(chǎn)過程質(zhì)量控制統(tǒng)計(jì)方法+控制圖+第7部分：多元控制圖GBT+17989.7-2022》詳細(xì)解讀

《生產(chǎn)過程質(zhì)量控制統(tǒng)計(jì)方法控制圖第7部分：多元控制圖GB/T17989.7-2022》詳細(xì)解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義4符號和縮略語4.1符號4.2縮略語5多元控制圖的應(yīng)用目的和分類5.1多元控制圖的應(yīng)用目的和適用條件contents目錄5.2多元控制圖的分類6監(jiān)測均值偏移的多元控制圖(不作加權(quán)處理)6.1概述6.2監(jiān)測過程均值的控制圖(n>1)6.3監(jiān)測過程均值的控制圖(n=1)6.4不作加權(quán)處理的多元控制圖監(jiān)測均值偏移的總結(jié)和選擇6.5可查明原因的監(jiān)測7監(jiān)測均值偏移的多元控制圖(進(jìn)行加權(quán)處理)contents目錄8監(jiān)測過程散布的多元控制圖9失控信號的解釋附錄A(資料性)多元統(tǒng)計(jì)過程控制的實(shí)例附錄B(資料性)MEWMA控制圖的實(shí)例附錄C(資料性)μ和Σ的估計(jì)參考文獻(xiàn)011范圍計(jì)量型多變量特性控制標(biāo)準(zhǔn)適用于計(jì)量型多變量特性的統(tǒng)計(jì)過程控制，不涉及主成分分析和偏最小二乘法等高級統(tǒng)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用。多元控制圖的應(yīng)用本部分標(biāo)準(zhǔn)明確了多元控制圖在生產(chǎn)過程質(zhì)量控制中的應(yīng)用，它適用于需要同時(shí)監(jiān)測兩個(gè)或多個(gè)存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的質(zhì)量特性的場景。統(tǒng)計(jì)過程控制指導(dǎo)提供了構(gòu)建和應(yīng)用多元控制圖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)過程控制的詳細(xì)指南，幫助企業(yè)或組織更好地實(shí)施質(zhì)量控制。1范圍022規(guī)范性引用文件核心引用本部分主要引用了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7870-7:2020作為多元控制圖的制定基礎(chǔ)和指導(dǎo)，確保與國際接軌，提高標(biāo)準(zhǔn)的通用性和實(shí)用性。2規(guī)范性引用文件其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)此外，還參考了國內(nèi)已制定的其他控制圖系列國家標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T17989.1-2020至GB/T17989.4-2020等，這些標(biāo)準(zhǔn)共同構(gòu)成了生產(chǎn)過程質(zhì)量控制統(tǒng)計(jì)方法的完整體系。技術(shù)委員會規(guī)范在制定過程中，遵循了全國統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（TC21）的相關(guān)規(guī)定和要求，確保標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性和規(guī)范性。033術(shù)語和定義3術(shù)語和定義多元控制圖一種用于同時(shí)監(jiān)控多個(gè)質(zhì)量特性的控制圖，幫助及時(shí)發(fā)現(xiàn)過程中的不穩(wěn)定因素。質(zhì)量特性產(chǎn)品、過程或體系中與要求有關(guān)的固有特性，如尺寸、重量、性能等。統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）應(yīng)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)對過程中的各個(gè)階段進(jìn)行評估和監(jiān)控，建立并保持過程處于可接受的且穩(wěn)定的水平，從而保證產(chǎn)品與服務(wù)符合規(guī)定的要求的一種質(zhì)量管理技術(shù)。044符號和縮略語縮略語多元控制圖中可能會使用一些縮略語，如MCL（MultivariateControlLimit，多元控制限）、CL（ControlLimit，控制限）、AL（ActionLimit，行動限）等，以簡化圖表并提高可讀性。符號在多元控制圖中，常使用各種符號來表示不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)、控制限、中心線等。例如，數(shù)據(jù)點(diǎn)可能用小圓點(diǎn)表示，控制限可能用虛線或?qū)嵕€表示，中心線可能用粗實(shí)線表示。解讀示例例如，在一張多元控制圖上，如果某個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)超出了MCL，這可能意味著該批次的產(chǎn)品質(zhì)量存在問題，需要進(jìn)一步調(diào)查。同時(shí)，圖表上的CL和AL線可以幫助工作人員快速判斷生產(chǎn)過程是否處于受控狀態(tài)，從而及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整。4符號和縮略語054.1符號符號定義本部分將詳細(xì)定義在多元控制圖中使用的各種符號，包括但不限于數(shù)據(jù)點(diǎn)、中心線、控制限等，以確保圖表的準(zhǔn)確性和易讀性。符號使用規(guī)則符號意義解釋4.1符號說明如何根據(jù)數(shù)據(jù)特性和控制需求，正確使用這些符號進(jìn)行圖表的繪制和解讀。規(guī)則可能涉及符號的大小、顏色、形狀等視覺屬性。對每個(gè)符號在多元控制圖中的具體意義進(jìn)行解釋，幫助使用者正確理解圖表信息，如數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布、異常值的識別等。064.2縮略語01MSPC多元統(tǒng)計(jì)過程控制（MultivariateStatisticalProcessControl），這是一種質(zhì)量控制方法，用于同時(shí)監(jiān)測和分析多個(gè)質(zhì)量特性，以評估生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和能力。PCA主成分分析（PrincipalComponentAnalysis），在多元統(tǒng)計(jì)過程控制中，PCA常被用于降低數(shù)據(jù)維度，提取主要變化模式，幫助識別和理解多個(gè)質(zhì)量特性之間的關(guān)系。PLS偏最小二乘法（PartialLeastSquares），這是一種統(tǒng)計(jì)分析方法，可用于處理多個(gè)自變量和因變量之間的關(guān)系，尤其在變量之間存在多重共線性時(shí)特別有用。4.2縮略語0203075多元控制圖的應(yīng)用目的和分類多元控制圖能夠同時(shí)監(jiān)控多個(gè)存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的質(zhì)量特性，幫助及時(shí)發(fā)現(xiàn)過程中的不穩(wěn)定因素。同時(shí)監(jiān)控多個(gè)質(zhì)量特性通過對多個(gè)質(zhì)量特性的綜合監(jiān)控，可以更有效地識別并控制影響產(chǎn)品質(zhì)量的各種因素，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量水平。提高產(chǎn)品質(zhì)量多元控制圖有助于發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的異常波動，為生產(chǎn)過程的優(yōu)化和改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。優(yōu)化生產(chǎn)過程5多元控制圖的應(yīng)用目的和分類085.1多元控制圖的應(yīng)用目的和適用條件同時(shí)監(jiān)控多個(gè)質(zhì)量特性多元控制圖能夠同時(shí)監(jiān)控存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的多個(gè)質(zhì)量特性，幫助生產(chǎn)者全面了解生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素通過對多個(gè)質(zhì)量特性的聯(lián)合監(jiān)控，多元控制圖能夠更敏感地捕捉到生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定因素，從而及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。提高產(chǎn)品質(zhì)量通過及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理生產(chǎn)過程中的問題，多元控制圖有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少不良品率。5.1多元控制圖的應(yīng)用目的和適用條件095.2多元控制圖的分類5.2多元控制圖的分類主元得分圖該圖通過將數(shù)據(jù)投影到主元空間，展示主元得分的變化情況。這有助于識別過程中的異?；蜃兓厔?。平方預(yù)測誤差(SPE)圖此圖反映了觀測值與模型預(yù)測值之間的差異。當(dāng)SPE值超出控制限時(shí)，可能表明過程中存在異常。HotellingT^2圖這是一種常用的多元控制圖，主要用于監(jiān)測多個(gè)質(zhì)量特性的總體變化。通過計(jì)算樣本點(diǎn)與原點(diǎn)之間的馬氏距離，來判斷過程是否穩(wěn)定。030201106監(jiān)測均值偏移的多元控制圖(不作加權(quán)處理)6監(jiān)測均值偏移的多元控制圖(不作加權(quán)處理)多元均值控制圖的概念這是一種用于同時(shí)監(jiān)控多個(gè)質(zhì)量特性的均值是否發(fā)生偏移的控制圖。與一元均值控制圖類似，但其可以處理多個(gè)變量，適用于多變量生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。作圖方法首先，收集多變量數(shù)據(jù)，并計(jì)算每個(gè)變量的均值；然后，將這些均值在控制圖上進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)，以時(shí)間為序連接起來形成折線圖；同時(shí)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或標(biāo)準(zhǔn)確定控制限，以判斷當(dāng)前過程是否處于受控狀態(tài)。應(yīng)用場景適用于那些需要同時(shí)關(guān)注多個(gè)質(zhì)量指標(biāo)是否穩(wěn)定的生產(chǎn)過程，如化工、制藥、食品加工等行業(yè)。通過監(jiān)測多個(gè)變量的均值變化，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的異常，從而采取措施進(jìn)行調(diào)整，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。116.1概述多元控制圖通常用于同時(shí)監(jiān)測多個(gè)質(zhì)量特性的分布參數(shù)偏移情況。當(dāng)多個(gè)質(zhì)量特性存在關(guān)聯(lián)時(shí)，常規(guī)的單變量控制圖可能無法準(zhǔn)確反映過程狀態(tài)，因此需要應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)過程控制。標(biāo)準(zhǔn)制定背景6.1概述GB/T17989.7-2022旨在為多元控制圖在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用提供指導(dǎo)，確保過程保持穩(wěn)定并及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素。標(biāo)準(zhǔn)目的該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)介紹了多元控制圖的應(yīng)用目的、適用條件、構(gòu)建方法以及解讀技巧，為使用和理解計(jì)量數(shù)據(jù)多元控制圖提供了常規(guī)方法。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容126.2監(jiān)測過程均值的控制圖(n>1)6.2監(jiān)測過程均值的控制圖(n>1)控制圖類型當(dāng)樣本量n大于1時(shí)，用于監(jiān)測過程均值的控制圖主要有X-bar（均值）控制圖和R（極差）或S（標(biāo)準(zhǔn)差）控制圖。這些控制圖可以聯(lián)合使用，以同時(shí)監(jiān)控過程的均值和變異情況。01構(gòu)建方法對于X-bar控制圖，首先計(jì)算每個(gè)樣本的均值，并在控制圖上標(biāo)點(diǎn)?？刂葡薜挠?jì)算通?；跇颖揪档姆植己蜆?biāo)準(zhǔn)差。R或S控制圖則用于監(jiān)控樣本間的變異情況，其構(gòu)建方法與X-bar控制圖類似，但關(guān)注的是極差或標(biāo)準(zhǔn)差的變化。02應(yīng)用場景這類控制圖適用于連續(xù)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制，特別是在產(chǎn)品特性受多個(gè)因素影響且需要監(jiān)控多個(gè)變量時(shí)。通過持續(xù)監(jiān)測和及時(shí)調(diào)整，可以確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。03136.3監(jiān)測過程均值的控制圖(n=1)控制圖類型當(dāng)樣本大小為1時(shí)，用于監(jiān)測過程均值的控制圖是一種特殊的單值控制圖。它適用于那些只能逐個(gè)獲取觀測值的生產(chǎn)過程，如某些高精度的測量或檢測場景。構(gòu)建與應(yīng)用構(gòu)建此類控制圖時(shí)，需收集過程穩(wěn)定狀態(tài)下的歷史數(shù)據(jù)，計(jì)算其均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并據(jù)此設(shè)定控制限。在應(yīng)用過程中，將實(shí)時(shí)觀測值與控制限進(jìn)行比較，以判斷過程是否處于受控狀態(tài)。特點(diǎn)與優(yōu)勢這種控制圖的主要特點(diǎn)是能夠針對單個(gè)觀測值進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)過程中的異常波動。其優(yōu)勢在于對于小批量生產(chǎn)或高價(jià)值產(chǎn)品的質(zhì)量控制具有高度的敏感性和實(shí)用性。6.3監(jiān)測過程均值的控制圖(n=1)146.4不作加權(quán)處理的多元控制圖監(jiān)測均值偏移的總結(jié)和選擇總結(jié)6.4不作加權(quán)處理的多元控制圖監(jiān)測均值偏移的總結(jié)和選擇-多元控制圖在監(jiān)測過程中，對于均值偏移的檢測具有顯著效果。-不作加權(quán)處理的多元控制圖更適用于數(shù)據(jù)間權(quán)重差異不大的情況。-在實(shí)際應(yīng)用中，需綜合考慮過程的特性和要求，選擇適當(dāng)?shù)目刂茍D類型。6.4不作加權(quán)處理的多元控制圖監(jiān)測均值偏移的總結(jié)和選擇-數(shù)據(jù)特性根據(jù)數(shù)據(jù)的分布、關(guān)聯(lián)性和動態(tài)性等特點(diǎn)選擇合適的控制圖。-過程要求考慮生產(chǎn)過程對質(zhì)量控制的具體要求，如精度、穩(wěn)定性等。6.4不作加權(quán)處理的多元控制圖監(jiān)測均值偏移的總結(jié)和選擇-實(shí)用性選擇操作簡單、易于理解和實(shí)施的控制圖方法。-T2控制圖用于監(jiān)測多變量過程的整體波動情況。6.4不作加權(quán)處理的多元控制圖監(jiān)測均值偏移的總結(jié)和選擇-MEWMA控制圖適用于監(jiān)測過程中小幅度但持續(xù)的均值偏移。-MCUSUM控制圖對過程中的大幅度均值偏移較為敏感。6.4不作加權(quán)處理的多元控制圖監(jiān)測均值偏移的總結(jié)和選擇156.5可查明原因的監(jiān)測6.5可查明原因的監(jiān)測改進(jìn)措施在查明原因后，可以針對性地制定改進(jìn)措施。例如，調(diào)整工藝參數(shù)、更換不合格的原材料、維修或更換故障設(shè)備等。這些措施的實(shí)施可以有效地提高生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。原因分析利用多元統(tǒng)計(jì)技術(shù)，可以對導(dǎo)致過程不穩(wěn)定的原因進(jìn)行深入分析。這些原因可能包括原材料的變化、工藝參數(shù)的調(diào)整、設(shè)備故障等。通過分析，可以準(zhǔn)確地找到導(dǎo)致問題出現(xiàn)的根源。監(jiān)測方法多元控制圖通過同時(shí)監(jiān)控多個(gè)相關(guān)聯(lián)的質(zhì)量特性，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)過程中的不穩(wěn)定因素。當(dāng)控制圖顯示異常時(shí)，可以通過分析控制圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)，確定可能的原因。167監(jiān)測均值偏移的多元控制圖(進(jìn)行加權(quán)處理)7監(jiān)測均值偏移的多元控制圖(進(jìn)行加權(quán)處理)加權(quán)處理的必要性在生產(chǎn)過程中，不同的質(zhì)量特性可能對產(chǎn)品的整體質(zhì)量有不同的影響。通過加權(quán)處理，可以更加精確地反映各個(gè)質(zhì)量特性對產(chǎn)品質(zhì)量的重要性，從而提高多元控制圖的敏感性和準(zhǔn)確性。多元控制圖的應(yīng)用多元控制圖可以同時(shí)監(jiān)測多個(gè)存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的質(zhì)量特性。當(dāng)某些質(zhì)量特性發(fā)生均值偏移時(shí)，多元控制圖能夠迅速識別并發(fā)出警報(bào)，幫助生產(chǎn)企業(yè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理生產(chǎn)過程中的異常情況。加權(quán)多元控制圖的實(shí)施步驟首先，確定各個(gè)質(zhì)量特性的權(quán)重；其次，根據(jù)權(quán)重對各個(gè)質(zhì)量特性的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理；最后，將加權(quán)后的數(shù)據(jù)繪制在多元控制圖上，并設(shè)定適當(dāng)?shù)目刂葡?。通過這種方式，加權(quán)多元控制圖能夠更有效地識別出生產(chǎn)過程中的異常波動。178監(jiān)測過程散布的多元控制圖8監(jiān)測過程散布的多元控制圖應(yīng)用實(shí)例例如，在制造業(yè)中，產(chǎn)品的多個(gè)質(zhì)量指標(biāo)（如尺寸、重量、硬度等）可能相互關(guān)聯(lián)。使用多元控制圖可以同時(shí)監(jiān)控這些指標(biāo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)任何異常波動，保證產(chǎn)品的整體質(zhì)量。與常規(guī)控制圖的差異與常規(guī)的單變量控制圖不同，多元控制圖能夠考慮多個(gè)質(zhì)量特性之間的關(guān)聯(lián)性，提供更全面的過程狀態(tài)信息。多元控制圖的作用多元控制圖主要用于同時(shí)監(jiān)測多個(gè)存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的質(zhì)量特性，幫助及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定因素，從而對過程進(jìn)行調(diào)整以確保產(chǎn)品質(zhì)量。189失控信號的解釋9失控信號的解釋超出控制界限在多元控制圖中，若某個(gè)質(zhì)量特性的數(shù)據(jù)點(diǎn)超出設(shè)定的控制界限，即可視為失控信號。這通常意味著該質(zhì)量特性可能出現(xiàn)了問題，需要進(jìn)一步檢查原因并采取相應(yīng)的糾正措施。異常波動模式除了超出控制界限外，數(shù)據(jù)點(diǎn)呈現(xiàn)出的異常波動模式也可能是失控的信號。例如，數(shù)據(jù)點(diǎn)連續(xù)上升或下降、周期性波動等，這些都可能表明生產(chǎn)過程中存在某種不穩(wěn)定因素。關(guān)聯(lián)變量間的異常關(guān)系在多元控制圖中，還需要關(guān)注多個(gè)質(zhì)量特性之間的關(guān)系。如果某個(gè)變量的變化與其他變量存在明顯的異常關(guān)聯(lián)，如一個(gè)變量上升而另一個(gè)變量下降，那么這也可能是一個(gè)失控的信號，提示生產(chǎn)過程中可能存在某種未被識別的干擾因素。19附錄A(資料性)多元統(tǒng)計(jì)過程控制的實(shí)例-某制造企業(yè)同時(shí)監(jiān)控多個(gè)質(zhì)量特性。-常規(guī)單變量控制圖無法準(zhǔn)確反映多變量間的關(guān)聯(lián)性。實(shí)例背景附錄A(資料性)多元統(tǒng)計(jì)過程控制的實(shí)例123多元控制圖應(yīng)用-采用多元控制圖同時(shí)監(jiān)控多個(gè)關(guān)聯(lián)的質(zhì)量特性。-通過圖表展示，能夠直觀地看出過程是否處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)。附錄A(資料性)多元統(tǒng)計(jì)過程控制的實(shí)例實(shí)施效果-成功識別出常規(guī)控制圖無法檢測的過程異常。-提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。-為企業(yè)節(jié)省了因質(zhì)量問題導(dǎo)致的額外成本。附錄A(資料性)多元統(tǒng)計(jì)過程控制的實(shí)例20附錄B(資料性)MEWMA控制圖的實(shí)例實(shí)例背景提供了MEWMA（多元指數(shù)加權(quán)移動平均）控制圖的具體應(yīng)用實(shí)例，幫助理解和實(shí)施多元控制圖。數(shù)據(jù)處理流程詳細(xì)說明了從數(shù)據(jù)采集、處理到繪制控制圖的全過程，包括數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、權(quán)重的選擇等關(guān)鍵步驟?？刂茍D解讀通過實(shí)例展示了如何根據(jù)MEWMA控制圖判斷生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和異常，為質(zhì)量控制人員提供了直觀的參考。附錄B(資料性)MEWMA控制圖的實(shí)例21附錄C(資料性)μ和Σ的估計(jì)附錄C(資料性)μ和Σ的估計(jì)μ的估計(jì)-在多元控制圖中，μ代表多個(gè)質(zhì)量特性的均值向量。-通過收集生產(chǎn)過程中的樣本數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出各個(gè)質(zhì)量特性的平均值，從而得到μ的估計(jì)值。-準(zhǔn)確的μ估計(jì)是構(gòu)建有