适用于非正太分布数据的控制图
1. 非正太分布数据的控制图分析方法
对于非正太分布数据,采用两种方法使用控制图。
1. 数据转换方法
对非正太分布数据进行控制图分析包括三方面:
(1)确认数据服从的分布
简单方法:概率纸、直方图
(2)将非正太分布数据转换为正太分布数据
例如:服从对数正太分布的数据,对每个数据取对数,将其转换为正太分布。一般情况,采用数理统计中Box变换技术。
(3)对转换后的数据采用合适的计量值控制图分析。
2. 采用分位数控制图
对非正太分布的情况,也可以采用分位数控制图。
2. 制造过程非正太分布数据控制图实例
下面以图5-1所示,有服从对数正太分布的25批共150个数据。
(1)数据转换
由表3-1所示,数据服从对数正太分布,
对每个数据取对数,产生的数据服从正态分布。结果如表3-2。
对表3-2中的数据,采用概率纸分析结果如图5-4。在正太概率纸变换后的数据分布基本为一条直线。
(2)调用控制图
表3-2的数据,满足常规计量值控制图的使用条件,可以采用均值-标准差控制图分析统计受控状态。
3. 非制造过程中非正太分布数据控制图实例
在非制造过程的SPC评价中,特别是采用单值-移动极差控制图分析时间间隔的情况,会出现非正太分布。
1. 实例一:阀门更换时间数据的控制图分析
(1)测量数据
为了监测一个阀门更换周期是否正常,采用控制图监测阀门失效前正常工作小时数的情况。
如表5-3:
采用概率纸描述阀门工作时间数据,如图5-6。由于数据不在一条直线上,说明时间不服从正太分布。
(2)数据转换
采用Box变换技术,对阀门工作时间y进行变换,将其转换为正太分布。
变换后的数据如表5-3所示。采用正太概率纸描述变换后的数据如图5-7所示。
由于数据基本在一条直线上,线性相关系数为0.9862,线性程度较高,说明变换后数据服从正态分布。
(3)控制图分析
采用单值-移动极差控制图分析统计受控状态。
(4)说明
如果不进行数据转换,直接调用单值-移动极差控制图分析,结果如图5-9。
单值控制图和移动极差控制图上均出现失控点。实际失控点并不是因为异常出现失控,而是因为阀门正常工作数小时不满足正太分布。
这就说明,对于非正太分布的数据不能直接采用常规计量值控制图进行分析,因为会对结果造成误判。
2. 实例二:谋杀案数据的控制图分析
(1)谋杀案案发间隔时间数据
总共29起谋杀案,每次谋杀案发生的时间间隔如表5-4所示。
采用正太概率纸描述案发生间隔时间数据,如图5-10。可以看出数据不在一条直线上,说明时间间隔数据不服从正太分布。
(2)数据变换
采用Box变换技术,对谋杀案间隔时间 y 进行下述变换,可以将其转换为正太分布。
变换后的数据如表5-4。概率纸描述变换后的数据如图5-11。数据基本在一条直线上,线性相关系数高达0.9942。
(3)控制图分析
变换后的数据服从正太分布,采用单值-移动极差控制图分析统计受控状态,如图5-12。
说明谋杀案发生的时间间隔波动正常,不存在异常因素。
(4)说明
对不服从正太分布的谋杀案时间间隔数据,不进行数据转换,直接调用单值-移动极差控制图分析,如图5-13。
单值控制图上出现了超出控制限的失控点,同时还出现连续9点在中心线同一侧的情况。
实际上失控点并不是出现异常原因导致失控,而是谋杀案时间间隔数据不满足正太分布。