SPC 统计过程控制
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技能介绍
它解决什么问题
产线上拿到一批测量数据,最常见的问题是两个:过程稳不稳?能不能满足客户规格?这两个问题不能混为一谈——一组数据可能完全不越控制限(统计受控),但 Cpk 只有 0.8,意味着大量产品会超出规格下限。SPC 统计过程控制 把这条判定链做成一条流水线:先画控制图、判异,再算能力指数,最后产出可交付的 HTML 报告,避免在 Excel 里手工拼公式带来的口径不一致。
核心能力
- 变量型控制图:
Xbar-R(子组 2≤n≤9)、Xbar-S(n≥10)、I-MR(单值,n=1) - 属性型控制图:
P(不良率,样本量可不等)、NP(不良数,样本量恒定)、C(缺陷数,检验面积恒定)、U(单位缺陷数,检验面积可不等) - 判异检测:Nelson 8 条规则(含 Western Electric 等价表述),主图与副图(
R/S/MR)分别判定,输出触发的规则编号和对应点序号 - 过程能力分析:
Cp/Cpk/Pp/Ppk/Cpm/PPM,并附 Anderson-Darling 正态性检验 - 引擎:
scripts/spc.py为纯 Python 标准库实现,零第三方依赖,Python 3.8+ 即可运行
使用方式
输入为 UTF-8 的 CSV(首行表头),脚本自动识别变量型/属性型与宽表/长表,也可用参数显式指定。不确定时传 --chart auto,脚本按数据形态自动选图:
- 连续测量 n=1 →
I-MR;2≤n≤9 →Xbar-R;n≥10 →Xbar-S - 计件且样本量不等 →
P;样本量恒定 →NP - 计点且检验面积恒定 →
C;面积不等 →U
三个子命令:chart(仅控制图)、capability(仅能力分析)、analyze(控制图 + 判异 + 能力,最常用)。能力分析需提供规格上下限 --usl / --lsl,脚本自动用 R̄/d2(或 S̄/c4、MR̄/d2)估计组内标准差。每次运行在 --out 目录生成自包含的 HTML 报告(集成 SVG 控制图、判异结论、能力表),可选附加 Markdown 与 JSON 报告,以及可直接嵌入文档的独立 SVG 图。examples/ 内置 5 组演示数据,包含受控/失控对照,无需自备数据即可现场演示。
适用边界
- 受控 ≠ 合格:控制图回答"过程是否稳定",能力指数回答"是否满足规格",两者必须联合解读。
- 正态性前提:
Cp/Cpk基于正态假设。若 Anderson-Darling A² ≥ 0.752(α=0.05)提示非正态,结论需谨慎,建议先做数据变换。 - 属性型不做经典能力指数:
P/NP/C/U输出平均质量水平(p̄/c̄/ū)与不良率,不计算Cp/Cpk。 - 控制限基准:基于当前数据估计。量产后宜用历史数据建立控制限,再监控新数据。
公式常数与判异规则释义见 references/formulas.md、references/constants.md、references/we_rules.md。
使用场景
- 拿到一批过程测量数据 CSV,需要判断过程是否受控并生成控制图报告
- 向客户交付质量分析时,需要输出控制图、判异结论和 Cpk 能力指数
- 产线收集了不良数和样本量数据,需要分析不良率是否稳定并判异
- 只有单值测量数据(n=1),需要绘制 I-MR 图并评估过程能力
适合人员
- 制造业质量工程师,需要定期出具过程稳定性与能力分析报告
- 六西格玛咨询顾问,向客户交付含控制图和判异结论的质量方案
- 产线工艺工程师,想快速判断新工艺是否受控、是否满足规格要求
- 数据分析工程师,需要将 SPC 判异逻辑接入现有质量数据流程