控制图是统计过程控制中最常使用的过程监控和分析图形工具,但是为什么控制图的控制界限是±3σ,而不是其它呢?
在《揭开Cp与Cpk的神秘面纱》一文中,我们讨论了无偏过程能力指数Cp的计算公式,Cp=T/6σ。其中分母6σ指的是在计量控制图中,控制上限UCL与控制下限LCL之间的宽度为6倍σ。那么,为何控制上下限的宽度是6倍σ,而不是其他倍数呢?细心的读者会发现,在文中提到了一句话“根据3σ最经济的原则”,那3σ最经济的原则指的又是什么呢?在统计学中,存在两类错误,是指假设检验中可能出现的弃真纳伪的错误:第一类错误,也称拒真错误(弃真错误),犯第一类错误的概率常用其显著性水平α表示,通常为5%。顾名思义,将合格判定为不合格,从而拒收;因判定为不合格,所以报警,但经过原因调查找不到真正的原因所在(实际是合格),因此也叫虚发警报。第二类错误,也称取伪错误(纳伪错误),犯第二类错误的概率常用其显著性水平β表示,通常为10%。顾名思义,将不合格判定为合格,从而接收;因判定为合格,所以没有报警,(实际是不合格),因此也叫漏发警报。两类错误始终存在,且α和β的关系是此消彼长,即随着α的增加,β减小;随着α的减小,β增加。纵轴:表示损失成本,第一类错误造成合格品被拒收后进行返工、返检、退货甚至报废的损失,还包括找不到原因所产生的管理成本;第二类错误造成不合格品带来的巨大损失。
横轴:表示控制宽度,从±1σ~±6σ。随着σ的增加,控制的严格程度也逐步放宽。当控制宽度<±1σ时,检验较为严格,那么,第一类错误α发生的概率就大,产品被拒收的可能性就大,而第二类错误β发生的概率很小。
随着控制宽度不断增加,α发生的概率减小,β不断增大,也就是产品被拒收的可能性变小,但第二类错误β发生的概率会变大。将两类错误产生的损失叠加,形成了一条浴盆曲线。如上图所示,浴盆曲线的最底部即为两类错误损失总和的最低点,所对应的控制宽度为±3σ。这就是两类错误的经济平衡点,所以说±3σ是最经济的控制原则,即对于计量控制图来说,控制上下限的宽度为±3σ,共计6倍σ。课程总时长30个小时
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