ISO/TR 11462-3:2020 · 统计过程控制(SPC)实施指南

第 3 部分:SPC 软件验证参考数据集 · 互动教程

这份技术报告给出 11 套参考数据集 和「标准答案」,用来验证 SPC 软件是否把控制限、样本统计量与过程能力指数算对了。本页让你浏览 11 套数据集,并亲手用一套计算器复现 DS1 的公布结果

📙 技术报告 TR 11462-3:2020 🗂 11 套验证数据集 🧮 DS1 结果复现计算器 📐 控制图常数表 🔗 对应 ISO 7870-2 / 22514-2 / 22514-8

1这份标准在讲什么

一句话:它是 SPC 软件的「考题 + 标准答案」,让你的 SPC 工具算得对不对,一验便知。

用途与范围
  • 验证实现了 ISO 7870 系列(控制图)ISO 22514 系列(过程能力与绩效) 的软件。
  • 具体覆盖:ISO 7870-2(控制限计算、失控检测)、ISO 22514-2(位置/离散度统计量、能力指数)、ISO 22514-8(多状态过程能力)。
  • 数据集与「标准结果」用不同程序多次交叉验证,作为软件验证的参考基准
  • 电子版数据集可从 ISO 官网获取(standards.iso.org/iso/tr/11462/-3),本页仅作学习讲解。
💡 小白类比
想象 SPC 软件是「考生」,这套标准就是「带答案的考卷」:每套数据集是一道大题,控制限、能力指数就是标准分。考生(你的软件)做完对照答案,差太多说明算法有 bug。

211 套验证数据集浏览器

标准表 1 列出全部 11 套数据集。点任意一套,右侧显示它的配置与验证目的。

分布模型 A/B/C/D 为 ISO 22514-2 规定的时变分布族;A1/A2 等后缀区分具体设定。选择哪个分布模型由统计专家决定,标准不规定选模流程。

3重点:数据集 1(DS1)公布结果

DS1 取自正态分布、无异常值的过程,是「基准中的基准」。下方数值均摘自标准,可直接作为计算器校验目标。

项目公布值说明
样本构成125 个 / 子组 n=5(25 组)正态分布 A1
规格上限 USL14.075u
规格下限 LSL14.060L
过程均值 μ̂(㉛=1)14.067958位置估计
组内标准差 σ(d=5)0.001207离散度估计(能力用)
均值 s̄0.001128子组内标准差均值
极差 R̄0.005900子组极差均值
✅ Cp2.07过程能力指数
✅ Cpk1.95最小过程能力指数
✅ CpkL / CpkU2.20 / 1.95下/上能力指数
✅ Xbar 图控制限(用 s)LCL 14.066349 / UCL 14.069568ISO 7870-2 表 1
I-MR 个体图控制限LCL 14.06429 / UCL 14.07163ISO 7870-2 表 3
中位数图控制限LCL 14.06593 / UCL 14.06972ISO 7870-2 表 3
s 图控制限LCL 0 / UCL 0.002356
R 图控制限LCL 0 / UCL 0.005801
能力指数按 ISO 22514-2:2017 第 6 条计算:位置估计器 ㉛=3、离散度估计器 d=5;控制限用 ISO 7870-2 校正因子,精确分位数与查表法偏差 <0.1%。

4DS1 结果复现计算器

把 DS1 的标准值填进去(或自己改),实时复算能力指数与 Xbar 控制限,看是否对得上公布答案。点「载入 DS1 标准值」一键还原。

输入

复算结果

Cp
Cpk
CpkL
CpkU
Xbar UCL
Xbar LCL
能力指数公式:
Cp=(USL−LSL)/(6σ)CpkU=(USL−μ)/(3σ)CpkL=(μ−LSL)/(3σ)Cpk=min(CpkU,CpkL)
Xbar 控制限:μ ± A₃·s̄(用 s)或 μ ± A₂·R̄(用 R)。常数按子组大小 n 取自 ISO 7870-2 表 1。

5控制图常数表(n = 2–10)

计算器背后用的就是这张表。A₂/A₃ 用于 Xbar 图,d₂ 用于 R 图估计 σ,c₄ 用于无偏修正。

nA₂A₃d₂D₃D₄c₄
来源:ISO 7870-2 / ASTM 标准控制图常数(数学常数,非样本数据)。σ_within 也可用 s̄/c₄R̄/d₂ 估算。

6小结 & 与 7870 / 22514 的关系

本标准的价值

它不直接教你怎么画图,而是给你可验证的基准——买/自研 SPC 软件时,用它跑一遍 11 套数据集,结果对不上就是 bug。

ISO 7870-2

控制限计算、失控模式检测(表 4/5 的 LCL 违规、连续低于中线等)均依据 7870-2。

ISO 22514-2

位置/离散度估计器(㉛=1..4,d=1..5)与能力指数 Cp/Cpk 的算法出处。

ISO 22514-8

DS11(多状态生产过程能力)专门验证 22514-8 的多状态能力算法。

所以呢?(落地建议)
  1. 选型必验:采购或上线 SPC 软件前,用 DS1 跑一遍——Cp=2.07、Cpk=1.95、Xbar 限 14.066349/14.069568 必须吻合(两位小数内)。
  2. 覆盖异常分布:别只验正态,DS2/DS5/DS9(威布尔、瑞利、非正态)能暴露软件对右偏/厚尾数据的处理缺陷。
  3. 对照本页:本页第 4 节计算器就是 DS1 的「最小验证脚本」,可截图作为验收依据。

数据来源:ISO/TR 11462-3:2020(E) 全文(文本直抽,本工作区 .workbuddy/tmp/iso11462_txt/11462-3.txt),DS1 数值见 §5.1 表 2–5。控制图常数为 ISO 7870-2 标准数学常数。

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