皮尔逊类型控制图 · 偏态数据精确建模分析
用皮尔逊分布族对偏态数据做精确建模,再以拟合分布的分位数(而非对称 ±kσ)确定非对称控制限,使受控 ARL 与标准 3σ 图一致,但更符合偏态形态、避免单侧误报失衡。
1. 数据输入与参数
说明:偏态过程特性(如周期时间、维修时长、废品率)常用个体值 I 图。标准休哈特 ±kσ 限对偏态会失衡——下限可能越界(如负时长),上限过宽。本工具以皮尔逊拟合分布的分位数定非对称限。
5. 皮尔逊类型与控制限常数表(单页)
下列为各皮尔逊类型用于「精确建模 + 分位数控制限」的核心公式与参数映射(由前四矩 β₁=偏度²、β₂=峰度 确定)。
【类型判定(矩比系统)】
β₁ = 偏度² , β₂ = 峰度(= 超额峰度+3)
Type 0 正态 : β₁≈0 且 β₂≈3
Type III 伽马 : 右/左偏、单侧有界 → 3 参数伽马
Type IV 通用偏态 : 最一般的偏态(无界/有界均可)→ 旗舰精确模型
Type VII 学生t : β₁≈0, β₂>3 → 对称重尾
Type I 有界Beta : 双侧有界偏态 → 本工具以经验分位数法兜底
【控制限(分位数法)】
LCL = F⁻¹(α/2) , UCL = F⁻¹(1−α/2)
F = 拟合皮尔逊分布的 CDF
α = 2·(1−Φ(k)),默认 k=3 ⇒ α≈0.0027(与 3σ 图 ARL₀≈370 一致)
【Type IV 矩→参数(SAS/IML 标准解)】
r = 6(β₂−β₁−1)/(2β₂−3β₁−6)
m = (r+2)/2
ν = −r(r−2)·偏度 / √(16(r−1)−β₁(r−2)²)
a = √(方差/16)·√(16(r−1)−β₁(r−2)²)
λ = 均值 + ν·a/r
PDF: y ∝ (1+((x−λ)/a)²)^(−m)·exp(−ν·arctan((x−λ)/a))
【Type III 伽马矩→参数】
α = 4/β₁ , β = σ·|偏度|/2 , ξ = 均值 ∓ 2σ/|偏度|(∓依偏态方向)
方法学说明:偏态数据的标准休哈特 ±kσ 控制限会因不对称而导致单侧误报率失衡(一侧过严、一侧过松)。
本工具用皮尔逊分布族根据样本前四矩做精确建模,再以拟合分布的分位数设定非对称控制限,
受控平均运行长度(ARL₀)与对称 3σ 图一致,但更贴合真实偏态形态。Type I(双侧有界)场景采用经验分位数法(成熟的偏态控制图非参方法)兜底。
拟合分布回算矩与样本矩一致,可验证模型 adequacy。