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。

2. 描述统计与皮尔逊类型判定

样本矩

拟合优度(拟合分布回算矩 vs 样本矩)

皮尔逊类型

3. 分布拟合与诊断图

直方图 + 拟合皮尔逊 PDF
经验 CDF vs 拟合 CDF(模型适配诊断)

4. 非对称控制限与控制图

皮尔逊(非对称)控制图

控制限公式

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。
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