利用Excel实现测试数据的分析及控制图的绘制.pdf

利 用Excel实 现 测 试 数 据 的 分 析 及 控 制 图 的 绘 制 Using Excel to Achieve Analysis of Test Data and Protract of Control Graph闫道广 白 旭(92493部队计量测试中心,辽宁 葫芦岛125000)摘 要:质量控制是全面质量管理中的重要组成部分,控制图技术是实验室质量控制的重要手段,Microsoft Excel电子表格软件具有强大的计算功能和图表功能,将其用于测试数据的统计分析可以大大提高工作效率,以一等活塞式压力计历年核查为例,详细说明Excel软件在实验室测量标准质量控制的数据统计和控制图绘制的应用方法关键词:实验室;质量控制;Excel ;控制图1 引言在全面实施实验室质量管理体系的过程中,实验室质量控制是一个重要环节质量控制通常是在大量测试工作的基础上,利用统计技术进行计算分析的手段实现的,传统的处置办法是用计算器进行数据统计、 手工绘制质控图,但计算速度慢,准确性、 时效性差,绘制的统计图不规范、 不精确,给数据分析带来极大的不便,不但工作量大,而且占用大量的时间和精力,尤其是当项目较多时,显得尤为烦琐。

有一定技术能力的实验室则可以通过编程实现控制图的自动绘制,但要求技术人员具备一定的编程基础,且软件开发成本高,通用性差Excel是Microsoft公司出品的电子表格软件,具有友好的界面和强大的数据计算功能,可进行数据分析并将数据用各种统计图的形式表示出来,可以方便地做到实验室质量控制的数据统计和质控图绘制的自动化处理实践表明,利用Excel实现测试数据的分析及控制图的绘制省时省力、 准确可靠,方便且实用,数据表和质控图可留成电子文档保存便于以后查阅分析2 控制图基础控制图是实验室内部质量控制常用的统计方法控制图法是将过程核查数据画到有预定控制极限的控制图上,若数据处于控制极限以内,表明测量过程处于统计控制状态;反之就是过程失控,应采取纠正措施直到再受控在建立控制图前,首先要确定测量的过程参数,包括珕x、R或s等在选定的适当时机,对核查标准进行m组测量,每组测量n次由每组的n个观测值计算得到算术平均值xj,极差Rj或实验标准差sj当每组测量次数相同时,过程参数分别为珕x=∑ j=xj( )R=1 m∑mj=1Rj(2)sj=1 n- 1∑ni=1( xi j-xj)2(3)s=sp=1 m∑mj= 1s2 j(4)式中xij— 第组测量的第i个测量值;xj— 第j组测量值的算术平均值,j= 1 ,2 ,3 ,⋯,m;Rj— 第j组测量值的极差;sj— 第j组测量值的实验标准偏差;珕x—m组测量结果的算术平均值;R—m组极差的算术平均值;s—m组测量的实验标准差的统计平均值,即合并样本标准差sp。

根据国际标准ISO8258“舒沃特控制图”,平均值控制图(x图)、 极差控制图(R图)和标准偏差控制图(s图)的控制中心线及控制上限、 控制下限的计算公式见表1 ,其中计算控制极限的系数A、B、D见表2表1 控制图的极限控制图中心线控制上限控制下限x图珕x珕x+A2R或珕x+A2s珕x-A2R或珕x-A3sR图RD4RD3Rs图SB4sB3s表2 控制图控制极限的系数样本大小平均值控制图标准差控制图极差控制图A2A3B3B4D3D4211880216590312670312673110231195402156802157440172911628021266021282501577114270210890211146014831128701030119700210047014191118201118118820107611924801373110990118511815011361186490133711032012391176l0118411816100130801975012841171601223117773 应用实例以某计量站一等活塞式压力计历年核查数据为例,选用合适的核查标准,每年对测量标准进行四次核查,每闫道广等:利用Excel实现测试数据的分析及控制图的绘制 29 n:1 mm11次核查对同一个测试点连续测量5次,通过对历年来核查数据的统计分析,利用控制图实现测量标准的质量控制。

311 数据的统计分析(1)将测试数据共计28组按测试时间排序,按表3所示罗列数据,分别列举 “平均值” 、“X -基线” 、“X -UCL” 、“X- LCL” 、“极差” 、“R -基线” 、“R - UCL” 、“R- LCL” 等项目标题,用来对数据进行分析计算;(2)“平均值xi” 是指5次测试结果的平均值,以此作为当次核查的结果,即x=1 5∑5i=1xi,选中单元格I3 ,在编辑栏中输入 “= Average (D3∶H3)”,即可在单元格I3中得到第一次核查5次测量结果的平均值,以此类推可得到其余各组数据的平均值;(3)“X-基线” 指平均值控制图的基线数据,为历次核查结果的平均值,即珕x=1 28∑28i= 1xi,选中单元格J3 ,在编辑栏中输入 “= Average(I3∶I30)”,即可得到基线数据,同理在J4～J30分别填充同样数据;(4)“X- UCL” 和 “X- LCL” 分别指平均值控制图的控制上、 下限数据,由样本大小n= 5 ,查表2得A2=01577 ,则U CL=珕x+A2R,选中单元格K3 ,在编辑栏中输入 “=J 3 +015773N3”,(N3即为历次核查数据极差的平均值R,下面有详细说明)即可得到控制上限数据,同理在K4～K30分别填充同样数据;LCL =珕x-A2R,选中单元格L3 ,在编辑栏中输入 “=J3 - 015773N3”,即可得到控制下限数据,同理在L4～L30分别填充同样数据; 表3 测试数据统计分析表BCDEFGHIJKLMNOP12日期测量次数12345平均值xX-基线X- UCLX- LCL极差RR -基线R - UCLR - LCL3103 - 08 - 01013000001299960129998012999801299970129997801299990013000190129996101000040100005001000106 010000004206 - 05 - 01013000401299990129998012999801299980129999401299990013000190129996101000060100005001000106 010000005309 - 10 - 01012999701299990129998012999901299970129998001299990 0130000190129996101000020100005001000106 010000006412 - 03 - 01012999901299960129997012999801299990129997801299990013000190129996101000030100005001000106 010000007501 - 04 - 02012999701300000129995013000101299970129998001299990013000190129996101000060100005001000106 010000008604 - 09 - 02013000201300010130002012999801299990130000401299990013000190129996101000040100005001000106 010000009707 - 10 - 02013000201300040130001012999901299960130000401299990013000190129996101000080100005001000106 0100000010812 - 24 - 02012999901299950129997012999601300000129997401299990013000190129996101000050100005001000106 0100000011903 - 26 - 03013000301299990129999013000001299980129999801299990013000190129996101000050100005001000106 01000000121005 - 10 - 03012999801299980129999012999701299980129998001299990013000190129996101000020100005001000106 01000000131107 - 11 - 03012999801300010129998012999901299990129999001299990013000190129996101000030100005001000106 01000000141212 - 05 - 03012999701299990129999013000001299990129998801299990013000190129996101000030100005001000106 01000000151303 - 16 - 04013000401299990129998012999801299980129999401299990013000190129996101000060100005001000106 01000000161405 - 18 - 04013000201300040130001012999901299960130000401299990013000190129996101000080100005001000106 01000000171507 - 22 - 04012999801300020129999012999701299940129998001299990013000190129996101000080100005001000106 01000000181612 - 15 - 04013000201300020130000012999701300020130000601299990013000190129996101000050100005001000106 01000000191703 - 24 - 05013000001299990129996013000001299950129998001299990013000190129996101000050100005001000106 01000000201806 - 06 - 05012999901299950129997013000301300030129999401299990013000190129996101000080100005001000106 01000000211909 - 13 - 05012999601300020130002013000101300000130000201299990013000190129996101000060100005001000106 01000000222012 - 15 - 05013000201300030129995012999801299980129999201299990013000190129996101000080100005001000106 01000000232103 - 10 - 06013000101300000129998012999601299960129998201299990013000190129996101000050100005001000106 01000000242207 - 05 - 0601299990129996012999501300050130000012999900129999001300019012。