CN102495961B - 简化的测量过程统计控制方法 - Google Patents

简化的测量过程统计控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102495961B
CN102495961B CN201110399152.XA CN201110399152A CN102495961B CN 102495961 B CN102495961 B CN 102495961B CN 201110399152 A CN201110399152 A CN 201110399152A CN 102495961 B CN102495961 B CN 102495961B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mean value
control
measurement
subgroup
standard deviation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110399152.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102495961A (zh
Inventor
范巧成
祝福
张红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Shandong Electric Power Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Shandong Electric Power Research Institute filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201110399152.XA priority Critical patent/CN102495961B/zh
Publication of CN102495961A publication Critical patent/CN102495961A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102495961B publication Critical patent/CN102495961B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种简化的测量过程统计控制方法,它省去了标准偏差或极差控制图,根据标准偏差试验结果的大小,进而大大减少了实施统计控制的工作量,便于推广应用。它的步骤为:1)单次测量的标准偏差获得;利用测量设备在重复性条件下,按照选定的核查标准进行一个子组的测量,直至无异常值存在,从而获得一个子组的标准偏差;2)子组最少测量次数n的确定;3)预备数据的取得;在重复性条件下,根据步骤2)确定的子组测量次数n对选择好的核查标准作n次独立重复测量,该n次测量结果称为一个子组;4)计算初始统计控制参数;5)组内平均值的检验;6)计算统计控制参数;7)组内平均值控制界限的确定和控制图的建立。

Description

简化的测量过程统计控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种测量方法,尤其涉及一种简化的测量过程统计控制方法。
背景技术
[0002] 计量标准或测量设备的准确性通常采用检定或校准的方式来进行量值溯源而得以保证,这种量值溯源是有时间间隔的,例如I年或2年等,在下次量值溯源前,其量值发生超出允许值的偏移有很多时候使用者是觉察不到的,在这期间若通过一定的测量技术手段对其量值加以监控,将能够及时发现问题并加以处理,以减少由于量值失准而产生的错误传递或错误的测量结果,能够最大限度地减少不必要的损失。像在国家电网公司大计量形势下尤为重要,尤其是对于电能计量标准,能够及时发现其异常或失准将具有很可观的经济效益。
[0003] 目前国内进行统计控制的依据是文献[1],它等同采用国际标准IS08258:1991《休哈特控制图》(Shewhart control charts)及其1993年I号修改单。在文献[2]中,也提出了采用控制图的方法对测量过程是否处于统计控制状态进行控制,并在附录C中详细介绍了休哈特控制图,同时说明对于准确度较高且重要的计量标准,建议尽量采用控制图对其测量过程进行连续和长期的统计控制,文献[3]更作了详细的介绍。文献[4]中还给出了休哈特控制图确定控制界限的推导。但是,文献[5]从理论分析和实践应用表明,其中最重要的平均值控制界限的确定方法不是普遍适用的,对于计量标准或测量设备来说具有很大的局限性,究其根本原因就是,其平均值控制界限是依据重复性条件下所得数据的标准偏差来设置,用它来控制复现性条件下量值(子组的平均值ί )的波动性,由于条件不同 (时间不同、环境条件等也有所不同),因此,前者不能来控制后者。若以各组内平均值算得的标准偏差的3倍来设置平均值控制界限将是比较合理的。另外,休哈特控制图中的平均值控制界限与组内标准偏差或极差想关联,因此每个子组必须进行多次测量,其工作量势必增大。原国家技术监督局于1993年批准实施了 8个(JJG1038~JJG1045)计量保证方案(试行),计量保证方案的英文是:Measurement Assurance Program,该方案由原美国国家标准局(NBS)提出,其中也涉及了采用核查标准对计量标准进行统计控制的问题,就这8个计量保证方案来看,统计控制方法、需计算的参数和表示符号各不相同,平均值控制界限的设置也不尽相同,例如JJG1039~JJG1042都是根据各组内平均值算得的标准偏差的倍数来设置平均值控制界限,而JJG1038和JJG1044则不同,多数平均值控制图与t检验对应,标准偏差控制图与F检验对应。
发明内容
[0004] 本发明的目的就是为解决上述问题,提出了一种对计量标准或测量设备通过一定的测量技术手段对其量值加以监控的简化的测量过程统计控制方法,该方法省去了标准偏差或极差控制图,提出了先根据标准偏差试验结果的大小,来确定子组最少测量次数的方法,以各组内平均值算得的标准偏差的3倍来设置平均值控制界限,控制图异常的判断准则简化为3种判据,进而即恰当又大大减少了实施测量统计控制的工作量,便于推广应用。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0006] 一种简化的测量过程统计控制方法,它的步骤为:
[0007] I)单次测量的标准偏差获得;
[0008] 利用测量设备在重复性条件下,对选定的核查标准进行一个子组的测量,获得一个子组的标准偏差。如此重复再获得2~3个子组的标准偏差,计算合并标准偏差
Figure CN102495961BD00061
此即为单次测量的标准偏差a每个子组的标准偏差;k为子组个数;
[0009] 2)子组最少测量次数η的确定;
[0010] 有了单次测量的标准偏差,于是组内平均值I的标准偏差
Figure CN102495961BD00062
[0011] 组内平均值[的标准偏差七与控制界限3 4的关系至少应满足:
[0012]
Figure CN102495961BD00063
七控制界限
[0013] 取被控制计量标准或测量设备控制点的最大允许误差作为平均值控制界限目标,则组内平均值ί的标准偏差七与被控制控制标准或测量设备的最大允许误差的绝对值MPEV应满足如下关系:
Figure CN102495961BD00064
[0015] 从更严的要求考虑,将上述关系调整为:
Figure CN102495961BD00065
[0018]于是
Figure CN102495961BD00066
[0019] 若取被控制计量标准或测量设备控制点的扩展不确定度U95作为平均值控制界限目标,同样的道理得到:
Figure CN102495961BD00067
[0021] 子组最少测量次数n取整数,只进不舍。由式⑴或⑵可见,如果
Figure CN102495961BD00068
(或U95),则η可取12,如果4= ^MPEV (或U95),则η可取3,如果
Figure CN102495961BD00069
(或
U95),则η可取1,为了慎重,此时的子组测量次数可人为增大到2或3次,这对多数计量标
准和检定/校准系统来说是比较合理的。
[0022] 式(I)或(2)为确定组内测量次数η的大小提供了依据,可以避免做一些无谓的测量,从而降低劳动强度。
[0023] 3)预备数据的取得;
[0024] 在重复性条件下,根据步骤2)确定的子组测量次数η对选择好的核查标准作η次独立重复测量,该η次测量结果称为一个子组。
[0025] 4)计算初始统计控制参数;
[0026] 计算组内平均值I
Figure CN102495961BD00071
[0028] 式中:n-子组测量次数;
[0029] X1-第i次测量值;
[0030] 分别按式(4)和(5)计算m组数据的组内平均值的平均值^和组间标准差sB
Figure CN102495961BD00072
[0033] 式中:m-测量组数;
[0034] χ;——第j组的组内平均值;
[0035] 5)组内平均值的检验;
[0036] 对获得的m组预备数据,在计算最终的组内平均值的平均值和组间标准差前,应
先对各组的组内平均值乙进行检验;若满足P-x|>3Sb,则该组内平均值乙异常,异常的一
组数据可剔除掉;重新计算剩余的m-ι组数据的组内平均值的平均值^和组间标准差Sb,再进行检验,直至无异常的组内平均值b存在。如果MPEV与3Sb的比值(MPEV/3Sb)和MPEV与子组平均值极差的比值(MPEV/R)均大于1,该值可不剔除。同样,如果U95与3Sb的比值(U95/3Sb)和U95与子组平均值极差的比值(U95/R)均大于1,该值也可不剔除。
[0037] 6)计算统计控制参数;
[0038] 将获得的m组预备数据,经过5)对组内平均值的检验,剔除掉所有异常的各组数据,对剩余的数据重新分别按式(4)和(5)计算新的组内平均值的平均值=和组间标准差
Sb ο
[0039] 7)组内平均值控制界限的确定和控制图的建立;
[0040] 以组内平均值的平均值=为中心线CL,以=+3 Sb为控制上限UCL,以5-3&为控制下限LCL,对组内平均值进行统计控制。
[0041] 所述步骤I)中,开始试验时组内测量次数取η≥12,此时可采用拉伊达准则又称3s准则来剔除异常值,即若测量值Xi的残差满足|x1 -x| >3~则认为Xi为异常值应剔除,而后补测一次数据,重新计算组内平均值I和组内标准偏差s,再进行检验,直至无异常值存在,从而获得一个子组的标准偏差。
[0042] 所述步骤3)中,在规定的测量条件下,按一定的时间间隔重复上面的测量过程,要求子组数m≥20。
[0043] 所述子组数m在实际工作中最好能达到25组。
[0044] 所述步骤7)中,在控制图建立时,由于控制图采用3 σ原则设计控制界限,为此将控制图的控制范围均分为6个区,每个区的宽度均相当于所采用统计控制量的标准偏差。
[0045] 本发明的工作原理为:在大多数情况下,只要影响测量结果的因素比较多,测量结果的分布往往服从正态分布。另外,根据中心极限定理,即使测量结果不服从正态分布,只要取若干次测量结果的平均值,该平均值仍接近于正态分布。控制图的设计基础就是假定所选统计控制量满足正态分布。
[0046] 对于正态分布而言,测量结果位于分布中心μ附近μ ±3 O区间内的概率高达99.73%,就将该区域作为需要控制的区域。当测量结果出现在±3σ区域之外时,就可以认为测量过程出现了异常。在±2σ之外并在±3σ之内的区域称为警戒区,当测量结果位于警戒区内时,其出现的概率仅为99.73% -95.45%= 4.28%,这一概率如偶尔出现也应属正常,但不应频繁出现在这一区域。此时应对控制图的后续发展予以密切关注,以确定测量过程是否有异常情况出现。
[0047] 休哈特控制图中的平均值控制图是指与标准偏差控制图或极差控制图连用的平均值控制图,也就是平均值控制图中的控制界限是根据获得的标准偏差或极差来设定的。对于计量标准或测量设备的统计控制,首先应明确最关心的是量值即平均值的波动情况,还是标准偏差或极差的波动情况,显然它与生产过程的统计控制不同,平均值的波动是最值得关心的。平均值的大小取决于核查标准与被控制对象量值的差异,只做一组是难以给出什么结论的,只有对其进行长时间的多组测量才能观察出量值的波动性,这种波动性如果又都在一个合理的范围内,这时才能够推断被控制对象的量值也是满意的。而标准偏差数值的大小来源于随机效应的影响,每次核查测量时的标准偏差之间没有多少必然的联系,不像平均值控制图那样可以看其变化规律,无需统计控制,做一次试验就可判断现在是否正常,例如实验的标准偏差已小于被控制计量标准或测量设备MPEV的1/10,则此标准偏差应该是满意的。如果标准偏差属于正常情况下的偏大,则可通过进行多次测量取平均值的方法来减小随机效应对测量结果的影响。因此,对于计量标准或测量设备的统计控制,可省去标准偏差或极差控制图。JJF 1033-2008《计量标准考核规范》中对标准偏差的要求也体现了这一点,新建计量标准应当进行重复性试验,并提供试验的数据;已建计量标准,至少每年进行一次重复性试验,测得的重复性应满足检定或校准结果的测量不确定度的要求。也就是说,标准偏差的大小是以是否使得检定或校准结果的测量不确定度仍满足检定或校准对象的需要为判断标准。
[0048] 本发明的有益效果是:通过对直流高压高阻标准、电能标准和互感器标准进行的统计控制实验,在课题调研中还索取了标准电感器、示波器校准仪和微波噪声3项标准的核查实验数据,此外,还从杂志中获取了 2个生产过程[6]'[7]和I个测量过程Μ的实验数据,对以上数据在同一个坐标系下利用EXCEL电子表格制作休哈特方法和本方法的平均值控制图,结果表明对于生产过程两种控制界限接近,都正常;对于计量标准的平均值控制图,则休哈特控制图的控制界限过于偏窄,起始获得的预备数据就有很多超出控制界限,根本无法控制。
[0049] 在课题研究中通过对直流高压高阻标准进行统计控制实验,发现了其量值随着开机时间存在漂移现象,解决的办法是工作一段时间后进行复位自校准;更重要的是发现了其量值在环境湿度增大到一定数值(如大于70% RH)后其量值将发生严重的改变,尤其是高阻部分,解决的办法是若湿度大于70% RH尽量不要进行测量,或者采用去湿机降低湿度,必须要测量时,可在测量前先进行核查测量,确认是否能够满足要求。由于该项目是人工手动操作,根据单次测量标准偏差的实验结果,组内最少测量次数可定为I次,为了慎重可人为增加到3次,这样实施统计控制的工作量大大减少,可以做到随时对该标准进行监控。
[0050] 通过采用本技术对重要的计量标准或测量设备进行统计控制实验,若确认其量值在受控状态,可表明以前所做的量传和测量是有效的,为以后的测量也增强了信心。
[0051] 该方法省去了标准偏差或极差控制图,提出的先根据标准偏差试验结果的大小来确定子组最少测量次数,以及控制图异常的判断准则简化为3种判据,这些措施即恰当又大大减少了实施测量统计控制的工作量,便于推广应用。
附图说明
[0052] 图1为平均值控制图式样;
[0053] 图2为后续控制图式样;
[0054] 图3为测量点出现在A区之外;
[0055] 图4为连续6个测量点呈现单调递增或递减;
[0056] 图5为连续3个测量点中有2点出现在中心线同一侧A区中;
[0057] 图6为100M Ω的分析用控制图; [0058] 图7为IGQ的分析用控制图;
[0059] 图8为IOGQ的分析用控制图;
[0060] 图9为IOOGQ的分析用控制图;
[0061] 图10为100M Ω的控制用用控制图;
[0062] 图11为IGQ的控制用用控制图;
[0063] 图12为IOGQ的控制用用控制图;
[0064] 图13为IOOGQ的控制用用控制图;
[0065] 图14为COS0=1的分析用控制图;
[0066] 图15为cosp=0.8C的分析用控制图;
[0067] 图16为COS0=0.5L的分析用控制图;
[0068] 图17为COSp=I的控制用控制图;
[0069] 图18为Cosp=0.8C的控制用控制图;
[0070] 图19为cosp=0.5L的控制用控制图。
具体实施方式
[0071] 下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
[0072] 图1-图19中,本发明建立控制图的步骤
[0073] I单次测量的标准偏差获得
[0074] 在重复性条件下,对选定的核查标准进行一个子组的测量,开始试验时组内测量次数取η > 12,此时可采用拉伊达准则(又称3s准则)来剔除异常值,即若测量值Xi的残差满足卜--^l > 3s,则认为Xi为异常值应剔除,而后补做一次数据,重新计算组内平均值X和组内标准偏差S,再进行检验,直至无异常值存在,从而获得一个子组的标准偏差。[0075] 如此重复再获得2~3个子组的标准偏差,计算合并标准偏差
Figure CN102495961BD00101
,此即为
单次测量的标准偏差。
[0076] 2子组最少测量次数η的确定
[0077] 有了单次测量的标准偏差,若取被控制计量标准或测量设备控制点的最大允许误差作为平均值控制界限目标,则子组最少测量次数η应满足式(I)。
[0078]
Figure CN102495961BD00102
[0079] 若取被控制计量标准或测量设备控制点的扩展不确定度U95作为平均值控制界限目标,则子组最少测量次数η应满足式(2)。
[0080]
Figure CN102495961BD00103
[0081] 3预备数据的取得
[0082] 预备数据是建立控制图的基本取样数据。在重复性条件下,根据2确定的子组测量次数η对选择好的核查标准作η次独立重复测量,该η次测量结果称为一个子组。
[0083] 在规定的测量条件下,按一定的时间间隔重复上面的测量过程,共测量几个子组。相邻两个子组的测量应相隔足够的时间。要求子组数m > 20,在实际工作中最好能达到25组。即使当个别子组数据出现可以查明原因的异常而被剔除时,仍可保持多于20组的数据。另外,组数越多,经历的时间也越长,可以充分地将核查标准和被控制标准的量值波动性显现出来。
[0084] 4计算初始统计控制参数
[0085] 按式(3)计算组内平均值L。
[0086]
Figure CN102495961BD00104
[0087] 式中:η—子组测量次数;
[0088] X1-第i次测量值。
[0089] 分别按式(4)和(5)计算m组数据的组内平均值的平均值^和组间标准差sB。
[0090]
Figure CN102495961BD00105
[0092] 式中:m-测量组数;
[0093] —x]——第j组的组内平均值;
[0094] 5组内平均值的检验
[0095] 对获得的m组预备数据,在计算最终的组内平均值的平均值和组间标准差前,应
先对各组的组内平均值^进行检验。若满足P >3~,则该组内平均值I异常,异常的一
组数据可剔除掉。重新计算剩余的m-Ι组数据的组内平均值的平均值=和组间标准差sB,再进行检验,直至无异常的组内平均值I存在。如果MPEV与3Sb的比值(MPEV/3Sb)和MPEV与子组平均值极差的比值(MPEV/R)均大于1,该值可不剔除。同样,如果U95与3Sb的比值(U95/3Sb)和U95与子组平均值极差的比值(U95/R)均大于1,该值也可不剔除。
[0096] 6计算统计控制参数
[0097] 将获得的m组预备数据,经过5对组内平均值的检验,剔除掉所有异常的各组数据,对剩余的数据重新分别按式(4)和(5)计算新的组内平均值的平均值=和组间标准差
Sb ο
[0098] 7组内平均值控制界限的确定和控制图的建立
[0099] 以组内平均值的平均值;为中心线(CL),以=+3 Sb为控制上限(UCL),以=-3Sb为控制下限(LCL),对组内平均值进行统计控制。将计算得到的统计控制量在图上标出,并将相邻两点连成折线。由于控制图采用3σ原则设计控制界限,为方便起见,将控制图的控制范围均分为6个区,每个区的宽度均相当于所采用统计控制量的标准偏差,自上而下分别标记为A、B、C、C、B和A。如图1所示。
[0100] 本发明控制图的使用:
[0101] I后续控制图的制作
[0102] 将控制图的时间坐标轴延长,每隔一定的时间间隔,再作一组核查测量,按式(2)计算统计控制量,在控制图中标出,并将相邻两点连成折线,将连接测量点的折线逐次延长(图2中的虚线),就成为可以对测量过程进行日常监控的控制图,即控制用控制图。如图2所示。
[0103] 根据核查测量控制结果可适当缩短或延长核查测量时间间隔,例如由I个月延长至3个月,或由I个月缩短至一周等。
[0104] 2由控制图发现测量过程异常的判断准则
[0105] 控制图异常主要表现形式为测量点超出控制界限,由于各子组平均值是在复现性条件下的测量结果,因此,测量点的分布不随机的情况并不存在。这里给出常见测量过程异常的3种分布模式,作为判断准则,以供参考。
[0106] 模式一:测量点出现在A区之外
[0107] 图3中“X”点表明出现了异常。任何测量点出现在A区之外均可立即判为测量过程异常。测量点超出上界,表明统计控制量的均值增大;而当测量点超出下界,表明其均值减小。
[0108] 模式二:连续6个测量点出现单调递增或递减的趋势且最近一点出现在A区
[0109] 控制图中测量点的排列出现单调递增或递减的状态称为“趋势”。如图4所示,趋势的出现表明统计控制量的均值随时间增大或减小。
[0110] 模式三:连续3个测量点中有两点出现在同一侧A区中
[0111] 虽然A区也在控制范围之内,但若测量点频繁出现在A区之中仍是不允许的。如图5中所示的三种情况,当测量点“X”出现时,由于在连续3个测量点中有两点出现在中心线同一侧A区中,可以判断测量过程出现异常。
[0112] 3测量过程异常的处理
[0113] 平均值控制图出现异常,则表明测量过程受到不受控的系统效应的影响。控制图使用中一旦测量点的分布出现异常,应立即分析原因,予以恰当处理,将其减小或消除,或重新测量。连续失控应停止测量,查明原因予以排除。如仍不能恢复控制,则应按3〜7提供的方法和步骤重建控制。直到控制图恢复正常。
[0114] 4控制界限的调整
[0115] 核查测量进行多组后(不包括初始测量),可与初始测量汇总按6计算新的统计控制参数:组内平均值的平均值^和组间标准差sB。按7重新确定控制界限和建立控制图。
[0116] 上述控制图的控制界限是基于大量的测量统计来的,过窄或过宽有时会没有太大意义,过窄会使得测量过程动辄就失控,过宽会识别不出被控制对象的波动性。对于给定的应用目的,可对此控制界限作适当的调整,即放大或缩小,从而得到一种给定控制界限的控制图。当平均值控制界限不大于被控制标准(或测量设备)的最大允许误差(或扩展不确定度U95)时,是比较理想的情况,当大于此值,但小于被测对象最大允差的1/3时仍认为是可以的,如果控制界限过大,则没有太大意义。
[0117] 实施例1
[0118] 以直流高压高阻标准为例介绍平均值控制图的制作(不涉及具体的实验数据及处理过程)
[0119] I单次测量的标准偏差获得
[0120] 在重复性条件下,对选定的核查标准进行3个子组的测量,组内测量次数取12,每个子组都采用拉伊达准则来剔除异常值,得到3个子组的标准偏差(上述处理可都用Excel 电子表格来完成,非常直观方便),如表1。根据s =JSE计算合并标准偏差,此即为单次
p V k
测量的标准偏差。
[0121] 表1 3个子组的标准偏差
[0122]
实验次数 100ΜΩ IGQ IOGQ IOOGQ 1 0.0020% 0.0030% 0.0051% 0.009%
2 0.0018% 0.0018% 0.0051% 0.007%
3 0.0019% 0.0013% 0.0039% 0.008% _0.0019% 0.0022% 0.0047% 0.0080%
[0123] 2子组最少测量次数η的确定
[0124] 有了单次测量的标准偏差,取被控制计量标准或测量设备控制点的最大允许误差
(IO^ Y
作为平均值控制界限目标,根据^,则子组最少测量次数η应满足表2的数值。
M PEV J
为了慎重,此时的子组测量次数可人为增大到2或3次,这对多数计量标准和检定/校准系统来说是比较合理的,本项目选子组测量次数η = 3。
[0125] 表2子组最少测量次数η的数值
[0126]
Figure CN102495961BD00131
[0127] 3预备数据的取得
[0128] 预备数据是建立控制图的基本取样数据。在重复性条件下,对选择好的核查标准作3次独立重复测量获得一个子组。在规定的测量条件下,按一定的时间间隔重复上面的测量过程,在大约一年的时间内共测量获得了 60个子组,本例之所以时间长组数多,是因为高阻稳定性较差且易受湿度的影响,可以充分地将核查标准和被控制标准的量值波动性显现出来。这里未给出原始的实验数据,各子组的平均值如表3。
[0129] 4计算初始统计控制参数
[0130] 按式⑶计算组内平均值L。
Figure CN102495961BD00132
[0132] 式中:n-子组测量次数;
[0133] X1-第i次测量值。
[0134] 分别按式(4)和(5)计算m组数据的组内平均值的平均值=和组间标准差sB。
Figure CN102495961BD00133
[0137] 式中:m-测量组数;
[0138] χ;—第j组的组内平均值。
[0139] 表3初始统计控制参数
[0140]
Figure CN102495961BD00141
Figure CN102495961BD00151
[0142] 5组内平均值的检验
[0143] 对获得的60组预备数据,在计算最终的组内平均值的平均值和组间标准差前,应先对各组的组内平均值I进行检验(该检验可用Excel电子表格来完成,亦非常直观方便)。同时计算高阻标准的MPEV与3Sb的比值(MPEV/3Sb)和MPEV与子组平均值极差的比值(MPEV/R)。
[0144] 通过检验100MΩ和IGQ的组内平均值^均无异常。IOGQ的第51组数据出现统计异常,但是由于(MPEV/3Sb)和(MPEV/R)均大于1,该值可不剔除。IOOGQ第一次检验时,第50和54组数据出现统计异常,且(MPEV/3Sb)和(MPEV/R)均小于1,因此该两组应剔除;继续检验,第47和52组数据出现统计异常,且(MPEV/3Sb)和(MPEV/R)仍均小于1,因此该两组也应剔除;继续检验,第53、49和44组数据出现统计异常,此时(MPEV/3Sb) = 1.2已大于1,但(MPEV/R) = 0.7仍均小于1,剔除掉这三组数据;再进行检验,此时第43和45组数据出现统计异常,但是(MPEV/3Sb) = 2.3,(MPEV/R) = 1.3,都已大于1,因此这两组可不剔除。
[0145] 6计算统计控制参数
[0146] 将获得的m组预备数据,经过5对组内平均值的检验,剔除掉所有异常的各组数据,对剩余的数据重新分别按式(4)和(5)计算新的组内平均值的平均值=和组间标准差sB,如表4。
[0147] 表4统计控制参数
Figure CN102495961BD00161
[0149] 7组内平均值控制界限的确定和控制图的建立
[0150] 以组内平均值的平均值;为中心线(CL),以=+3&为控制上限(UCL),以=-3为控制下限(LCL),对组内平均值进行统计控制。将计算得到的统计控制量在图上标出,并将相邻两点连成折线。由于控制图采用3σ原则设计控制界限,为方便起见,将控制图的控制范围均分为6个区,每个区的宽度均相当于所采用统计控制量的标准偏差。100ΜΩ、1GQ、IOGΩ和IOOGQ的分析用控制图分别如图6~图9所示。
[0151] 8后续控制图的制作
[0152] 将控制图的时间坐标轴延长,每隔一定的时间间隔,再作一组核查测量,按式(3)计算统计控制量如表5,在控制图中标出,并将相邻两点连成折线,将连接测量点的折线逐次延长(图10~图13中的虚线),就成为可以对测量过程进行日常监控的控制图,即控制用控制图。如图10~图13所示。
[0153] 根据核查测量控制结果可适当缩短或延长核查测量时间间隔,例如由I个月延长至3个月,或由I个月缩短至一周等,当然也可以根据需要随时进行核查。
[0154] 表5后续统计控制参数[0155]
Figure CN102495961BD00171
[0156] 9由控制图发现测量过程异常的判断
[0157] 通过组内平均值的检验可以发现,IOOGQ易受湿度影响而失控,应引起关注。控制用控制图如图10~图13所示未见异常。
[0158] 10控制界限的调整
[0159] 核查测量进行多组后(不包括初始测量),可与初始测量汇总按6计算新的统计控制参数:组内平均值的平均值^和组间标准差sB。按7重新确定控制界限和建立控制图。
[0160] 实施例2
[0161] 以0.01级电能标准为例介绍平均值控制图的制作(不涉及具体的实验数据及处理过程)
[0162] I预备数据的取得
[0163] 由于该项测量可由微机控制自动进行,不再考虑选择最少测量次数,取子组测量次数为11,测量完成后自动判断异常值。在规定的测量条件下,按一定的时间间隔重复上面的测量过程,大约在半年多的时间内共测量获得了 19个子组。这里未给出原始的实验数据,各子组的平均值如表1。
[0164] 2计算初始统计控制参数
[0165] 按式⑶计算组内平均值L。
Figure CN102495961BD00172
[0167] 式中:n—子组测量次数;
[0168] X1-第i次测量值。
[0169] 分别按式(4)和(5)计算m组数据的组内平均值的平均值=和组间标准差sB。
Figure CN102495961BD00173
[0172] 式中:m-测量组数;
[0173] χ;——第j组的组内平均值。
Figure CN102495961BD00181
[0176] 3组内平均值的检验
[0177] 对获得的19组预备数据,在计算最终的组内平均值的平均值和组间标准差前,应先对各组的组内平均值I进行检验(该检验可用Excel电子表格来完成,亦非常直观方便)。同时计算电能标准的MPEV与3Sb的比值(MPEV/3Sb)和MPEV与子组平均值极差的比值(MPEV/R)。
[0178] 通过检验三种功率因数下的组内平均值&均无异常。
[0179] 4计算统计控制参数
[0180] 由于通过检验三种功率因数下的组内平均值^均无异常,因此统计控制参数组内平均值的平均值=和组间标准差Sb可直接釆用表1中的数值。
[0181] 5组内平均值控制界限的确定和控制图的建立
[0182] 以组内平均值的平均值=为中心线(CL),以= +3,B为控制上限(UCL),以=-3&为控制下限(LCL),对组内平均值进行统计控制。将计算得到的统计控制量在图上标出,并将相邻两点连成折线。由于控制图采用3σ原则设计控制界限,为方便起见,将控制图的控制范围均分为6个区,每个区的宽度均相当于所采用统计控制量的标准偏差。COS^=1、cosp=0.8C和cosp=0.5L的分析用控制图分别如图14~图16所示。
[0183] 6后续控制图的制作
[0184] 将控制图的时间坐标轴延长,每隔一定的时间间隔,再作一组核查测量,按式(2)计算统计控制量如表2,在控制图中标出,并将相邻两点连成折线,将连接测量点的折线逐次延长(图17~图19中的虚线),就成为可以对测量过程进行日常监控的控制图,即控制用控制图。如图17~图19所示。
[0185] 根据核查测量控制结果可适当缩短或延长核查测量时间间隔,例如由I个月延长至3个月,或由I个月缩短至一周等,当然也可以根据需要随时进行核查。
[0186] 表2后续统计控制参数
[0187]
Figure CN102495961BD00191
[0188] 7由控制图发现测量过程异常的判断
[0189] 通过组内平均值的检验未发现异常。控制用控制图如图17~图19所示也未见异
巾O
[0190] 8控制界限的调整
[0191] 核查测量进行多组后(不包括初始测量),可与初始测量汇总按4计算新的统计控制参数:组内平均值的平均值^和组间标准差sB。按5重新确定控制界限和建立控制图。
[0192] 本发明的参考文献为:
[0193] [1JGB/T 4091 — 2001.常规控制图[S],
[0194] [2] JJF 1033-2008.计量标准考核规范[S].[0195] [3]全国计量标准计量检定人员考核委员会.计量标准考核规范实施指南[M].北京:中国计量出版社,2008.[0196] [4]倪育才.实用测量不确定度评定(第三版)[M].北京:中国计量出版社,2009.[0197] [5]范巧成.对休哈特控制图中平均值控制界限的商讨[J].计量学报,2010,(I):42-46.[0198] [6]徐祥贵等.控制图在啤酒生产过程中的应用[J].啤酒科技,2003(4) =51,60.[0199] [7]王广成等.浅谈X-S计量控制图在质量管理中的应用[J].工业计量,2004(6):28-30.[0200] [8]闻道广等.利用Excel实现测试数据的分析及控制图的绘制[J].计量与测试技术,2009 (4):29-31.

Claims (5)

1.一种简化的测量过程统计控制方法,其特征是,它的步骤为: 1)单次测量的标准偏差获得; 利用测量设备在重复性条件下,按照选定的核查标准进行一个子组的测量,直至无异常值存在,从而获得一个子组的标准偏差;如此重复再获得2~3个子组的标准偏差,计算合并标准偏差
Figure CN102495961BC00021
,此即为单次测量的标准偏差;Si为每个子组的标准偏差;k为子组个数; 2)子组最少测量次数η的确定; 根据组内平均值i的标准偏差
Figure CN102495961BC00022
组内平均值ΐ的标准偏差%与控制界限3SB的关系至少应满足:
Figure CN102495961BC00023
控制界限 取被控制计量标准或测量设备控制点的最大允许误差作为平均值控制界限,则组内平均值i的标准偏差\与被控制控制标准或测量设备的最大允许误差的绝对值MPEV应满足如下关系:
Figure CN102495961BC00024
从更严的要求考虑,将上述关系调整为:
Figure CN102495961BC00025
若取被控制计量标准或测量设备控制点的扩展不确定度U95作为平均值控制界限目标,同样的道理得到:
Figure CN102495961BC00026
子组最少测量次数η取整数,只进不舍; 3)预备数据的取得; 在重复性条件下,根据步骤2)确定的子组测量次数η对选择好的核查标准作η次独立重复测量,该η次测量结果称为一个子组; 4)计算初始统计控制参数; 计算组内平均值I
Figure CN102495961BC00031
式中:η——子组测量次数; xi——第i次测量值; 分别按式(4)和(5)计算m组数据的组内平均值的平均值和组间标准差sB ; = I m
Figure CN102495961BC00032
5)组内平均值的检验; 对获得的m组预备数据,在计算最终的组内平均值的平均值和组间标准差前,应先对各组的组内平均值A进行检验;若满足»则该组内平均值^异常,将异常的一组数据剔除掉;重新计算剩余的m-Ι组数据的组内平均值的平均值ί和组间标准差sB,再进行检验,直至无异常的组内平均值^存在; 上述计算过程中,如果MPEV与3Sb的比值MPEV/3Sb和MPEV与子组平均值极差的比值MPEV/R均大于1,则该组内平均值对应的一组数据不剔除; 同样,如果U95与3Sb的比值U95/3SB和U95与子组平均值极差的比值U95/R均大于.1,该组内平均值对应的一组数据也不剔除; .6)计算统计控制参数; 将获得的m组预备数据,经过步骤5)对组内平均值的检验,剔除掉所有异 常的各组数据,对剩余的数据重新分别按式(4)和(5)计算新的组内平均值的平均值=和组间标准差sB ; .7)组内平均值控制界限的确定和控制图的建立; 以组内平均值的平均值^为中心线(CL),以ί+3,ΪΒ为控制上限(UCL),以^3 sB为控制下限(LCL),对组内平均值进行统计控制。
2.如权利要求1所述的简化的测量过程统计控制方法,其特征是,所述步骤I)中,开始试验时组内测量次数取n ^ 12,此时可采用拉伊达准则又称3s准则来剔除异常值,即若测量值xi的残差满足K -习>3s,则认为xi为异常值应剔除,而后补做一次数据,重新计算组内平均值和组内标准偏差s,再进行检验,直至无异常值存在,从而获得一个子组的标准偏差。
3.如权利要求1所述的简化的测量过程统计控制方法,其特征是,所述步骤3)中,在规定的测量条件下,按一定的时间间隔重复上面的测量过程,要求子组数m > 20。
4.如权利要求3所述的简化的测量过程统计控制方法,其特征是,所述子组数m在实际工作中最好能达到25组。
5.如权利要求1所述的简化的测量过程统计控制方法,其特征是,所述步骤7)中在控制图建立时,由于控制图采用3 σ原则设计控制界限,为此将控制图的控制范围均分为6个区,每个区的宽度均相 当于所采用统计控制量的标准偏差。
CN201110399152.XA 2011-12-05 2011-12-05 简化的测量过程统计控制方法 Active CN102495961B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110399152.XA CN102495961B (zh) 2011-12-05 2011-12-05 简化的测量过程统计控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110399152.XA CN102495961B (zh) 2011-12-05 2011-12-05 简化的测量过程统计控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102495961A CN102495961A (zh) 2012-06-13
CN102495961B true CN102495961B (zh) 2014-08-27

Family

ID=46187786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110399152.XA Active CN102495961B (zh) 2011-12-05 2011-12-05 简化的测量过程统计控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102495961B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104123436A (zh) * 2014-06-30 2014-10-29 国家电网公司 一种准确可靠的期间核查方法
JP6352833B2 (ja) * 2015-02-26 2018-07-04 住友重機械工業株式会社 形状計測装置、加工装置及び形状計測方法
CN106325227B (zh) * 2015-06-24 2019-02-12 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 制程管控线的生成方法和装置及制程管控系统
CN105150482B (zh) * 2015-08-19 2018-05-18 广州市香港科大霍英东研究院 一种过胶圈故障在线检测方法
CN105676817B (zh) * 2016-01-14 2018-07-27 西安电子科技大学 不同大小样本均值-标准偏差控制图的统计过程控制方法
CN105843870B (zh) * 2016-03-17 2019-04-09 南京地质矿产研究所 重复性和再现性的分析方法及其应用
CN106324550A (zh) * 2016-08-26 2017-01-11 国家电网公司 一种针对单相智能电能表自动化误差检定装置的监测方法
CN106324552A (zh) * 2016-08-26 2017-01-11 国家电网公司 互感器接入式三相智能电表自动检定流水线的监测方法
CN106324549A (zh) * 2016-08-26 2017-01-11 国家电网公司 互感器接入式三相智能电表自动化误差检定装置监测方法
CN106168659A (zh) * 2016-08-26 2016-11-30 国家电网公司 直入式三相智能电能表自动化误差检定装置的监测方法
CN106353712A (zh) * 2016-08-26 2017-01-25 国家电网公司 直入式三相智能电能表自动检定流水线的监测方法
CN107609206B (zh) * 2016-10-17 2019-04-09 中国计量科学研究院 质量测量的数据比较方法
CN108109675B (zh) * 2016-11-25 2020-10-23 上海昆涞生物科技有限公司 一种实验室质量控制数据管理系统
CN108108864B (zh) * 2016-11-25 2020-09-11 上海昆涞生物科技有限公司 一种实验室质量控制数据管理方法
CN110426999A (zh) * 2019-07-22 2019-11-08 上海华力集成电路制造有限公司 统计过程控制方法及其控制系统
CN111365076B (zh) * 2020-03-18 2021-05-25 中铁一局集团有限公司 一种盾构隧道线形预警方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101770233A (zh) * 2009-12-21 2010-07-07 山东电力研究院 基于计量保证方案的统计控制方法
CN102192971A (zh) * 2011-03-18 2011-09-21 辽宁省计量科学研究院 崩解时限测试标准物质及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101770233A (zh) * 2009-12-21 2010-07-07 山东电力研究院 基于计量保证方案的统计控制方法
CN102192971A (zh) * 2011-03-18 2011-09-21 辽宁省计量科学研究院 崩解时限测试标准物质及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
对休哈特控制图中平均值控制界限的商讨;范巧成;《计量学报》;20100131;第31卷(第1期);42-46 *
测量重复性导致的标准不确定度评定方法分析;米娟层等;《煤炭技术》;20111130(第6期);37-39 *
米娟层等.测量重复性导致的标准不确定度评定方法分析.《煤炭技术》.2011,(第6期),全文.
范巧成.对休哈特控制图中平均值控制界限的商讨.《计量学报》.2010,第31卷(第1期),42-46.

Also Published As

Publication number Publication date
CN102495961A (zh) 2012-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102495961B (zh) 简化的测量过程统计控制方法
CN103944165B (zh) 一种大电网参数辨识估计方法
CN105425107B (zh) 一种有源配电网故障诊断与定位的方法及其系统
CN106199338A (zh) 一种短路故障型电压暂降源的辨识方法
CN105116301B (zh) 一种基于动态统计的数据辅助判断方法
CN105510864A (zh) 一种电能表误差计量的检测方法
CN105548943B (zh) 一种基于cvt二次电压监视的cvt电容在线监测方法
CN107202932A (zh) 测算与远程测试相结合电力系统电压质量测试系统及方法
CN105322539A (zh) 一种配电网scada系统电压数据修正方法
CN106483360B (zh) 利用220v供电电源在线监测moa阻性电流的方法
CN104834305B (zh) 基于dms系统的配网自动化终端遥测异常分析系统及方法
CN101458513A (zh) 统计过程控制方法及装置
CN101738972B (zh) 检测煤耗在线监测系统监测准确性的测试方法
CN105425195B (zh) 一种高压电能表可靠性验证试验统计方法
CN105160445A (zh) 一种重要用户供电可靠性的评估系统和方法
CN105092980B (zh) 一种输入输出阻抗智能化测试方法
CN103631900A (zh) 一种基于主备关口比对的数据比对方法
CN106841857A (zh) 一种电能质量监测装置可靠性评估方法
CN204359923U (zh) 一种新型的直流高压发生器校验装置
CN104793167B (zh) 计量自动化终端自动跟踪分析方法及系统
CN108801320B (zh) 一种天然气测量系统的诊断方法
CN107924726A (zh) 堆芯核仪表装置
CN111551887A (zh) 一种多维度识别电压互感器计量性能在线监测平台
CN111257820A (zh) 三相智能电表接线远程检测方法
CN108445316B (zh) 一种确定在线监测参数评估级别的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130110

Address after: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500

Applicant after: Shandong Research Inst. of Electric Power

Applicant after: State Grid Corporation of China

Address before: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500

Applicant before: Shandong Research Inst. of Electric Power

Effective date of registration: 20130110

Address after: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500

Applicant after: Shandong Research Inst. of Electric Power

Applicant after: State Grid Corporation of China

Address before: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500

Applicant before: Shandong Research Inst. of Electric Power

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: STATE ELECTRIC NET CROP.

Effective date: 20130110

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP02 Change in the address of a patent holder
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 250003 No. 2000, Wang Yue Road, Shizhong District, Ji'nan, Shandong

Patentee after: Shandong Electric Power Research Institute

Patentee after: State Grid Corporation of China

Address before: 250002, No. 500, South Second Ring Road, Shizhong District, Shandong, Ji'nan

Patentee before: Shandong Electric Power Research Institute

Patentee before: State Grid Corporation of China