控制圖(control chart)以及評估指標(ARL、ATS)

控制圖也稱爲“質量管理圖”、“質量評估圖”。控制圖在研究統計過程控制(Statistical Process Control, SPC)中佔有很重要的作用,並且在實際中得到了很好的應用,也取得了很好的經濟效益。

常見的控制圖分類

控制圖可以按照其檢測的統計量進行分類,如果僅對均值的檢測感興趣,則稱爲均值控制圖;如果僅對方差的檢測感興趣,則稱爲方差控制圖;如果對二者均感興趣,則稱爲關於均值與方差的聯合控制圖。
控制圖也可以按照抽樣時間間隔和樣本容量是否固定進行分類,如果在檢驗的過程中,抽樣的時間間隔和樣本容量固定不變,則稱爲相應的控制圖爲靜態(static)或者固定抽樣率(Fixed Sampling Rate, FSR)的控制圖,否則就稱爲動態(adaptive)或者變化抽樣率(Variable Sampling Rate, VSR)控制圖,而對於VSR控制圖,如果抽樣時間間隔不變,而每次抽取的樣本容量在變化,則稱爲變化樣本容量(Variable Sample Size, VSS)控制圖;如果抽取的樣本容量不變,而每次抽樣的時間間隔發生變化,則稱爲變化抽樣區間控制圖(Variable Sampling Interval, VSI)控制圖;如果兩者都發生變化則稱爲變換樣本容量以及抽樣區間(Variable Sample Size and Sampling Interval, VSSI)控制圖。
用思維導圖來整理一下上面的分類:
在這裏插入圖片描述
常見的幾種控制圖有:

  • Shewhart,這個控制圖是由Shewart博士基於3σ3\sigma原理突出的,它對於較大的漂移(shift)效果明顯。
  • CUSUM(Cumulative Sum)控制圖對於漂移較小的情況檢測效果較好。
  • EWMA(Exponentially Weighted Moving Average)控制圖是基於指數移動平均值來檢測漂移。

除了上面的幾種控制圖,現在已經有很多新的研究成果和理論提出,具體可以去參考相關論文。

評價控制圖質量好壞的指標

對於FSR控制圖,我們稱從檢測開始到它發出警報而止而抽取的平均樣本數目爲平均運行長度(Average Run Length, ARL);對於VSI控制圖來說,我們稱從檢查開始到它發出警報爲止的平均運行時間爲平均報警時間(Average Time to Signal, ATS);對於VSS控制圖而言,我們稱從檢測開始到它發出警報爲止的平均抽取樣本個數爲平均樣本數(Average Number of Samples, ANOS)。

在沒有任何漂移出現之前,這個過程稱作是可控的(in-control),否則就稱爲失控的(out-of-control)。所以說在衡量控制圖好壞的效果時,ARL或者ATS都是很重要的指標,理想情況下,二者越小越好

ARL和ATS計算方法

ARL和ATS的計算方法有三種:馬氏鏈法、積分方程法和隨機模擬法。

REF

《ARL計算方法綜述》

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