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業餘時間完成的一款在線統計過程分析工具SPC，及SPC知識分享網站qdo

前言

今年在全民防疫的情況下，春節基本上除了購買必要的生活必須品，基本上沒有出過門，趁着這個1個月的時間把最近工作中學到有關SPC，田口方法的知識，開發成一個工具軟件，同時學習一下Python Flask的web開發知識，這個系列文章主要講解如何應用Flask開發一套雲端SPC統計過程，田口正交實驗分析工具，有興趣的同學可以到http://www.qualitydo.cn體驗。

目前主要的功能包括：

SPC統計過程分析
DOE之田口正交實驗
後續有時間再加入其他質量分析相關的工具

業務需求

SPC是常用的品質分析工具，藉助的是統計學中知識對產品生成過程中的測量數據進行分析，形成控制圖，從而分析產品工藝的品質問題，
從用途來分可以分爲：

分析用控制圖：分析用控制圖一般用在新產品、新零件的分析驗證階段。
控制用控制圖：控制用控制圖，一般用在批量生成階段，監控批量產品，零件的品質狀況。

從數理統計的角度分類可以分爲

計量型控制圖：此類控制圖數據有X-Rbar，X-Sbar，MR，一般對於如：長度，寬度，溫度等可具體測量的參數進行分析
計數型控制圖：此類控制圖有P，NP，C，U，一般用於對於產品不良，缺陷數量，比率的統計分析

田口正交實驗，是一種DOE實驗設計方法，對於影響產品品質的多因子，多水平問題按照正交的方式進行實驗設計，可以通過較少的實驗次數，獲得理想的結果，相比於全因子實驗，實驗次數可以有效的降低，從而顯著降低實驗成本，對於品質分析是一個非常有效的方法。

傳統的品質分析工具，如minitab等，使用起來相對比較複雜，企業中的品質人員，需要學習數理知識，軟件的使用；而且基本都是本地單機部署，實驗報告不方便及時部署，不能通過手機的移動終端訪問。本軟件希望開發一個部署在雲端，無需部署，簡單易用，符合現代設計的專業工具，方便品質人員使用。

通過上述的業務分析，產品的設計需求如下：

多用戶部署 ，不同企業只需註冊即可開通軟件功能，企業內部具有權限管理能力，典型的Saas模式；
多語言，現代企業員工往往會具有不同的國籍，設立不同的生產基地；
SPC數據導入功能對於分析用控制圖，提供數據導入的接口，用戶可以將數據形成固定格式Excel表格進行導入；
SPC實時數據錄入功能對於控制用控制圖，需提供數據接口，共用戶實時輸入數據，本軟件使用標準的Json接口；
數據的圖表顯示，如計量型控制圖中需要提供數據是折線圖、樣本分佈圖、正態分佈圖、正態檢驗圖，計數型控制圖中，需要有柏拉圖；
SPC控制圖相關參數的計算 如UCL，CL，LCL；
工程能力計算 CPK，PK等參數的計算；
實時數據分析能力 對於控制用控制圖，需對實時輸入的數據進行分析，並通過實時圖表顯示。
SPC判定規則對於控制圖，可以自動進行SPC控制規則判定，對於判定異常的的數據點在圖表中進行標註，提示用戶異常。
10.田口正交實驗需要對不同種類多因子，多水平的試驗按照不同的正交表進行試驗設計，並錄入數據，模式相同，但每個種類對應的錄入表達確不一樣，可以考慮使用代碼生成器，通過模板來生成代碼
田口正交實驗需根據錄入的實驗結果，生成不同的因子響應圖，同時對於實驗設計的望大，望小實驗數據提供推薦

系統架構

根據業務需求，將系統按照如下架構進行設計，開發工具採用Flask框架

數據庫：此應用中主要的功能對非實時性的，這部分數據使用MySql數據進行存儲，但對於在線SPC數據是實時通過接口輸入，我們採用redis進行緩存，以保證此部分功能的實時性要求
基礎模塊：由於SPC，田口方法一般都是針對特定的產品，料件工藝等參數進行分析，這些產品，料件一般都會附帶基礎信息，如是哪臺設備加工的，哪條生成線生成的，原料是來源於哪個供應商等，以便實驗結果出來後有針對性的進行問題解決，但這裏只是作爲SPC的屬性參數，所以並未做深入的功能開發，這部分包括：