BREAKING 2026.08

凭经验拍脑袋定 100 件、500 件

三个数,记住就能定计数控制图的样本量

样本量推到推荐线,不良率翻倍约 2 个子组内就会被抓到

np̄≥5 是底线,np̄≥9 是推荐,9(1−p̄)/p̄ 是"不良率翻倍即报警"的临界——附标准示例与五条低不良率兜底方案

质量经理问你:p 图每个子组抽多少件?"抽 200 件吧,大家都这么干"——这是很多工厂的真实状态。但 计数型控制图 的样本量从来不是拍脑袋的数字,它由 二项分布 / 泊松分布 的性质决定。差一个数量级,图就可能形同虚设:该报的异常报不出来,该验证的改善又查不到。

PART 01

先记结论:两个数

p / np 图(计件):底线 np̄≥5,推荐 np̄≥9。换算成样本量:n ≥ 5/p̄ 是底线,n > 9(1−p̄)/p̄ 是推荐。c 图(计点缺陷数):c̄ ≥ 5,推荐 ≥9;u 图:n·ū ≥ 5。

✨ 一句话记住

每个子组平均至少能数出 5 件不合格——这是底线;数得出 9 件以上,控制图才真正"双向灵敏"。

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图1 · 样本量 n 与不良率 p 的关系(np≥5 底线 / np≥9 推荐线)

速查(底线 / 推荐):p̄=10% → 50/81 件;5% → 100/171;2% → 250/441;1% → 500/891;0.5% → 1000/1791;0.1% → 5000/8991。

PART 02

为什么 np̄≥5 是底线:3σ 限是"近似品"

3σ 控制限是 正态近似 的产物。p 图控制限 = p̄ ± 3√[p̄(1−p̄)/n],只有 np̄≥5 时,二项分布才近似对称正态,±3σ 才对应约 99.7% 的含盖概率。np̄=1 时,限外概率和真实二项概率差得很远,控制限完全失真。

开图画图前的自检

把 p̄ 和 n 代进去算 np̄:低于 5,说明这个子组结构根本不成立,先别急着画图。

PART 03

为什么推荐 np̄≥9:让下限"活过来"

令 LCL > 0:p̄ − 3√[p̄(1−p̄)/n] > 0,解得 n > 9(1−p̄)/p̄。np̄ < 9 时下限为负,只能置 0——图退化成"单侧报警器":劣化能报,改善永远查不出来。

GB/T 17989.2 附录 B.2.3 的录像带 c 图示例,c̄=3.4,标准自己就注明"下限为负不画"——这正是"凑不齐样本量"的现场写照。

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图2 · np≥9:双向灵敏;np<9:退化为单侧报警器(改善查不出)

PART 04

一个被忽略的等价关系:翻倍即报警

n > 9(1−p̄)/p̄ 在数学上恰好等价于UCL < 2p̄。意思是:样本量推到推荐线后,不良率一旦翻倍,子组平均水平直接越出上限,平均约 2 个子组内报警。反过来,np̄=1 时不良率翻倍还藏在限内,图形同虚设。

✨ 最实用的一条

"能双向报警"和"不良率翻倍可探测"本质是同一件事——把样本量推到 9(1−p̄)/p̄ 就同时满足。

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图3 · 不良率翻倍,子组直接越限(UCL < 2p)

PART 05

标准自己的示例怎么选样本量

晶体管 p 图(附录 B.2.1):p̄≈6%,n≈150 → np̄≈9,恰好踩在推荐线上。开关 np 图(B.2.2):p̄=0.27%,n=4000 → np̄=10.8。

读图提醒

注意开关示例:不良率只有 0.27% 时,标准用的 n 是 4000。低不良率下计数图样本量代价极高——p̄ 每降一个数量级,n 按 1/p̄ 量级上涨(对数坐标上是一条直线)。

PART 06

想精确设计检出力?用这个公式

如果要 1−β 的概率在一个子组内检出 p₀→p₁ 的漂移:

n ≥ [ z(α/2)·√(p₀(1−p₀)) + z(β)·√(p₁(1−p₁)) ]² ÷ (p₁−p₀)²

例:p̄=1%,要 95% 概率检出不良率翻倍到 2% → n≈2800。这就是 OC 曲线 与 ARL 验证在做的事——样本量本质上是对"你想多灵敏"的回答。

PART 07

抽不起这么多?五条出路

低不良率(p̄<0.5%)时 n 会涨到几千甚至上万,计数 SPC 往往不经济:

  • 精确分位限

    :小样本直接用二项/泊松分位数定限,不用 3σ 近似;

  • 标准化 p 图

    :n 逐批变化时做 z 变换,统一刻度(限恒为 ±3);

  • 累积拉长子组

    :一个班次甚至一天的产出当一个子组;

  • Laney p′ 图

    :n 很大时组间波动常超过二项假设,p′ 图按实际组间变异放宽限,避免天天误报;

  • 根本解

    :改计量型控制图——同样抽 5 件测数值,信息量远大于"合格/不合格";或上 100% 自动检测。

PART 08

样本量 ≠ 抽样频次,最后分清一次

n 决定"每个子组能不能数出东西";频次决定"多久看一次"。AIAG-VDA SPC 2026 的指引:预计位置频繁变化 → 小样本高频次;位置稳定 → 大样本低频次。另外,Phase I 建立控制限仍需 ≥25 个子组——计数数据积累慢,子组结构要提前规划。

PART 09

一张计数控制图值不值钱,一半取决于"抽多少件"这个数字。np̄≥5 是底线,np̄≥9 是推荐,9(1−p̄)/p̄ 是"翻倍可探测"的临界——记住这三个数,你的 p 图就不只是画给审核员看的。

质量控制从来不是把图画出来,而是把图画得看得见问题。样本量,就是那张图的眼睛。

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参考依据:GB/T 17989.2 / ISO 7870-2 附录 B(晶体管、开关、录像带示例);AIAG-VDA SPC 2026 第 9 章(抽样数量与频次指引)。

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