SPC&CPK-EXCEL模板分享

该模板是一套以Excel®为载体的统计过程控制（SPC）与制程能力（Capability Study）集成工具，覆盖计量型与计数型全部常用控制图，并内嵌完整CPK/PPK计算逻辑，可直接用于IATF 16949、VDA 6.3、ISO 22514-2等体系的新产品导入（APQP-PPAP）、过程稽核及量产监控。

1. 计量型控制图
    ① Xbar-R Chart（n≤8）
     - 自动调用d2、D3、D4常数，实时计算UCLR、LCLR、UCLX̄、LCLX̄
     - 采用Nelson 8大判异规则，异常点条件格式高亮
     - 同步输出组内标准差σ̂=R̄/d2，用于CPK公式计算

 ② Xbar-S Chart（n≥9）
  - 以c4修正样本标准差，降低方差估计偏倚
  - 提供B3、B4系数，自动生成UCLS、LCLS

 ③ X-MR Chart（n=1）
  - 移动极差MR=|Xi-Xi-1|，E2系数计算控制限
  - 适用于破坏性、成本高昂或低频采样场景

2. 计数型控制图
    ④ p Chart / np Chart
     - 支持变样本量与固定样本量双模式
     - 控制限采用3σ泊松-正态近似，自动处理过度离散（Over-dispersion）

 ⑤ c Chart / u Chart
  - 缺陷数与单位缺陷数模型，内置√c及√u变换
  - 提供Laney u’修正选项，适配大样本、多缺陷场景

3. 制程能力分析（Capability Study）
    ⑥ CPK/PPK集成工作表
     - 指标算法完全依照AIAG SPC-2与ISO 22514-2：
      CP=(USL-LSL)/6σ̂short  PP=(USL-LSL)/6σ̂long
      CPU=(USL-X̄)/3σ̂short  CPL=(X̄-LSL)/3σ̂short
      CPK=Min(CPU,CPL)  PPK=Min(PPU,PPL)
     - 同步输出Ca（准确度）与PPM预估（基于Z-score正态尾部面积）
     - 自动评定Grade A~D，并提示目标CPK≥1.67或1.33的符合性

4. 辅助工具
    ⑦ 正态分布累积函数表（z-table）
     - 覆盖z=[0,4]区间，步长0.01，可直接读取单侧/双侧PPM
    ⑧ 控制图选用决策树
     - 按数据类型、样本容量、采集方式三维度快速定位最佳控制图
    ⑨ 组距直方图与Normal Probability Plot
     - 采用Sturges与Freedman-Diaconis双准则优化组距
     - 内置Ryan-Joiner正态性检验p-value估算，减少Minitab依赖

三、技术架构与质量保障

• 公式层：所有计算单元格均锁定，采用Excel LET与LAMBDA动态数组，防止误删

• 图表层：控制图与直方图基于动态命名范围（OFFSET+INDEX），新增数据自动扩展

• 验证层：关键结果（CPK、UCL、LCL）与Minitab® 21、JMP® 17交叉验证，误差<1‰

• 合规层：指标符号、公差表达、判异规则与AIAG SPC-2第四版、JIS B 9704:2021完全一致

四、典型应用场景

1. APQP阶段
    • 初始过程能力研究（PPAP Level 3提交）
    • 快速确认关键特性SC/CC是否达成CPK≥1.67

2. 量产监控
    • 自动刷新Daily SPC报告，邮件推送异常Alarm
    • 结合Shopfloor MES，实现Excel前端+SQL后端轻量级SPC系统

3. 供应商质量审核
    • 现场打开模板即可展示实时控制图与能力指数，减少稽核时间50 %

五、使用须知

1. 启用宏：部分按钮需启用Office宏以触发自动刷新

2. 数据格式：计量型数据建议保留6位小数，避免舍入误差放大CPK偏差

3. 过程稳定性：计算CPK前须先通过Xbar-R或Xbar-S图确认过程处于统计控制状态（无Nelson规则报警）

4. 双边规格缺失：若仅单边USL或LSL，模板自动切换单边能力指数CPU或CPL，并屏蔽CPK显示

将“SPC控制图绘制→稳定性判定→CPK公式计算→PPM预估→报告输出”全流程封装为免代码、零插件的Excel环境解决方案，是质量工程师、工艺工程师及供应链管理人员快速落地IATF要求、建立数据驱动过程控制体系的实用利器。