如何用EXCEL制作质量控制图

1利用EXCEL制作质量控制图董瑞（淮南市环境保护监测站，淮南232001）摘要：本文在利用EXCEL制作控制图方面进行了初步尝试。以该方法制作控制图快速、准确、易于推广，是环境监测工作中质量控制的有效手段。关键词：质量控制图；EXCELUseEXCELtoMaketheQualityControlPicture.DONGRui(HuainanEMS,Huainan232001)Abstract:ThispaperstudytheaspectthatuseEXCELmaketheenviromentmonitoringqualitycontrolpicture.Thiskindofmethodmakingqualitycontrolpictureisquickandaccurate,andeasytopopulazing,itisoneoftheeffectivemeansofenviromentmonitoringqualitycontrol.Keywords:qualitycontrolpicture;EXCEL质量控制图是环境监测质量控制的重要手段之一。传统的质控图制作是以手工方式计算大量的繁杂数据，再手工绘制在坐标纸或控制图专用纸上，稍一出错便前功尽弃。这是控制图这种有效的质量控制手段不能广泛应用的主要原因之一。随着环境监测事业的发展，各级监测站拥有的电脑越来越多，我们可以利用这一高效手段使制作质量控制图快速、准确、易推广。在软件方面，EXCEL是常见、易获得的应用软件，其强大的计算和图表功能非常适合制作控制图。本文在利用EXCEL2000制作控制图方面进行了初步尝试。1.制作控制图1.1确定控制图组成控制图的类型有许多种，本文选用NH3-N的空白值来制作平均值—极差控制图（x—R图）。x—R图的基本图形组成见表一。表一x—R图控制界限线计算公式图别上控制限UCL上警告限UWL上辅助限UAL中心线CL下辅助限LAL下警告限LWL下控制限LCLxRAx2RAx232RAx231xRAx231RAx232RAx2RRD4RD)321(4RD)32(4RRD3空白值的获得方法一般为每天测定一次平行样，在一定的时间间隔内积累20组以上的数据。在本例中，我们选用20组空白平行测定值，则表一中的A2=1.880，D3=0，D4=3.267。1.2制作步骤21.2.1计算统计量打开EXCEL2000，在A1~P1单元格中分别输入以下字段名：序号、x1、x2（一组平行测定值）、x（每组均值）、UCLX、UWLX、UALX、CLX（x）、LALX、LWLX、LCLX、R（每组极差）、UCLR、UWLR、UALR、CLR（R）。在D3单元格中输入“=（B3+C3）/2”；H2单元格中输入“=AVERAGE（$D$3:$D$22）”；L3单元格中输入“=ABS（B3-C3）”；P2单元格中输入“=AVERAGE（$L$3:$L$22）”。当然，公式输入也可使用EXCEL的粘贴函数功能。其它统计量参见表一中的公式输入到第二行，只是要将其中的x、R换成相应单元格的地址。第2、3行的公式输入完成后，将各单元格的公式全部向下一直复制到第22行。在A2~A22单元格中依次输入数字0~20,使其作为图表的横坐标。将准备好的20组数据输入B3~C22区域。输入完毕后，整个表格中的所有统计量立即完成计算。本例中除x、R外将每种统计量设为21个的原因是为了使随后制作的图表完整、美观，否则图表在靠近Y轴附近将出现空缺。1.2.2制作图表在完成计算的上述工作表中，选中除x1、x2、x、R以外所有记录（A2：A22，E2：K22，M2：P22）单击常用工具栏上的图表按钮，弹出图表向导。在图表类型中单击“XY散点图→无数据点平滑线散点图”。单击“下一步”，在图表选项卡的图表标题栏中填入“x—R图”，在数值（X）轴栏中填入“序号”，在数值（Y）轴栏中填入“统计量（mg/L）”。网格线选项卡和图例选项卡中全部不选。单击“完成”。现在控制图的框架已初步形成，接下来就是要把图表调整到最佳状态。鼠标指向X轴右击，在弹出的快捷菜单中选择“坐标轴格式→刻度”，将最大值设为20，主要刻度单位设为1。其它如字体、字型、字号、小数位数均可在相应的选项卡中设为最佳。在曲线旁显示该曲线标志的方法如下：单击选中一条曲线，单击该曲线最右侧显现的隐藏数据点标志，出现双向交叉标志时右击，选择“数据点格式→数据标志→显示值”，确定后两次单击该值，在出现的文本框中填入标志，例如“UCL（0.0317）”。这种方法制作曲线标志的优点是该标志永远固定在曲线旁边。控制图的结构现在全部完成（图表结构参见图一）。3如果想检验选用来制作控制图的20组数据是否符合要求，可以将x、R作为新序列加入图表。具体方法是在绘图区空白处右击，弹出的快捷菜单中选择“数据源→序列→添加”，在“Y值”框中单击按纽，随后到工作表中选中x或R的20个数据，回到数据源窗口单击“确定”，现在x或R的曲线就作为新的序列添加到图表中。将鼠标指向新序列的曲线右击，弹出的快捷菜单中选择“图表类型→XY散点图→折线散点图”，单击“确定”。继续将鼠标指向曲线右击，选择“数据系列格式→数据标志→显示数据标志”，单击“确定”，则数据点附近显示0~20的序列（图表略）。如果要把以后获得的质控数据点入控制图中进行控制，就在工作表后添加四个字段名，即两个平行样、均值、极差。将均值和极差加到图表中的方法同前段，唯一不同之处在于应先选定均值和极差20个数据的区域，然后再将获得的数据填入，并逐一向下复制公式。具体结构见图一。该过程最奇妙的是输入一组数据，就在图表的相应系列上自动增加一个点，非常方便。图一氨氮空白值控制图123456123456UCL(0.0317)UWL(0.0295)UAL(0.0273)CL(0.0251)LAL(0.0229)LWL(0.0206)LCL(0.0184)UCL(0.0116)UWL(0.0089)UAL(0.0062)CL(0.0036)0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.03501234567891011121314151617181920序号统计量/(mg/L）2.制作控制图模板环境监测的许多分析项目都需要制作控制图，但每一项目均重复上述过程则略显烦琐。可以使用EXCEL的许多功能使制作过程简单化，制作模板就是其中之一。制作模板的过程非常简单，在上述制作的工作表中清除20组原始数据和新添加系列中成对的原始数据，单击文件菜单中的“另存为”，保存类型中选择“模板”，保存以后一个控制图模板就制作完成了。3.使用控制图模板在EXCEL文件菜单中选择“新建”，在“常用”选项卡中选择制成的模板。把使用库4伦法测得的CODcr空白值填入C3：B22区域，工作表立即完成计算，图表也立即生成。但此时的图表并不完美，x图和R图之间的距离非常大，各图内的曲线也非常紧凑。原因是每组均值都大于100mg/L，而极差都小于10mg/L。在这种情况下，关键步骤是将位于图表下方的R图中各曲线调整到次坐标轴。右击R图中各曲线，快捷菜单中选择“数据系列格式→坐标轴→次坐标轴”。确定后分别右击主、次坐标轴，弹出“坐标轴格式”对话框，在“刻度”选项卡中调整刻度范围；在“图案”选项卡中次坐标轴全选“无”，主坐标轴仅保留坐标轴线。通过调整，图表就清晰、美观了（见图二）。图二CODcr空白值控制图12345678UWL(111.12)UAL(109.95)CL(108.78)LAL(107.60)LWL(106.43)LCL(105.26)UCL(112.29)12345678UCL(6.11)UWL(4.70)UAL(3.28)CL(1.87)01234567891011121314151617181920序号统计量/(mg/L）4.小结4.1利用EXCEL制作控制图过程非常简单，制作出的控制图清晰、准确，极大地提高质控工作效率，为监测结果准确、可靠提供了有力的保障。4.2上述例子中的Rx图都是将x图和R图组合在一起，实际上，完全可以将x图和R图分别制作，而且制作过程非常简单，只是图表的整体性方面不如上述两图。此外，质控工作中大量使用的是x图，用EXCEL制作更为方便。4.3OFFICE软件的右键功能非常强大，本例中制作图表充分利用了这一特点，使制作过程简单、快速，否则将非常烦琐。4.4制作控制图时，充分利用电脑的优势，将图表的各组成部分设计为不同颜色、不同类型，使图表美观、清晰。参考文献环境水质监测质量保证手册（第二版）。北京：化学工业出版社，1994