3. 控制图类型选择与适用场景
在化工过程SPC中，控制图选型错误往往比计算错误更隐蔽：数据本身没问题，图也画得规整，但控制限、判异规则与过程实际变异结构不匹配，导致误报警或漏报警。选型的核心不是“哪张图更常用”，而是先判断数据性质（计量还是计数）、再判断子组结构（能否合理分组、子组大小是否恒定）、最后判断过程波动的来源（是否包含批次间与批次内的分层变异）。
一、计量型与计数型：先分清“测出来的”和“数出来的”
计量型数据是对质量特性直接测量得到的连续数值，如反应釜温度（℃）、塔顶压力（kPa）、产品纯度（%）、黏度（mPa·s）、粒径中位径（μm）。计量型控制图信息量大，能同时监控过程中心位置与离散程度，检出小偏移的能力强，通常子组样本量只需 4～5 个即可获得较好灵敏度。计数型数据则是按“合格/不合格”“有/无缺陷”统计得到的离散数，如每批抽检 200 袋产品中的不合格袋数、每平方米涂层表面的针孔数。计数型图对样本量要求大，检出能力相对弱，但采集成本低、适合外观与合规类特性。
化工生产中一个常见误区是：把浓度、纯度这类计量数据人为二值化（如“纯度≥99.5%记为合格”）后画 p 图。这样做会丢失大量变异信息，把连续偏移压缩成合格率的小数波动，往往要等过程严重劣化才报警。除非该特性本身就以合格判定为管理口径（如出厂检验的判定规则），否则应优先使用计量型控制图。
二、Xbar-R 与 Xbar-S：按子组大小与离散估计效率取舍
两者都是“子组均值图 + 子组内变异图”的组合。Xbar 图监控子组均值的位置变化，R 图或 S 图监控子组内极差或标准差。选用依据主要是子组大小 n：n 在 2～9（工程上常取 4～5）时用 Xbar-R，极差计算简单、现场易操作；n≥10 时极差对离散程度的估计效率明显下降，应改用 Xbar-S。化工中按班次或按批次抽取 4～5 个样品测纯度、测水分，是 Xbar-R 的典型场景；若在线分析仪每 30 分钟输出一次、按 2 小时合并为 n=12 的子组，则更适合 Xbar-S。
需要强调的是，Xbar 图的控制限依赖子组内变异。若子组内混入了批次间差异（例如把三个不同反应釜的产品混成一个子组），子组内标准差被放大，控制限变宽，反而掩盖了釜间偏移。因此子组应尽量“同源”：同一釜、同一时间段、同一操作条件下连续取样。
三、I-MR：单值场景下的无奈与必要
当每个采样点只有一个数据、无法形成合理子组时，使用单值-移动极差图（I-MR）。化工中这类场景很普遍：每批次只有一批成品、在线色谱每 1 小时一个分析值、破坏性检测每批只能测一次。I-MR 用相邻两点的移动极差 MR 估计短期变异，MR 图对单点跳变和趋势很敏感。其代价是：移动极差之间高度相关，控制限的统计性质不如 Xbar-R 严格；且当过程存在缓慢漂移时，MR 会被“拉平”，灵敏度下降。因此 I-MR 更适合采样频率不高、单点成本高的场合，并应配合趋势判异规则使用。
四、p 图与 c 图：按“不合格率”还是“缺陷数”区分
p 图监控的是不合格品率，适用于子组样本量 n 可以变化、但每个单位只有“合格/不合格”两种结果的场合，如每批抽检 150～300 袋包装产品统计不合格袋数。由于 n 变化，p 图的控制限随子组逐点变化，呈阶梯状，这是正常现象而非异常。c 图监控的是固定检查单位内的缺陷数，适用于“单位大小固定、缺陷可多次计数”的场合，如每块 1 m² 样板上的涂层针孔数、每 100 m 管段上的焊缝缺陷数。若检查单位大小不固定（如不同面积的样板），应改用 u 图（单位缺陷数）。
化工中还有一类容易混淆的情形：反应釜每批出现“几个不合格项”，若一批只判定合格/不合格，用 p 图；若统计每批的缺陷项个数且每批检查项数固定，用 c 图。选错会导致控制限口径不一致。
五、化工场景下的选型核查清单
把上述判断落到日常操作，可以在建图前逐项确认：第一，特性是测量值还是判定值；第二，每个采样点能否凑出 2 个以上同源数据；第三，子组大小是否恒定、n 落在哪个区间；第四，计数型的“检查单位”是否固定；第五，过程是否存在已知的分层变异（多釜、多线、多班次），若有，应先分层再建图，而不是用一张总图掩盖层间差异。举例来说，某聚合装置每班从同一釜取 5 个样品测熔融指数，n=5 且同源，选 Xbar-R；若改为每 2 小时在线分析一次、每班合并 4 个数据，n=4 仍可用 Xbar-R；若在线分析仪每 2 小时才出一个值，则只能选 I-MR。再如包装车间每批抽检 200 袋统计不合格袋数，n 固定但本质是“率”，仍用 p 图；若改为每批统计 200 袋中出现的缺陷总个数（一袋可有多处缺陷），则用 c 图。
最后需要提醒：控制图类型一旦确定，应在控制计划中写明子组大小、抽样频率、数据来源与控制限更新规则。图型变更（如从 Xbar-R 改为 I-MR）意味着变异估计口径改变，历史控制限不能直接沿用，必须重新计算并记录变更原因，否则后续的结果核查将失去可比性。