QE能力进阶(32)|抽样方案的统计原理:AQL、OC 曲线与两类风险
某汽车零部件企业接到客户质量协议:批量不合格品率超过 1.5% 的批不得流入客户产线。QE 拿到这句话,直接在 SIP 里把 AQL 填成 1.5,按批量 2400 件、一般检验水平 II 查表,得到字码 K,方案定为 n=125、Ac=5、Re=6,方案说明里写了一句"满足客户 1.5% 要求"。
客户审核时只问了一句:如果这批的真实不合格品率恰好是 1.5%,你这个方案的接收概率是多少?回去补算的答案是 98.8%——卡在客户红线上的一批货,几乎必然被判合格放行。问题不在算术,而在方向:客户那句话说的是"必须挡住的质量水平"(使用方风险点),AQL 描述的却是"可以接受到什么程度的过程平均水平"(生产方风险点)。两者填反,方案从第一天起就是错的。
一、三个质量水平,两类风险:抽样方案的底牌
任何一个计数抽样方案,本质上由两个参数决定:样本量 n 与判定数 Ac。这两个数字一旦定死,整条 OC 曲线(接收概率 Pa 对批质量 p 的曲线)就定了,也就同时定死了三个关键质量水平:
| 质量水平 | 含义 | 接收概率 | 风险归属 |
|---|---|---|---|
| PRQ(生产方风险质量,标准表中写作 AQL) | 过程平均水平达到这个值时,批应当被接收 | 约 95% | α≈5%,好批被拒 |
| CRQ(使用方风险质量,即 LQ) | 批质量坏到这个值时,批必须基本被拒 | 约 10% | β≈10%,坏批被收 |
| IQL(无差异质量) | 接收与拒收概率各半,方案在此处失去分辨力 | 50% | —— |
由此得到一个必须记住的判据:方案的可用性看分辨力 OR = CRQ / PRQ。实测经验是 OR 小于 3 的方案没有实用价值——它对"刚好在红线附近"的批次给出的是随机结论,而不是判断。上面那份客户协议的 1.5% 必须落在 CRQ 位置,AQL 位置要按供方实际过程平均水平单独设定,两者不能混为一谈。
两个风险锚点取 95% 与 10%,是历史约定而非自然规律,可以按业务重新约定:贵重件、安全件可以把 PRQ 对应的接收概率提到 99%(α=1%),把 CRQ 对应的接收概率压到 5%(β=5%),代价是样本量成倍上升。此外要留意 AQL 与不合格品率不是同一个量——AQL 按每百单位不合格数(缺陷数)计时,一件产品可能带多个缺陷,用不合格品率去反推 AQL 会系统性偏松。
二、实操第一步:把分布模型选对
Pa 用哪个分布算,不靠习惯,靠比值:
- n / N ≤ 0.1:用二项分布,
Pa = Σ C(n,i)·p^i·(1-p)^(n-i)(i 从 0 到 Ac); - n / N > 0.1:必须用超几何分布,二项会高估漏检风险;
- p ≤ 1% 且 n ≥ 100:可用泊松分布近似,手工算题时省事。
这三条的差别不是小数。以 N=5000、n=444、Ac=3 为例,用二项算 Pa(0.25%)=97.37%、Pa(1.5%)=9.96%;换成超几何是 98.29% 与 8.92%。而批量小、抽样比大时偏差会放大:N=1000、n=200、Ac=2(n / N=20%),批不合格品率 3% 时二项给出 5.93%,超几何只有 4.19%,相差近 1.7 个百分点。样本量本来就小,再让模型替你把风险算错,方案就没有讨论的基础。
三、实操第二步:由两类风险反解 n 与 Ac
正确顺序是:先定要求,再解方案,而不是先查表再解释。
第一,把要求写成四个数。 例如:PRQ=0.25%、α ≤ 5%;CRQ=1.5%、β ≤ 10%。客户协议里的"1.5%"落到 CRQ,内部过程能力目标落到 PRQ。
第二,枚举求解。 以 Pa(PRQ)≥ 0.95 且 Pa(CRQ)≤ 0.10 为条件,从最小的 n 开始试。上例的解是 n=444、Ac=3(Pa=97.37% / 9.96%),批量 5000 时抽样率 8.9%。
第三,看清样本量的决定因素。 同样的风险要求,质量水平越低、两个水平间距越窄,所需样本量急剧上升:
| PRQ | CRQ | 分辨力 | 最小样本量 / 判定数 | 抽样率(批量 5000) |
|---|---|---|---|---|
| 0.25% | 1.50% | 6.0 | n=444,Ac=3 | 8.9% |
| 0.65% | 2.50% | 3.8 | n=369,Ac=5 | 7.4% |
| 1.00% | 4.00% | 4.0 | n=198,Ac=4 | 4.0% |
| 1.50% | 6.50% | 4.3 | n=121,Ac=4 | 2.4% |
| 4.00% | 15.0% | 3.8 | n=60,Ac=5 | 1.2% |
第四,理解 Ac 是 α 与 β 的交换旋钮。 样本量固定为 444 时,只动 Ac,风险立刻此消彼长:
| Ac | α(好批被拒) | β(坏批被收,批质量 1.5%) |
|---|---|---|
| 1 | 30.5% | 0.95% |
| 2 | 10.1% | 3.7% |
| 3 | 2.6% | 10.0% |
| 4 | 0.56% | 20.4% |
| 5 | 0.10% | 34.5% |
Ac 每加 1,坏批被收的概率大约翻倍。所以"把 Ac 调大一点保险一些"是错的:你压住的是生产方风险,牺牲的是使用方风险。真正想同时压低 β 而不抬高 α,只有加样本量一条路,代价直接换算成检验工时。
四、实操第三步:用 AOQL 与 ATI 验收方案的长期后果
单看 α、β 只看了一次抽检,看不出方案跑一年的样子。两个补充指标:
- ATI(平均检验量)= n +(1 − Pa)×(N − n)。方案 n=444、Ac=3、N=5000 时:批质量 0.25% 时 ATI≈564 件;1.0% 时 ATI≈3400 件;1.5% 时 ATI≈4546 件,已经逼近全检 5000 件。意思是过程一旦恶化,抽检的"省工时"优势会自动消失,检验产能必须按最坏情况预留。
- AOQL(平均检出质量上限)。在"拒收批全检并剔除不良"的约定下,该方案的 AOQL≈0.40%,出现在批不合格品率约 0.66% 处(此处 Pa≈66%,ATI≈1980 件)。也就是说,长期流出的平均水平最坏也不会超过约 0.40%。这个数字比 CRQ 更适合写进对客户的质量承诺,因为它描述的是交付物的实际质量,而不是单批判定概率。
判据很简单:算出的 AOQL 必须低于客户对流出质量的要求。若 AOQL 高于要求,说明只看 CRQ 还不够,要么加严方案,要么把关键特性从抽检移出,改由 SPC 或防错控制。
还有一条容易踩空的适用边界:计数调整型抽样标准(GB/T 2828.1 系列)以连续批为前提,靠转移规则在正常、加严、放宽之间调节,它保护的是长期过程平均,不是某一批。一次性采购、试制批、退换货批这类孤立批没有过程平均可依托,应改用按 LQ 设计的孤立批方案(如 GB/T 8051 系列),或直接按上节方法明确 CRQ 与 β 后反解 n、Ac。用连续批的表去判孤立批,等于把方案的统计基础抽掉了——表还是那张表,结论已经不可信。
五、常见误区
- 把客户的"红线"当 AQL 填进去。 上例中 1.5% 被填成 AQL 后,方案对 1.5% 的批接收概率高达 98.8%,恰好与客户意图相反。客户的"不得超过"对应 CRQ,AQL 只能用内部过程平均来定。
- 只给 n 与 Ac,不给 Pa 与 LQ。 方案没有风险数据就无法被验证,客户或审核方一问即穿。方案卡片上至少要有四个数:PRQ、CRQ、α、β。
- 无条件使用二项分布。 抽样比超过 10% 时二项会高估漏检概率,小批量场景下偏差可达一两个百分点,直接改变方案的取舍结论。
- 以为调 Ac 能同时满足双方。 Ac 是零和旋钮(上表可见),一边压下去另一边必然抬起来;要同时改善,唯一手段是提高样本量并重新核算 ATI 与检验资源。
六、自查清单
- 方案卡片上是否同时写明了 PRQ、CRQ、α、β 四个数,且客户要求落在 CRQ?
- 抽样比 n / N 是否超过 10%?超过时是否改用超几何分布复核?
- 分辨力 CRQ / PRQ 是否小于 3?小于 3 的方案是否已重新设计?
- 是否算过 AOQL,且它低于客户对流出质量的要求?
- ATI 是否与检验产能匹配,过程恶化时有全检预案?
- n、Ac 的每一次调整是否都在 OC 曲线上重新读过 α 与 β,并同步更新 SIP 与抽样台账?
先定两类风险,再反解 n 与 Ac
知识编号:6.2.2
版本:v20261016
作者:卓越质量智库 卓越质量智库致力于为质量管理从业者提供系统化的专业知识、方法论与实战工具,助力企业质量能力持续提升。
