Copyright 2000: James R. Evans. For use exclusively with Managing for Quality and Performance Excellence , 11th Edition or higher.
This software may not be used for any commercial purpose, modified, or or otherwise distributed without written permission from the author.
This Excel template allows you to simulate control charts having a variety of out of control conditions.
The template has three primary worksheets: Data and calculations, x-bar chart, and R-chart. Click on the appropriate tabs.
Enter data ONLY in yellow-shaded cells. Do not change the formulas in any other cell.
1. Enter the number of samples, sample size, and number of decimal places in the range E3:E5.
You may generate up to 50 samples with sample sizes of 2 to 10, with a specified number of decimal places (1 or 2 recommended).
Larger number of decimal places will require changing the cell widths.
2. Enter a desired process capability index (Cp) and upper and lower specification limits in the range L3:L5
The mean and standard deviation of individual observations are calculated from these parameters.
The nominal mean is (USL+LSL)/2; sigma = (USL-LSL)/(6*Cp)
This also allows you to generate data for process capability analysis exercises with known characteristics.
3. Enter the number of samples on which to base control limits in cell W3.
This number must be less than or equal to the number of samples specified in cell E3.
Note that the grand average and average range in cells C27 and C28 are calculated based on these samples only.
For example, to illustrate the effect of a shift in the mean of a controlled process, you might base control limits on the first 30 samples
and cause a mean shift starting at sample 31.
To illustrate the analysis for constructing a control chart by identifying out of control conditions and recalculating limits, you would base
the control limits on all the samples.
4. Choose the type of out of control condition to induce in the charts. You may select ONLY ONE type from the group of mean changes (shifts or trends),
and ONLY ONE type from the group of range changes (shifts or trends). However, you may select both a mean change and a range change together,
as well as a mixture or shifts in the mean of individual samples (freaks).
X-bar and R-Chart Simulation
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
55
56
57
58
59
60
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AA AB AC AD AE AF AG AH AI AJ AK AL AM AN AO AP AQ AR AS AT AU AV AW AX AY
Number of samples (<= 50) Process Capability (Cp)
Number of samples on which to base control limits
Upper specification
Lower specification 2
Sample at which shift begins Sample at which trend begins Percent of samples
Percent of shift from mean to control limit
Percent of trend from mean to control limit
Sigma change in mean
Calculated mean
Sample at which shift begins Sample at which trend begins
Percent of shift from mean to control limit
Percent of trend from mean to control limit
Calculated mean
Mean #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
Std. Dev.
#DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0!
s Shift
DATA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
1#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A
2#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A
3#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A
4#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A
5#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A
6#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A
7#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A
8#N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A
nA2 D3 D4 d2 A3 B3 B4
2 1.88 0 3.267 1.128 2.659 0 3.267
3 1.023 0 2.574 1.693 1.954 0 2.568
4 0.729 0 2.282 2.059 1.628 0 2.266
5 0.577 0 2.114 2.326 1.427 0 2.089
Control Chart Factors
Sample size (2 – 10)
#VALUE!
Mixture
Mean trend down
Mean shift up
Mean trend up
X-bar and R-Chart Simulation
Number of decimal places
IMPORTANT! PRESS F9 TO UPDATE SPREADSHEET
Mean shift down
#VALUE!
#VALUE!
Base calculation
#VALUE!
#VALUE!
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
1357911 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
Averages
Sample number
X-bar Chart Averages
Lower control limit
Upper control limit
Center line
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
Ranges
Sample number
R-Chart Ranges
Lower control limit
Upper control limit
Center line