huminmin
2026-06-05 24019a8c1d8e78656e85b29ee7be223e0dd253a0
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
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
package com.ruoyi.report.service.impl;
 
import cn.hutool.core.collection.CollectionUtil;
import cn.hutool.core.date.DateUtil;
import com.alibaba.excel.EasyExcel;
import com.ruoyi.framework.exception.ErrorException;
import com.ruoyi.report.dto.SpcChartDto;
import com.ruoyi.report.mapper.SpcChartMapper;
import com.ruoyi.report.service.SpcChartService;
import com.ruoyi.report.vo.SpcResultVo;
import lombok.AllArgsConstructor;
import org.springframework.stereotype.Service;
 
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.math.BigDecimal;
import java.math.MathContext;
import java.math.RoundingMode;
import java.util.*;
import java.util.stream.Collectors;
 
/**
 * SPC控制图服务实现
 */
@Service
@AllArgsConstructor
public class SpcChartServiceImpl implements SpcChartService {
 
    private SpcChartMapper spcChartMapper;
 
    @Override
    public SpcResultVo analyze(SpcChartDto dto) {
        // 查询数据
        List<Map<String, Object>> itemData = spcChartMapper.getItemData(dto);
 
        if (CollectionUtil.isEmpty(itemData)) {
            return null;
        }
 
        // 获取数值列表
        List<BigDecimal> values = itemData.stream()
                .map(m -> new BigDecimal((String) m.get("lastValue")))
                .collect(Collectors.toList());
 
        // 子组大小,默认为5
        int subgroupSize = dto.getSubgroupSize() != null ? dto.getSubgroupSize() : 5;
 
        // 分组
        List<List<BigDecimal>> subgroups = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < values.size(); i += subgroupSize) {
            int end = Math.min(i + subgroupSize, values.size());
            if (end - i >= 2) { // 至少需要2个数据点
                subgroups.add(values.subList(i, end));
            }
        }
 
        if (subgroups.isEmpty()) {
            throw new ErrorException("数据不足以进行SPC分析");
        }
 
        // 计算X-bar和R
        List<BigDecimal> xBarData = new ArrayList<>();
        List<BigDecimal> rData = new ArrayList<>();
        List<String> sampleLabels = new ArrayList<>();
 
        for (int i = 0; i < subgroups.size(); i++) {
            List<BigDecimal> subgroup = subgroups.get(i);
            BigDecimal sum = subgroup.stream().reduce(BigDecimal.ZERO, BigDecimal::add);
            BigDecimal mean = sum.divide(new BigDecimal(subgroup.size()), 10, RoundingMode.HALF_UP);
            BigDecimal max = subgroup.stream().max(BigDecimal::compareTo).orElse(BigDecimal.ZERO);
            BigDecimal min = subgroup.stream().min(BigDecimal::compareTo).orElse(BigDecimal.ZERO);
            BigDecimal range = max.subtract(min);
 
            xBarData.add(mean.setScale(4, RoundingMode.HALF_UP));
            rData.add(range.setScale(4, RoundingMode.HALF_UP));
            sampleLabels.add("组" + (i + 1));
        }
 
        // 计算控制限
        BigDecimal xBarMean = xBarData.stream().reduce(BigDecimal.ZERO, BigDecimal::add)
                .divide(new BigDecimal(xBarData.size()), 10, RoundingMode.HALF_UP);
        BigDecimal rMean = rData.stream().reduce(BigDecimal.ZERO, BigDecimal::add)
                .divide(new BigDecimal(rData.size()), 10, RoundingMode.HALF_UP);
 
        // A2, D3, D4 常数 (针对子组大小)
        BigDecimal A2 = getA2(subgroupSize);
        BigDecimal D3 = getD3(subgroupSize);
        BigDecimal D4 = getD4(subgroupSize);
 
        // X-bar 控制限
        BigDecimal xBarUcl = dto.getUcl() != null ? dto.getUcl() :
                xBarMean.add(A2.multiply(rMean)).setScale(4, RoundingMode.HALF_UP);
        BigDecimal xBarLcl = dto.getLcl() != null ? dto.getLcl() :
                xBarMean.subtract(A2.multiply(rMean)).setScale(4, RoundingMode.HALF_UP);
 
        // R 控制限
        BigDecimal rUcl = D4.multiply(rMean).setScale(4, RoundingMode.HALF_UP);
        BigDecimal rLcl = D3.multiply(rMean).setScale(4, RoundingMode.HALF_UP);
 
        // 构建结果
        SpcResultVo result = new SpcResultVo();
 
        SpcResultVo.ChartData xBarChart = new SpcResultVo.ChartData();
        xBarChart.setData(xBarData);
        xBarChart.setUcl(xBarUcl);
        xBarChart.setLcl(xBarLcl);
        xBarChart.setCl(xBarMean.setScale(4, RoundingMode.HALF_UP));
        xBarChart.setSampleLabels(sampleLabels);
        result.setXBar(xBarChart);
 
        SpcResultVo.ChartData rChart = new SpcResultVo.ChartData();
        rChart.setData(rData);
        rChart.setUcl(rUcl);
        rChart.setLcl(rLcl);
        rChart.setCl(rMean.setScale(4, RoundingMode.HALF_UP));
        rChart.setSampleLabels(sampleLabels);
        result.setRChart(rChart);
 
        // 制程能力
        SpcResultVo.Capability capability = calculateCapability(values, dto.getUcl(), dto.getLcl());
        result.setCapability(capability);
 
        return result;
    }
 
    @Override
    public SpcResultVo.Capability getCapability(SpcChartDto dto) {
        List<Map<String, Object>> itemData = spcChartMapper.getItemData(dto);
 
        if (CollectionUtil.isEmpty(itemData)) {
            return null;
        }
 
        List<BigDecimal> values = itemData.stream()
                .map(m -> new BigDecimal((String) m.get("lastValue")))
                .collect(Collectors.toList());
 
        return calculateCapability(values, dto.getUcl(), dto.getLcl());
    }
 
    @Override
    public void export(SpcChartDto dto, HttpServletResponse response) {
        SpcResultVo result = analyze(dto);
 
        if (result == null) {
            return;
        }
 
        try {
            response.setContentType("application/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet");
            response.setCharacterEncoding("utf-8");
            String fileName = "SPC分析数据_" + DateUtil.format(new Date(), "yyyyMMddHHmmss");
            response.setHeader("Content-disposition", "attachment;filename=" + fileName + ".xlsx");
 
            // 构建导出数据
            List<Map<String, Object>> exportData = new ArrayList<>();
            List<String> labels = result.getXBar().getSampleLabels();
            List<BigDecimal> xBarData = result.getXBar().getData();
            List<BigDecimal> rData = result.getRChart().getData();
 
            for (int i = 0; i < labels.size(); i++) {
                Map<String, Object> row = new HashMap<>();
                row.put("sampleLabel", labels.get(i));
                row.put("xBar", xBarData.get(i));
                row.put("r", rData.get(i));
                exportData.add(row);
            }
 
            EasyExcel.write(response.getOutputStream())
                    .sheet("SPC分析数据")
                    .doWrite(exportData);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
    @Override
    public List<String> getItemNames(SpcChartDto dto) {
        return spcChartMapper.getItemNames(dto);
    }
 
    @Override
    public List<String> getSampleNames(SpcChartDto dto) {
        return spcChartMapper.getSampleNames(dto);
    }
 
    /**
     * 计算制程能力
     */
    private SpcResultVo.Capability calculateCapability(List<BigDecimal> values, BigDecimal ucl, BigDecimal lcl) {
        if (ucl == null || lcl == null) {
            return null;
        }
 
        SpcResultVo.Capability capability = new SpcResultVo.Capability();
 
        // 计算均值和标准差
        BigDecimal sum = values.stream().reduce(BigDecimal.ZERO, BigDecimal::add);
        BigDecimal mean = sum.divide(new BigDecimal(values.size()), 10, RoundingMode.HALF_UP);
 
        BigDecimal variance = BigDecimal.ZERO;
        for (BigDecimal v : values) {
            BigDecimal diff = v.subtract(mean);
            variance = variance.add(diff.multiply(diff));
        }
        variance = variance.divide(new BigDecimal(values.size() - 1), 10, RoundingMode.HALF_UP);
        BigDecimal stdDev = sqrt(variance);
 
        // 计算Cp, Cpk
        BigDecimal USL = ucl;
        BigDecimal LSL = lcl;
        BigDecimal tolerance = USL.subtract(LSL);
 
        BigDecimal cp = tolerance.divide(stdDev.multiply(new BigDecimal(6)), 4, RoundingMode.HALF_UP);
        BigDecimal cpu = USL.subtract(mean).divide(stdDev.multiply(new BigDecimal(3)), 4, RoundingMode.HALF_UP);
        BigDecimal cpl = mean.subtract(LSL).divide(stdDev.multiply(new BigDecimal(3)), 4, RoundingMode.HALF_UP);
        BigDecimal cpk = cpu.min(cpl);
 
        capability.setCp(cp);
        capability.setCpk(cpk);
        capability.setPp(cp); // 简化处理
        capability.setPpk(cpk);
 
        return capability;
    }
 
    /**
     * 获取A2常数
     */
    private BigDecimal getA2(int n) {
        double[] a2Values = {0, 1.880, 1.023, 0.729, 0.577, 0.483, 0.419, 0.373, 0.337, 0.308};
        return new BigDecimal(a2Values[Math.min(n, 9)]);
    }
 
    /**
     * 获取D3常数
     */
    private BigDecimal getD3(int n) {
        double[] d3Values = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.076, 0.136, 0.184, 0.223};
        return new BigDecimal(d3Values[Math.min(n, 9)]);
    }
 
    /**
     * 获取D4常数
     */
    private BigDecimal getD4(int n) {
        double[] d4Values = {0, 3.267, 2.574, 2.282, 2.114, 2.004, 1.924, 1.864, 1.816, 1.777};
        return new BigDecimal(d4Values[Math.min(n, 9)]);
    }
 
    /**
     * 平方根计算
     */
    private BigDecimal sqrt(BigDecimal value) {
        BigDecimal x = value;
        BigDecimal tolerance = new BigDecimal("1E-10");
        BigDecimal guess = value.divide(BigDecimal.valueOf(2), MathContext.DECIMAL128);
 
        while (x.subtract(guess).abs().compareTo(tolerance) > 0) {
            x = guess;
            guess = x.add(value.divide(x, MathContext.DECIMAL128)).divide(new BigDecimal("2"), MathContext.DECIMAL128);
        }
 
        return guess;
    }
 
}