Excelを用いたX-R管理図の作り方を解説します．管理限界値を算出するために必要な係数表も紹介しています．
X-R管理図については，以下のページで解説しています．
解説用のデータ
今回の解説で使用するデータは，1日ごとに5サンプル（n=5）を抽出したネジの長さデータの6日分になります．1日のサンプルを１つのグループ（群）として，以下のようなX-R管理図を作成する方法を解説します．
グラフ用の値の算出
管理図用のグラフを作成するために，以下のような表を作成して値を算出します．
各セルの入力式は以下のようになります．
・G3：=AVERAGEIF($C:$C, G2, $D:$D)
・G4：=MAX(IF($C:$C=G2, $D:$D)) – MIN(IF($C:$C=G2, $D:$D))
・G7：=AVERAGE($D:$D)
・G8：=G7+$G$21*AVERAGE($G$4:$L$4)
・G9：=G7-$G$21*AVERAGE($G$4:$L$4)
・G12：=AVERAGE($G4:$L4)
・G13：=$I$21*AVERAGE($G$4:$L$4)
・G14：=$H$21*AVERAGE($G$4:$L$4)
入力式と計算手順について解説します．
① データの入力
C列とD列にデータ（測定値）を入力します．C列には各データのグループ名を入力し，A群B群C群などのデータであれば，それぞれA・B・Cと入力します．
D列にはデータを入力します．
データの入力形式で重要なのが，ロングデータ形式で入力することです．各群のデータを縦に並べて，C列の１列に入力してください．
② グループ名の入力
G2セルから右のセルにC列に入力したグループ名を全て入力します．
入力した値はこの後の数式で参照するので，全く同じ値を入力してください．特に全角半角の違いは要注意です．
③ 各グループの平均値の算出
G3セルに各グループの平均値を算出します．G2セルに入力した値とC列の値が一致するグループ名のデータのみを対象に，以下の式で算出します．
=AVERAGEIF($C:$C, G2, $D:$D)
G3セルに入力した数式を，②で入力したグループ数分だけ右にコピーします．
④ 各グループの範囲の算出
G4セルに各グループの上限値と下限値の差を算出します．G2セルに入力した値とC列の値が一致するグループ名のデータのみを対象に，以下の式で範囲を算出します．
=MAX(IF($C:$C=G2, $D:$D)) – MIN(IF($C:$C=G2, $D:$D))
G4セルに入力した数式を，②で入力したグループ数分だけ右にコピーします．
⑤ X-管理図の中心線の値の算出
G7セルにX-管理図で使用する中心線用の値を算出します．中心線は全データの平均値になるので，以下の式で算出します．
=AVERAGE($D:$D)
G7セルに入力した数式を，②で入力したグループ数分だけ右にコピーします．
⑥ X-管理図のUCLの値（上限管理限界値）の算出
G8セルにX-管理図で使用するUCL用の値を算出します．UCLは以下の式で求めることができます．
＝全データの平均値＋A2×各グループの範囲の平均値
ここで，A2は専用の係数表を参照して算出します（係数表は後ほど記載）．今回であれば各グループのサンプルサイズn=5となるので，A2＝0.577となります．
参考例のように事前に係数表をExcelに作成している場合は，G8セルに入力する式は以下のようになります．
=G7+$G$21*AVERAGE($G$4:$L$4)
G8セルに入力した数式を，②で入力したグループ数分だけ右にコピーします．ただし，サンプルサイズが各グループで異なる場合は，「$G$21」部分を係数表の値に合わせて変更してください．
⑦ X-管理図のLCLの値（下限管理限界値）の算出
G9セルにX-管理図で使用するLCL用の値を算出します．LCLは以下の式で求めることができます．
＝全データの平均値－A2×各グループの範囲の平均値
UCLとの違いは全データの平均値に対して，足すか引くかの違いになります．A2はUCLと同様に係数表を参照します．G9セルに入力する式は以下のようになります．
=G7-$G$21*AVERAGE($G$4:$L$4)
G9セルに入力した数式を，②で入力したグループ数分だけ右にコピーします．
⑧ R管理図の中心線の値の算出
G12セルにR管理図で使用する中心線用の値を算出します．中心線は全グループの範囲の平均値になります．G12セルに入力する式は以下になります．
=AVERAGE($G4:$L4)
G12セルに入力した数式を，②で入力したグループ数分だけ右にコピーします．
⑨ R管理図のUCLの値（上限管理限界値）の算出
G13セルにR管理図で使用するUCL用の値を算出します．UCLは以下の式で求めることができます．
＝D4×各グループの範囲の平均値
ここで，D4は専用の係数表を参照して算出します．今回であれば各グループのサンプルサイズn=5となるので，D4＝2.115となります．G13セルに入力する値は以下になります．
=$I$21*AVERAGE($G$4:$L$4)
G13セルに入力した数式を，②で入力したグループ数分だけ右にコピーします．ただし，サンプルサイズが各グループで異なる場合は，「$I$21」部分を係数表の値に合わせて変更してください．
⑩ R管理図のLCLの値（下限管理限界値）の算出
G14セルにR管理図で使用するLCL用の値を算出します．LCLは以下の式で求めることができます．
＝D3×各グループの範囲の平均値
ここで，D3は専用の係数表を参照して算出します．今回であれば各グループのサンプルサイズn=5となるので，D3＝0となります．G13セルに入力する値は以下になります．
=$H$21*AVERAGE($G$4:$L$4)
G14セルに入力した数式を，②で入力したグループ数分だけ右にコピーします．
ここまでで，管理図の作成に必要な値の算出が完了です．
管理図を作成するならStaatApp！
管理図による工程監視は、サブグループ集計や管理限界の計算、判定ルールの確認などが必要なため、Excelなどの表計算ソフトでは設定や数式作成に手間がかかります。複数の特性を同時に管理しようとすると、作業はさらに煩雑になります。
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折れ線グラフを用いた管理図の作成
Excelの折れ線グラフ機能を用いて，管理図を作成します．
① X‐管理図の作り方
グラフ用に算出した表から，平均値とX-管理図用の表を選択します．
対象のセルを選択した状態で，ツールバーの「挿入」→「2‐D 折れ線グラフ」→「折れ線」を選択します．
横軸の値を変更するために，作成したグラフを右クリックして「データの選択」を選択します．
「横（項目）軸ラベル」の「編集」を選択します．
「軸ラベルの範囲」に，グラフ用の値の算出②で入力したセルを選択して，「OK」を選択します．
以下のようなグラフができれば，X-管理図の完成です．
② R管理図の作り方
R管理図はX-管理図と同じ手順で，作成することができます．以下のように各グループの範囲の値が入力されたセルと，R管理図用の表を選択します．
ここからはX-管理図と全く同じ手順で，「折れ線」を選択してグラフを作成後，横軸の値を変更するために「データの選択」機能を用いて，横軸ラベルの値を指定します．
以下のようなグラフができたら，R管理図の完成です．
③ グラフデザインの調整
縦軸の値の調整や，中心線やUCL，LCLの線を変更するとより管理図らしいグラフとなります．
参考までに，藤丸は以下のようなデザインに調整しがちです．
管理図の見方については，以下のページで解説しています．
X-R管理図の係数表
X-R管理図で用いる係数表は以下になります．
| n | A2 | D3 | D4 |
| 2 | 1.88 | 0 | 3.267 |
| 3 | 1.023 | 0 | 2.575 |
| 4 | 0.729 | 0 | 2.282 |
| 5 | 0.577 | 0 | 2.115 |
| 6 | 0.483 | 0 | 2.004 |
| 7 | 0.419 | 0.076 | 1.924 |
| 8 | 0.373 | 0.136 | 1.864 |
| 9 | 0.337 | 0.184 | 1.816 |
| 10 | 0.308 | 0.223 | 1.777 |
サンプルサイズが11以上ある場合は，X-S管理図を用いるか標準偏差を用いる方法でUCL・LCLを算出します．
