标准内容
ICS 03. 120.30
中华人民共和国国家标准
GB/T 10111-—2008
代替 GB/T 101111988,GB/T 15500—1995随机数的产生及其在产品质量
抽样检验中的应用程序
Generation of random numbers and procedures applied tosampling inspection for product quality2008-07-28发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-01-01实施
GB/T 10111—2008
2规范性引用文件
3术语、定义和符号
3.1 术语和定义 ·
3.2符号.
4随机抽样的一般程序(见图1)
4.1确定样本尿或抽样量
4.2选取适用的随机抽样方法
4.3对总休或批中的产品编号
4.4生成随机样本单元号
4.5按样本单元编号取出单位产品1.6管理并检验样本单元
5生成随机数的方法.
5.1随机数表法
5,2随机数般了法
5.3伪随机数发尘器法
6简单随机抽样
6.1简单随机抽样的实施
6.2简单随机抽样的用途
6.3简单随机抽样的示例
7系统抽样·
7.1系统抽样概述
7.2系统抽样方法与实施
8分层随机抽样的实施
8.1:分层抽样概述-
8.2分层随机抽样的实施-
8.3分层随机抽样的示例
9关于二次或多次抽样的说明
附录A(规范性附录)随机数表
附录B(规范性附录)
附录C(规范性附录)
参考文献
随机抽样的扑克牌法
产生伪随机数的方法与程序
GB/T10111--2008
本标准代替GB/T101111988利用随机数殷子进行随机抽样的方法和GB/T15500—1995利用电子随机数抽样器进行随机抽样的方法》。为使本标准的技术内容更加系统完善、便于操作,在保留原标准的土要内容和技术特点的基础上,将GB/T10111—1988和GB/T15500—1995合并为—个标准。本标准与GB/T10111-1988和GB/T15500—1995的主要差别:a)重新设计了标准的技术架构,并按照GB/T1.1一2000的要求起草了标准文本。b)为便于标准的理解和实施,增加了相关的术语。)增加了“随机抽样的一般程序”。山)增加了生成随机数的“随机数表法”、“伪随机数发生器法”“扑克牌法”。)增加广“系统随机抽样”和“分层随机抽样”方法。f)增加了附录A,附录B和附录C。本标准的附录 A、附录 B和附录 C 均为规范性附录。本标准由中国标准化研究院提出。本标准由全国统计方法应用标准化技术委员会归口。本标准起草单位:中国人民解放军军械工程学院、中国标准化研究院、中国科学院数学与系统科学研究院、福州春伦茶业有限公司。本标准要起草人:张玉柱、于振凡、陈敏、丁文兴、冯士雍、傅天龙。本标准所代替标准的历次版本发布情说为:GB/T101111988;
----GB/T 15500—1995,
一范围
随机数的产生及其在产品质量
抽样检验中的应用程序
本标准规定了随机数的产生及利用随机数进行随机抽样的方法。GB/T 10111—2008
本标准适用于分立个体类产品质垦抽样检验的随机样本的抽取,也可用于调查抽样中随机样本的抽取。本标推不适用于散料类产品质最抽样检验的样本抽取。2规范性引用文件
下列文件中的祭款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适于本标准,然而,鼓励根据本标谁达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注H期的引用义件,其最新版本适用于本标准。ISO3534-1:2006统计学词汇及符号第1部分:·般统计术语与用于概率的术语ISO3534-2:2006统计学词汇及符号第2部分:应用统计3术语、定义和符号
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1.1
分立个体类产品discreteiteml
彼此容易区分、批产品由有限多个单位产品组成的产品,3.1.2
抽样检验samplingInspection
从所考虑的产品集合中抽敢若于单莅产站进行的检验,[ISO 3534-2 :2006,4. 1, 6]
注:产品集合可以是总体、批或提交批。3.1.3
总体popolation
所考虑对象的全体。
[ISO 3534-1:2006,1. 1]
批lot
按捆样目的,在基本相同条件下组成的总体的一个确定部分。注:抽样目的可以是判定批的可接收性,或是估计某特定特性的均值。[ISO 3534-2:2006,1. 2. 4
抽样sampling
插取或组成样本的行动。
[ISO 3534-2 :2006,1, 3. 1]
GB/T 10111—2008
随机抽取drawanitemalrandom
从由N个个体组成的总体中抽取个体时,使每一个体被抽到的可能性都相等的抽取方法。3.1.7
抽样单元 samopling unit
将总体进行划分后的每一部分。注1:一个抽样单元可以包含一个或多个个体。注2:抽样单元可由分文的个体组成或由一定望的散料组成[IS0 3531-2:2006,1, 2. 14]
样本量sample size
样木中所包含的抽样单元(或个体)的数月。[ISO 3534-2:2006,1. 2. 26]
random sampling
随机抽样
从总体中抽取个抽样单元构成样本,使\个抽样单元每一可能组合都有一个特定被抽到概率的抽样。
[ISO 3534-2 :2006,1, 3. 5]
sampling with replacement
放回抽样
每个被抽取并经观测后的抽样单元,在抽取下一个抽样单元之前将其放回总体的抽样,注:在这抽样方法中,同一抽样单元有可能在样本中出现多次。[ISO 3534-2:2006,1. 3. 15
sampling without replacenent不放回描样
每个抽样单元只从总体中抽取一次不再放回总体的抽样。LISO 3534-2:2006,1. 3. 16
样本sample
由-个或多个抽样单元构成的总体的子集,注:样本既可指构成抽样单元的具体物品、散料、服务.,也可指这些抽样单元(或单位产品/个体)的某个特性值。在限定前一种含义时,样本中的每个抽样单元(或单位产品/个体)也称为\样品\。[IS0 3534-1:2006,1. 2.17-
筒单随机抽样simplerandom sampling从总体中抽取2个抽样单元构成样本,使n个抽样单元所有的可能组合都有相等被抽到概率的抽样。
[ISO 3534-2:2006,1. 3. 4.
分层抽样stratified sampling
样本抽自于总体不同的层,且每个层至少有一个抽样单元人样的抽样。[IS0 3534-2:2006, 1. 3. 6]
分层简单随机抽样stratified simple random sampling每层都采用简单随机抽样的分层抽样。GB/T 10111—2008
注:如果从不同层抽出的个体/单位产品的比例与层在总体中的比例相等,则称为比例分配分层简单随机抽样。[ISO3534-2.2006,1.3.7]
系统抽样systematic sampling
将总体中的抽样单元按某种次序排列,在规定的范围内随机抽取一个或一组初始单元,然后按一套规划确定其他样本单元的抽样方法3. 1. 17
等距抽样periodic systematic sampling将总体中的N个抽样单元按某种次序排列,并编1到N的号码,抽取n个单元的等距抽样,即是抽取号码为h,h+k,h十2,,h+(n一1)的n 个单元,其中 是最接近 N / 的整数,h是从 1 到 k的整数中随机抽取的初始单元的号码。义词:周期系统抽样。
[IS03534-1.2006,1,3.13]
随机数random number
指定的随机变量的一个实现值。社,作为系列提供的随机数称为随机数序列。3.1.19
伪随机数pseudo-random number由某种算法产生的随机数。
注:在不产生误解的情说下,也将伪随机数简单地称为随机数。3.1.20
物理随机数physicalrandomnumber由某种物理装置产生的随机数。3.2符号
K:-LN/R。!,N/R的整数部分;
K2=[R./MI,R./M的整数部分;
大于 N的适当整数!
根据批量N所确定的随机数般子个数;样本量:
产品总体量或产品的批量:
用随机数的生成方法所产生的随机数:用随机数发生器生成的(0,1)上均均分布的伪随机数,按规定的读敢方法所确定的随机数,当R,>1,将其转化为小于 1 的随机数。随机抽样的一般程序(见图1)
4.1确定样本量或抽样量
根据抽样检验的日的,应用适当的标推或规范确定轴样检验样本量或抽样量。4.2选取适用的随机抽样方法
根据确定的抽样检验方案,选取适用的抽样方法。本标准提供了简单随机抽样,系统随机抽样和分层随机抽样方法。3
GB/T 10111-—2008
如有特殊需要,亦可使用整群抽样、多阶抽样方法。开始
确定样本量或抽样量
单随机
4. 3对总体或批中的产品编号
累统狗样
对总体或批中的产品编号
获得随机数1,并议取样本单元号尺伤随机激
按样本单元编号取出单位产品
按规定管理样品
图 1随机抽样的一般程序
按照选定抽样方法的要求,对产品总体、批欧、生产班饮,生产车间、码垛及其单位产品等进行编号。缩应不重不漏,且具唯一性。
把抽样单元或单位产品按自然数从“1\开始顺序编号。4.4生成随机样本单元号
按抽样检验方案所需的样本量或用其他方法规定的样本量,生成随机样本单元号。4.4.1获得随机数R的方法
本标准提供了如下1种产生随机数或伪随机数的方法。a)随机数殷子法;
b)随机数表法;
c)伪随机数法;
d)扑克牌法(见附录B)。
4.4.2读取样本单元编号K此内容来自标准下载网
当获得随机数R。后,应正确读取与样本单元对应的编号R。4.5按样本单元编号取出单位产品按生成的随机样本单元号取出相应的单位产品作为样本,4.6管理并检验样本单元
按照标准、规范或合同的有关规定对样本单元进行替理和检验。5生成随机数的方法
5.1随机数表法
5.1.1随机数表简介
GB/T 10111—2008
随机数表尽一纽由0到9数字组成的表,每个数字都有相同的概率出现在每个位置上。附录A提供了五张50X50的随机数表(见表A.1~~表A.5),如表A.1不使用也可选摔其他合适的随机数表。
5.1.2获得随机数Ro的方法
a)确定随机数表号与初始点:首先在第一张表上随机指定一点,以它为起点依次向右读取5个数字,第一个数字荞小于5,则取该数加1作为选定的随机数表号,若第一个数字人于或等于5,则取该数减4之差作为选定的随机数表号。第2~~3位和4~5位组成两个两位数,著两位数小于50,则加上1,若两位数人于或等于50.则减去49,最后所得的数表示初始点所在的行数和列数。
b)状得R。的方法:从初始点依次向下读取所需m位数得到所需的随机数R。。在读取过程中,若读到该页的最后行则转到第行依款读取后说列,若最片剩下的儿列不足列则从下二.号表的第一列开始依次补上。
5.1.3读取样本单元编号R
a)如获得的随机数 Ro≤N,则随机数 R 就取R。:若 R>N,则设 R=KiN+Ri;其中 K1=[N/R],当(K,十1)N>10㎡时,舍弃并重新生成随机数R;当(Ki十1)N≤10㎡时,测取R-R(若 0N,则取—个大于N的适当整数M。—般取M=2×10㎡-1,2.5X10m-:,3×10m-1或5X10m-1。设Ro=K2M+R2,其中Kz=[R。/M.,则当(K2+1)M>10㎡时,舍弃并重新生成随机数Ro;当(K+1)M≤10m时,则R=R2(若0R2N),重复上述过程,直到获得n个不同的随机数为止。注1;当N小于200,而所得读数大于200,取读数减去200的倍数,若其差数小于或等于N,则作为所要的随机数,若差数大于N,则舍弃;当200~N≤500,而所得读数大于500,则取读数减去500,其差数作为所要的随机数。示例:试从N=150个单位产品的批中,抽取含有n一8个单位产品的样本。①对批量N=150单位产品进行从1到N连续编号。利用随机敏表生成满足要求的的)个随机数。选初始点,闭上眼睛用笔尖在第1号随机数表上点一点,设起点在21行11列,则以它为起点依次向右读取5个数字分别为 55743,第-个数字为 5,减去 4 得 1,则表 A 1 为选定的随数表。第 2 ~3 位和 4~~5 位组成的两个两位数分别为 57,43,57-49=8,43十1-44 则取表 A. 1 第 8 行,第 44 列的数 952 作为初始点。自起始点向下读数,依次得到952.602,273,364,372,579,042,529,121,746,724,772,888,797,455,049,496,873,237,594,550,184,526,600,274,738,593.774,105,577,624,167,939,674,932,714,910,254,731,413,039,461,500,5
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109,89了,141,817,303,916,067,387,795,432,050;读到第54个读数时恰有8个读数满要求,即042,049,105,039,109,141.067,050,则停止读数,并记录下样准单元号,③抽取样品。抽取8个数码编号与以上样本单元号相同的单位产品,就组成了含有8个单位产品的随机样本。注 2:若采用注1 的方法,读取所需障机数的效率会更高。5. 2随机数般子法
5.2.1随机数般子构成及其使用方法5.2.1.1随机数般子的构成
随机数般子是均匀材料制成的正二十面体,各面上刻有0~9的数字各2个。图2为其底视图与俯视图。每套般了由盒体、盒盖及数种不同颜色的般子组成,如图3所示。底视图
5.2.1.2随机数般子的使用方法
图 2 随机数般子
图3随机数般子盒
根据需要选取m个殷子并规定每种额色所代表的数位。例如,选用红,黄、蓝3种颜色的龄子,并规定红色子出现的数字表示百数位,黄色殷子出现的数字表示十数位,蓝色散子出现的数字表示个数位。特别规定当m个般子的数字均为零时,表示1们\。将㎡个殷子放人盒中盖好,盒盖向下,水平地摇动盒子,使般下充分旋转。然后打开盒子,读出殿子表示的随机数Ro。
5.2.2产生随机数R。的方法
5.2.2.1确定般子个数
根据总体大小或批量N选定m个般子,如表1所示。6
表1总体大小或批量N与般子个数m的对应关系N的范
101≤N≤1000
1 00NW10 000
10 001N≤100 000
100 001≤N≤1 000 000
GB/T10111—2008
当m>6或个别般子丢失、损坏时,可通过重复摇搬子的方法获得随机数尺。例如,可用一个般子播m次来代替m个般子摇一次。规定第一次摇般子所得数字为随机数的最高数位,操第二次般子所得数字为随机数的第一高数位,侬此类。5. 2.3读取随机样本单元号R的方法5. 2. 3. 1 方法一
如获得的随机数R。≤N,则随机数R就取 Ro;若R>N,则舍弃不用,另行重新生成随机数Ra。重复上述过程,直到取得n个不间的随机数为止。5,2.3.2方法二
如获得的随机数RoN.则随机数R就R若荞R.>N.则设Ro=K,N1R1,其中K=[N/Ro_,当(K+1)N>10时,舍弃并重新生成随机数Re;当(K十1)N≤10″时,则取 R=Ri(若 0如获得的随机数 R.≤N,则随机数 R就取R。;若R>N,则取·个大于 N的适当整数 M。一般取M=2×10m-1,2.5X10m-1,3X10m-1或5×10m-1。设Ro=KzM+R2,其中K2-[R,/M,则当(K21)M>10m时,舍弃并重新生成随机数R当(K2十1)M≤10m时,则R=Rz(若0≤R≤N)或R=N(若R2=0)或舍弃重新生成(若R2>N)。重复上述过程,直到获得π个不同的随机数为止。注:若遇到与已获得随机数重复情形,则舍弃重摇。5.2.4随机数般子法示例
示例 1:设批量 N=753,样本最 n=3,试对其进行随机抽样。采用5.2.3.1规处的方法:
の将批中的单位产品编号
将批中的单位产品按自然数从\1\开始顺序编号到753。用随机数殿子摇随机数
a若播出的第-个随机数R=725753,则取R=R:若播出的第 个随机数 R一234<753,则取 R=R,b
c)著摇出的第三个随机数Ra=839>753,则舍弃重播:d)重播出的第三个随机数s=086<753,则取R=Ro。③从批中取出样品
从批中取出编号为086,234、725的这 3个单位产品,示例 2: 批量 N=350,样本量 n=3,试对其进行随机抽样。采用5.2.3.2规定的方法:
①将批中的单位产品编号
将批中的单位产品按白然数从“1\开始顺序编号到350。用随机数殷子摇随机数
a)设摇出的第一个随机数R211≤350,则取R=R;设播出的第个随机数R。—452>350,因为K1—[N/R]-[452/350]=1,且(K+1)N=(1+1)×350=h)
700≤10,由 Rs=K,N+R1导出;Ri=R。—KiN452—350=102;7
GB/T 10111---2008
c)设据出的第三个随机数R,=810>350因为K,-[N/R]-[810/350]=2,且(K1十1)N=(2十1)×350=1050>103,故售弃重操;
d)设重摇出的第三个随机数R-568>350.因为K,=[N/R]=「68/350]=1,且(K,+1)N=(1+1)×350700≤10,由—K,N+K,导出,R:=R。—K1N658—350=308圆以批中联出样品
从批中取出编号为102.211、308的这3个单位产品。示例 3:设批蛋 N=1 562,样本鱼 =5,试对其进行随机抽样。采用5.2.3.3规定的方法:
①将批中的单位产品编号
将批中的单位产品按自然数从 1开始顺序编号到 1 562:需要的殷子数 m=4。令 M=5 000,②用随机数般子摇随机数
a)设据出的第一个随机数Rc—3150<4562,则取R-R-3150;b)设据出的第-个随机数R=6897>4562,K2-[Rc/M]-[6897/5000]1,因为(Kz+1)M-(1+1)XM-2X5000=10000≤10,由R=KzM+R导出R:=RKzM=68975000=1897设掘出的第三个随机数Rm=0364二4562,则取R=Rg0364;dy
设播出的第四个随机数R一2851_4562,则取R=R=2851;设摇出的第H个随机数R。=9699>4562,Kz=[R/M]=[6897/5000]=1,因为(K:+1)M(1+1)×M=e)
2×5000—10000≤10*,由R=K2M+R2,导出Rg=R—K2M=9699—5000=4699>4562,含弃重播:设摇出的第六个随机数Rs-8341>4562,K2=[Rs/M-[8341/5000]=1,因为(Kz+1)M=(1- 1)×M=2×5000=10000≤104,由 R=K2M+R2,导出 R2R—KzM-8341—5000=3341.从批中取出样品
从批中取出编为0364.1897.2851,3150,3341的这5个单位产品。示例4:设批盘N=2677,样本量n=5,试对其进行简单随机抽样。采用 5.2. 3. 3规定的方法:
(将批中的单位产品编号
将批中的单位产品按自热数从1开始顺序编号到2677;需要的般子数m=4。令M=3000)。用随机数般子播随机数
)设播出的第—个随机数R,=9012>2677,则Kz=[9012/3000]-3,因为(K:+1)M=(a+1)×M=4×3000=12000>104,故舍弃重播;
b)重播出的第—个随机数Ra=7820>2677,K2—[R/M—[7820/3000=2,因为(Kz11)M=(2+1)×M=3×3000-9000104,由R=K,M+Rz,导出R2RcKzM=7820—6000-1820;c)设据出的第_个随机数Rp=5891>2677,K2-_R/M)=[5891/30C0]=1.因为(K2+1)M=(1+1)×M2×3000=6000≤10*,由 R-K2M+R2,导山 K2= Ra—K2M- 5891—3000=2801,R2=2891>N,含弃摇
d)重播出的第二个随机数Ro=0573<2677,则取R=Ro0673;e)设据出的第=个随机数R。一2110-2677,则取R一R。=2110f)设摇出的第四个随机数R-1359<2677,则取R=R=1359,)投摇出的第五个随机数R=0050<2677,则取R=R=C50。从批中取出样品
从批中取出编号为1820、0673、2110、1359、0050的这5个单位产品。5.3伪随机数发生器法
5.3.1伪随机数简介
伪随机数是通过某种伪随机数生成算法所产生的一个数值序列,该序列从指定的分布,本标准中使用的伪随机数R。服从(0,1)上的均句分布。目前国际上通用的科学计算软件都有伪随机数发生器,他们所产生的伪随机数可以满足产品质量抽样检验的需要。科学计算器也有产生伪随机数的功能。附录C提供广个生成伪随机数的算法和程序。8
5.3.2利用科学计算软件中的随机数发生器进行简单随机抽样的程序GB/T 10111--2008
在很多科学计算软件中都嵌有这样的发生器函数,它可以生成-系列由0到1之间的均勾分布的伪随机数。对批量为N和样本量为n的情形,每次产生一个,对NXr向上取整得到一个样本单元号,重复上述过程,可以获得新的样本单元号,舍去重复的号码:直到获得n个不同的样本单元号。示例:设批量N一700,样本量n=8,试用让算机的伪随机数对其进行随机抽样。首先对批当的单位产品从1到700连续编号;利用某种科学计算软件的随机数发生器产生一组力:0, 904 166 96, 0, 153 329 24, 0.414 290 45, 0. 358 718 31, 0.812 828 72, 0. 049 488 87, 0.835 364 84, 0. 228 247 27生成的第1个样本单元号为700×0.90416696-632.91687间上取整的值633;生成的第2个样本单元号为700×0.15332924-107.33047向上取整的值108依次类推可得8个样本单元的缔号分别为:633、108,291、252.569、35、585、160.5.3.3用科学计算器中的伪随机数功能进行简单随机抽样的程序科学计算器都有产生伪随机数的功能链用于产生(0,1)区间均勾分布的随机数,可为现场操作提供方便。
打开计算器后,找到有产生随机数的功能键,每按一次可产生,个3位小数的随机数,如0.619对批量N≤1000和样本量为n的情形,每次产生个ra,对NXro向1取整得到一个样本单元号,重复上述过程,可以获得新的样本单元号,舍去重复的号码,直到获得个不同的样本单元号,对批量103N≤10°和样本量为n的情形,需要4~6位小数,可把连续牛成的两个三位随机数接起来组成六位小数(如连续生成的两个三位随机数0.708和0.290,连接后得0.708290)乘以N取整,即可获得样本单元号。
注:如果使用者对伪随机数的均匀性和周期有更高的要求,可使用本标准附录C提供的质盘更高的均匀分布随机数产生程序。
示例:设批量N87,样本其=8,试对其进行随机期样首先对批中的单位产品从1到87连续缩号+利用某种科学计算软件的随机数发生器产生…组ru:0.916,0. 139,0. 494,0, 583,0.824,0.046.0.254.0. 385生成的第1个样本单元号为87X0.916=79.692向上取整的值80,生成的第2个样本单元号为87×0.139-12.093向上取整的值12;依次类推可得8个样本单元的编号分别为:80.12、43.51.72、5.23、34。6筒单随机抽样
6.1简单随机抽样的实施
a)对总体量或批量为N的单位产品进行从1到N连续编号,做到不重不漏。b)按照本标准提供的随机数牛成方法获得n个1到N之问的样本单元号。e)按生戚的样本单元号取出相应的样本产品:注:如抽样单元或单位产品不便于编号时,例如批最很大的小元件,经负费部门或有关检验各方同意,可以制定综号规则,在获得样本单元号忘,接缔号规则取出相应的样本产品。6.2简单随机抽样的用途
除非标准、规范与合同有明确要求,或经负资部门同意,所有统计拙样方案所需样本均应采用简单随机抽样方法抽取.
6.3简单尴机抽样的示例
5.1,3 中的示例,5. 2. 4 中的示例1~示例4,5. 3.2 中的示例,5. 3. 3 中的示例以及 B. 3 中的示例均为简单随机抽样的示例。
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