ความผันแปรตามธรรมชาติของกระบวนการหรือบางครั้งเรียกว่า ความผันแปรของกระบวนการ คือ คำอธิบาย ทางสถิติของความผันผวนตามธรรมชาติในผลลัพธ์ของกระบวนการ

สมการต่อไปนี้ใช้สำหรับแผนภูมิควบคุมแกนx :

${\displaystyle {\bar {x}}=\sum _{i=1}^{n}x_{i}/n}$

${\displaystyle \sigma _{\bar {x}}=\sigma /{\sqrt {n}}}$

ในตัวอย่างนี้ เมื่อn  = 10 ตัวอย่างค่าเฉลี่ย เป้าหมาย , , และค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐานของค่าเฉลี่ยคือ: ${\displaystyle {\bar {x}}}$${\displaystyle \sigma _{\bar {x}}}$

${\displaystyle {\bar {x}}=1}$

${\displaystyle \sigma _{\bar {x}}=0.1/{\sqrt {1}}0=0.0316}$

กล่าวคือ ค่าเฉลี่ยของกลุ่มตัวอย่างอิสระ 10 กลุ่ม ควรมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเท่ากับ 0.0316 เป็นเรื่องปกติที่ค่าเฉลี่ยจะแตกต่างกันมากขนาดนี้ เพราะตามทฤษฎีบทขีดจำกัดกลางค่าเฉลี่ยควรมีการกระจายแบบปกติไม่ว่าการกระจายของกลุ่มตัวอย่างจะเป็นอย่างไรก็ตาม

ความสำคัญของการทราบความผันแปรตามธรรมชาติของกระบวนการจะเห็นได้ชัดเจนเมื่อเรานำการควบคุมกระบวนการทางสถิติ มาใช้ ในกระบวนการที่เสถียร ค่าเฉลี่ยจะอยู่ในเป้าหมาย ในตัวอย่างนี้ เป้าหมายคือการบรรจุ ซึ่งกำหนดไว้ที่ 1 ลิตร ความผันแปรภายในขีดจำกัดควบคุม บนและล่าง (UCL และ LCL) ถือเป็นความผันแปรตามธรรมชาติของกระบวนการ

เมื่อค่าเฉลี่ยของตัวอย่าง (ในกรณีนี้คือขนาดn  = 10) อยู่นอกขอบเขตควบคุม แสดงว่ากระบวนการนั้นอยู่นอกเหนือการควบคุม (ทางสถิติ) กล่าวคือ:

กฎ ของWestern Electricสรุปว่ากระบวนการอยู่นอกเหนือการควบคุมหาก:

1. จุดหนึ่งอยู่นอกขอบเขต 3σ (UCL และ LCL)
2. จุดสองในสามจุดที่อยู่ติดกันเกินขีดจำกัด 2σ
3. จุดสี่ในห้าจุดที่ต่อเนื่องกันจะอยู่ห่างจากเส้นกึ่งกลางเป็นระยะทาง 1σ หรือมากกว่านั้น
4. จุดแปดจุดที่อยู่ติดกันจะอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของเส้นกึ่งกลาง

เป้าหมายที่สำคัญที่สุดของการทำความเข้าใจหลักการของความแปรผันตามธรรมชาติของกระบวนการคือการพิจารณาความแปรผันตามธรรมชาติของผลผลิตก่อนที่เราจะทำการเปลี่ยนแปลงใดๆ กับกระบวนการ เนื่องจากSPCมีแนวโน้มที่จะลดความแปรผันของกระบวนการเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นเมื่อเราเข้าใจกระบวนการได้ดีขึ้นและมีประสบการณ์ในการดำเนินงานมากขึ้น เราจึงพยายามลดความแปรผันของกระบวนการลง ความรู้เกี่ยวกับหลักการของความแปรผัน ตามธรรมชาติ ช่วยให้เราหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงที่ไม่จำเป็นใดๆ กับกระบวนการ ซึ่งอาจเพิ่มความแปรผันให้กับกระบวนการแทนที่จะลดลง