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過程能力指數CP CPK PP PPK
來源: | 作者:jxwsdcom | 發布時間: 2018-09-21 | 6782 次瀏覽 | 分享到:
過程能力指數 百科名片 過程能力指數是指過程能力滿足產品質量標準要求(規格范圍等)的程度。也稱工序能力指數,是指工序在一定時間里,處于控制狀態(穩定狀態)下的實際加工能力。它是工序固有的能力,或者說它是工序保證質量的能力。這里所指的工序,是指操作者、機器、原材料、工藝方法和生產環境等五個基本質量因素綜合作用的過程,也就是產品質量的生產過程。
簡介
過程能力指數(Process capability index)表示過程能力滿足技術標準(例如規格、公差)的程度,一般記為CP。

用途

工序能力是表示生產過程客觀存在著分散的一個參數。但是這個參數能否滿足產品的技術要求,僅從它本身還難以看出。因此,還需要另一個參數來反映工序能力滿足產品技術要求(公差、規格等質量標準)的程度。這個參數就叫做工序能力指數,它是技術要求和工序能力的比值。
過程能力指數的值越大,表明產品的離散程度相對于技術標準的公差范圍越小,因而過程能力就越高;過程能力指數的值越小,表明產品的離散程度相對公差范圍越大,因而過程能力就越低。因此,可以從過程能力指數的數值大小來判斷能力的高低。從經濟和質量兩方面的要求來看,過程能力指數值并非越大越好,而應在一個適當的范圍內取值。
制程能力過程性能的允許最大變化范圍與過程的正常偏差的比值。
制程能力研究在於確認這些特性符合規格的程度,以保證制程成品不符規格的不良率在要求的水準之上,作為制程持續改善的依據。
當我們的產品通過了GageR&R的測試之后,我們即可開始Cpk值的測試。
CPK值越大表示品質越佳。
CPK=min((X-LSL/3s),(USL-X/3s))

算法

計算公式

CPK= Min[ (USL- Mu)/3σ, (Mu - LSL)/3σ]
1、雙側規格
過程能力指數雙側規格計算公式

  過程能力指數雙側規格計算公式

雙側規格情形的過程能力指數,這時,過程能力指數CP的計算公式如下:式中,T為過程統計量的技術規格的公差幅度;TU、TL分別為上、下公差界限;σ為過程統計量的總體標準差,可以在過程處于穩態時得到。
2、有偏移情形
有偏移情形的過程能力指數:當過程統計量的分布均值μ與公差中心M不重合(即有偏移)時,如圖1所示,顯然不合格率(如圖上的PU)增大,也即CP值降低,故式(1)所計算的過程能力指數不能反映有偏移的實際情形,需要加以修正。定義分布的總體均值μ與公差中心M的偏移為ε=|M-μ|,μ與M的偏移度K為:
人偏移情形的過程能力指數計算公式

  人偏移情形的過程能力指數計算公式

這樣,當μ=M(即分布中心與公差中心重合,無偏移)時,K=0,則CPK=CP;而當μ=TU或μ=TL時,K=1,CPK=0,表示過程能力由于偏移而嚴重不足,需要采取措施加以糾正。顯然,具有:
CPK≤CP
3、單側規格
單側規格情形的過程能力指數:若只有規格上限的要求,而對規格下限無要求,則過程能力指數計算如下:
單側規格過程能力指數計算公式

  單側規格過程能力指數計算公式

式中,CPU為上單側過程能力指數。若μ≥TU,令CPU=0,表示過程能力嚴重不足,過程的不合格品率高達50%以上。若只有規格下限的要求。[1]

運算方法

過程能力指數運算有5種計算方法:
直方圖(兩種繪圖方法);
散布圖(直線回歸和曲線回歸)(5種);
計算剩余標準差;排列圖(自動檢索和排序);
波動圖(單邊控制規范,也可以是雙邊控制規范)。

指標

Cp、Cpk

我們常常提到的過程能力指數Cp、Cpk是指過程的短期能力。
Cp是指過程滿足技術要求的能力,常用客戶滿意的偏差范圍除以六倍的西格瑪的結果來表示。
T=允許最大值(Tu)-允許最小值(Tl)
Cp=T/(6*σ)
所以σ越小,其Cp值越大,則過程技術能力越好。
Cpk是指過程平均值與產品標準規格發生偏移(ε)的大小,常用客戶滿意的上限偏差值減去平均值和平均值減去下限偏差值中數值小的一個,再除以三倍的西格瑪的結果來表示。
Cpk=MIN(Tu-μ,μ-Tl)/(3*σ)
或者Cpk=(1-k)*Cp,其中k=ε/(T/2)
通常狀況下,質量特性值分布的總體標準差(σ)是未知的,所以應采用樣本標準差(s)來代替。

Pp、Ppk

與Cp、Cpk不同的是, 過程能力指數Pp、Ppk是相對長期的過程能力,要求其樣本容量大,
其公式同Cp、Cpk一樣,但σ是全部樣本的標準偏差,即等于所有樣本的標準差S。

指數意義

1.67-2 過大,可適當放寬檢驗
1.33-1.67 充分,繼續保持
1-1.33 正常,但接近1危險
小于1 不充分,需改進,嚴重時停產需整頓

說明

以上所提情況皆為正態情況下,當為非正態時情況則不同。
例如:某些產品的質量特性值是遵從指數分布的,Cp=T/(5.9*σ).過程能力指數, 制程準確度, 制程精密度三者的關系 Cpk = Cp * ( 1 - |Ca|)
Cpk是Ca及Cp兩者的中和反應,Ca反應的是位置關系(集中趨勢),Cp反應的是散布關系(離散趨勢)

應用

1 當選擇制程站別Cpk來作管控時,應以成本做考量的首要因素,還有是其品質特性對后制程的影響度。
2. 計算取樣數據至少應有20~25組數據,方具有一定代表性。
3. 計算Cpk除收集取樣數據外,還應知曉該品質特性的規格上下限(USL,LSL),才可順利計算其值。
4. 首先可用Excel的“STDEV”函數自動計算所取樣數據的標準差(σ),再計算出規格公差(T),及規格中心值(u). 規格公差=規格上限-規格下限;規格中心值=(規格上限+規格下限)/2;
5. 依據公式:Ca=(X-U)/(T/2) , 計算出制程準確度:Ca值 (x為所有取樣數據的平均值)
6. 依據公式:Cp =T/6σ , 計算出制程精密度:Cp值
7. 依據公式:Cpk=Cp(1-|Ca|) , 計算出制程能力指數:Cpk值
8. Cpk的評級標準:(可據此標準對計算出之制程能力指數做相應對策)
A++級 Cpk≥2.0 特優 可考慮成本的降低
A+ 級 2.0 > Cpk ≥ 1.67 優 應當保持之
A 級 1.67 > Cpk ≥ 1.33 良 能力良好,狀態穩定,但應盡力提升為A+級
B 級 1.33 > Cpk ≥ 1.0 一般 狀態一般,制程因素稍有變異即有產生不良的危險,應利用各種資源及方法將其提升為 A級
C 級 1.0 > Cpk ≥ 0.67 差 制程不良較多,必須提升其能力
D 級 0.67 > Cpk 不可接受 其能力太差,應考慮重新整改設計制程。
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