CPK值
一、制程能力是个什么东西?
所谓『制程能力』就是一个制程在固定的生产因素(条件)及稳定管制下所展现的品质能力。 那些是「固定的生产因素(条件)」;如
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
的品质、模治具、机器设备、作业方法与作业者的训练、作业照明与环境、检验设备、检验方法与检验者的训练….等等皆属之。 什么是「稳定管制」;就是以上因素加以
标准
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化设定后,并彻底实施后,且该制程之测定值,都是在稳定的管制状态之下,此时的品质能力才可说是该制程的制程能力。 制程能力如何表示:
1.制程准确度Ca (Capability of accuracy) 2.制程精确度Cp (Capability of precision ) 3.综合评价 (不良率 p )
4.制程能力指数 Cpk
以上最常用的是 Cpk、Cp、Ca,而 p比较少有人使用。
1. 制程准确度Ca (Capability of accuracy) 凡从制程中所获得之数据(实绩),其 平均值( x ) 与规格中心值(μ) 之间偏差的程度,称为制程准确度Ca
Ca,( X , μ ) / ( T / 2 )
T, SU , SL , 规格上线 , 规格下线
※如系单边公差时,则不适用
由上述可知:
1.平均值( x ) 愈接近 规格中心值(μ) 愈好 (尽量趋近或相等)
2.所以Ca值愈小愈好 (尽量趋近于0)
3.惟群体呈左右对称之常态分布时,才能使用Ca做制程能力分析。(单边公差时,Ca为0) 4.正值(,) 时表示偏高;负值(,) 时表示偏低。
2. 制程精确度Cp (Capability of precision)
从制程中全数检验或随机抽样 (一般
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n 须在 50个以上 ) 所计算出来之样本标准差 ( σx ),再乘以?( n / ( n , 1)),以推定实绩群体标准差 ( σ) 。
计算出样本的σx
用3σ与规格容许公差做比较 。
σx ×?(?×ī,×)/( n / ( n , 1))
计算群体的σ
Cp , 规格容许差 / 3 σ , 规格公差 / 6 σ , ( T/ 2 ) / 3σ
由上述可知:
1.若T , 6 σ 时, Cp 值愈大。(离散趋势都在规格内)
2.Cp 值愈大愈好(尽量大于1以上)
3.若T , 6 σ 时, Cp 值愈小。(表示目前的生产条件,不适合此精密度之产品)
4. Cp 与 Ca成反比。(Cp愈大愈好,Ca则反之)
3.综合评价 (不良率 p )
当有些制程的生产实绩为了达成规格之要求,必须Ca 值与Cp值两者都要很好的情况下,而对整个制程品质之综合评价,计算出不良率 p
Z1, 3 Cp ( 1 , Ca )….由Z1查常态分配表得P1 ,
Z2, 3 Cp ( 1 , Ca )….由Z2查常态分配表得P2 ,
p,,P1 , , P2 ,
由上述可知:
生产实绩如不能达成客户要求之 (允收批内)不良率,则必须立即处理,避免遭遇到退货的危险~~
4.制程能力指数 Cpk
Cpk是综合Ca和Cp两者之指数,其计算公式:
( X , μ ) / ( T / 2 ) Ca,
Cp , 规格容许差 / 3 σ , 规格公差 / 6 σ , ( T/ 2 ) / 3σ Cpk, ( 1 , | Ca | ) ×Cp
由上述可知:
1.当 Ca , 0 , Cpk , Cp
2.单边规格时,Cpk , Cp
二、制程能力分析在什么时候实施是正确的?
正如前面所提到,制程能力的评估必须要在制程稳定后,才能实施,也就是 X-R 管制图 已显示制程在稳定的统计管制状态下 (非机遇原因已经被发现,并经过分析与矫正,以及防止再发),而且继续保持在统计管制状态下。
因此回忆过去我们所做的,可以发现到一些问题:
1.未先执行管制图以确认制程的稳定性,就径行将所算得Cpk当做『真正』的制程能力。 2.不探讨非机遇原因,只是一味要求算Cpk,而制程并不会随着时间长而稳定。 3.为达成客户要求,只好修改数据,『表面』的Cpk非常『良好』,却冒着被退货的高风险。 4.制程不良率『变异』起伏太大时,只好用人海战术来克服,不断重工,现场人仰马翻。 5.没有因为Cpk不好,而针对『共同因』或『特殊因』, 采取矫正措施。 6.只要算得(尺寸)多,就愈接近事实(群体),就愈能符合客户的要求 ,, 7.客户有要求算Cpk,才去做,
三、执行制程能力分析前有那些步骤?
1. 确定制造流程 : 确定流程(图),订定QC工程表,列出管制之生产条件、品质特性…等。
2. 制造流程解析 : 利用5W1H手法,将制程各作业单元的变异因素加以掌握,并可得知制程所处的状态。
3. 决定管制项目 : 依制程之生产条件、品质特性、制程现况来决定管制项目。 4. 实施标准化 : 订定各项标准,并对相关人员实施各项标准之教育与训练。 5. 管制图的运用 : 应先建立解析用管制图,评估管制界限,再实施管制用管制图,持续观察制程的 稳定性与异常矫正。
6. 制程能力分析 : 收集数据,进行分析,以了解是否符合规格或客户要求,如不能符合,立即采取矫正行动。
7. 制程之持续管制: 除非有证据显示制程平均值或全距值发生变化,否则仍然使用原管制界限,不能随意修改。
四、制程能力分析的数据要如何评价?
1.制程准确度Ca (Capability of accuracy):
评价等级
分级基准
处置原则
A
|Ca|?12.5,
作业员遵守SOP操作并达到规格之要求,所以持续维持。
B
12.5,, |Ca| ? 25,
如有必要时,尽可能改进为A级。
C
25,, |Ca | ? 50,
作业员可能看错规格不按SOP操作或检讨规格及作业标准。 D
50 ,,|Ca|
应采取紧急措施,全面检讨有可能影响之因素,必要时得停止生产。 *对策方法是以制造单位为主、技术/品管单位为辅。 2.制程精确度Cp (Capability of precision ):
评价等级
分级基准
处置原则
A
1..33 ? Cp
甚为稳定,可考虑将规格公差缩小或此制程可胜任更精密之工作。 B
1.00 ? Cp, 1.33
有发生不良品的危险,必须加以注意,并设法维持不要使其变坏及迅速追查。
C
0.83 ? Cp, 1.00
检讨规格及作业标准,可能本制程不能胜任如此精密的工作。 D
Cp, 0.83
应采取紧急措施,全面检讨有可能影响之因素,必要时应停止生产。
对策方法是以技术单位为主、制造/品管单位为辅。, 3.综合评价 (不良率 p ):
评价等级
总评 (不良率 p , )
A
P ? 0.44 ,
B
0.44 , , P ? 1.22 ,
C
1.22 , , P ? 6.68 ,
D
6.68 , , P
注意;(1)其等级B、C、D须照Ca及Cp来处理。 (2)由于总评是根据Ca及Cp推定不良,其处置是要视下一工程或客户之要求。
(3)如不符合客户要求,一定要立即处理,避免遭遇到退货的危险。 4.制程能力指数 Cpk:
评价等级
Cpk值
处置原则
A
1.33 ? Cpk
制程能力已足够
B
1.00 ? Cpk, 1.33
尚可,应再努力
C
Cpk, 1.0
应加以改善
五、制程能力分析的数据要如何应用?
1.对设计单位提供基本资料:使其了解制程能力,从设计面解决问题。 2.分派工作到适当的机器上:决定一项机器设备能否满足要求。
3.用来验收全新或翻修调整过之设备:利用机械之能力安排适当工作,使其得到最佳之应用。 4.选用合格之作业员:剔除不合格人员或再施予教育和训练。
5.选择适当之工作方法:建立标准化SOP
6.根据规格公差设定设备之管制界限:为获得最经济、最稳定之生产。 7.当制程能力超越公差时,决定最经济之作业水准:
(1)制程能力较公差为窄时,用于建立经济管制界限。
(2)制程能力较公差为宽时,须调整一适当中心值,以获得最经济之生产。 8.找出最好的作业方式:建立最具价值之技术情报资料。
六、究竟要量测多少个样品才能计算Cpk?
之前我们已经讨论到,制程能力的评估必须要在制程稳定后,才能实施,也就是 X-R 管制图 已显示制程在稳定的统计管制状态下 (非机遇原因已经被发,并经过分析与矫正,以及防止再发),而且继续保持在统计管制状态下。要多少个样本数才能显示出制程的稳定性,理论要求最好有 25 个以上的样组,才具代表性。请大家注意~这里所提到的25 个以上的样组数是针对管制图而言,并不是指Cpk。
所以只要能了解制程的稳定性,即使 n ,2 ~ 5也能计算Cpk,但是唯一前提是必须先用计量值管制图,来持续观察制程稳定 (必要时采取矫正行动)。以上所探讨的角度,是从产品制程上出发,若是谈论到单一的模具、机器、设备….等等,个人建议是连续取样 100pcs来计算。如果所有生产条件相同,为何第一次与第二次的Cpk会有差异,这就是我们接下来要讨论的重点….
七、Cpk 是否能监测连续生产之制程,
假设同一量测员,采用随机抽样的手法,抽样区域可能落在群体上,不同的位置,自然会产生不同的结果,只要结果是在规格内我们都会允收。当然以少数样本的成绩代表群体的真实面貌,会有风险;如好批误判坏批,坏批误判好批。(如何避免风险,这不是现在要谈的主题,所以不再深入探讨,回归正题。) 这里所要表达的是,在制程稳定下,抽样实值有变化是属于正常现象,只是我们自己了不了解这个『变化』,究竟是属于系统(共同因变异)或是突发(特殊因变异)事件所产生的,
所以我们用某段时间的制程能力,并不足以代表整个制程是在稳定状态下。只能了解某段时间的制程能力是否符合要求(规格),无法了解到连续生产的制程有何变化,最后大家为求速成,只计算Cpk (重视结果,这还是『某段时间』的结果),不做管制图 (忽视过程,不良或
然率蠢蠢欲动) ,稍一不慎不良品如洪水猛兽般,必须倾全厂之力去抵挡 (重工),甚至要面临被退货的高风险~
最后我们可以做个结论:
1.任何的抽样都有误差的存在 (随机问题)
2.没有一个制程可以做到100,在统计管制状态之下(变异问题)
3.没有任何制造批为完全之常态分配 (或是其它型态分配,如果不是近似常态,Cpk就值得争议)
4.因此,所有制程能力分析的结果必须很小心考虑 (而不是只是看一看就好),并且以很保守谨慎的态度去解析。
总结
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1. 以上仅探讨产品的制程能力分析,事实上制程能力的应用非常广泛(如同第13页所述)可以单独针对机器设备、模具等来研究。
2. 本文的目的是在做观念的沟通与交流,所以在这里不做习题或范例的详细解说。 3. 希望透过这篇内容,能激起大家的共鸣,互相砥砺,让制程能力分析能真正落实到产品的制程上。