过程能力计算器:Cp 与 Cpk

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标准差必须来自一个已经稳定的过程。在还在跳的过程上,这些指数描述的是一件停不下来、来不及被描述的事情,而那个数字会一直好看,直到它不好看的那天。

下面的数字假定测量值服从钟形曲线。正是这个假定把一个指数变成了不良率,而当你预测的不良率和你看到的对不上时,这也是第一件该检查的事。

结果

把过程的位置也算进去、而不只算离散之后的能力

只算离散的能力
到上限还剩多少余地
到下限还剩多少余地
每百万件中超出规格的件数
过程离中间有多远,用标准差数
如果对准中心、其他一概不变,每百万件会有多少
若不对准中心,要达到同样结果,标准差需要削减多少,按百分数

在完全不动离散的情况下,偏离中心会造成什么

离中间几个标准差只算离散的能力把位置也算进去的能力每百万件中超出规格的件数

在那张表里,第二列一次也没有动。离散一点没变,过程只是横向挪了一下。可不良率却按数量级往上爬,因为落到限外的东西取决于过程离那道限有多远,而一个只看宽度的指数完全看不见这一点。

六西格玛质量那个著名数字也出自这里。一个规格在每一侧都有六个标准差宽的过程,对准中心时大约每十亿件出两个不良。可是人人引用的数字却是每百万三点四,而这整段差别,是为过程在长期里游走一个半标准差偏离中心所留的余量。同样的离散,同样的限值,一千七百倍的不良。

实际的读法是:对准中心通常是这份工作里便宜的那一半,却总是最后才做。挪动一个过程所在的位置是调整;让它波动更小是项目。当两个指数不一致时,它们之间的差距就是在告诉你,用一次调整的价钱能拿到多少。

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Cp 和 Cpk 有什么区别?

Cp 只把规格的宽度和过程的宽度作比较,别的什么都不看。Cpk 比较的是过程到每一道限的距离,所以宽度和位置它都看得见。

所以它们可以差得很离谱。一个规格宽达十二个标准差的过程,不管坐在哪里,Cp 都是 2,00。对准中心时它的 Cpk 也是 2,00,每百万出 0,002 个不良。挪到离某道限一半路的地方,Cp 仍是 2,00,Cpk 掉到 1,00,每百万出 1.350 个。平均值正好压在限上时,Cp 还是 2,00,Cpk 变成零,一半的东西都在规格之外。

过程坐在哪里Cp,只看宽度Cpk,宽度加位置每百万不良数
Centred2.002.000.002
Halfway to the limit2.001.001350
On the limit2.000.00500000
为什么六西格玛质量是每百万 3,4 个不良,而不是少得多?

因为那个著名的数字里,已经先包含了给过程偏离中心留的余量。规格在每一侧都有六个标准差、过程又对准中心时,得到的是每百万约 0,002 个不良,而不是 3,4 个。

3,4 这个数字,是同一个过程被挪离中心一个半标准差之后的结果——那正是摩托罗拉最初的工作所假定的、真实过程在长期里会有的漂移。两个数字之间,离散什么也没变,变的只是对中,而这就要价大约一千七百倍。

离中心几个标准差Cp,只看宽度Cpk,宽度加位置每百万不良数
0.02.002.000.002
0.52.001.830.019
1.02.001.670.287
1.52.001.503.4
2.02.001.3331.7
我该先降低离散,还是先把过程对准中心?

几乎总是先对准中心,因为它是两者中便宜的那个,而计算器会准确告诉你它值多少。挪动一个过程的位置通常是调整;让它波动更小通常是项目。

一个 Cp = 1,33、坐在离中心一个标准差处的过程,每百万出 1.350 个不良。只把它对准中心就降到 63。要在不对准中心的情况下达到同样的 63,你得把标准差削掉将近百分之二十二——同样的结果,却是另一个量级的力气。

Cpk 到多少才算够好?

对一个已经成型的过程来说,1,33 是常见的底线;在故障代价高或事后难以察觉的地方,1,67 很常见。低于 1,00 时,规格比过程能守住的还窄,逐件全检就成了把坏件拦下来的唯一办法。

把这些数字当作惯例,而不是法律。它们真正编码的,是你愿意接受的不良率,而该拿来争论的正是这个率:一个对准中心的过程,在 1,00 时每百万出 2.700 件,在 1,33 时出 63 件,在 1,67 时出 0,6 件。

Cpk,过程已对准中心每百万不良数
1.002700
1.3363
1.670.6
2.000.002
Cpk 会是负数吗?

会,而这意味着平均值已经落在规格限之外,所以过程做出来的东西有一半以上本就在限外。

到那一步,这已经不是可以循序渐进改善的能力问题了。那是一个要纠正的设定,而这些指数只有在过程回到限内之后,才重新描述得出有用的东西。

为什么我算出来的不良率和我实际看到的对不上?

最常见的原因是:把一个指数换算成不良率,前提是测量值服从钟形曲线,而很多真实过程并不服从。凡是有硬性物理下限的,或者刀具只朝一个方向磨损的,都会产生偏斜的分布,而你关心的那条尾巴,恰恰是这个前提垮得最厉害的地方。

第二个原因是稳定性。这些指数描述的是一个待得住的过程。如果你的过程在班次之间或批次之间漂移,那你在一小段窗口里量到的标准差,并不是你日常相处的那个标准差,于是不良率在纸上会比在箱子里好看。