CPK-制程能力分析

CPK制程能力分析品管中心制作:左新辉审核:钟小青日期:2013.9.18瑞丰内部培训教材•制程能力指数分析的目的预测过程质量特征值的变异对公差的符合程度帮助产品开发和过程开发者选择和设计产品/过程对新设备提出要求评价并选择供应商过程公差有交互作用时制定工艺规划找出影响过程质量的瓶颈因素减少制造过程的变异•CPK：ComplexProcessCapabilityindex的缩写，是现代企业用于表示制程能力的指标。制程能力是过程性能的允许最大变化范围与过程的正常偏差的比值。制程能力研究在於确认这些特性符合规格的程度，以保证制程成品不符规格的不良率在要求的水准之上，作为制程持续改善的依据,当我们的产品通过了GageR&R的测试之后，我们即可开始Cpk值的测试。CPK值越大表示品质越佳。•Cpk基础1.Cpk的中文定义为：制程能力指数，是某个工程或制程水准的量化反应，也是工程评估的一类指标。2.同Cpk息息相关的两个参数：Ca,Cp.Ca:制程准确度。Cp:制程精密度。3.Cpk,Ca,Cp三者的关系：Cpk=Cp*(1-｜Ca｜)，Cpk是Ca及Cp两者的中和反应，Ca反应的是位置关系(集中趋势)，Cp反应的是散布关系(离散趋势)4.计算取样数据至少应有25~32组数据，方具有一定代表性。5.计算Cpk除收集取样数据外，还应知晓该品质特性的规格上下限(USL，LSL)，才可顺利计算其值。6.首先可用Excel的“STDEV”函数自动计算所取样数据的标准差(σ)，再计算出规格公差(T)，及规格中心值(u).规格公差＝规格上限－规格下限；规格中心值＝（规格上限+规格下限）/2；•Cpk基础7.依据公式：Ca=(X-U)/(T/2)，计算出制程准确度：Ca值(x为7所有取样数据的平均值)8.依据公式：Cp=T/6σ，计算出制程精密度：Cp值9.依据公式：Cpk=Cp(1-|Ca|)，计算出制程能力指数：Cpk值10.Cpk的评级标准：（可据此标准对计算出之制程能力指数做相应对策)•Cpk基础•Cpk的取值范围•级别•过程能力的评价•Cpk≥1.67•1.67＞Cpk≥1.33•1.33＞Cpk≥1.0•1.0＞Cpk≥0.67•0.67＞Cpk•Ⅰ•Ⅱ•Ⅲ•Ⅳ•Ⅴ•过程能力较高•过程能力充分•过程能力尚可，但接近1.0时要注意•过程能力不足，需采取措施过程能力严重不足CPK公式汇总•Cpk=Cp*(1-｜Ca｜)或2/TUXCa3sX-3-USLUSLCPU)ˆ3LSLX,ˆ3XUSLmin(Cpk3sLSL-X3LSL-PLC11)(Sσˆ12122nXnXnXXniinii{}LSL-USL2kk)-1()3(2LSLUSL-3s2-LSL-32-LSL-)2(,)1(==+=±=±==PPKPKPLPUPKCCUSLUSLCCCMinCCPK前的准备1.设备需要稳定(通过GageR&R测试)2.人员熟练度要够,要非常清楚测试的手法3.制程能力要稳定4.抽样的水准要定义清楚---随机抽样---系统抽样(每隔多少抽第几片)---随机+系统抽样---抽样样本大于25组,每组最好能有5个样本---抽样样本要有代表性,广泛性5.测试的点要固定6.要亲自参与•8•68.26%•95.45%•99.73%•μ•+1σ•+2σ•+3σ•-1σ•-2σ•-3σ正态分布•正态分布的特征：•1、中间高，两边低，左右对称；两边伸向无穷远。•2、与横坐标所围成区域的面积为1；制程能力分析的基础制程能力分析的基础正态分布概率：•u-3σu-2σu-σuu+σu+2σu+3σ•0.340.34•0.1350.135•0.02350.0235•P(u-1σXu+1σ)=0.6827•P(u-2σXu+2σ)=0.9545•P(u-3σXu+3σ)=0.9973•P(u-6σXu+6σ)=0.9999966製程能力的基础•製程能力的意義:–製程能力是指製程在管制狀態下,製程符合規格的能力–一般以下列的製程特性來衡量製程能力:•準確度(CapabilityofAccuracy)簡稱Ca•精確度(CapabilityofPrecision)簡稱Cp製程能力的基础:•準確度Ca:–實際中心點與規格中心點的差異稱為準確度–在製程上,實際中心與規格中心的差異愈小,準確度愈高,製程愈理想•準確度•A製程:•準確度較高,製程較理想•B製程:•準確度較低,製程較不理想製程能力的基础:•精確度Cp:–品質特性的散佈範圍大小或集中度稱為精確度–在製程上,散佈範圍(或稱變異)愈小,精確度愈好,製程愈理想•精確度•A製程:•精確度較高,製程較理想•B製程:•精確度較低,製程較不理想製程能力的基础:•製程能力的要求:–合格==準確度要高–穩定==精確度要好•由以上的要求可知,所有製程中,A是最理想•A製程:準確度與精確度兩都高•B製程:準確度高但精確度差•C製程:精確度高但準確度差製程能力指標:•Cpk準確度與精確度的綜合指標–Ca只能反映製程的準確性–Cp只能反映製程的精確性–由於Cpk同時考慮準確度與精確度,故應用上最為廣泛製程能力指標:•名詞解釋:–雙邊規格:品質特性的合格範圍同時有上限及下限規定者稱為雙邊規格•例如腳長規格:3.5mm0.1mm–單邊規格:品質特性的合格範圍僅定上限或下限者稱為單邊規格•例如金線拉力規格7克,Vf規格1.4VCa製程能力指標:•Ca的介紹:–公式:–說明:•:平均數•U:規格中心值•T:規格上限-規格下限–Ca僅適用於雙邊規格,單邊規格無法計算Ca2/TUXCaXCa製程能力指標:•Ca等級的參考標準:•一般製程要求Ca12.5%等級Ca值範圍ACa12.5%B12.5%Ca25%C25%Ca50%D50%Ca製程能力指標:•Cp的介紹:–公式:•雙邊規格:單邊規格說明:•:平均數•:標準差•T:規格上限-規格下限•USL:規格上限•LSL:規格下限ˆ6TCpσˆ3XUSLCpσˆ3LSLXCp•僅定規格上限•僅定規格下限ˆX•仅有上公差限Cpk=Cpu:•USL•µ3sX-3-USLUSLCPUCpu製程能力指標:3sLSL-X3LSL-PLC•µ•LSL•仅有下公差限Cpk=Cpu:Cpl製程能力指標:製程能力指標:•注意事項:–由公式可知,Cp是不考慮製程的中心點–標準差計算最好用以下標準差的定義公式–若無適當的計算機,則標準差亦可用下面簡易公式計算:11)(Sσˆ12122nXnXnXXniinii2dRˆR•:全距平均數•d2:請查閱附錄d2係數表製程能力指標:•Cp等級的參考標準:•一般製程要求Cp1.33等級Cp值範圍A+1.66CpA1.33Cp1.66B1.00Cp1.33C0.67Cp1.00DCp0.67Cpk製程能力指標:•Cpk的介紹:–公式:•雙邊規格:•單邊規格:以Cp來表示•雙邊規格亦有人採用以下公式:Cpk=Cp*(1-Ca))ˆ3LSLX,ˆ3XUSLmin(Cpkσˆ3XUSLCpσˆ3LSLXCp•僅定規格上限•僅定規格下限•1.仅有USL：•2.仅有LSL：•3.USL和LSL都存在:PLPKPUPKCCCC==•LSL•USL2LSL+=USL{}LSL-USL2kk)-1()3(2LSLUSL-3s2-LSL-32-LSL-)2(,)1(==+=±=±==PPKPKPLPUPKCCUSLUSLCCCMinCCpk製程能力指標:製程能力與不良率:•準確度偏移後,不良率升高製程能力與不良率:•精確度愈差,不良率愈高製程能力與不良率:•從另一觀點,Cpk所代表是規格公差與自然公差比值•由以右圖可知,Cpk愈大,不良率愈小•規格下限•規格上限•Cpk=2•Cpk=1.33•Cpk=10-3σ-2σ-1σ1σ2σ3σ0-6σ-5σ-4σ-3σ-2σ-1σ1σ2σ3σ4σ5σ6σ03σ1σ-1σ-3σ4σ2σ-2σ-4σCpk与Cp的比较说明•Cp表示过程加工的一致性,即质量能力,Cp越大,则质量能力越强;而Cpk反映过程中心与公差中心的偏移情况,Cpk越大,则二者偏离越小,是过程的”质量能力”与”管理能力”二者综合的结果。Cp0.330.671.001.331.672Cpk0.3368.27%84.00%84.13484.13%84.13447%84.13447%0.6795.45%97.72%97.73%97.74299%97.74299%1.0099.73%99.87%99.86501%99.86501%1.3399.99%99.99683%99.99683%1.6799.99994%99.99997%2.0099.99998%•过程能力指数Cp和Cpk的应用Cp表示了过程固有的均匀性、一致性，Cp越大，则过程特性值的分布越集中，过程能力越强。Cpk表示了实际过程特性值与规范的符合程度，既要考虑特性值分布的集中程度，也要考虑实际分布中心与公差中心的偏离程度，是二者的综合体现。从数学上看Cpk与Cp的关系是：Cpk≤Cp，在实际运用过程中会遇到如下四种情况：•a.如Cp足够大但是Cpk不足（例如Cp＞2、Cpk＜1.33，表明过程特性值分布中心•与公差中心偏离太大，过程的管理能力不足，此时往往只需要采取局部措施，使分布•中心向公差中心“瞄准”。•b.如Cp太小（Cp＜2甚至更低，表明过程固有的加工能力不足以满足六西格马质量要•求，需要从人、机器、物料、方法、环境等方面采取措施（如更换更为先进的设备）•，提高过程的固有加工能力。•c.Cp和Cpk均能满足要求（Cp≥2、Cpk≥1.33），则说明过程能力非常充分，完全能够•满足规范的要求，此时不需要进行过程调整，只需要维持现状即可。•d.如Cp太高（Cp远远大于2），则说明过程的加工能力超出了我们的预期，加工可能•存在“质量过剩”。製程能力的提升:•製程能力的品質等級:ExcellentCp≧2.00Cpk≧1.501stclassqualityCp≧1.501.5Cpk≧1.332ndclassqualityCp≧1.201.33Cpk≧1.003rdclassqualityCp≧1.001.00Cpk≧0.804thclassqualityCp≧0.800.80Cpk≧0.605thclassqualityCp≧0.600.60Cpk≧0.40ExtremepoorqualityCp0.6Cpk0.40•通过控制图可以确定过程是否稳定.常用的控制图有:•-均值(Xbar)-极差(R)控制图•-均值(Xbar)-标准差(S)控制图•用控制图来分析稳定性*•控制图运行示例从图1可以看出在第12组数据中处于超控制限数据，此计算点为非受控状态，需要经过调整后才能计算Cpk。在进行Cpk的计算时，可以看到，将录入的数据依照时间顺序依次排列，每产生一个新的测量值则其它所有的历史数据以组数为单位均向前移组数位，保证了数据的不断更新控制图编号：QP-028-1A/2R图控制项目测量单位日期/时间8-238-238-248-248-248-248-258-258-25130847513084751308475130847513084751308475130847513084751308475ΣＸ＝2285.37154.1850.7154.7249.9945.7452.3451.8545.1946.05ΣＲ＝60.31252.5455.6552.4853.9949.6552.1849.6552.3852.01Ｎ＝45353.7252.2453.0854.341.6350.2554.6950.9145.83454.2952.3850.3150.7949.5851.6651.2853.9654.55X18.28552.0650.