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过程能力概述

过程能力也称工序能力，是指过程加工方面满足加工质量的能力，它是衡量过程加工内在一致性的，最稳态下的最小波动。当过程处于稳态时，产品的质量特性值有99.73%散布在区间[μ-3σ，μ+3σ]，（其中μ为产品特性值的总体均值，σ为产品特性值总体标准差）也即几乎全部产品特性值都落在6σ的范围内﹔因此，通常用6σ表示过程能力，它的值越小越好。

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过程能力指数Cp的定义及计算

过程能力指数Cp是表征过程固有的波动状态，即技朮水平。它是在过程的平均值μ与目标值M重合的情形，如下图所示：

过程处于统计控制状态时，过程能力指数Cp可用下式表示：

Cp = (USL-LSL)/6σ

而规格中心为M=(USL+LSL)/2，因此σ越小，过程能力指数越大，表明加工质量越高，但这时对设备及操作人员的要求也高，加工成本越大，所以对Cp值的选择应该根据技朮与经济的综合分析来决定。一般要求过程能力指数Cp≧1，但根据6Sigma过程能力要求Cp≧2，即在短期内的过程能力指数Cp≧2。

例：

某车床加工轴的规格为50±0.01mm，在某段时间内测得σ =0.0025，求车床加工的过程能力指数。 

Cp = (USL-LSL)/6σ     =0.02/ (6*0.0025)     =1.33

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过程能力指数Cpk的定义及计算

上面我们讨论了Cp，即过程输出的平均值与目标值重合的情形，事实上目标值与平均值重合情形较为少见；因此，引进一个偏移度K的概述，即过程平均值μ与目标值M的偏离过程，如下图所示：

K=|M-μ|/(T/2) = 2|M-μ|/T (其中T=USL-LSL)Cpk = (1-K)*Cp= (1-2|M-μ|/T)*T/6σ       =T/6σ-|M-μ|/3σ

从公式可知： 

Cpk=Cp-|M-μ|/3σ，即Cp-Cpk=|M-μ|/3σ，尽量使Cp=Cpk，|M-μ|/3σ是我们的改善机会。

例：

某车床加工轴的规格为50±0.01mm，在某段时间内测得平均值μ=49.995，σ=0.0025，求车床加工的过程能力指数。 

Cpk =T/6σ- |M-μ|/3σ       =0.02/ (6*0.0025)-|50-49.995|/ (3*0.0025)       =1.33-0.667       =0.676

补充阅读：

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PPK与CPK定义，差异分析及计算

定义：

PP （Performance Index of Process）不考虑过程有无偏移，容差范围除以过程性能。

Cpk （Preliminary process Capability）考虑过程有偏差时，样本数据的过程性能。

*ppk 通常用来与cp及Cpk对比，度量和确认内改进的优先次序。

适用环境

  ppk：过程性能指数，表示的是过程在一段时间内的表现

1:输出满足规格要求+预测图形+长期不稳定过程（不要求过程稳定）

2:小批生产（试产）的过程性能评价，要求Ppk>1.67；

3·用于实时过程性能研究和初始过程能力评估.

  Cpk：过程能力指数，表示过程本身的能力，一种理想的状态下的指数。

1:过程稳定+足够历史数据/初始数据（More than 100个体数据&25子组

2:大批量生产后的生产能力的评价，要求Cpk>1.33

3:主要用于周期性的过程评价.

  注解：

1、有时CPK需要借助PPK的控制界限来作控制

2、PPK表示所有数据之间的变差；CPK剔除组内变差（组内均值），仅考虑子组变差。

3、PPK和CPK的区别就好像是一个人的工作表现和工作能力之间的差别一样。

4、Cpk计算之前，一定要检查过程是否稳定。一般要求有100个数据，25个均值。

取样方式：子样定间隔时间选取（如：每隔1小时连续取4个样本，计算均值。通过xbar-R图来检查过程是否稳定。如果稳定，计算得到的是Cpk。

5、PPK不要求检查过程是否稳定。

取样方式：无需1小时间隔，连续取100个数据。

因PPK未检查过程是否稳定（风险），要求目标PPK>1.67.

因PPK中可能有特殊原因变差不能称之为过程能力指数，而是过程性能指数。

6、过程不稳定，则需查明特殊原因并消除后重新进行评估（过程繁琐）。对于初期数据匮乏案例，在客户同意后可采用PPK。

7、当过程稳定+CPK满足要求时，利用控制图来监视过程。过程实际运行有可能发生特殊原因，一旦发现就要查明后消除它，使过程回到稳定。

8、当过程运行相当长一个时期以后，要定期检查CPK>1.33。通常长期CPK 1.33，表明过程变差比较小（USL-LSL是规格确定值），此时同时检测CPK，若CP和CPK相差很大，则说明过程便宜较大，需要做居中处理。

再比较CPK和PPK，若两者相差不大则过程受特殊因素的影响小，反之影响很大。

b. 特殊因素的影响往往比较容易找到，但如果CP本身就很小则说明过程受普通因素的变差影响大，若想提升过程能力则需要更多的投入和更高的决策才能解决问题。

因此即使cpk值很高（比如大于2），如果其与CP/CPK相差较大则需改进过程。

c. 若CPK比PPK则：1过程没有受控2控制图上有异常点3.计算人员错用了结论。

  PPK和CPK的区别点：

1、δ的计算公式不同，PPK采用标准差，CPK用经验公式（偏差很小）

2、取样方法不同：PPK要短时间内连续生产的，CPK一般是每天取一组数据（一般5个）。

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