制程能力知識分析講解

1、e1999 年對公司來說， 可定義為 OEM 品質年，此話怎講 ?因為從去年 HP 的 PIGLET 開始生產后，陸陸續(xù)續(xù)接到 OEM 客戶的訂單，諸如 NEC 、 PANASONIC 、廣宇、以及最近的通用、 INTEL 等等；我們可以從過去的經驗與事實，去觀察與分析 OEM 客戶非常重視產品的品質管制，認為供貨商是產品生產系統(tǒng)的源頭或重要的一部份，足以影響產品是否能及時推上市，獲得好評的重要關鍵之一。因此對于品質管制手法的使用， 一直是 OEM 客戶注意的焦點。尤其是制程能力分析 (Analysis for Process Capability) 的應用，大家都視為是一新開發(fā)產品導入量產階

2、段的指針，所以本文的主題將針對 制程能力分析 來進行研討。接下來將透過下列幾個問題，來切入正題:一、制程能力是個什么東西？二、制程能力分析在什么時候實施是正確的？三、執(zhí)行制程能力分析前有那些步驟？四、制程能力分析的數據要如何評價？五、制程能力分析的數據要如何應用？六、究竟要量測多少個樣品才能計算Cpk ？七、 Cpk是否能監(jiān)測連續(xù)生產之制程？一、制程能力是個什么東西?所謂制程能力 就是一個制程在 固定的生產因素 (條件 )及穩(wěn)定管制 下所展現的品質能力。那些是固定的生產因素 (條件 )；如設計的品質、模治具、機器設備、作業(yè)方法與作業(yè)者的訓練、作業(yè)照明與環(huán)境、檢驗設備、檢驗方法與檢驗者的訓練 .

3、等等皆屬之。什么是穩(wěn)定管制；就是以上因素加以 標準化設定后，并 徹底實施 后，且該制程之 測定值，都是在穩(wěn)定的管制狀態(tài) 之下，此時的品質能力才可說是該制程的制程能力。制程能力如何表示：1. 制程準確度 Ca (Capability of accuracy)2. 制程精確度 Cp (Capability of precision )3. 綜合評價 (不良率 p )4. 制程能力指數 Cpk以上最常用的是 Cpk 、Cp 、Ca ，而 p 比較少有人使用。1. 制程準確度 Ca (Capability of accuracy)凡從制程中所獲得之數據 (實績 )，其 平均值制程常態(tài)曲線標準常態(tài)曲線(

4、生產實績 )(設計規(guī)格 )( x ) 與規(guī)格中心值 () 之間偏差的程度， 稱為制程準確度 CaXCa ( X )/(T /2)TSUSL規(guī)格上線 規(guī)格下線如系單邊公差時，則不適用由上述可知 :1. 平均值 ( x ) 愈接近 規(guī)格中心值 ( ) 愈好 (盡量趨近或相等 )2. 所以 Ca 值愈小愈好 (盡量趨近于 0)2. 惟群體呈左右對稱之常態(tài)分布時， 才能使用 Ca做制程能力分析 。(單邊公差時， Ca 為 0)4 .正值 () 時表示偏高； 負值 () 時表示偏低。2. 制程精確度 Cp (Capability of precision)從制程中全數檢驗或隨機抽樣(一般樣本n須在 50

5、個以上) 所計算出來之 樣本標準差( x)，再乘以( n / ( n 1 ）)，以推定實績 群體標準差( )。用 3 與規(guī)格容許公差做比較。隨機抽樣 全數檢驗計算出樣本的 xCp 規(guī)格容許差/3 規(guī)格公差/6 (T/2)/3 由上述可知：計算群體的 x ×( n / ( n 1）)1. 若 T 6 時， Cp 值愈大。（離散趨勢都在規(guī)格內）2.Cp值愈大愈好 （盡量大于 1 以上）3. 若 T 6 時， Cp 值愈小。 (表示目前的生產條件，不適合此精密度之產品 )4. Cp 與 Ca 成反比。 (Cp 愈大愈好， Ca 則反之 )3. 綜合評價 (不良率 p )當有些制程的生產實績

6、為了達成規(guī)格之要求，必須 Ca值與 Cp 值兩者都要很好的情況下，而對整個制程品質之綜合評價，計算出 不良率pSUXSLZ1Z2Z1 3 Cp ( 1 Ca ).由 Z1 查常態(tài)分配表得P1 Z2 3 Cp ( 1 Ca ).由 Z2 查常態(tài)分配表得P2 p P1 P2 由上述可知 :生產實績如不能達成客戶要求之(允收批內 )不良率，則必須立即處理，避免遭遇到退貨的危險！ ！4. 制程能力指數 CpkCpk 是綜合 Ca 和 Cp 兩者之指數，其計算公式 :Ca ( X )/(T / 2)Cp 規(guī)格容許差 規(guī)格公差/3 6 (T/2)/3 Cpk ( 1 | Ca | )×Cp由上述

7、可知 :1.當 Ca 0 ， Cpk Cp2. 單邊規(guī)格時， Cpk Cp二、制程能力分析在什么時候實施是正確的?正如前面所提到，制程能力的評估必須要在制程穩(wěn)定后，才能實施 ，也就是 X-R 管制圖 已顯示制程在穩(wěn)定的統(tǒng)計管制狀態(tài)下(非機遇原因已經被發(fā)現， 并經過分析與矯正，以及防止再發(fā) )，而且繼續(xù)保持在統(tǒng)計管制狀態(tài)下。因此回憶過去我們所做的， 可以發(fā)現到一些問題：1. 未先執(zhí)行管制圖以確認制程的穩(wěn)定性 ，就徑行將所算得 Cpk 當做真正的制程能力。2. 不探討非機遇原因 ，只是一味要求算 Cpk ，而制程并不會隨著時間長而穩(wěn)定。3. 為達成客戶要求， 只好修改數據 ，表面的Cpk 非常良好

8、，卻冒著被退貨的高風險。4. 制程不良率 變異起伏太大時，只好用人海戰(zhàn)術來克服，不斷重工，現場人仰馬翻。5. 沒有因為 Cpk 不好，而針對共同因或特殊因， 采取矯正措施。6. 只要算得 (尺寸 )多，就愈接近事實 (群體 )，就愈能符合客戶的要求？6. 客戶有要求算 Cpk ，才去做？三、執(zhí)行制程能力分析前有那些步驟?1. 確定制造流程 : 確定流程 (圖)，訂定 QC 工程表，列出管制之生產條件、品質特性 等。2. 制造流程解析 : 利用 5W1H 手法，將制程各作業(yè)單元的變異因素加以掌握，并可得知制程所處的狀態(tài)。3. 決定管制項目 : 依制程之生產條件、品質特性、制程現況來決定管制項目。

9、4. 實施標準化 : 訂定各項標準，并對相關人員實施各項標準之教育與訓練。5. 管制圖的運用 : 應先建立解析用管制圖，評估管制界限，再實施管制用管制圖，持續(xù)觀察制程的穩(wěn)定性與異常矯正。6. 制程能力分析 : 收集數據，進行分析，以了解是否符合規(guī)格或客戶要求，如不能符合，立即采取矯正行動。7. 制程之持續(xù)管制 : 除非有證據顯示制程平均值或全距值發(fā)生變化，否則仍然使用原管制界限，不能隨意修改。四、制程能力分析的數據要如何評價?1. 制程準確度 Ca (Capability of accuracy)評價分級基準處置原則等級ABCD作業(yè)員遵守SOP 操作并達到|Ca|12.5 規(guī)格之要求，所以持續(xù)

10、維持。12.5 |Ca|如有必要時，盡可能改進為A25級。作業(yè)員可能看錯規(guī)格不按25 |Ca |SOP 操作或檢討規(guī)格及作業(yè)50 標準。應采取緊急措施，全面檢討有50 |Ca|可能影響之因素，必要時得停止生產。*對策方法是以制造單位為主、技術/ 品管單位為輔。2. 制程精確度 Cp (Capability of precision )評價分級基準處置原則等級A1.33Cp甚為穩(wěn)定，可考慮將規(guī)格公差縮小或此制程可勝任更精密之工作。有發(fā)生不良品的危險，必須加B1.00Cp 1.33 以注意，并設法維持不要使其變壞及迅速追查。檢討規(guī)格及作業(yè)標準，可能本C 0.83Cp 1.00 制程不能勝任如此精密

11、的工作。應采取緊急措施，全面檢討有DCp 0.83可能影響之因素，必要時應停止生產。* 對策方法是以技術單位為主、 制造 / 品管單位為輔。3. 綜合評價 (不良率 p )評價總評 (不良率p )等級AP0.44B0.44 P1.22C1.22 P6.68D6.68P注意 ;（ 1）其等級 B 、C、D 須照 Ca 及 Cp 來處理。（ 2）由于總評是根據 Ca 及 Cp 推定不良，其處置是要視下一工程或客戶之要求。（ 3 ）如不符合客戶要求，一定要立即處理，避免遭遇到退貨的危險。4. 制程能力指數 Cpk評價Cpk 值處置原則等級A1.33Cpk制程能力已足夠B1.00Cpk 1.33CCp

12、k 1.0尚可，應再努力應加以改善五、制程能力分析的數據要如何應用?1. 對設計單位提供基本資料： 使其了解制程能力，從設計面解決問題。2. 分派工作到適當的機器上： 決定一項機器設備能否滿足要求。3. 用來驗收全新或翻修調整過之設備：利用機械之能力安排適當工作，使其得到最佳之應用。4. 選用合格之作業(yè)員： 剔除不合格人員或再施予教育和訓練。5. 選擇適當之工作方法： 建立標準化 SOP6. 根據規(guī)格公差設定設備之管制界限： 為獲得最經濟、最穩(wěn)定之生產。7. 當制程能力超越公差時， 決定最經濟之作業(yè)水準：（ 1 ）制程能力較公差為窄時，用于建立經濟管制界限。（ 2 ）制程能力較公差為寬時，須調

13、整一適當中心值，以獲得最經濟之生產。8. 找出最好的作業(yè)方式： 建立最具價值之技術情報資料。六、究竟要量測多少個樣品才能計算Cpk?之前我們已經討論到， 制程能力的評估必須要在制程穩(wěn)定后，才能實施，也就是 X-R 管制圖已顯示制程在穩(wěn)定的統(tǒng)計管制狀態(tài)下 (非機遇原因已經被發(fā)，并經過分析與矯正，以及防止再發(fā) )，而且繼續(xù)保持在統(tǒng)計管制狀態(tài)下。要多少個樣本數才能顯示出制程的穩(wěn)定性？理論要求最好有 25 個以上的樣組，才具代表性。請大家注意！這里所提到的 25 個以上的樣組數是針對管制圖而言 ，并不是指 Cpk 。所以只要能了解制程的穩(wěn)定性，即使n 2 5也能計算 Cpk ，但是唯一前提是必須先用計

14、量值管制圖，來持續(xù)觀察制程穩(wěn)定 (必要時采取矯正行動 )。以上所探討的角度，是從產品制程上出發(fā)，若是談論到單一的模具、機器、設備 .等等，個人建議是連續(xù)取樣100pcs來計算。如果所有生產條件相同，為何第一次與第二次的 Cpk 會有差異？這就是我們接下來要討論的重點 .七、 Cpk是否能監(jiān)測連續(xù)生產之制程？請看下列的示意圖，復習一下抽樣的概念: 第一次抽樣的樣本 :第二次抽樣的樣本 :假設同一量測員，采用隨機抽樣的手法，抽樣區(qū)域可能落在群體上， 不同的位置，自然會產生不同的結果 ，只要結果是在規(guī)格內我們都會允收。當然以少數樣本的成績代表群體的真實面貌，會有風險；如好批誤判壞批，壞批誤判好批。

15、(如何避免風險？這不是現在要談的主題，所以不再深入探討，回歸正題。 )這里所要表達的是， 在制程穩(wěn)定下，抽樣實值有變化是屬于正?，F象，只是我們自己了不了解這個 變化，究竟是屬于系統(tǒng) (共同因變異 )或是突發(fā) (特殊因變異 )事件所產生的？所以我們用某段時間的制程能力，并不足以代表整個制程是在穩(wěn)定狀態(tài)下。只能了解某段時間的制程能力是否符合要求(規(guī)格)，無法了解到連續(xù)生產的制程有何變化？最后大家為求速成，只計算 Cpk ( 重視結果，這還是某段時間的結果 )，不做管制圖 (忽視過程，不良或然率蠢蠢欲動 ) ，稍一不慎不良品如洪水猛獸般，必須傾全廠之力去抵擋 (重工 )，甚至要面臨被退貨的高風險！最后我們可以做個結論：1. 任何的抽樣都有誤差的存在 (隨機問題 )2. 沒有一個制程可以做到 100 在統(tǒng)計管制狀態(tài)之下 (變異問題 )3. 沒有任何制造批為完全之常態(tài)分配 (或是其它型態(tài)分配，如果不是近似常態(tài)， Cpk 就值得爭議 )4. 因此，所有制程能力分析的結果必須很小心考慮 (而不是只是看一看就好 )，并且以很保守謹慎的態(tài)度去解析。製程能力與改善方向關係圖良品率(0.5,1.85)99.73%等高線技術改善1.66(0.4,1.54607)1.33安全區(qū)