社区活动 技术论坛 从变差谈Cp、Cpk和Pp、Ppk
从变差谈Cp、Cpk和Pp、Ppk
2022-11-28 10:26 171 0 0

发现身边有不少朋友还在迷惑Cp、Cpk 和 Pp、Ppk;如果在加上Cg、Cgk和Cm,Cmk更是会彻底崩溃。实际上如果抓住了问题的本质,也就是这几个概念的内在逻辑,这几个概念还是比较好理解的。本文力图从过程变差角度切入,将几个概念之间的内在逻辑及本质阐述清楚。





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从变差开始谈起


  变差是从英文单词“Variation”翻译过来的,就单词意思上来讲应当翻译成“变异”或“变化”更为准确。

这个“变化”可能是好的方面,也可能是差的方面。对于绝大多数企业来说,都希望自己生产出来的产品是稳定的,不要有未知的“变化”。否则,生产出来的产品就不稳定,如同三月的天、孩儿的脸、说变就变不可琢磨;一会风,一会雨,晴空万里。

  如果这样的话,作为管理人员的心脏估计要受不了。所以,对于绝大多数产品来说,“ Variation”是令管理人员头痛厌恶的。不管这个变化是好是坏,统统把它叫做“变差”;这也算是“神翻译”了。


小龙女的变差


  SPC手册中对变差的解释是这样的:没有两件产品或特性是完全相同的,因为任何过程都包含很多引起变差的原因。

产品间的差异可能很大,也可能小得无法测量,但这些差异总是存在的。一句话:变差无处不在!既然变差无处不在,又令人厌恶。所以SPC手册就对导致变差原因及变差带来的后果进行分类;可控的变差是可以团结和管理的对象,可以包容;不可控的变差是阶级敌人,必须从源头消灭;只有这样才能构建和谐过程,实现过程以及过程的输出(产品)是可以预测的。

 

图一:这是仅仅由可控变差形成的分布,这个分布是稳定的、可预测的。SPC手册给导致可控变差的原因取了个名字叫“Common Cause”普通原因。


图二:这是一个存在不可控变差的分布,这个分布是一会儿矮胖、一会儿高瘦、过一会儿又东倒西歪的,实在是没有办法预测。SPC手册给导致不可控变差的原因取了个名字叫“Special Cause”特殊原因。


针对图一这种情况,第一次取样和第二次取样的结果是不会有显著的差异,所有的变差都来自每次取样的自身内部。针对图二这种情况,变差不仅仅来自每次取样的自身内部,同时每次取样的结果之间还存在显著的变差。SPC称来自单次取样内部的变差叫组内变差(Within Group);来自不同次取样之间的变差叫组间变差(Between Group);而整体变差则包含前面两者。



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从变差到过程能力Cp及过程能力指数Cpk


  为了识别变差以及评估变差对过程的影响,可以引入两个概念。一个是SPC控制图,一个是过程能力。其中SPC控制图是可以用来区分变差到底是由普通原因还是由特殊原因导致的;而过程能力则可以用来评价变差对过程输出的影响程度。

 

关于过程能力,SPC手册是这样定义的:过程能力由造成变差的普通原因来确定,通常代表过程本省的最佳性能(所以有人把它叫做潜在的过程能力)。这就意味着过程能力是不存在组间变差的,仅仅只有组内差异;也就是说要求过程处于统计受控状态,控制图没有异常点。由于过程能力没有考虑到中心位置偏倚的影响,所以必须引入另外一个概念过程能力指数。


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从Cp、Cpk到Pp、Ppk


  前文提到评价过程能力要求只存在组内变差,过程处于统计受控状态,控制图没有异常点。那么当我们碰到一个新过程,比如说一个新产品时,这是可以引入Pp、Ppk两个概念;它们研究的是整体变差,包含组间和组内。

 

从下图Q-DAS和 Bosch关于过程能力阶段定义来看:Pp、Ppk是需要在Cp、Cpk之间实施,因为对于一个新过程来说:谁都对它们不是很了解;不知道过程的初期阶段是否处于统计受控状态?是否只存在组内变差(普通原因),还是有组间变差(特殊原因)?所以只有眉毛胡子一把抓,将整体的变异拿来研究。用控制图区分变差,将发现特殊变差消灭掉,消除组间变异后才可以进行下一阶段Cp、Cpk研究。所以有人这时候将Ppk叫短期过程能力,Cpk叫长期过程能力,这是不准确的!为了避免混淆强烈,不建议以长短来谈论过程能力,这也是本文之所以出现的原因。这里强烈建议将初期过程能力的Ppk里面的大P叫做 Preliminary。


  稳定后随着时间的变化,长期过程很有可能会出现新的特殊原因导致的变差,这时候计算Cp、Cpk时一定要注意,排除可以查明原因的特殊原因导致的变差数据后才可计算,Pp、Ppk不收影响的该怎么计算还怎么计算。这时候Ppk可以叫做Performance。


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最后多说几句


  Ppk和Cpk都是研究不同变差对过程输出的影响程度。但了解6 sigma的人都明白,降低过程变差是六西格玛的核心。

过程范围的定义可大可小,如果我们再将生产过程往前移,这是有可以引生出两个概念Cgk (Gage 量具)和Cmk(Machine机器)。本质上来说,他们没有什么太大的区别。只是研究他们的时候要确定研究的对象,将其他的变差对影响影响降低到最小。


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