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103-Dec-02整理:楊瀾制作:姚珍2對於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(AnalysisforProcessCapability)應用,大家都視為一新開發產品導入量產階段的指標，所以本文的主題將針對制程能力分析來進行研討。3精密與準確的概念不準確準確不精密精密4一、制程能力是什麼?所謂[制程能力]就是一個制程在固定的生產因素(條件)及穩定的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、作業方法與作業者的訓練、作業照明與環境、檢驗設備、檢驗方法與檢驗者的訓練……等等皆屬之。5什麼是[穩定管制]:就是以上因素加以標準化設定后，並徹底實施后，且該制程之測定值，都是在穩定的管制狀態之下，此時的品質能力才可說是制程的制程能力。制程能力如何表示:1.制程準確度Ca(Capabilityofaccuracy)2.制程精確度Cp(Capabilityofprecision)3.綜合評價K4.制程能力指數CPK61.制程準確度Ca(Capabilityofaccuracy)凡在制程中所獲得之數據(實績)，其平均值(X)與規格中心值(μ)之間偏差的程度，稱為制程準確度Ca。標準常態曲線(設計規格)制程常態曲線(生產實績)Xμ7Ca=(X-μ)/(T/2)T=SU-SL=規格上限-規格下限※如系單邊公差時，則不適用。由上述可知:1.平均值(X)愈接近規格中心值(μ)愈好，(盡量越近或相等)。2.所以Ca值愈小(盡量越近於0)3.惟群體呈左右對稱這常態分佈時，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。8***********全數抽樣2.制程精確度Cp(Capabilityofprecision)從制程中全廠檢驗或隨機抽樣(一般樣本n須在50個以上)所計算出來之樣本標準差(σn)，再乘以√[n/(n-1)],以推定實績群體標準差(σ)。用3σ與規格容許公差做比較。****隨機抽樣計算群體的σ計算出樣本的σxσxX√[n/(n-1)]9Cp=規格容許差/3σ=規格公差/6σ=(T/2)/3σ由上述可知:1.若T6σ時,Cp值愈大。(離散趨勢都在規格內。)2.Cp值愈大愈好。(盡量大於1以上)3.若T6σ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)103.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-μ)/(T/2)Cp=規格容許差/3σ=規格公差/6σ=(T/2)/3σCpk=(1-Ca)XCp由上述可知:1.當Ca=0，Cpk=Cp2.單邊規格時，Cpk=Cp11二、制程能力在什麼時候分析?正如前面所提到，制程能力的評估必須要在制程穩定后，才可實施，也就是Xbar-R管制圖已顯示中制程在穩定的統計管制狀態下(非機遇原因已經被發現)，而且繼續保持在統計管制狀態下。12三、執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，將制程各作業單元的變異因素加以掌握,並可得知制程所處的狀態。133.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。4.實施標準化:訂定各項標準，並對相關人員實施各項標準之教育與訓練。145.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，持續觀察制程的穩定性與異常矯正。6.制程能力分析:收集數據，進行分析，以了解是否符合規格或客戶要求,如不能符合，立即采取矯正行動。157.制程之持續管制:除非有證據顯示制程平均值或全距值發生變化，否則仍然使用原管制界限,不能隨意修改。16四、制程能力分析的評價?1.制程準確度Ca(Capabilityofaccuracy)評價等級分級基準處置原則ACa≦12.5%作業員遵守sop操作並達到規格之要求，所以持續維持。B12.5%≦Ca≦25%如有必要時,盡可能改進為A級。C25%≦Ca≦50%作業員可能看錯規格不按sop操作或檢討規格及作業標準。D50%≦Ca應采取緊急措施，全面檢討有可能影響之因素，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172.制程精確度Cp(Capabilityofprecision)評價等級分級基準處置原則A1.33≦Cp甚為穩定，可考慮將規格公差縮小或此制程可勝任更精密之工作。B1.00≦Cp≦1.33有發生不良品的危險，必須加以注意，並設法維持不良使其變壞及迅速追查。C0.83≦Cp≦1.00檢討規格及作業標準，可能本制程不能勝任如此精密的工作。DCp≦0.83應采取緊急措施，全面檢討有可能影響之因素，必要時得停止生產。※對策方法是以技術單位為主、制造/品管單位為輔18範圍等級判斷處置原則CPK≧1.67特級過程能力過剩為提高產品質量，對關鍵或主要項目再次縮小公差範圍;或提高效率，降低成本而放寬波動幅度，降底設備精度等級等。1.67≧CPK≧1.331級過程能力充分當不是關鍵或主要項目時，放寬波動幅度，降低對原材料的要求，簡化質量檢驗，采用抽樣檢驗或減少檢驗頻率.1.33≧CPK≧1.002級過程能力尚可必須用控制圖或其他方法對工序進行控制和監督,以便及時發現異常波動,對產品按正常規定檢驗.1.00≧CPK≧0.673級過程能力不充分分析分散程度大的原因,制定措施加以改進,在不影響產品質量的前提下,放寬公差范圍,加強質量檢驗,全數檢驗或增加檢驗頻次.0.67≧CPK4級過程能力嚴重不足一般應停止繼櫝加工,找出原因,改進工藝,提高CPK值,否則全數檢驗,挑出不合格品.3.制程能力指數Cpk19五、制程能力分析的應用?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。203.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SOP。6.根據規格公差設定設備之管制界限:為獾得最經濟、最穩定之生產。217.當制程能力超越公差時，決定最經濟之作業水準:(1)制程能力較公差窄時，用於建立經濟管制界限。(2)制程能力較公差寬時，須調整一適當中心值，以獲得最經濟之生產。8.找出最好的作業方法:建立最具價格之技術情報資料。22六、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定后，才能實施，也就是Xbar-R管制圖已顯示制程在穩定的統計管制狀態下(非機遇原因已經被發，並經過分析與矯正,以及防止再發)，而且繼續保持在統計管制狀態下。23要多少個樣本數能顯示出制程的穩定性?理論要求最好有25個以上的樣組，才具代表性。請大家注意!這褱所提到的25個以上的樣組數是針對管制圖而言，並不是指CPK。所以只要能了解制程的穩定性,即使n=2~5也能計算CPK,但是唯一前提是必須先用計量值管制圖，來持續觀察制程穩定(必要時采取矯正行動)。24以上所探討的角度，是從產品制程上出發，若是談論到單一的模具、機器、設備…等等，建議是連續取樣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?這是我們接下來要討論的重點…25七、CPK是否能監測連續生產之制程?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:※※※※26假設同一量測員，采用隨機抽樣的手法，抽樣區域可能落在群體上，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。(如何避免風險?現作深入探討。)這里所要表達的是，在制程穩定下，抽樣實測有變化是屬於正常現象，只是我們自已了不了解這個[變化]，究竟是屬於系統(共同因變異)或是突發(特殊因變異)事件所產生的?27所以我們用某段時間的制程能力，並不足以代表整個制程在穩定狀態下。只能了解某段時間的制程能力是否符合要求(規格)，無法了解到連續生產的制程變化?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,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!28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%在統計管制狀態之下(變異間題)3.沒有任何制造批為完全之常態分配(或是其它型態分配，如果不是近似常態，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)，並且以很保守謹慎的態度去解析。