工程能力分析
1. 何谓工程能力
2. 短期与长期工程能力
3. 合理的子集
4. 工程能力分析
5. 变动要因的诊断
6. 工序能力分析步骤
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1. 何谓工程能力(Process) ?
工程能力是生产工程能生产出多么均一的品质的制品的工程固有的能力。
所有品质特性具有目标值（Tar-get Value），与目标值的偏差越小品质越优秀。
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了解工序能力...
可以计算出工程不良率.
可以建立改善目标.
提供与其他设备相比较的标准.
尽可能减少标准偏差
使工程平均与目标值一致
为了生产高品质
产品的工序设计
工程能力的向上
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LSL
USL
良品
目标值
传统概念
LSL
USL
良品
目标值
新的概念
损失
损失
品质与损失
只要品质特性值与目标值不一致，不管是
什么样的形式，损失是肯定发生的。
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A 工序（SONY日本）
B 工序（美国）
工程的比较
A工程多多少少会发生不良，但B工序中不会发生不良。但是
A的工程能力比B好.而且A的品质损失比B少.
例）SONY日本工厂和美国.
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2. 短期与长期工程能力
长期工程能力
能检查出其原因是由各种因素引起的，存在变动的长时期
相对长的时期
（例：周，月份）
考虑长期噪音变数（Noise
Variable）的影响
（例：设备磨损，季节影响）
需要约100-200个数据
技术+工程管理
日常条件下的实绩
短期工程能力
只存在由纯粹偶然原因引起的变动的短时期
相对比较短的时期
(如：星期，日 )
考虑短期噪声变数 ( 例：白天和夜晚 )
需要约30-50个数据
技术
最佳条件下的工程能力
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工序能力因素
决定工程能力的要素有 :
工程的平均和规格的中心一致的程度.
散布大小
把工程平均管理成总是与规格中心一致是相当困难的。所以长期上默认为它从规格中心移动 程度。
时间1
时间2
时间3
时间4
短期
长期
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长期•短期
工序能力
LSL
USL
LSL
USL
考虑到工程平均的长期变化，长期工程
能力是以工程平均从规格中心移动σ
为基准评价。
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工程能力指数
在特性值服从正态分布的前提下，短期工程能力指数计算公式如下：
6sigma 水平时
Cp = .
3sigma 水平时
Cp =
长期能力指数考虑工序平均有 的移动，通过从短期能力减少 计算得到.
LSL
USL
6 工序 : Cpk =
3 工序 : Cpk =
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考虑到工程平均变动的工程能力指数
0
-6
+6
Nominal
LSL
USL
Cp =
Cpk =
Cp =
Cpk =
3
)
5
.
1
(
)
6
(
3
=
+
-
+
=
-
=
s
s
s
s
目标值
目标值
工程平均
USL
C
pk
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计算工程能力时注意事项
工序能力的测定只在以下条件下有意义.
连续性数据 (对离散形数据时没有意义的.)
速度，重量，大小.
工程处在管理状态时，即完全消除了异常原因的状态。
数据散布：正态分布（或近似）
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工程能力决定于系统的变动，系统的变动是由以下多种原因
引起的
set-up 流程
制品即工程的状态
维护过程
层别的原理
在同一条件下将收集的数据组成一个子集，这样可以掌握系统或设
备变动的本质。
子集构成原则
使子集内的变动变小
使子集间的变动变大
3. 合理的子集
通过合理的子集的建立，能够如实地掌握工程的固有能力。
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组合标准偏差和全体标准偏差
组合标准偏差
minitab 的基本选择.
将子集内的变动平均之后求出来。
在合理的子集下，为了最佳的短期工程能力的计算而使用.
全体标准偏差
以全体数据的变动中求出来.
估计实际能力时，用全体标准偏差.
在minitab中，为了显示以全体标准偏差为基准的工程能力，使用Pp 或Ppk等符号。
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意义
如果组合标准偏差和全体
标准偏差之间有差异，就
说明工程平均或工程标准
偏差随着时间变化
子集的组合标准偏差是在
最佳状态下估算的.
合理子集的用法和意义
使用
以各工程变数的条件别形成
数据的子集
设备的开关
机器，产品，操作者别
预防保全方法别
请对各子集执行工程能力分析。
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在minitab中，使用全标准偏差计算出Pp，Ppk，使用组合标准偏差计算出Cp，Cpk
下面两个图中哪一个具有较好的工程能力 ? 为什么？
工程能力
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Boxplot :
- X 变量 :“machine”
- 产量
注意“集团间变动”和“集团内变动”.
2
1
9
0
8
0
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
m
a
c
h
i
n
e
y
i
e
l
d
子集别Boxplots
通过检验子集间的差别，我们能预测没有附加投资是否也
可以改善现在的工程，也可以找出改善的根据。
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10
20
output
index
30
使用Time Series Plot标记数据
例) 合理的子集的使用
比较子集内变动导致的标准偏差和全标准偏差.
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由平均值移动造成的变动
子集内的变动
总变动
=
+
变动的构成因素与合理的子集
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短期工程能力相对只需要短期间的数据（20-50个左右）
长期工程能力相对需要长期间的数据 (周间, 月间. 约 100-200个数据)
4. 工程能力分析
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利用minitab的工程能力分析
打开 process 文件.
Stat> Quality Tools> Capability Analysis(Normal)
输入规格
输入子集的大小
或显示子集的栏
输入有数据的栏
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8
9
10
11
12
LSL
USL
Process Capability Analysis for
USL
Target
LSL
Mean
Sample N
StDev (ST)
StDev (LT)
Cp
CPU
CPL
Cpk
Cpm
Pp
PPU
PPL
Ppk
PPM < LSL
PPM > USL
PPM Total
PPM < LSL
PPM > USL
PPM Total
PPM < LSL
PPM > USL
PPM Total
*
50
*
Process Data
Potential (ST) Capability
Overall (LT) Capability
Observed Performance
Expected ST Performance
Expected LT Performance
ST
LT
Fill-up
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在形成了合理的子集的前提下，我们可以得到如下解释.
短期标准偏差是.
长期标准偏差是.
这个工程的潜在工序能力是.
即如果最大限度地改进可能达到。
此工程的当前能力是.
这个工程的不良率现在是191636PPM.
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工程能力分析是为了识别潜在的变动要因而使用。
通过变动因素的消除，能够改善工程.
通过形成合理的子集，改善工程。
5. 变动因素的诊断
从制造工程的观点上
Y 的变动由 引起。
各 的变动原因及其形态都互不相同。
中一部分变动周期短，一部分变动周期长，即从长远角度
上看工程具有多种多样的变动类型。
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品质的变动原因
偶然原因 ( 一般原因 )
生产条件严格管理的状态下发生的是不可避免的不可
避免的原因.
ex) 作业者的熟练度差异，作业环境的差异等。
异常原因 ( 特殊原因 )
不良资材的使用，制造设备的异常，操作者疏忽等等。
注意
工序能力分析是在工程的稳定状态，即没有由异常原因引起的状态下执行。且使用在偶然原因的效果分析。
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合理地形成子集的情况
在子集中只有偶然原因产生的变动
由异常原因产生的变动是以子集间的差异显示出来的.
利用组合标准偏差将工程设定为最佳状况的时候，可以估计潜在工程能力.
在子集里，偶然原因引起的变动和异常原因引起的变动同时存在.
不注意不稳定的工程，子集间的差距不好区别.
形成错误子集的情况
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如果形成合理的子集….
Graph> Time Series Plot
Fill-up
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10
20
30
40
50
9
10
11
Index
面傈樊
子集内的变动小，而
子集间的变动比较大。
通过分析点的排列类
型，可以很容易找到
工程改善的根据。
Fill-up
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长期和短期的标
准偏差的差距变大
可以准确地掌握工
程的潜在能力
Fill-up
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如果没有形成合理的子集….
打开 Minitab 文件 process .
Graph> Time Series Plot
Regarding “fill-up1”,
Time Series Plot
Fill-up 1
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子集内的变动变大，
但子集间的差异不明显。
不易找到工程改善的根据。
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长期的标准偏差和短期的
标准偏差的差异几乎没有.
过小地评价工程
的潜在能力
Fill-up
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利用Minitab Capability Sixpack的分析
Stat>Quality Tools > Capability Sixpack(Normal)
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工程能力的测定值
正
态
性
检
讨
使用Minitab Capability Sixpack,很容易检查工程的管理状态及数据的正态性。
( Stat > Quality Tools > Capability Sixpack )
为了分析的Capability Sixpack
有没有由异常要因引起的类型?
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step 1 : 选择出力变数.
step 2 : 建立工程，输入工程的入力变数。
step 3 : 决定为了形成合理子集的潜在变数.
step 4 : 为了最小花异常原因的效果,收集短时期间的
数据, 大约需要30至50个左右的数据.
step 5 : 密切注意工程,掌握各种特性.
6. 工序能力分析步骤
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step 6 : 测定和记录主要工程入力变数的值.
step 7 : 运行Capability Six-pack, 然后检验下列事项
- 正态
- 稳定性
- 控制
step 8 : 利用“组合标准偏差”和“全标准偏差”进行能力分析
step 9 : 检查平均的移动和分散的增加。
step 10 : 根据调查结果，制定改善计划.
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由组合标准偏差计算的工程能力
由全标准偏差计算的工程能力
是否形成了合理的
子集？
掌握子集间
变动的类型.
子集间内有无
异常原因？
Fill-up
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Example
此例显示出1。为了KPOV的工程能力数据不足；2。对KPOV的工程能力不足 ；
3。为了KPOV测定系统评价不足系统测定评估不足.
例）分析工序能力的表格
例) Process Capability
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Why should we care about Cp and Cpk?
These indices can relate directly to COPQ and reliability / Down Time depending on what variables we measure / track.
Cp and Cpk provide immediate feedback on how the process is performing. You can also use these measures across different operations within the plant or within the business for identification of best practices.
