工程能力指数計算機
Cp、Cpk、Cpu、Cplを計算し、工程のばらつきと中心位置を規格限界と比較します。
工程能力分析
安定した工程の平均、工程内標準偏差、設計上の規格限界を使用してください。
工程能力指数について
工程能力指数は、工程の自然なばらつきの幅を設計上許容される規格区間と比較します。Cpは規格上限と下限の差を標準偏差の六倍で割り、潜在的な能力を測ります。正規分布に従う安定した工程では、観測値の約99.73%が平均から上下三標準偏差以内に入るため、標準偏差の六倍を通常の自然幅とします。Cpが大きいほど、工程のばらつきに対して公差幅が広いことを意味します。
Cpは規格内の工程平均の位置を考慮しません。Cpkは平均と各規格境界を比較することで、中心の偏りを加味します。Cpuは上側の指標で、USLから平均を引いた値を標準偏差の三倍で割ります。Cplは下側の指標で、平均からLSLを引いた値を標準偏差の三倍で割ります。能力は近い側の境界に制約されるため、CpkはCpuとCplの小さい方です。中心が合った工程では両側の指数が等しく、CpkはCpと一致します。偏りがある工程ではCpkがCpを下回ります。
組織では、推定した工程の自然幅が規格幅にちょうど収まる水準を1.00、通常の工程で能力ありとする一般的な最低基準を1.33、より重要な用途では1.67以上とすることがよくあります。これは慣例であり、普遍的な法則ではありません。合否基準は顧客リスク、測定誤差、工程の成熟度、分布形状、不良コストを踏まえて決めるべきです。
工程能力分析が意味を持つのは、統計的安定性が確立した後だけです。特殊原因の影響を受ける工程では平均や標準偏差が安定せず、将来の性能を一つの指数で信頼性高く要約できません。まず管理図を確認し、サンプリング計画に合う工程内ばらつきの推定値を使ってください。規格は観測データからではなく、設計や顧客の要求から設定する必要があります。
CpとCpkを不良の発生状況として解釈する場合は、近似的に正規分布する連続データも前提となります。歪んだ分布、範囲が限定された分布、多峰性、自己相関のあるデータでは、変換、非正規工程能力モデル、または直接のパーセンタイル分析が必要になる場合があります。測定システムが適切であることを確認し、合理的な群に分けた十分な観測値を使用してください。計算機は算術計算を明示的に行いますが、完全な調査では採取期間、安定性の根拠、分布評価、信頼区間、運用上の背景も報告すべきです。
工程能力の例
| 入力値 | 指数 | 解釈 |
|---|---|---|
| 平均50、標準偏差2、LSL 44、USL 56 | Cp 1.000; Cpk 1.000 | 中心が合った工程の自然幅が公差幅と一致します。 |
| 平均52、標準偏差2、LSL 44、USL 56 | Cp 1.000; Cpk 0.667 | 偏った工程の能力が規格上限によって制約されます。 |
| 平均100、標準偏差1、LSL 95、USL 105 | Cp 1.667; Cpk 1.667 | 中心が合っており、ばらつきが比較的小さい工程です。 |
工程能力の計算方法
- 工程が安定していることを確認し、代表的な測定値を収集します。
- 工程平均と工程内標準偏差を入力します。
- 設計上の規格下限と上限を入力します。
- CpとCpkを計算し、ばらつきと中心の偏りを別々に調べます。
工程能力のよくある質問
CpとCpkは何が違いますか?
Cpは規格幅と工程のばらつきを比較し、理想的に中心が合っていると仮定します。Cpkはさらに、平均から最も近い規格限界までの距離も考慮します。
Cpkが負になることはありますか?
はい。工程平均が少なくとも一方の規格限界を超えるとCpkは負になります。中心位置や性能に重大な問題があることを示します。
Cpkが1.33なら必ず合格ですか?
いいえ。1.33は一般的な慣例であり、普遍的な要件ではありません。合否は顧客、規制、安全性、事業リスクの基準に従うべきです。
規格限界と管理限界は同じですか?
いいえ。規格は許容される製品性能を表し、要求事項から決まります。管理限界は予想される工程の挙動を表し、工程データから推定します。
どの標準偏差を使えばよいですか?
短期の工程能力には適切な工程内推定値を、工程性能の調査には一貫した全体推定値を使ってください。推定方法によって指数が大きく変わることがあるため、方法を明記しましょう。