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工程能力指数(Cp・Cpk)の計算

測定値を貼り付けると Cp・Cpk・Pp・Ppk と判定・ 推定不良率(ppm)を計算します。
σ を n−1 で割るか n で割るかで答えは変わります——測定値が5個なら Cp は 11.8% 動き、 1.00 や 1.33 の判定線をまたぎます。どちらで計算したかを必ず表示し、両方を並べます。
入力はすべてこのブラウザの中だけで処理され、サーバーに送信されません。

1測定値

改行・カンマ・タブ・空白のどれで区切ってもかまいません。表計算からそのまま貼り付けられます。
1行に複数の値を並べると、その行が1つの群になります(5個ずつ測っているなら1行5個)。 群があると、群の中のばらつきだけを取り出して短期の Cp・Cpk を出せます。

2規格値

片側だけでもかまいません。上限だけ・下限だけのときは CpU・CpL を出します (規格に幅が無いので Cp は定義できません。詳しくは下の解説)。
目標値を入れると Cpm(目標からのずれも含めた指数)を計算します。 規格の中心と目標が違うときに効きます。

3σ の推定

ここで選んだ σ で Cp・Cpk を出します。Pp・Ppk はつねに全体の標本標準偏差です (両方を同じ σ で出すと、短期と長期を分けた意味が無くなるためです)。 選べない推定は、そのデータでは計算できない理由を下に表示します。

計算式と、判定の線

指数

Cp(USL − LSL) ÷ (6σ)
規格の幅がばらつきの幅(6σ)の何倍あるか。平均がどこにあるかは見ていません。
CpU(USL − 平均) ÷ (3σ)
上限までの余裕。
CpL(平均 − LSL) ÷ (3σ)
下限までの余裕。
Cpkmin(CpU, CpL)
近いほうの余裕。平均が中心からずれているほど Cp より小さくなります。
k(偏り度)|規格の中心 − 平均| ÷ ((USL − LSL) ÷ 2)
Cpk = (1 − k) × Cp が成り立ちます。k が 1 を超えると平均が規格の外です。
Cpm(USL − LSL) ÷ (6 × √(σ² + (平均 − 目標値)²))
目標値からのずれを、ばらつきと同じ重さで数える指数です。
Pp・Ppk式は Cp・Cpk と同じで、σ に全体の標本標準偏差を使います。工程のすべての変動(群の中+群と群のあいだ)が入るので、ふつうは Cp・Cpk より小さくなります。

σ の出し方

標本標準偏差√(Σ(xᵢ − 平均)² ÷ (n − 1))。手元の数値が工程から取った標本であるときはこちらです。この画面の既定。
母標準偏差√(Σ(xᵢ − 平均)² ÷ n)。手元の数値がその工程の全数であるときだけ正しい式です。標本にこれを使うと σ を小さく見積もるため、Cp・Cpk が √(n ÷ (n−1)) 倍だけ過大になります(n=5 で 11.8%、n=10 で 5.4%、n=30 で 1.7%)。
R̄/d₂群ごとの範囲(最大−最小)の平均を d₂ で割ります。群の中のばらつきだけが入るので、工程が短い時間で持っている実力(短期)を表します。d₂ は群の大きさで決まる係数で、2 なら 1.128、5 なら 2.326 です。
s̄/c₄群ごとの標本標準偏差の平均を c₄ で割ります。c₄ = √(2 ÷ (n−1)) × Γ(n/2) ÷ Γ((n−1)/2)。群の大きさが大きいとき(おおむね 10 以上)は R̄/d₂ より精度が高くなります。
MR̄/d₂(2)隣り合う2つの測定値の差(移動範囲)の平均を 1.128 で割ります。群に分けていない個別値でも短期のばらつきを取り出せます。測定した順に並んでいることが前提です。

判定の線

1.67 以上十分すぎる。規格の見直しや管理の簡素化を検討できます。
1.33 以上 1.67 未満十分である。この状態を維持します。
1.00 以上 1.33 未満やや不足。不適合が出やすいので管理を厳しくします。
0.67 以上 1.00 未満不足している。工程の改善が要ります。
0.67 未満非常に不足している。規格の見直しか抜本的な改善が要ります。

この5段階は品質管理の実務で広く使われている目安で、規格そのものに「この値ならこう呼ぶ」と定められているわけではありません。 業界や取引先によって求められる水準は違います(自動車部品では Cpk 1.33 以上、新規の工程では 1.67 以上を求められることがあります)。

推定不良率(ppm)について

正規分布を当てはめて、規格の外側に入る割合を百万分率で出しています。 分布が正規でなければ、この数字は当たりません。 実際に規格を外れた個数も並べて表示しているので、推定とかけ離れているときはヒストグラムの形を見てください。
推定不良率は Cp ではなく Cpk と σ から決まります(平均が中心にある両側規格なら、Cpk 1.00 で約 2,700ppm、1.33 で約 66ppm、1.67 で約 0.54ppm)。よく見かける「1.33 なら 63ppm」「1.67 なら 0.57ppm」は、1.33・1.67 を 4σ・5σ ちょうど(1.3333…・1.6666…)として計算した値です。

片側規格のとき

上限だけ、あるいは下限だけしか決まっていない特性(不純物の濃度、引張強さ、真円度など)では、 Cp は計算できません——Cp は規格の幅をばらつきの幅で割った数なので、幅が無ければ定義されないためです。 この画面では CpU(または CpL)だけを出し、Cpk はそれと同じ値になることを明記します。 片側なのに Cp という名前で数字を出すと、両側の Cp と比べられてしまいます。

この計算のもとにしたもの

指数の定義は JIS Z 8101-2(統計 — 用語及び記号 — 第2部:統計の応用)と ISO 22514(統計的方法 — 工程管理)、 d₂ などの係数は JIS Z 9021(シューハート管理図)によります。 規格本文は日本産業標準調査会(jisc.go.jp)の 日本産業標準(JIS)検索で閲覧できます。