Năng lực quy trình? Hàm tính CPK, CP trong Excel siêu cụ thể

Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau khám phá một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực sản xuất và quản lý chất lượng – “Năng lực quy trình” và hàm tính CPK trong Excel (chỉ số khả năng xử lý), CP với ví dụ cụ thể để giúp bạn hiểu rõ và dễ dàng áp dụng kiến thức vào thực tế.

Nếu bạn đã từng tò mò về cách đo lường khả năng của một quy trình trong việc duy trì chất lượng sản phẩm hoặc dịch vụ, thì hãy cùng Genz.edu.vn tìm hiểu nhé!

Lược dịch từ loạt bài viết Process Capability của trang SPC EXCEL

Cải tiến quy trình không có nghĩa là đưa quy trình về trạng thái kiểm soát thống kê. Việc đưa quy trình về trạng thái kiểm soát thống kê đơn thuần chỉ là việc làm cho quy trình phải ở trạng thái mà nó cần phải có. Khi quy trình ở trạng thái kiểm soát thống kê, chúng ta có thể bắt đầu tiến hành cải tiến quy trình.

Năng lực quy trình là một phương pháp để đo lường mức đô hiệu quả của một quy trình xem nó có đạt được các tiêu chuẩn, hay các tiêu chí kỹ thuật của khác hàng hay không, cũng như đo lường các nổ lực nhằm cải tiến quy trình.

1. GIẢI THÍCH VỀ NĂNG LỰC QUY TRÌNH?

Khách hàng mong muốn các sản phẩm có chất lượng nhất quán và đạt được các tiêu chí kỹ thuật khi nó được sản xuất ra – không phải bằng cách phân loại (sorting) hoặc sửa chữa hàng lỗi (rework). Chúng ta đã biết được rằng biểu đồ kiểm soát giúp chúng ta biết được chất lượng sản phẩm là nhất quán (consistent) hay không, nhưng biểu đồ kiểm soát không cho chúng ta biết được sản phẩm có đạt được các yêu cầu kỹ thuật từ khách hàng hay không.

Để xác định điều đó, chúng ta hãy nhìn vào biểu đồ tần suất (histogram) sau đây:

Biểu đồ tần suất biểu thị biến động trong quy trình. Mỗi khi quy trình được kiểm soát, chúng ta biết rằng nếu lấy kết quả vài mẫu sản phẩm hôm qua, hôm nay hoặc ngày mai và xây dựng biểu đồ tần suất, về cơ bản thì biểu đồ tần suất sẽ giống nhau về hình dạng, trung bình và độ lệch chuẩn.

Với quy trình đã được kiểm soát thống kê và có dạng phân bố chuẩn, chúng ta có thể sử dụng phép phân tích năng lực quy trình.

Liệu cân nặng của bạn có “năng lực” đạt được các yêu cầu đề ra của công ty bảo hiểm?

Ví dụ: Nếu bạn cao 5’9″ và với đàn ông bình thường, bạn sẽ có cân nặng của bạn sẽ nằm trong khoảng 139 pound đến 175 pound, theo thông tin từ công ty bảo hiểm Metropolitan Fife. Giả sử Joe, cao 5’9″ và đang theo dõi chiều cao của mình sử dụng biểu đồ Xbar-R. Joe đo cân nặng của mình bốn lần mỗi tuần và sử dụng bốn kết quả từ một nhóm con. Joe muốn biết cân nặng của mình có “năng lực” đạt được yêu cầu hay không. Biểu đồ kiểm soát cho thấy rằng quy trình “cân nặng” của Joe là đang được kiểm soát.

Trung bình (Xbar) trên biểu đồ là ước lượng về cân nặng thực sự của Joe. Giả sử giá trị trung bình này là 155 pound.

Các biến động trong các lần cần (độ lệch chuẩn, s) được ướng lượng từ khoảng trung bình trong biểu đồ giao độ (range chart). Giả sử ước lượng của độ lệch chuẩn là 2.

Bước tiếp theo của Joe sẽ là xây dựng một biểu đồ tần suất dựa trên các kết quả độc lập. Giả sử biểu đồ tần suất có dạng như Figure A. Biểu đồ tần suất này có dạng phân bố chuẩn (dạng hình chuông). Để thấy được điều này, Joe có thểm thêm vào một phần bố chuẩn vào biểu đồ tần suất – Figure B.

Khi biểu đồ tần suất có dạng phân bố chuẩn, Joe cho rằng quy trình “cân nặng” của mình có thể được biểu diễn bằng phân bố chuẩn. Do đó, thay vì dùng biểu đồ tần suất thực sự, Joe dùng đường cong trong Figure C để xác định xem cân nặng của mình có “năng lực” đạt được yêu cầu của công ty bảo hiểm hay không.

Đối với phân bố chuẩn, điểm cao nhất trên đường cong là giá trị trung bình (155 pound). Khoảng 68% của kết quả quy trình nằm bên trong +/- 1 s của giá trị trung bình, khoảng 95% nằm trong +/- 2 s của giá trị trung bình và 99.7% nằm trong +/-3 s. Để xác định giá trị của những khoảng cách này từ giá trị trung bình, cộng hoặc trừ số lượng s từ giá trị trung bình:

+1 s từ giá trị trung bình: 155 + 2 = 157

-1 s từ giá trị trung bình: 155 – 2 = 153

+2 s từ giá trị trung bình: 155 + 2(2) = 159

-2 s từ giá trị trung bình: 155 – 2(2) = 151

+3 s từ giá trị trung bình: 155 + 3(2) = 161

-3 s từ giá trị trung bình: 155 – 3(2) = 149

Khi đã xác định được các giá trị để sử dụng cho phân bố chuẩn, Joe thêm vào đồ thị như Figure D.

Dựa vào phép phân tích này, cân nặng của Joe nằm giữa 153 và 157 pound trong 68% trường hợp, giữa 151 và 159 pound trong 95% trường hợp và giữa 149 và 161 pound trong 99.7% trường hợp. Khi quy trình cân nặng của Joe ở trong tình trạng kiểm soát thống kê và có thể biểu diễn bằng phân bố chuẩn, Joe có thể so sánh phân bố ở trên với yêu cầu đặt ra từ công ty bảo hiểm. Giới hạn trên là 175 pound và giới hạn dưới là 139 pound. So sánh này được thể hiện trong Figure E.

Khách hàng muốn biết sản phẩn mà họ mua có “năng lực” đạt được các tiêu chuẩn kỹ thuật họ đặt ra hay không, nghĩa là quy trình có ở tình trạng kiểm soát thống kê hay không (nhất quán và có thể dự đoán được) và quy trình có đầu ra (phân bố) nằm trong các tiêu chí kỹ thuật hay không. Có hai chỉ số tính toán có thể giúp khách hàng xác định chuyện này. Đó là CP và CPK.

2. CHỈ SỐ CP?

Nếu các phép đo lường độc lập có dạng phân bố chuẩn, thì hình dạng của nó sẽ dễ dàng được vẽ như hình sau. Gầu như tất cả (99.7%) giá trị sẽ nằm trong khoảng được chỉ ra bởi giá trị trung bình +/- ba lần độ lệch chuẩn s.

Sai khác tự nhiên (natural tolerance) (ET) là khoảng cách từ -3s đến +3s. Nếu các giới hạn kỹ thuật hoặc tiêu chẩn nằm ngoài phần bố, quy trình được xem là đạt được các tiêu chuẩn kỹ thuật. Hiệu số giữa giới hạn tiêu chuẩn trên (USL) và giới hạng tiêu chuẩn dưới (USL) được gọi là sai khác kỹ thuật (engineering tolerance) (ET)

Tỷ lệ năng lực, Cp, là chỉ số được định nghĩa bằng tỷ số giữa ET và NT

Cp = ET/NT = (USL-LSL)/(6σ)

Nếu sai khác kỹ thuật bé hơn sai khác tự nhiên (nghĩa là Cp < 1.0), quy trình được xem là không đủ năng lực đạt được các giới hạn kỹ thuật. Một quy trình được xem là có năng lực đạt được các tiêu chí kỹ thuật nhưng không đạt được các tiêu chí kỹ thuật nếu quy trình không nằm chính giữa so với các giới hạn kỹ thuật.

Ví dụ của những quy trình có năng lực và không có năng lực được thể hiện trong hình sau:

3. VÍ DỤ VỀ CP?

Một đơn vị đang làm việc để cải tiến sản lượng từ một lò phản ứng. Quy trình trong kiểm soát và các sản lượng độc lập có dạng phân bố chuẩn. Sản lượng trung bình là 80.2% với độ lệch chuẩn là 2.97. Tiêu chuẩn nội bộ của sản lượng là LSL = 75 và USL = 85. Giá trị Cp được tính toán như sau:

Cp = ET/NT = (USL – LSL)/(6s)

Cp = (85 – 75)/6(2.79) = 0.60

Do giá trị Cp nhỏ hơn 1, bạn biết rằng có một vài mẻ có sản lượng không nằm trong tiêu chuẩn nội bộ. Và do quy trình đang được kiểm soát, bạn phản thay đổi một cách căn bản quy trình để giảm số lượng mẻ bị nằm ngoài tiêu chuẩn.

4. Hàm tính CPK?

Giá trị Cp không phải là chỉ số tốt nhất để xem xét năng lực quy trình.

Giá trị Cp không có khả năng cho biết quy trình nằm ở trung tâm hay không. Việc chỉ cho biết được rằng một quy trình có năng lực (Cp > 1) không chắc rằng tất cả các sản phẩm hay dịch vụ nhận được đều nằm bên trong tiêu chuẩn. Thêm vào đó, Cp không thể tính toán trong trường hợp chỉ sử dụng tiêu chuẩn kỹ thuật một phía (one-sided specifications). Một phép đo tốt hơn cho quy trình sẽ được dùng là Cpk.

Cpk cho biết một quy trình là ở trung tâm hay không. Giá trị Cpk là giá trị nhỏ nhất của hai chỉ số năng lực. Một chỉ số là Cpu, là năng lực quy trình dựa trên giới hạn tiêu chuẩn trên, và chỉ số còn lại Cpl, là năng lực quy trình dựa tên giới hạn tiêu chuẩn dưới. Định nghĩa của Cpk được chỉ ra như hình vẽ.

Cả hai Cpu và Cpl đều dùng để xác định xem quy trình có ở trung tâm hay không. Giá trị Cpk là sự khác biệt giữa giá trị trung bình của quy trình và giới hạn tiêu chuẩn gần nhất chia cho 3 lần độ lệch chuẩn. Nên lưu ý rằng độ lệch chuẩn dựa trên biểu đồ R hay s, không phải độ lệch chuẩn của các phép đo độc lập.

Giá trị mong muốn của Cpk là lớn hơn 1.0. Điều này có nghĩa là điều kiện cần cho không có sản phẩm hay dịch vụ nào được tạo ra mà lớn hơn USL và nhỏ hơn LSL. Cách tính của Cpk được mô tả trong hình trên. Nếu Cpk bé hơn 1.0, điều này có nghĩa là vài sản phẩm sẽ bị không đạt chuẩn. Nếu chỉ có một tiêu chuẩn, giá trị của cpk sẽ là Cpu hoặc Cpl, tùy thuộc vào tiêu chuẩn tương ứng.

5. VÍ DỤ VỀ CPK?

Trong lĩnh vực quản lý chất lượng và sản xuất, Chỉ số Tiềm năng Hiệu suất (CPK) là một công cụ đánh giá sự đồng đều của quy trình sản xuất. CPK giúp đo lường khả năng của một quy trình sản xuất trong việc duy trì kích thước và thông số chất lượng của sản phẩm. Để hiểu rõ hơn về CPK và cách nó được áp dụng, hãy xem xét một ví dụ cụ thể dưới đây.

Một quy trình đóng bao được thiết kế để đóng 50 pouns cát vào mỗi bao. Yêu cầu mỗi bao cát có trọng lượng tối thiểu là 49.5 pounds và tối đa là 50.5 pounds. Vậy các giới hạn tiêu chuẩn dưới (LSL) là 49.5 và giới hạn tiêu chuẩn trên (USL) là 50.5 pounds.

Quy trình được theo dõi bằng biểu đồ Xbar-R với nhóm con là 4. Mỗi giờ, bốn bao liên tục sẽ được cân. Giá trị trung bình của nhóm con và khoảng giá trị được tính toán và vẽ lên biểu đồ Xbar-R. Biểu đồ kiểm soát được thể hiện ở hình trên và có dạng đã được kiểm soát thống kê. Độ lệch chuẩn (từ biểu đồ khoảng giá trị – range chart) là 0.212. Giá trị trung bình mỗi bao là 50.5. Tính toán Cpk được thực hiện như dưới đây và cho ra kết quả Cpk = 0.71

6. BIỂU ĐỒ CPK?

Biểu đồ CPK là một công cụ hữu ích trong lĩnh vực quản lý chất lượng, giúp hiển thị và đánh giá sự ổn định và hiệu suất của quy trình sản xuất. Khi chúng ta muốn có cái nhìn tổng quan về khả năng duy trì chất lượng của một quy trình, biểu đồ CPK trở thành một công cụ quan trọng. Hãy cùng tìm hiểu về cách biểu đồ CPK được xây dựng và đọc hiểu thông tin từ nó.

Từ biểu đồ Cpk trên, quy trình rõ ràng là không đạt được tiêu chuẩn kỹ thuật. Sẽ có vài mẫu dưới LSL (Do Cpl nhỏ hơn 1) và lớn hơn USL (Do Cpu nhỏ hơn 1). Chỉ có duy nhieeats một điểm thực sự vượt chuẩn. Nên nhớ rằng, để tiến hành phân tích năng lực quy trình, các phép đo độc lập phải có dạng phân bố chuẩn và quy trình phải được ở dạng kiểm soát thống kê.

Với những kiến thức về “Năng lực quy trình” và các chỉ số CP, CPK, chúng ta đã có cái nhìn tổng quan về cách đo lường khả năng của một quy trình sản xuất hay cung cấp dịch vụ. Việc hiểu và áp dụng các chỉ số này sẽ giúp chúng ta nâng cao chất lượng sản phẩm và dịch vụ, đồng thời tối ưu hóa quy trình làm việc.

Genz.edu.vn hy vọng rằng bài viết này đã cung cấp cho các bạn cái nhìn sâu sắc về năng lực quy trình và cách tính toán CP, CPK. Cảm ơn các bạn đã đồng hành cùng GenZ.edu.vn trong hành trình khám phá và học tập. Hãy tiếp tục đón nhận những bài viết hữu ích khác từ chúng mình. Chúc các bạn thành công rực rỡ và tràn đầy năng lượng trong mọi hoạt động!