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案例分享(二十七):為什么對Cp和Cpk取平均值或相加是錯誤的?

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2023年 6月 23日

故事背景:

菲爾指出了AXI實際正常運行時間僅為9.8%,并解釋造成這一結(jié)果的原因。隨后制定了相應(yīng)的改進(jìn)計劃,得到了弗雷德、鮑勃和其他員工的積極響應(yīng)。最終,產(chǎn)線正常運行時間提高到了21%,后來又穩(wěn)步增長到25%以上??杻冬F(xiàn)了50%加薪的承諾。AXI的員工還獲得與正常運行時間掛鉤的績效獎金……

帕蒂正在與工程部門合作攻關(guān)一個新項目,這個項目的主要挑戰(zhàn)是有許多01005和間距30mil CSP元件,需要精確控制錫膏量。錫膏量太少會影響焊接強度,太多則會帶來橋接的問題,差異過大可能會導(dǎo)致“立碑”。因此,解決這個問題的關(guān)鍵就是要保證錫膏印刷工藝的精確、精準(zhǔn)和可控。帕蒂的經(jīng)驗是錫膏在500次印刷中將錫膏體積上限和下限設(shè)定在140%和60%所得到的Cp(過程能力指數(shù))和Cpk(過程能力K指數(shù))大于1.5。

帕蒂接到采購部的電話,說XLK公司發(fā)布一款Cp和Cpk可以大于3的新錫膏,印刷測試條件恰與新項目中要求相同。帕蒂對此抱有疑慮,但還是翻開了報告。當(dāng)看到報告的作者是莫特·比特勒時,不由自主地嘆了口氣。帕蒂認(rèn)識莫特,也聽過幾次他的報告。莫特似乎習(xí)慣“美化”數(shù)據(jù),使XLK公司的錫膏看起來比實際更好。她把莫特的報告丟到一旁,抽身去參加項目推進(jìn)會,估計到時少不了對這個“新突破”進(jìn)行討論。

果然不出所料,會議一開始,工程部副總托德?漢密爾頓就提到這件事。“我看到了XLK的新數(shù)據(jù),印刷Cpk為3.72。我們應(yīng)該在新項目上直接使用這款錫膏,”托德幾乎是用命令的口吻說道。

“等一下,”帕蒂回應(yīng)說,“使用哪種錫膏應(yīng)該由我的團(tuán)隊來決定。”
托德反駁道:“但你的團(tuán)隊已經(jīng)失職了。不然怎么會對這么優(yōu)質(zhì)的錫膏視而不見呢?”
帕蒂回應(yīng)道:“事實上我們一直在評估XLK的錫膏,但他們的產(chǎn)品一直都有各種各樣的問題”。
“這個世界是不斷在變化的,接受現(xiàn)實吧,科爾曼。這個項目太重要了,不容有誤”。托德提高了嗓門。

帕蒂真的很生氣。沒錯,從技術(shù)上而言,托德是她的上司,但帕蒂覺得他的態(tài)度和言語不太友好。用姓氏稱呼自己的做法甚至帶有一點兒侮辱性。

“我明天會去XLK查看他們的數(shù)據(jù),”帕蒂回應(yīng)道,她的聲音因為生氣而帶有一絲顫抖。
會后,帕蒂平復(fù)一下心情。然后打電話約莫特·比特勒第二天見面。
帕蒂掛斷電話,抬頭發(fā)現(xiàn)皮特站在門口,快樂的向她打招呼:“嘿,孩子,最近怎么樣?”
“你覺得呢?剛才的會你也參加了。漢密爾頓覺得我們一無是處?!迸恋倨届o地回答。
“有什么我能幫忙的嗎?”皮特問道。
“明天跟我一起去XLK吧。多一個人多一雙眼睛?!迸恋倌樕匣謴?fù)了笑容。
幸運的是XLK公司并不遠(yuǎn),只在帕蒂新罕布什爾州辦公室以南120英里。

在過去的一年里,皮特幾乎成了她最好的朋友。他們在去XLK的旅途中一直都用西班牙語交流,鍛煉口語水平。帕蒂也試著教皮特一些普通話,但進(jìn)展緩慢。在用西班牙語討論了2小時的美國職業(yè)高爾夫巡回賽及老虎·伍茲的表現(xiàn)之后,他們來到了XLK,莫特已經(jīng)在等他們了。

莫特45歲,有一口濃重的波士頓口音。他給人的第一印象是:這是一個知識淵博的人——但這只是對知識不那么豐富的人而言。

在一番寒暄過后,帕蒂要求查看原始測試數(shù)據(jù)。
“帕蒂,我已經(jīng)給出計算結(jié)果了。你還要原始數(shù)據(jù)做什么?”莫特問道。
“因為教授總是要求我‘去看原始數(shù)據(jù)’,通常可以從原始數(shù)據(jù)中找出計算結(jié)果沒有顯示的東西,”帕蒂不動聲色地回答道。
“好吧,要不稍等一會兒?讓我先介紹一下我們是如何獲得這些數(shù)據(jù)的?!蹦赜悬c兒閃爍其詞。

帕蒂和莫特去了印刷實驗室,她注意到皮特沒有跟過來。
在查看了印刷工藝后,帕蒂提出她想要跟皮特先單獨聊下。當(dāng)然,她得先找到皮特。
最后,帕蒂和莫特在休息室找到了皮特。
帕蒂說:“皮特,我們先談一下。”
莫特見此情景,就推說去辦公室回復(fù)電子郵件,并約好30分鐘后再會面。
“皮特,你跑去哪里了?你不會去捅了什么婁子吧?”帕蒂怪道。
“怎么會呢?”皮特難為情地回答道,又繼續(xù)說道。
“我找了收集數(shù)據(jù)的人——貝絲·湯普森。她告訴我,他們的結(jié)果取的是Cpk的平均值?!?br /> “又來!”帕蒂有些生氣,“我們上周剛剛和一家供應(yīng)商討論過這個問題。他們什么時候才能知道Cpk取平均值是錯的呢?”

30分鐘后,帕蒂和皮特到了莫特的辦公室。三人約好一起去吃午飯。
點完餐后,帕蒂問道:“莫特,你對Cpk取平均值這種做法怎么看?”
莫特身體微微一顫,顯示不安的表情。半晌才開口說道:“在我看來應(yīng)該是可以取。這就像是高爾夫比賽中取平均分一樣,兩者沒什么差別?!?br /> 帕蒂接著問:“那么,對于Cpk計算公式中標(biāo)準(zhǔn)差的非線性特征,你怎么看?”

莫特一臉茫然,似乎對此一無所知。
帕蒂繼續(xù)說道,“如果有兩組數(shù)據(jù),分別計算Cpk再求平均值;與把兩組數(shù)據(jù)合并之后再求Cpk,得到的結(jié)果是不同的。原因是標(biāo)準(zhǔn)差是非線性的。同樣,把Cpk相加做法也是錯誤的?!辈唤o莫特思考時間,帕蒂接著馬上問道:“你是不是對Cpk求平均了?”

“是的,”莫特被看穿心思,不情愿地回答。
帕蒂不動聲色地說:“午餐后,把原始數(shù)據(jù)給我們看看吧”。
帕蒂的觀點得到了印證。莫特一共做了5組實驗,每組印刷100塊測試板,前4組Cpk在1.2至1.3之間,但第5組是15.56。5組Cpk取平均為3.73。帕蒂把所有數(shù)據(jù)放在一起用Minitab計算的,Cpk為1.58。

重新計算的Cp和Cpk在上表的最下面一行。
“即使Cpk1.58也已經(jīng)相當(dāng)不錯了,”莫特辯解道。
“從數(shù)據(jù)上看,第5組數(shù)據(jù)可能有問題,與前4組的數(shù)據(jù)相差很大。我們現(xiàn)在去實驗室印刷100塊板子,看看是否能重現(xiàn)第5次的結(jié)果。”帕蒂堅持道。
很快搜集到了100塊板子的數(shù)據(jù),計算出的Cpk為1.28。從實驗室出來,皮特神秘地在帕蒂耳邊低聲說,他有重要的情報要和她分享。
拿到所有數(shù)據(jù),又與莫特寒暄幾句之后。帕蒂和皮特駕車離開了XLK公司。

“有什么重要情報?”她用西班牙語問皮特。
“你和莫特收集數(shù)據(jù)時,我又去了貝絲那兒。她告訴我,莫特讓她在第五次實驗時印刷了150塊板子,計算Cpk時他刪除了離平均值最遠(yuǎn)的50個數(shù)據(jù)。這才得到異乎尋常高的Cpk,莫特小伎倆被你一眼看穿了?!逼ぬ匦χf。
“這里面數(shù)據(jù)足以向托德證明,錫膏選擇還是應(yīng)該由我們說了算?!迸恋倥闹赃叺碾娔X說道。

后續(xù)還會有哪些精彩故事呢?敬請期待下集《案例分享(二十八):如何提高QFN元件焊接可靠性