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案例分享(二十七):為什么對(duì)Cp和Cpk取平均值或相加是錯(cuò)誤的?

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2023年 6月 23日

故事背景:

菲爾指出了AXI實(shí)際正常運(yùn)行時(shí)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(jì)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(yùn)行時(shí)間提高到了21%,后來(lái)又穩(wěn)步增長(zhǎng)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(yùn)行時(shí)間掛鉤的績(jī)效獎(jiǎng)金……

帕蒂正在與工程部門合作攻關(guān)一個(gè)新項(xiàng)目,這個(gè)項(xiàng)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(huì)影響焊接強(qiáng)度,太多則會(huì)帶來(lái)橋接的問題,差異過大可能會(huì)導(dǎo)致“立碑”。因此,解決這個(gè)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(yàn)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(gòu)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(cè)試條件恰與新項(xiàng)目中要求相同。帕蒂對(duì)此抱有疑慮,但還是翻開了報(bào)告。當(dāng)看到報(bào)告的作者是莫特·比特勒時(shí),不由自主地嘆了口氣。帕蒂認(rèn)識(shí)莫特,也聽過幾次他的報(bào)告。莫特似乎習(xí)慣“美化”數(shù)據(jù),使XLK公司的錫膏看起來(lái)比實(shí)際更好。她把莫特的報(bào)告丟到一旁,抽身去參加項(xiàng)目推進(jìn)會(huì),估計(jì)到時(shí)少不了對(duì)這個(gè)“新突破”進(jìn)行討論。

果然不出所料,會(huì)議一開始,工程部副總托德?漢密爾頓就提到這件事?!拔铱吹搅薠LK的新數(shù)據(jù),印刷Cpk為3.72。我們應(yīng)該在新項(xiàng)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(duì)來(lái)決定?!?br /> 托德反駁道:“但你的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)失職了。不然怎么會(huì)對(duì)這么優(yōu)質(zhì)的錫膏視而不見呢?”
帕蒂回應(yīng)道:“事實(shí)上我們一直在評(píng)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(gè)世界是不斷在變化的,接受現(xiàn)實(shí)吧,科爾曼。這個(gè)項(xiàng)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(cuò),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(yǔ)不太友好。用姓氏稱呼自己的做法甚至帶有一點(diǎn)兒侮辱性。

“我明天會(huì)去XLK查看他們的數(shù)據(jù),”帕蒂回應(yīng)道,她的聲音因?yàn)樯鷼舛鴰в幸唤z顫抖。
會(huì)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(huì)你也參加了。漢密爾頓覺得我們一無(wú)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(gè)人多一雙眼睛。”帕蒂臉上恢復(fù)了笑容。
幸運(yùn)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?cè)谌LK的旅途中一直都用西班牙語(yǔ)交流,鍛煉口語(yǔ)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(yǔ)討論了2小時(shí)的美國(guó)職業(yè)高爾夫巡回賽及老虎·伍茲的表現(xiàn)之后,他們來(lái)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(gè)知識(shí)淵博的人——但這只是對(duì)知識(shí)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(cè)試數(shù)據(jù)。
“帕蒂,我已經(jīng)給出計(jì)算結(jié)果了。你還要原始數(shù)據(jù)做什么?”莫特問道。
“因?yàn)榻淌诳偸且笪摇タ丛紨?shù)據(jù)’,通??梢詮脑紨?shù)據(jù)中找出計(jì)算結(jié)果沒有顯示的東西,”帕蒂不動(dòng)聲色地回答道。
“好吧,要不稍等一會(huì)兒?讓我先介紹一下我們是如何獲得這些數(shù)據(jù)的。”莫特有點(diǎn)兒閃爍其詞。

帕蒂和莫特去了印刷實(shí)驗(yàn)室,她注意到皮特沒有跟過來(lái)。
在查看了印刷工藝后,帕蒂提出她想要跟皮特先單獨(dú)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?!?br /> 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(huì)面。
“皮特,你跑去哪里了?你不會(huì)去捅了什么婁子吧?”帕蒂怪道。
“怎么會(huì)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(lái)!”帕蒂有些生氣,“我們上周剛剛和一家供應(yīng)商討論過這個(gè)問題。他們什么時(shí)候才能知道Cpk取平均值是錯(cuò)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(diǎn)完餐后,帕蒂問道:“莫特,你對(duì)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(lái)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(duì)于Cpk計(jì)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(duì)此一無(wú)所知。
帕蒂繼續(xù)說道,“如果有兩組數(shù)據(jù),分別計(jì)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(cuò)誤的?!辈唤o莫特思考時(shí)間,帕蒂接著馬上問道:“你是不是對(duì)Cpk求平均了?”

“是的,”莫特被看穿心思,不情愿地回答。
帕蒂不動(dòng)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(diǎn)得到了印證。莫特一共做了5組實(shí)驗(yàn),每組印刷100塊測(cè)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(jì)算的,Cpk為1.58。

重新計(jì)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(cuò)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(shí)驗(yàn)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(jiān)持道。
很快搜集到了100塊板子的數(shù)據(jù),計(jì)算出的Cpk為1.28。從實(shí)驗(yàn)室出來(lái),皮特神秘地在帕蒂耳邊低聲說,他有重要的情報(bào)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(bào)?”她用西班牙語(yǔ)問皮特。
“你和莫特收集數(shù)據(jù)時(shí),我又去了貝絲那兒。她告訴我,莫特讓她在第五次實(shí)驗(yàn)時(shí)印刷了150塊板子,計(jì)算Cpk時(shí)他刪除了離平均值最遠(yuǎn)的50個(gè)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。”皮特笑著說。
“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(huì)有哪些精彩故事呢?敬請(qǐng)期待下集《案例分享(二十八):如何提高QFN元件焊接可靠性