一文深入了解Cmk

一、Cmk（设备能力指数）介绍：

定义：Cmk是德国汽车行业常采用的参数，是"Machine Capability Index" 的缩写，称为临界机器能力指数，它仅考虑设备本身的影响，同时考虑分布的平均值与规范中心值的偏移。由于仅考虑设备本身的影响，因此在采样时对其他因素要严加控制，尽量避免其他因素的干扰，计算公式与Ppk完全相同，只是取样不同。
设备能力指数是一个反映连续生产中的过程指数，一般简写为Cmk。它是一个短期能力指数，也被称为初始过程能力。长期过程能力也可以基于Cmk的结果估算。比如汽车行业的一般规范Cmk要求≥1.67 （5西格玛），而Cpk则要求≥1.33 （4西格玛），也就是一般1个西格玛的偏移。
机器性能研究是对机器是否适合于特殊生产任务的测试。机器能力指数可以用来衡量过程改进工作的有效性。它用于研究机器性能相对于公差极限的位置。 ​

Cmk 是指机器（设备）的能力指数（m是指机器或设备）。研究的对象是设备，表现为某设备加工某零件，在某公差情况下的加工一致性。

二、Cmk（设备能力指数） 概念：

CP(或Cpk)工序能力指数，是指工序在一定时间里，处于控制状态(稳定状态)下的实际加工能力。它是工序固有的能力，或者说它是工序保证质量的能力。
这里所指的工序，是指操作者、机器、原材料、工艺方法和生产环境等五个基本质量因素综合作用的过程，也就是产品质量的生产过程。产品质量就是工序中的各个质量因素所起作用的综合表现
CPK：强调的是过程固有变差和实际固有的能力；
CMK：考虑短期离散，强调设备本身因素对质量的影响；
CPK：分析前提是数据服从正态分布，且过程受控；
CMK：用于新机验收时、新产品试制时、设备大修后等情况；
CPK：至少1.33
CMK：至少1.67才为合格
CMK一般在机器生产稳定后约一小时内抽样10组50样本
CPK在过程稳定受控情况下适当频率抽25组至少100个样本

三、Cmk的应用时机：

Cmk的应用时机在什么情况下要对机器能力进行测试呢？在很多情况下都可能需要进行机器能力指数测试，但在这三种情况下是最需要测试的∶
①新设备的验收过程中;
②在生产过程中对过程能力进行监控时，出现"过程能力"异常情况，为查找是否为设备原因而进行分析、采取措施时;
③用作设备维修后验收的依据之一，即在对设备大修的前后；及在开展对设备本身，或相关工装、夹具（或刀具）进行技术改造时，为了评价改造的效果。

其他计算Cmk情况：

Cmk 实际应用场合
新设备验收，以评估新造设备性能是否满足关键性能要求
设备稼动，以评估转移或大修后是否存在关键性能降级
物料变更（比如本地化，更换供应商），评估物料对关键性能影响
新工艺（比如之前是焊接实现连接，现在改为螺丝拧紧），评估新实现方式是否满足短期关键性能要求，必要场合需要考虑物料极限情况的影响
新设计零件，以评估其是否满足关键性能，必要场合需要考虑物料极限情况的影响。

前面两类应用非常广泛（狭义的理解，与设备直接相关），实践中生产工艺和设备部门总会遇到CmK不过的情况，相当一部分原因是物料/工艺、设计工程中宽进（可能是cost down要求下的行政命令，设计人员以及审核人员的能力或意识等等不一而足）。但是生产产品的要求是严出，尤其是汽车/医疗类产品。
所以很多场合下，无论如何调整设备或工艺参数，甚至购置更精密的设备后，还是不能通过CmK，只能临时以让步放行（冗繁的文件和审批流程）+100%检查等方式继续生产。这是造成生产工艺和设备员工的暴躁脾气的一个成因。

四、Cmk前期准备和要求：

测量系统：满足测量系统分析MSA的要求，这是Cmk的前提。MSA不过而要求Cmk就是在耍流氓。
人：固定人员（有操作资质）和班次机：
固定机器工装和参数比如速度
固定支持系统的硬件和参数，比如冷却水温度，压力和流量
设备和工装定位，禁止调整（常说的微调）
料：
同批次的半成品和物料，推荐记录物料批次和关键属性信息，便于问题分析
法：当前生产工艺流程，不得为了该批测试物料做额外处理
环：
短期固定（或相对于管控范围较小的跳动）的环境温度，气压，湿度，电场，磁场环境等

五、Cmk测试要求：

对Cmk，我们关心的是机器设备本身的能力，在取样过程中要尽量消除其他因素的影响，因此，
测试要求满足以下几点：
①在尽量短的时间内，抽样数据是连续的（减少环境影响），
②相同的操作者（减少人的因素影响），
③采用标准的作业方法（法），
④针对相同的加工材料（同一批原材料），
⑤只考核机器设备本身的偏差。
（操作者必须是熟练的可以胜任的；量具必须符合要求且校正过的；同一批次来料，最好是同一个模具；测试过程中设备和产品不能做任何调整）。
在计算方法上，取样数目可以按照实际情况（客户要求，公司规定，采样成本等综合考虑），但原则上应该大于30个，这是因为取样的子样空间实际上不是正态分布而是t分布，当样本数大于30时（通常要求是50个以上），才接近正态分布。而我们所采用的公式是以正态分布为基础的。
设备能力指数Cmk表示仅由设备普通原因变差决定的能力,与Cpk Ppk不同在于取样方法不同,是在机器稳定工作时至少连续50件的数据,Cmk=T/6sigma,sigma即可用至少连续50件的数据s估计,又可用至少连续50件的数据分组后的Rbar/d2来估计,由于根据美国工业界的经验，过程变差的75%来自设备变差，如果用至少连续50件的数据s估计的sigma或用至少连续50件的数据分组后的Rbar/d2估计的sigma来计祘Cpk的话,人机料法环总普通原因变差为8sigma, Cpk=T/8sigma,(为方便,上面公式都是分布中心和公差中重合时)
机器能力：“机器能力”由公差与生产设备的加工离散之比得出。通常采用数理统计的方法进行测量和证明，此时只考虑短期的离散，尽可能地排除对过程有影响而非机器的因素。（比较VDA第4卷的第1部分）
过程能力：与“机器能力”相反，在考虑影响过程的参数的情况下考察长期离散，人们称之为“过程能力”。如果额定值和公差的离散和位置统计特征参数符合要求（至少Cpk=1.33），则过程具有能力。如果不是这样，必须通过过程分析和优化来达到过程能力。

六、CMK计算公式：

七、Cmk实际操作：

1. 尽量调整设备到规范要求中值，固定工装夹具，防止由于夹持原因导致中值漂移/标准差增加
   2.准备>=50套同一批次的半成品和辅料，Cmk计算只需要50pcs，多余的件是考虑第1步设备调整和非工艺问题的设备异常导致的报废3.按标号连续测量该50套经过工站的产品特性（注意：如果是同一设备的不同穴位，可以按照穴位分别测量并记录，当然混到一起能过Cmk更好）4.验证数据正态性并计算Cmk
   如果是正态，则可以直接用Cmk计算的公式在excel中计算，或者minitab(Stat->QualityTools->CapabilityAnalysis->Normal)/Q-Das等工具
   比如Minitab 操作：

第一步：检验数据的正态性：

第二步，进行正态计算分析：

说明，如果数据不是正态分布，可以进行转换后再进行正态分析；

如果不是正态，推荐遵循以下步骤（很多公司或者教材推荐正态变换，将非正态数据转为正态，再进行计算，这不是最优的办法，总出现与实际结果不匹配的情况）
再次复核测量系统，看是否测量系统能力不过或者有它异常
复核历史数据，有条件的话复核其它工厂的数据，看看其过往数据是否是正态
如果最终确认数据是非正态，则验证其数据最接近于哪类分布，之后按照推荐的分布用minitab计算（这部分会另外开篇）
备注：各种数据分布都是存在的，但是工厂中常见的数据是正态，一般的非正态是设备或者量测系统的异常导致的。这一点务必关注和排查。