Cpk为什么要大于1.33?1.33和1.67 这两条线是谁定的

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Cpk≥1.33,你天天写进 SPC 报告、每次 PPAP 提交都填这个数。

可要是有人当头问你:1.33 到底代表什么?为什么偏偏是 1.33,不是 1.2、也不是 1.5?

你答得上来吗?

很多人答不上来。

今天自习人课堂手把手带你把这个数从头算一遍。

Cpk=1.33,换个说法就是一百万个零件里大约 63 个不良。

这是双侧合计的不良数——行业常说的那句"63 PPM",指的就是它;

只看最近一侧规格限约 32 个不良。

你可能会想,不行就全检?

大批量生产全检成本高、还漏检,所以业内才用 Cpk 当作过程能力可批量生产的替代指标。

那这 63 是怎么算出来的?凭什么卡 1.33、不卡别的?

一、这条线不是拍脑袋定的

Cpk 判定有行业常用的五级(落到每一颗零件,还要以顾客图纸、控制计划、红皮书为准):

看着像主观拍脑袋?

其实不是。这套分级背后,是同一个问题:这个过程长期能稳得住多低的不良率?

那这个 1.33,到底是怎么从 Cpk 公式里"冒"出来的?接着往下看。

二、Cpk 和"西格玛水平"的关系:Cpk = 西格玛水平 ÷ 3

先把两个长得像、其实不是一回事的概念分开讲。

西格玛(σ),就是一组数据的标准差,描述数据"散不散"。

西格玛水平(也叫 Z 值),是另一码事:把过程均值、规格限、标准差放一起看,

描述"均值到最近规格限之间,能塞下几个标准差"。

一个是统计量,一个是能力指标,名字相近,意义不同。

把这层说清,Cpk = Z ÷ 3 就好懂了。

第一步,从定义直接提炼出 1/3。

Cpk 的定义是:

Cpk = min[(USL−μ) ÷ (3σ), (μ−LSL) ÷ (3σ)]。

把分子分母拆开,就是:

Cpk = min[(USL−μ)÷σ, (μ−LSL)÷σ] ÷ 3。

括号里那个min[(USL−μ)÷σ, (μ−LSL)÷σ],恰好就是西格玛水平 Z。

所以——

Cpk = Z ÷ 3,或者反过来写,Z = 3 × Cpk。

这是从定义里直接提出来的 1/3,没有额外假设。

第二步,用图把"半窗 = 3σ"这件事看明白。

把 σ 当 1 来看:规格窗半宽 = 3σ 时,居中过程的 Cp = Cpk = 1.0;

此时 μ 到 USL 的距离也是 3 个 σ,Z = 3σ。

换句话说,规格窗半宽装下几个 σ,Z 就是几,Cpk 就是它除以 3。

Cpk = 1.0,对应 Z = 3σ。

Cpk = 1.33,对应 Z = 4σ。

Cpk = 1.67,对应 Z = 5σ。

Cpk = 2.0,对应 Z = 6σ。

半窗每多装 1 个 σ,Z 加 1,Cpk 加 1/3。

Z=(USL-X)/σ=3*(USL-X)/3σ=3Cpk

当 Cpk=1.33 时,Z=3Cpk=3.99。

知道了Z值为 3.99,我们可以通过标准正态分布表得出近似结果。

西格玛水平为4时,单边不良率为 31.7PPM,双边的话就是 31.7*2=63.4ppm。

第三步,用minitab再验算一遍。

除了查表,我们还可以用 Minitab 软件进行更精确的计算。

因为 Z=3.99和4之间还是存在一些细微差别,标准正态分布表通常只提供整数或一位小数的Z值对应的概率,

无法得出 Z=3.99 对应的精确不良率。

Minitab 软件的具体操作步骤:

打开 Minitab 软件,在顶部菜单栏中选择 "图形",然后点击 "概率分布图"

在弹出的对话框中,选择 "查看概率" 选项,点击 "确定"

在新的对话框中,选择 "阴影区域" 标签页

选择 "X 值" 作为定义阴影区域的方式

选择 "双尾" 选项

在 X 值输入框中输入 Z 值 3.99

点击 "确定"

得出结果显示,单边不良率为 0.00003304,乘以100万就是33.04PPM,

双边的不良率再乘以2,得到Z值为 3.99 时,不良率为 66.08PPM,

和查表得到的Z值为4时的 63.4PPM 结果相差不大。

三、换成不良率,就清楚了

假设过程稳定、数据正态、均值居中,每个 Cpk 对应一个短期不良率(DPMO = 每百万件里的不良数,单侧最近规格限):

Cpk=1.0(3σ)→ 约 1,350 DPMO(双侧约 2,700)。

Cpk=1.33(4σ)→ 单侧约 31.7 DPMO,双侧合计约 63 PPM(行业常说的"63 PPM"即此)。

Cpk=1.67(5σ)→ 单侧约 0.29 DPMO(双侧约 0.57)。

Cpk=2.0(6σ)→ 单侧约 0.001 DPMO(双侧约 0.002)。

你看,1.33 单侧落在百万分之三十几、双侧约 63;

1.67 双侧约 0.57 PPM,已是百万分之零点几。

这两条线卡的位置,正是"不良率已经很低、又还够得着"。

四、Cpk=1.33 是不是就"很安全"了?

当然不是的

上面那 31.7 DPMO,是"短期、且过程完美居中"的理想值。

现实里,过程均值会随设备磨损、批次变化、班次切换慢慢漂。

六西格玛里有个经验值:长期看,过程均值大约会漂 1.5σ。这就是著名的 1.5σ 漂移(Motorola 提出的经验值)。

把 1.5σ 漂移算进去,同一条 Cpk 线的长期不良率就变成:

Cpk=1.33(短期 4σ)→ 长期 6,210 DPMO。

Cpk=1.67(短期 5σ)→ 长期 233 DPMO。

Cpk=2.0(短期 6σ)→ 长期 3.4 DPMO。

这就解释了"六西格玛 = 3.4 DPMO"那个著名的口号。

所以 1.33 是"最低可接受",不是"优秀"。

它留的那点余量,正是给长期漂移准备的。

五、这两条线到底是谁定的?

1.33(4σ)和 1.67(5σ),不是哪本标准凭空写定的硬性要求。

它们是行业长期沉淀的"可接受风险"约定。

汽车供应链(AIAG SPC / IATF 16949)

通常把 Cpk≥1.33 作为量产门槛;特殊特性、安全件则要求 Cpk≥1.67,甚至 2.0。

换一个角度也讲得通:当过程达到 4σ 左右,不良率已经低到不必再上全检去拦截,

质量与成本才取得平衡——这正是 1.33 这条线被选作量产门槛的现实原因。

为什么新项目、送样(PPAP 初始研究)往往要求更高的 1.67?

因为 25 组样本只覆盖了一个时间点,它还没经历刀具磨损、整批材料、夜班波动。

先要 1.67 当缓冲,等长期漂移来了还能守住 1.33。

所以:1.67 是给新项目留的余量,1.33 是给长期运行划的底线。

六、实际怎么用:分级管理

落到管理动作上,行业常见分法是这样的(仍以红皮书/顾客要求为准):

<1.0,能力不足,立即停线或全检拦截,同步启动 DMAIC 改善。

1.0–1.33,勉强合格,列入年度改善计划。

1.33–1.67,正常合格,纳入 SPC 监控。

≥1.67,关键/安全特性要求,资源向它集中。

把这套分法画成一条色带,对着看更直观(颜色越红越危险,越绿越稳):

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