西格玛水平和Cpk是一回事吗?——Z值、DPMO与合格率怎么换算
很多正在备考六西格玛绿带、黑带的同学,学到西格玛水平这一章时,
都会有同一个体会:课本里一会儿讲 Cpk,一会儿讲 Z 值,一会儿又冒出 DPMO 和合格率,它们到底是不是一回事?
考试时有人问"几西格玛",现场有人问"合格率多少",该怎么把这几种说法对上号?
简单概括:西格玛水平是把过程能力换算成"长期合格率"的说法,Cpk 是直接度量潜力与偏移的综合指数;
二者通过 Z.ST = 3 × Cpk 精确换算。

一、Z 值是什么?是标准差的个数
Z 值的数学定义是"距均值几个标准差":
Z = (x − μ) / σ
在过程能力里,真正用到的量叫 Z.bench(基准西格玛值),它就是"均值到最近规格限"这段距离,用 σ 标准化后的结果。
Cpk 与它的关系很直接:
Cpk = Z.bench / 3
也就是说,Cpk 每大 1 个单位,基准 Z 就大 3 个 σ。
需要明确的是:±3σ 这条线覆盖的面积恰好是 99.73%,这对应的是 Cpk=1.0(短期、居中)的合格率。
很多人把"99.73%"当成六西格玛,这是常见误解——99.73% 仅是三西格玛,距离六西格玛还差得远。

二、合格率、DPMO 与西格玛水平怎么对应
西格玛水平 Z、合格率、DPMO 三者其实同源:
中央覆盖面积 = 合格率(好品比例);
两侧尾部面积之和 = 缺陷率;
DPMO = 缺陷率 × 10⁶(每百万次机会里的缺陷数);
合格率 = 1 − DPMO / 10⁶。
这条链最关键的特征是"指数级下降":西格玛水平每提升 1σ,尾部缺陷大约降一个数量级。
从三西格玛(缺陷率约 0.27%)到六西格玛(DPMO 仅 3.4),中间隔着三个数量级。

三、Cpk 怎么换成西格玛水平
把 Cpk 换成西格玛水平,可分为两步:
1. 先算短期西格玛水平(潜力)
Z.ST = 3 × Cpk
2. 再扣 1.5σ 得长期西格玛水平(实绩)
Z.LT = Z.ST − 1.5
假定:LSL=485,USL=515,M=500,σ=2.5,μ=500(均值居中)。
Cpk = (515 − 500) / (3 × 2.5) = 15 / 7.5 = 2.00
Z.ST = 3 × 2.00 = 6.0
Z.LT = 6.0 − 1.5 = 4.5
查六西格玛换算表,Z.LT=4.5 对应长期 DPMO = 3.4,长期合格率 ≈ 99.9997%。
这正是"六西格玛"这个名词的来源:短期潜力达到 6σ,长期实绩约为 3.4 DPMO。
需要明确的是:Z.ST = 3 × Cpk 是六西格玛考试与现场的主要换算式;
1.5σ 偏移是行业对长期绩效的约定算法,代表长时间运行后均值漂移的保守估计。

四、长期西格玛与短期西格玛有什么区别
同样是"六西格玛",为什么一定要分短期和长期?
原因在于 1.5σ 偏移。
短期数据取自很短时间内,设备状态稳、材料一致,波动小、均值不漂,因此潜力好看。
但长时间运行后,设备老化、刀具磨损、材料批次差异会让过程均值悄悄偏移,行业惯例把这一漂移估计为 1.5σ。
长期绩效就是用短期潜力扣掉这 1.5σ。
下图中,藏青曲线是短期(μ 居中)状态,红色虚线是长期(μ 右移 1.5σ)状态。

短期看右尾离 USL 还很远,但长期均值一偏移,右尾便探出 USL,缺陷从"几乎没有"变成 3.4 DPMO。
五、一张表:Cpk 与西格玛水平对照
把常用档位整理成速查表

Cpk=1.33 → 长期约 6,210 DPMO,对应四西格玛水平;
Cpk=2.00 → 长期约 3.4 DPMO,对应六西格玛水平;
同一 Cpk,短期与长期恰好差 1.5σ,不能混用。
本例 Cpk=2.00 落在六西格玛档(黄底行),属于质量目标里最常引用的基准。
若实际均值有偏移,Cpk 会低于 2.00,对应的西格玛水平与合格率也会随之下降。
六、课后练习题
选择题:某过程的 Cpk=1.33,该指数由短期数据算得。按六西格玛惯例,其长期西格玛水平约为( ),对应长期 DPMO 约为( )。
A. Z.LT=4.0,DPMO≈6,210
B. Z.LT=2.5,DPMO≈6,210
C. Z.LT=5.5,DPMO≈3.4
D. Z.LT=4.0,DPMO≈233
参考答案:B
解析:
- 短期西格玛 Z.ST = 3 × 1.33 = 4.0(即四西格玛潜力);
- 长期西格玛 Z.LT = Z.ST − 1.5 = 4.0 − 1.5 = 2.5;
- 查表,Z.LT=2.5 对应长期 DPMO ≈ 6,210。
这一题在绿带、黑带考试中多次出现,现场也经常被问到,建议把控制限与规格限的关系记准。
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