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가이드 · 공정능력

Cpk 계산 방법: 예제로 따라 하는 단계별 계산

Cpk는 공정의 산포와 치우침을 함께 고려해, 공정이 규격 안에 얼마나 여유 있게 들어가는지 보여주는 지수입니다. 이 글에서는 개별 측정값 기준으로 AIAG SPC 매뉴얼 방식 그대로 손으로 계산하고, 결과를 검증합니다.

계산식

Cpk = min( (USL − X̄) / 3σ군내 , (X̄ − LSL) / 3σ군내 )
Cp  = (USL − LSL) / 6σ군내

Ppk = min( (USL − X̄) / 3σ전체 , (X̄ − LSL) / 3σ전체 )
Pp  = (USL − LSL) / 6σ전체

계산 예제

축 지름의 규격이 LSL 9.90 mm, USL 10.10 mm이고, 연속 생산된 부품 20개를 측정했습니다.

10.029 10.032 10.005 10.008 10.004 9.999 9.975 10.029 10.054 10.002
9.966  10.018 10.026 10.019 10.035 10.049 10.022 10.031 10.001 9.970

1단계 — 평균

합계 200.274 ÷ 20 = X̄ = 10.0137

2단계 — 이동범위와 σ군내

이동범위는 각 값과 바로 앞 값의 차이(절댓값)입니다. 값 20개에서 이동범위 19개가 나옵니다(0.003, 0.027, 0.003, 0.004, …). 합계가 0.427이므로

MR̄ = 0.427 / 19 = 0.02247
σ군내 = MR̄ / 1.128 = 0.01992

3단계 — σ전체

20개 값의 표본표준편차는 σ전체 = 0.02416입니다.

4단계 — 지수 계산

지수계산결과
Cpu(10.10 − 10.0137) / (3 × 0.01992)1.44
Cpl(10.0137 − 9.90) / (3 × 0.01992)1.90
Cpkmin(Cpu, Cpl)1.44
Cp0.20 / (6 × 0.01992)1.67
Ppk(10.10 − 10.0137) / (3 × 0.02416)1.19
Pp0.20 / (6 × 0.02416)1.38

평균이 공차 중앙(10.00)보다 위에 있어서 Cpk는 상한 쪽(Cpu)으로 정해집니다. Cp(1.67)가 Cpk(1.44)보다 크다는 것은, 산포를 줄이지 않고 중심만 맞춰도 공정능력이 올라간다는 뜻입니다. Ppk(1.19)가 Cpk보다 낮은 것은 부품 사이에 공정이 조금씩 움직여 전체 산포가 단기 산포보다 크기 때문입니다. 데이터가 20개뿐이라 추정치는 거칠며, 100개 이상을 권장합니다.

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위 20개 값을 붙여넣고 LSL 9.90, USL 10.10을 입력하면 똑같이 Cpk 1.44, Ppk 1.19가 나오고, 히스토그램과 I-MR 관리도도 함께 볼 수 있습니다.

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