1. 공정능력 목적
IATF16949의 9.1.1.1 제조프로세스의 모니터링 및 측정 요구사항에 의거하여 공정능력의 검증을 통해 중요공정 산포를 줄이고 설계자가 의도하는 제품을 구매업체에 공급하기 위해 실시한다.
2. 히스토리그램을 사용한 공정능력 검증
단기공정능력과 장기공정능력 확인시 모집단의 수는 최소 30EA으로 진행하자. 단, 시스템 정기공정감사를 고려하였을때 초기공정능력평가는 50EA로 진행하여 결과를 보유하자. 프로젝트시 Lot별 샘플수량이 적은경우, 해당 Lot수량을 사용한 공정능력 검증 또한 필요하다. Pre Production 또는 SOP시점에 발생가능한 중요공정의 산포발생 Risk를 줄일 수 있기 때문이다.
관리계획서에 지정된 특별특성, 중요항목(CTQ)관련 정규분포곡선대비 곡선의 늘어짐 정도, 상한치 또는 하한치 치우침 정도를 시각적으로 확인하여 원인확인 및 공정개선을 위해 공정능력 검증을 실시한다. 원하는 변수의 공정능력에서 이상점이 보이는 경우, 해당변수관련 공정 단계별 제품 측정의 정량적 분석을 통해 CPK 또는 PPK값의 이상점 원인을 확인하면 된다. 예를 들어, 인덕턴스의 CPK값이 LOT별 측정시 히스토그램이 다르게 나타나는 경우 설비에서 권선을 페라이트에 감고 측정, 와이어 Lead선을 Soldering후 측정, 사출 후 측정, 최종 조립후 측정으로 공정 단계별 측정을 통해 원인을 분석해 나가면 된다.
*정규분포곡선 : 모든 제품들이 수백년동안 측정한 전체 결과값들(Lot성 불량포함)을 모아서 분포곡선을 그려보니 귀납적으로 해당 분포곡선과 유사한 곡선을 표출한것이며 이는 공정능력 그래프의 우수, 적합, 부적합을 판단하는 하나의 기준이 되었다.
2-1. 단기공정능력 (CP, CPK)
단기적관점의 공정능력을 검증하는 것으로써 생산 Lot별 정규분포 곡선 대비 이상현상을 확인하기 위해 사용한다.
2-1-1. Capability of Process(CP) : 상한치와 하한치 사이의 모집단 측정결과의 중앙값에서 얼마나 늘어져있는지를 나타내는 곡선. CP=1인 경우, 상한치와 하한치 사이에 실측곡선이 정규분포 곡선과 일치한 그래프를 가지고 CP>1인 경우, 중앙값에 밀집된 곡선으로 나타난다. CP가 클수록 실측곡선이 중앙값에 밀집되어 그려진다. 0<CP<1인 경우, 실측곡선 정규분포곡선 대비 늘어지기 시작하고 CP값이 0에 가까울수록 상한치와 하한치 규격을 벗어나게 되니 원인을 찾아 신속히 개선하자.
2-1-2. Capability of Process Katayori(CPK) : Katayori는 일본어로 한쪽으로 치우침을 의미한다. 실제로는 CPK가 높더라도 중앙값과 중심값이 일치하기도 하고 중앙값이 중심값 대비 편차를 가지고 있는 경우도 있다. 하지만 중앙값이 중심값대비 치우침의 정도를 의미한다고 가정하자. (1-K)*CP 공식을 사용하며 CPK > 1.33인 경우, CPK값이 클수록 실측곡선이 상한치 또는 하한치쪽으로 치우침정도가 적어지고 중앙값에 밀집된다. CPK > 1.67인 경우, 대부분 측정값들이 중심값 부근에 밀집되어 첨두곡선과 유사한 그래프를 그리게 된다. 0<CPK<1.33인 경우, 실측곡선이 중앙값대비 상한치 또는 하한치로 치우치게 된다. CPK가 0에 가까울수록 실측곡선의 치우침 정도가 상한치 또는 하한치쪽으로 증가하여 SPEC을 벗어나게 된다.
2-1-3. CP 및 CPK값이 함께 반영된 곡선 그래프 형상
CPK값이 높기 위해서는 공식에 의거하여 CP값 또한 높아야 하기 때문에 CPK값이 높으면 실측곡선이 중앙값에 밀집되고 폭 또한 줄어들게 되어 공정산포가 극히 적은 이상적인 첨두곡선에 가까워 진다. CP 및 CPK가 높다고 상한치와 하한치 기준 중심값에 나타나는 것은 아니고 모집단의 측정결과에 의거하여 중앙값 기준으로 밀집되어 있어서 중심값 대비 shift된 위치에서 첨두곡선처럼 형성될 수 있으니 참고하자.
2-2. 장기공정능력 (PP, PPK)
장기적관점의 공정능력을 검증하는 것으로써 특정기간동안 생산된 제품의 공정능력 수준을 확인할때 사용한다. 실무적 관점으로 신규라인을 모니터링하거나 Field의 고질적 품질문제 또는 출고 후 진행성으로 나타는 품질문제에 영향을 줄 수 있는 항목을 검증할때 사용하기도 하고 Lot별 단기공정능력의 곡선들의 치우침의 산포를 검증할때 장기공정능력 곡선을 기준으로 검증하면 효과적이다. 3개월, 6개월, 필요시 1년이상의 Raw Data를 합산하여 장기공정능력 곡선을 생성한다. PPK그래프를 그리기 위해 CPK 산출 엑셀시트를 사용하는경우 시료수 적용범위 사이에 빈셀 삽입하여 작성하면 PPK 그래프를 적용할 수 있으니 참고하도록 하자. 미니탭을 사용한다면 시료수는 별도의 시트에서 작성가능한 항목이니 원하는 기간만큼의 시료수를 적용하여 작성하면 PPK 그래프를 그릴수 있다.
2-2-1. Process Performance(PP) : 상한치와 하한치 사이의 중앙값에서 얼마나 늘어져있는지를 나타내는 곡선. CP와 산출되는 방식은 유사하지만 CP대비 시료수가 상당히 많기 때문에 늘어짐이 어느정도 존재하고 PP별 늘어짐의 정도의 산포가 적다. 다만 PP별로 비교할때 특정기간동안 생산된 제품들의 수준이 어느값에 밀집되어있는지 확인 가능한 장점이 있다.
2-2-2. Process Performance Katayori(PPK) : 특정기간별 장기공정능력을 비교할때 사용되는 지표로써 CPK와 동일하게 산출한다. Field Claim 트렌트 분석시 지속적 개선으로 큰 산포는 줄였으나 특정기간마다 주기적으로 Claim수가 조금씩 증가하는 경우, 산포가 발생한 기간과 정상적인 기간의 모집단을 동일하게 한 후 비교평가하여 치우침의 정도 수준을 파악하고 공정의 관리치를 변경하거나 산포를 줄이기 위해 사용한다.
2-2-3. PP 및 PPK값이 함께 반영된 곡선 그래프 형상
PP값 자체가 어느정도 늘어져 있기 때문에 중앙값에 밀집되어 송곳같은 그래프가 되지는 못하고 치우침의 정도 또한 단기공정능력 곡선과 비교했을때 산포가 크지는 않을 수 있다. 다만 치우침의 정도와 늘어짐의 정도를 고려했을때 상한치와 하한치에 근접한 측정값들은 품질문제를 야기할 수 있으니 줄이도록 하자.
3. 큰 산포를 줄이기 위한 X-Bar 트렌드 관리
공정능력과는 별개로 Lot별 평균값 측정결과를 X-Bar 트렌드로 관리하여 시각적으로 평소대비 큰 산포(튀는값)가 발생을 감지하고 원인확인 및 개선하기 위해 사용하는 Tool. 4M변경(단품업체 포함) 또는 설계변경의 유효성을 확인할 경우 X-Bar 곡선이 특정 Lot Sample에서 발생할 수 있다.
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