Les indices de capabilité sont des outils statistiques essentiels dans le domaine de la gestion de la qualité et du contrôle de processus. Ils permettent de mesurer la capacité d’un processus à produire des produits conformes aux spécifications. Cet article propose un guide complet sur les indices de capabilité, leur importance, leur calcul, et leur interprétation.

Qu’est-ce qu’un Indice de Capabilité ?

Un indice de capabilité mesure la performance d’un processus par rapport à des limites de spécification définies. Les principaux indices de capabilité sont :

• Cp (Indice de Capabilité du Processus)
• Cpk (Indice de Capabilité Potentiel)
• Pp (Indice de Performance du Processus)
• Ppk (Indice de Performance Potentiel)

Importance des Indices de Capabilité

Les indices de capabilité permettent de :

1. Évaluer la performance du processus : Savoir si un processus est capable de produire des produits conformes.
2. Améliorer la qualité : Identifier les variations du processus et travailler à les réduire.
3. Prendre des décisions : Aider les managers à prendre des décisions basées sur des données quantitatives.

Calcul des Indices de Capabilité

Cp – Indice de Capabilité du Processus

Le Cp mesure la capacité d’un processus à produire dans les limites de spécification en considérant seulement la variabilité du processus.

• USL : Limite Supérieure de Spécification
• LSL : Limite Inférieure de Spécification
• σ : Écart-type du processus

Un Cp supérieur à 1 indique que le processus est capable de produire dans les limites spécifiées.

Cpk – Indice de Capabilité Potentiel

Le Cpk prend en compte la variabilité du processus et la centration par rapport aux spécifications.

• μ : Moyenne du processus

Un Cpk supérieur à 1 indique un processus centré et capable.

Pp et Ppk – Indices de Performance du Processus

Les indices Pp et Ppk sont similaires à Cp et Cpk mais utilisent l’écart-type global du processus, incluant toute variation à long terme.

Interprétation des Indices de Capabilité

• Cp, Cpk, Pp, Ppk > 1 : Le processus est capable.
• Cp, Cpk, Pp, Ppk = 1 : Le processus est juste capable.
• Cp, Cpk, Pp, Ppk < 1 : Le processus n’est pas capable.

Exemples Pratiques

Exemple 1 : Calcul de Cp et Cpk

Supposons un processus avec une USL de 10, une LSL de 2, une moyenne de 6, et un écart-type de 1.

=1.33)

Le processus est capable car Cp et Cpk sont supérieurs à 1.

Exemple 2 : Calcul de Pp et Ppk

Si l’écart-type global est de 1.2,

=1.11)

Le processus est encore capable, mais moins performant à long terme.

Conclusion

Les indices de capabilité sont des outils essentiels pour évaluer et améliorer la performance des processus. En comprenant et en appliquant ces indices, les entreprises peuvent garantir la qualité de leurs produits et répondre aux attentes de leurs clients. Pour une utilisation optimale, il est crucial de calculer ces indices régulièrement et d’interpréter les résultats pour prendre des décisions informées.

Références

1. Montgomery, D. C. (2008). Introduction to Statistical Quality Control. Wiley.
2. Minitab. (2023). Capability Analysis. Retrieved from minitab.com.

Ce guide offre une compréhension approfondie des indices de capabilité, facilitant ainsi leur application pratique dans divers contextes industriels.

💡 Pour créer un calculateur automatisé des indices de capabilité dans Excel, nous allons suivre les étapes suivantes :

1. Créer une feuille de données de base.
2. Calculer les indices Cp, Cpk, Pp, et Ppk à partir des données de base.
3. Mettre à jour automatiquement les résultats lorsque les données de base changent.

Étape 1 : Créer une Feuille de Données de Base

Ouvrez Excel et créez une nouvelle feuille. Nommons-la “Données de Base”. Dans cette feuille, entrez les données suivantes :

Paramètre	Valeur
Limite Supérieure (USL)	10
Limite Inférieure (LSL)	2
Moyenne (μ)	6
Écart-type (σ)	1
Écart-type global (σ_global)	1.2

Étape 2 : Créer une Feuille de Calcul des Indices

Créez une nouvelle feuille dans le même classeur, nommons-la “Indices de Capabilité”. Dans cette feuille, configurez les cellules pour calculer les indices Cp, Cpk, Pp, et Ppk.

Cp

• En cellule B2, entrez la formule pour Cp :

= (Données_de_Base!B2 - Données_de_Base!B3) / (6 * Données_de_Base!B5)

Cpk

• En cellule B3, entrez la formule pour Cpk :

= MIN((Données_de_Base!B2 - Données_de_Base!B4) / (3 * Données_de_Base!B5), (Données_de_Base!B4 - Données_de_Base!B3) / (3 * Données_de_Base!B5))

Pp

• En cellule B4, entrez la formule pour Pp :

= (Données_de_Base!B2 - Données_de_Base!B3) / (6 * Données_de_Base!B6)

Ppk

• En cellule B5, entrez la formule pour Ppk :

= MIN((Données_de_Base!B2 - Données_de_Base!B4) / (3 * Données_de_Base!B6), (Données_de_Base!B4 - Données_de_Base!B3) / (3 * Données_de_Base!B6))

Étape 3 : Mise à Jour Automatique

Les formules dans la feuille “Indices de Capabilité” se mettent à jour automatiquement lorsque les valeurs dans la feuille “Données de Base” changent.

Exemple

Voici comment les données peuvent être organisées dans chaque feuille.

Données de Base

Paramètre	Valeur
Limite Supérieure (USL)	10
Limite Inférieure (LSL)	2
Moyenne (μ)	6
Écart-type (σ)	1
Écart-type global (σ_global)	1.2

Indices de Capabilité

Indice	Valeur
Cp	= (Données_de_Base!B2 – Données_de_Base!B3) / (6 * Données_de_Base!B5)
Cpk	= MIN((Données_de_Base!B2 – Données_de_Base!B4) / (3 * Données_de_Base!B5), (Données_de_Base!B4 – Données_de_Base!B3) / (3 * Données_de_Base!B5))
Pp	= (Données_de_Base!B2 – Données_de_Base!B3) / (6 * Données_de_Base!B6)
Ppk	= MIN((Données_de_Base!B2 – Données_de_Base!B4) / (3 * Données_de_Base!B6), (Données_de_Base!B4 – Données_de_Base!B3) / (3 * Données_de_Base!B6))

Résultat Final

Vous devriez avoir un classeur Excel avec deux feuilles : “Données de Base” et “Indices de Capabilité”. Lorsque vous modifiez les valeurs dans “Données de Base”, les indices de capabilité dans “Indices de Capabilité” seront automatiquement mis à jour.

Outil Excel

Calculateur des Indices de Capabilité : Logique et Guide d’Utilisation

Logique du Calculateur

Le calculateur des indices de capabilité est conçu pour aider à évaluer la performance d’un processus en fonction de ses spécifications et de la variabilité des données mesurées. Les indices de capabilité principaux inclus dans ce calculateur sont :

1. Cp (Capabilité du processus) : Mesure de la dispersion du processus par rapport à la plage des spécifications.
2. Cpk (Capabilité corrigée du processus) : Mesure de la dispersion du processus et du centrage par rapport aux spécifications.
3. Pp (Performance du processus) : Similaire à Cp, mais utilise la variabilité totale (tous les échantillons) au lieu de la variabilité du processus.
4. Ppk (Performance corrigée du processus) : Similaire à Cpk, mais utilise la variabilité totale.

Structure du Fichier

• Feuille “Données d’entrée” :
• Colonnes :
  • Valeurs : Les valeurs mesurées du processus.
  • LSL : Limite Spécifique Inférieure.
  • USL : Limite Spécifique Supérieure.
  • Objectif : La valeur cible ou objectif.
• Calculs :
  • Moyenne : Moyenne des valeurs mesurées.
  • Écart-type : Écart-type des valeurs mesurées.
  • Cp : Calculé par la formule (USL - LSL) / (6 * Écart-type).
  • Cpk : Calculé par la formule MIN((USL - Moyenne) / (3 * Écart-type), (Moyenne - LSL) / (3 * Écart-type)).
  • Pp : Calculé par la formule (USL - LSL) / (6 * Écart-type total).
  • Ppk : Calculé par la formule MIN((USL - Moyenne) / (3 * Écart-type total), (Moyenne - LSL) / (3 * Écart-type total)).

Guide d’Utilisation

Entrer les Données Mesurées :

• Ouvrez la feuille “Données d’entrée”.
• Dans la colonne Valeurs, entrez les valeurs mesurées de votre processus.
• Entrez les limites spécifiques LSL et USL.
• Entrez l’objectif ou la valeur cible dans la colonne Objectif.

Visualiser les Calculs :

• Les colonnes Moyenne, Écart-type, Cp, Cpk, Pp et Ppk sont calculées automatiquement.
• Ces calculs se mettent à jour dynamiquement lorsque vous modifiez les valeurs mesurées dans la colonne Valeurs.

Analyser les Résultats :

• Cp et Pp indiquent si la dispersion du processus respecte les spécifications.
• Cpk et Ppk prennent également en compte le centrage du processus par rapport aux spécifications.

Exemple

Supposons que vous ayez mesuré quatre valeurs de votre processus : 48, 52, 47 et 53. Les spécifications sont LSL = 45 et USL = 55 avec un objectif de 50. Vous entrez ces valeurs dans les colonnes respectives. Les indices de capabilité sont calculés comme suit :

• Moyenne = Moyenne de [48, 52, 47, 53] = 50
• Écart-type = Écart-type de [48, 52, 47, 53]
• Cp = (55 – 45) / (6 * Écart-type)
• Cpk = MIN((55 – Moyenne) / (3 * Écart-type), (Moyenne – 45) / (3 * Écart-type))
• Pp et Ppk suivent des calculs similaires mais utilisent l’écart-type total.

Ces résultats vous permettent de déterminer si votre processus est capable de produire dans les spécifications requises et s’il est centré autour de l’objectif.