制造业六标准差之应用

xiang99

　　一个制程工程师(Process Engineer)的日常工作，主要是在降低生产制造流程变异(Variation)或缺陷(Defect)，并确保产品功能符合工程规格(Specification)以满足顾客需求，但是我们强调缺陷的预防(Prevention)，而非事后的缺陷的发现与修正。
　　因为在生产制造流程中修理(Repair)、重工(Rework)、报废(Scrap)都会造成隐藏性不良质量的成本(Cost of Poor Quality, COPQ)。据国外研究，公司的质量成本约占销货收入的25%，其中有75%的质量成本是属于隐藏性不良质量的成本(John Hawley Atkinson, Jr. et. Al,P.66)。
　　在1970年代，美国制造业因受到日本与欧洲高质量产品的竞争，意识到产品质量不佳，将导致市场占有率下降、产品销售量大幅萎缩等后果，迫使美国制造业开始重视制造程序中预防成本的投入，根据Motorola公司研究，引起产品不良或缺陷的原因，主要原因有二：
. X# c, L  P3 R' X5 A　　1. 变异太大
+ ^' W9 V& v. Y( U9 u& ~　　2. 制程平均值偏移
% `* ?3 j4 J% ~$ q　　再进一层研究，其发生的根源，则来自设计(Design)、制程(Process)及材料(Incoming Parts and Materials)的问题。
+ m1 X8 g2 [) O　　所以要达到具有竞争性的质量，须从此三者的管理加强开始，因此在1980年代，Motorola公司提出并利用六标准差质量策略，(Six Sigma, 6σ)以提升全面质量水平。该公司利用统计思考(Statistical Thinking)为根据，依据下列原则来学习或采取行动：
　　『所有的工作均发生在相互连结的流程所构成的系统中，而变异存在所有的流程中。所以，了解并降低变异是成功的关键。数据可以让我们将变艺术量化，以发展有效的改善作法与管理。』
: E: z0 U7 L9 H: k0 B9 }　　Motorola公司依MAIC(Measure-Analyze-Improve-Control)四个步骤，将统计制程管制(Statistical Process Control, SPC)、问题解决(Problem Solving Procedure, PSP)与实验计划(Design of Experiments, DOE)等统计品管工具作一整合。
1 e; I+ j( X: p# @5 G　　在Motorola公司的定义，6σ质量水平的意义如下：
　　1. 不良率或缺点数为每百万产品中，只含3.4个缺点(3.4PPM)(Parts Per Million, ppm)。
　　2. 99.99966%产品为无缺点。
　　3. Cp≧2(Cpk≧1.5)。
8 z5 ^- D. k' h' Z! t6 U　　所谓MAIC是指量测(Measure)、分析(Analyze)、改善(Improve)与控制(Control)四个阶段，分别解释如下：
+ h! f/ {  J" R) e) v3 {　　量测阶段(Measure Phase)
　　本阶段目的在于：
　　1. 确认关键质量特性(Critical to Quality, CTQ)属性及关键流程(Critical to Process, CTP)
　　2. 建立项目绩效衡量指标(Project Performance, Y)
, g" H6 u4 e) U3 E) F$ w　　3. 资料收集的规划
　　4. 发展正确的衡量系统(Y)
" e) S' p5 X% o0 m　　5. 定义绩效标准(Performance Standards)
0 O$ V5 f1 i  f) v( Q　　6. 确认潜在的影响因子(Potential Factors, X’s)

　　上述公式代表质量特性y之变量是由x’s的变异来决定，经由控制x’s才能得到我们想要的y值，并降低其质量变异，因此我们需要藉由统计手法了解一个制程，建立y与x’s之笺的关系式，以预测并控制x’s输入变量，对y输出质量之影响。若对x’s不够了解，则我们必须就由检验(Inspection)及测试(Test)等无附加价值(Non-Value)之流程，来确保y输出质量的稳定；了解并控制x’s，可以降低y的变异，这相当于消除或降低检验、测试及重工的机会。
  a9 k9 S- X6 |/ h& y7 l  |　　※使用的工具-量测系统分析(Measurement System Analysis, MSA)
* Y& ?" P; g) E) r  \　　制程数据的收集与分析阶段(Analyze Phase)
3 O4 M, V% p( X' J* C/ ^1 W　　本阶段的目的在于：
　　1. 了解目前之制程能力与绩效(Process Capability and Performance)
　　2. 收集并分析数据，了解质量之特性、分布、趋势、稳定性。
) x( x3 m0 a+ n9 ?. O! b' D　　3. 验证变异源(Variation Source)及因果关系(Cause-Effect Relationships)，了解影响质量之输入变量。
; [: P' e& {( F1 m: {% R　　4. 确认流程绩效的关键性少数要因(Vital Few)，区分(Screen)重要之输入变量及不重要之输入变量。
　　5. 解决问题之策略(Strategies)：了解关键输入变量，对质量之影响程度，决定关键输入变量之设定(Recipe)，以获得最佳或期望之质量。决定关键质量之操作范围(Window)，预防或监控质量之异常变化。
8 |! v8 g( I) C; }1 s; Y' j6 O　　※使用的工具
$ l+ O2 ?+ e, u　　计划阶段：
　　＊特性要因图(Cause-and Effect Diagram, Fishbone, Ishikawa Diagram)
0 p/ N$ w+ z' L  F3 d$ O( M1 V, U) g　　稳定性分析：
　　＊推移图(Run Chart)
　　＊管制图(Control Chart)
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