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六标准差
壹緒論2
1.1六標準差簡述2
1.1.1六標準差的起源2
1.1.2六標準差的定義2
1.1.3六標準差的概念3
1.1.4六標準差的主旨4
1.1.5六標準差的實施方法(DMAIC)5
1.2六標準差設計(DesignforSixSigma)簡述6
1.2.1六標準差設計的起源6
1.2.2六標準差設計的概念與主旨6
1.2.3六標準差設計的實施方法7
1.2.4六標準差設計的效果7
貳 六標準差設計的內容9
2.1辨識(Identify)9
2.2界定機會(Defineopportunity)11
2.2.1品質機能展開(QFD)11
2.3發展概念(Develop)12
2.3.1開創性問題解決理論(TRIZ)13
2.3.2失效失效模式分析(FMEA)15
2.4最適化設計(OptimizetheDesign)17
2.4.1穩健最適化17
2.4.2品質損失函數(QualityLossFunction,QLF)18
2.4.3雜訊因素19
2.4.4參數設計19
2.4.5允差設計20
2.5驗證規劃(VerifytheDesign)21
2.5.1驗證設計的三個步驟:
22
2.5.2流程控制與執行22
叁結論23
3.1DFSS與TQM中品質是設計出來的觀念相比較23
3.2推行DFSS成功之要點23
3.3六標準差的特點26
3.4DFSS所發明的產品26
3.5結論27
壹緒論
在這個競爭激烈的時代,各式各樣的商業理論不斷的推陳出新,六標準差(6σ)這個大家所熟知的理論,近年來已經被很多大企業成功的運用。
著名的例如:
奇異電器、Motorola、杜邦等多家企業都在這方面投入了大量的心血,所得的結果也的確為該公司帶來了豐富的收穫。
而正當大家都積極投入在六標準差的同時,許多企業也發現所謂六標準差的改善手法,所能夠帶領企業達到的境界有其限制,如果希望效率能更上一層樓就必須採取一套叫做「六標準差設計」(DesignforSixSigma;DFSS)的計畫。
1.1六標準差簡述
1.1.1六標準差的起源
六標準差是在一九八○年代末期,由Motorola公司所發展出來的管理手法。
1981年,Motorola執行長BobGalvin要求公司的績效在5年內要改善10倍,1985年通訊事業部工程師BillSmith提出六標準差之構想,主要的目的在於改善製程。
幾年之後,其他相關領域的部門也紛紛採行六標準差,其中包括會計、業務以及服務等等──藉以達成六標準差的品質;這個六標準差新的分支叫做「六標準差的業務執行」(BusinessTransactionsforSixSigma)。
1995年至1999年間,六標準差在美國企業界呈現爆炸性的發展;這套流程改善方法論通常分解為五個步驟:
界定(Define)、量化(Measure)、分析(Analysis)、改善(Improve)、控制(Control)──也就是DMAIC,這五個步驟可以應用在幾乎所有的領域。
當今六標準差的應用,包括製程、業務執行、以及達成六標準差品質的產品和流程設計。
1.1.2六標準差的定義
希臘字母裡的Sigma小寫符號-σ-是統計學符號,代表母體的「標準偏差」(StandardDeviation)。
而六標準差表示每一百萬次操作僅有3.4次的失誤,換成企業的語言來說,這是近乎完美的績效目標,也等於超強的競爭優勢及豐厚獲利。
圖
(一)
六標準差是一套以統計學為基礎之方案,能改善流程和產品,同時又能壓低成本,建立與維持商業表現、成功和領導的全方位系統。
SubirChowdhury(2001;葛迺駿譯民90)認為六標準差最具力量的地方在於簡單,因為它結合了人員能力與流程能力,並將六標準差定義為:
「六標準差是一項管理哲學,它著重在清除錯誤、浪費、和工作重疊」。
因此,又有學者將六標準差簡短定義為:
「六標準差是透過以客為尊、流程管理與執行,以及善用資料和事實等方式,使公司維持長期興隆之企業系統。
1.1.3六標準差的概念
六標準差是一種追求(最小變異)的經營管理思維,借用統計學上的常態分配與機率模式,來主導企業的戰略與戰術,此之經營理念在強力且有效的管理工具的配合之下,大可從公司營運策略、管理方式一路做到產品研發、製程或流程改善、品質提升、到售後服務滿意度的提升。
由於工具使用的巧妙及借力使力的拿捏判斷,六標準差除了用在製造業、服務業等企業外,更能在人治、人控色彩強烈的政策擬定、政策執行、戰略規劃上有積極的效果,常見的運作方式則為專案改善及執行,諸如:
財務管理、存貨減少、呆料降低、人力精實、流程改善、不良率打除、品質無缺點、研發自主、風險管理、顧客滿意度提升等,其績效非常顯著。
1.1.4六標準差的運用
六標準差可以直接或輔助運用在目前許多熱門的主題上,例如電子商務和服務、企業資源規劃、精簡製程、顧客關係管理系統、知識管理、以流程為核心的組織、及全球化。
任何一個行業使用它,最終的目標,就是要使顧客滿意,以及增加利潤。
PeterandRobertandRoland(2000)認為六標準差這套系統有六大主旨,由多項六標準差工具和方法所支撐:
:
一、真心以顧客為尊
六標準差把顧客擺首要地位,六標準差的績效衡量先從顧客做起,而且,改進與否端視能否影響顧客滿意和價值而定。
二、管理依資料和事實而更新
六標準差提高並強化「事實決定管理」的水準。
六標準差的首項規則便是釐清要做哪些衡量來評定業務績效,然後才運用資料和分析,著手理解主要變數為何,並獲取最大的成效。
三、流程為重、流程管理和改進
在六標準差,流程即行動所在。
無論是設計產品、衡量績效、提升效益和顧客滿意度,甚或經營整個企業,六標準差視流程為通往成功的交通工具,視流程的管理和改進為一種增加顧客價值與競爭優勢的方法。
四、主動管理
相對於事後才反應,主動是指在事前採取行動。
六標準差的工具和作法可取代事後反應的習慣,替之以機動、敏捷而主動的管理方式,其側重問題的防範而非救火。
五、協力合作無界限
六標準差強調無界限的合作,要求成員去了解顧客與流程或供給鏈工作流動的真正需求,如此有助於人們懂得自己的角色該如何配合組織的大方向,以及衡量與認知流程中各部門活動的相聯性,使成員可善用顧客與流程知識,以嘉惠全體。
如此,六標準差系統便能打造真正支持團隊合作的環境和管理架構。
六、追求完美;容忍失敗
追求完美與容忍失敗這兩個觀念看似矛盾,但實際上,這兩個觀念的本質是互補的。
沒有公司能在不推動新觀念和作法的情況下達到接近六標準差的境界。
在將六標準差高掛為公司目標時,必須持續地追求進一步的完美(因為顧客對完美的界定不斷改變),而且也能接受挫敗或控制失敗的破壞性。
1.1.5六標準差的實施方法(DMAIC)
實施的第一步為成立執行的小組,再由各小組負責以6σ品質水準為目標的計劃。
每一小組須遵循「DMAIC」的五個步驟:
D即是「定義」(Define),M即「衡量」(Measure),A即「分析」(Analysis),I即「改善」(Improve),C即「控制」(Control)。
如圖
(二)所示。
圖
(二)
一、定義(Define)
具體描述現況問題,確認關鍵與影響,設定目標與範圍及界定顧客要求,制定核心策略流程圖。
二、衡量(Measure)
運用管理及統計工具,找出CTQ(CriticaltoQuality)或CTC(CriticaltoCharacteristic),驗證問題與流程、衡量作業績效及收集資料。
三、分析(Analyze)
根據抽樣計畫,分析收集數據確認改善目標、確認關鍵流程輸入變數、確認所有變數來源及評估流程設計。
四、改善(Improve)
針對關鍵變數問題,訂定改善方案,設計新流程與測試追蹤改善後的關鍵變數是否壓縮到最小。
五、管制(Control)
對變數量測系統的持續有效管制,建立關鍵變數的流程管制計畫,使流程能持續改善。
1.2六標準差設計(DesignforSixSigma)簡述
1.2.1六標準差設計的起源
實行DFSS最明顯的原因是,六標準差的流程改善手法通常無法帶領組織達到六標準差的境界。
企業改善現有產品以及流程的努力,在逼近五標準差的時候就會遇到障礙,這就是所謂的「5σ擋牆」(FiveWall)。
有時候傾注全力或許可以勉強達到五點五標準差,不過由於成本終究會超出所節省的費用,因此投資報酬率通常會呈現遞減。
所以,組織需要全新的設計概念,才能夠成功的超越五標準差的瓶頸,並且達到成本效益。
1.2.2六標準差設計的概念
六標準差設計並不是單單根據六標準差來進行調整,而是一套徹底不同的方法論。
六標準差設計可以補強六標準差的改善方式,甚至更進一步回頭找出在設計階段產品流程到底有什麼瑕疵。
六標準差的重心在於改善現有的設計,使生產以及企業流程精簡更有效率,藉以消除錯誤、提振士氣、以及節省成本。
六標準差設計的起點則更早,從開發或是重新設計流程本身著手,從一開始就把流程做好,接下來的步驟自然能有條不紊,有系統的防止錯誤出現,是偏重於創造更新、更好的設計。
1.2.3六標準差設計的實施方法
六標準差設計利用一種叫做IDDOV的流程,就好像DMAIC之於六標準差的關係一樣。
IDDOV代表的是
一、辨識出改善機會(Identify)
二、界定條件(Define)
三、發展概念(Develop)
四、最適化設計(Optimize)
五、查證(Verify)
DFSS並非單單只調整流程而已,而是回到設計台上重新設計流程,從一開始就防堵問題的發生。
這並不單是應用在DMAIC的「改善」階段,而是從辨識出需要進行的專案開始,然後精確的界定(顧客)需要的條件,掌握顧客的心聲,然後把顧客的語言轉譯成為公司的語言。
DFSS接下來的階段是發展概念,而讓流程最適化(Optimized),也就是能適應現實狀況裡可能存再的變異。
然後經過測試和試產,對最適化的概念進行驗證,最後是以適當的控制去執行工作,以維繫成果
1.2.4六標準差設計的效果
DFSS能跨越FiveWall的理由非常明顯,因為DFSS考慮到了DMAIC沒有的「產品設計」,也就是在產品設計的時候就注意到可能缺點的發生而事先做好預防動作。
這也是應用了「品質槓桿」的概念:
在產品流程越前端做改善,其修復成本越低,且得到的品質改善就越顯著。
雖然在越前端要事先發現缺陷的產生越困難,但這個工作絕對是擁有極高的投資報酬率的。
另外,DMAIC為「漸進式」的改善,而DFSS為「跳躍式」的改進。
DFSS相較於DMAIC更著重於缺點的預防,而非降低不良品的數量;更強調產品或服務流程的設計,而非現有流程的改善。
值得注意的是,縱然DFSS有諸多優於DMAIC的好處,但是執行DFSS的時間要比DMAIC來的多,且專案的財務效益也不像DMAIC一樣容易量化。
總而言之,DFSS和DMAIC皆是從傾聽顧客需求為起點,若現有流程可滿足顧客需求,則須進行流程改進,以DMAIC的手法來追求效率和效能的提昇;反之若現有流程無法滿足顧客需求,則必須使用DFSS來創造新的流程。
兩者使用的狀況不同,但若應用得當則可不斷改善公司體質,並帶來巨額利潤。
DFSS是一個強有力的手段,它能夠使產品設計,也就是從產品過程的最初階段,就保証生產出的產品符合6-Sigma的品質,以滿足客戶的期望。
貳 六標準差設計的內容
六個標準差設計利用一種叫做IDDOV的流程,好像DMAIC之於六標準差的關係一樣。
而IDDOV代表的是辨識出改善機會、界定條件、發展概念、最適化設計以及驗證。
簡單地來說,六標準差徶一開始就防者問題的發生。
這並不單是應用在DMAIC的改善階段,而是從辨識出需要進行的專案開始,然後界定顧客需要的產品,正確地掌握顧客心裡真正的想法,也就是把顧客的語言轉為公司設計上的優勢,接下來毃展出概念,目的在於讓流程最適化,也就是能適應現實狀況裡可能存在的變異。
然後經過測試和試產,對最適化的概念進行驗證,最後是以適當的控制去執行工作,以維繫成果。
以下各小節將對各個階段作詳細的介紹。
2.1辨識(Identify)
此一階段的目標包括:
建立專案章程,說明專案的主旨與範疇,建立專案的企畫案、以及規畫周詳的專案計畫。
專案章程、企畫案以及專案計畫就像在團隊、專案負責人、以及公司內部互動的契約一樣。
這個階段的交付成果必須經過市場調查、以及管理階層最後的認同之後、小組人員才能進入下一個階段。
而且專案章程、企畫案以又從顧客心聲歸納出來的需求是第一階段的核心、也是日後整個計畫的建構基礎:
因此這些構成要素是否獲得認同更是格外重要。
專案章程、企畫案、以及專案計畫在完成並且獲得通過之後,小組會致力於產品條件的設定。
卜們會以顧客心聲為基礎,納入目標產品程流程最重要的品質關鍵環節層面,並以非寰清梵的書面記載,方便日後支援DFSS其餘的階段。
在進行第一階段時,以下這些問題可以幫助規畫者進行問題的界定:
一、我們以那些顧客為目標?
二、我們必須滿足那些內部需求和外部需求?
三、需要多少功能?
四、預估有多少得量?
五、何時需要推出產品或流程?
六、這個範圍包括整個系統,還是某個系統之的分支系統?
七、這個範圍對於DFSS專案而言是否過大?
八、這個範圍是否過小?
九、達成目標有什麼技術方面的困難?
在回答出這些問題之後,會對產品流程有更清楚的了解問題的核心部分。
在計畫專案的時侯,不妨將專案分成幾個不同目標的短期計畫,因為整個計畫的規模在實際上通常都相當大,但在分解成小單位之後,在計畫上會變得較容易執行。
舉例來說,對於短跑選手而言,賽跑的路程已經夠短了,沒有必要再分成更短的區段。
不過馬拉松選手可不同,若要贏得比賽,那就得把整個路程羿分為比較短的區段,並為每個區段設定短期的目標。
只要在每段智程的賽跑都達到目標,在最後比賽的成績自然沒問題了。
所以同樣地,我們可以為馬拉松式的專案設立以下短期目標:
一、明訂所有應該完成的關鍵項目
二、設定完成的日期
三、呈現在時間線上
四、和所有支持這項活動的人進行討論
五、獲得負責人的同意
經過以上的短程目標,可以和產品開發流程的里程碑整合起來,也可以個別視之,自行設計應完成的關鍵項問或檢討機制。
如果是後者的話,那麼所有相關支援領域的投入是非常重要的,理由很簡單,有些人以為如果自已有需要,別人一定會立刻伸出援手,這樣的假設未免太一廂情願。
基本上,你會比較需要他們,而不是他們比較需要你。
所以說愈早將他們納入計畫之中,他們就愈可能全力配合與支援。
2.2界定機會(Defineopportunity)
在第二階段最重要的目的有三:
一、找出了解顧客需求和期望的方法。
二、了解顧客需求和期望之,將這些資料整合到顧客心聲裡。
三、把顧客心聲轉譯成可驗證的條件。
此重點很明顯地是在界定產品的條件,主要的方是品質機能展開(QFD)。
QFD的結果能為以後的階段提供珍貴的資訊。
當然這也包括各種收集顧客需求的方法,並且將這些資料轉成具體的條件。
換句話說,也就是把模糊的顧客需求轉成為具體的產品或流程規格。
明智的企業界人士不會自行設定產品或流程應該具有那些條件,他們會詢問顧客,然後向前追溯,這方法要做得好,就得分辨顧客需求和顧客抱怨有何不同。
這二者主要的差異在於一個是事前,一個是事後,一開始就聽顧客心聲能讓他們覺得受到重視,如果是事後才解決,只能讓他們不抱怨而已。
既然顧客需求是我們既定方向,那麼下一步便是介紹重要的分析工具:
品質機能展開(QFD)。
2.2.1品質機能展開(QFD)
在現今同業間競爭日趨白熱化的時代,「顧客滿意」已成為各企業極力追求的目標。
一九八○年代的美國企業在國際市場的競爭中屢敗於日本企業之後,乃轉而探求日本企業能夠製出高品質低成本產品的秘訣所在。
最初美國人將日本企業成功歸因於文化因素,但在深入了解之後,發現日式經營的基本理念在於強調「預防」的觀念,在產品設計規劃的階段就已將顧客需求列入考量,自然比較容易受到顧客觀迎愛用,其所採用的若干工具包括「品質機能展開」(QualityFunctionDeployment,QFD)。
我們以一個日常生活中常見的實例解說QFD的實際作法。
一杯香醇美味的咖啡對許多白領族而言,可說是休息時間提神醒腦的絕佳妙品,如何調泡則似屬於藝術層次,事實上,我們可用科學試驗找出最為顧客所接受的方法。
首先應界定顧客對於一杯出色咖啡的看法,可從濃度、溫度、咖啡因、份量、香氣、價格等角度觀之。
如此做的目的在於掌握顧客需求,以便在展開過程中,逐步轉換為具體的操作要求,因此,通常必須將需求進行再次展開,做更詳細的分析。
接下來,我們希望釐清「投入」及「產出」因子之間的相關性,有時某些「投入」和「產出」因子有相互牴觸之處,應先加以辨明澄清。
下一個步驟是將「什麼」項目與「如何」項目以「品質屋」(houseofquality)的關係矩陣形式表示。
步驟是由諸多顧客需求項目以及操作條件中,依賴重要性與公司能力分別評估其重要度,選取前數項以便正式付諸行動。
經過這一連串的步驟,研究中可由其中獲知顧客最為在意而公司又有足夠能力達成的需求項目以及其規格。
為了真正煮出合乎前述所需求的香醇咖啡,必須透過田口方法。
假設,我們的投入因子為咖啡豆、咖啡量、水量及水純度,我們對每一因子都提供三種選擇,例如三種不同品種的咖啡豆、三種不同的咖啡量等等,然後進行隨機試驗,而對於結果加以評估,例如提供顧客試喝評分,以選出最為合乎需求的配方。
品質機能展開QFD,足以發揮有效達成高品質低成本的目的,如今也已普及於國內各大企業,對於提升市場的競爭力有莫大助益。
2.3發展概念(Develop)
完成第一及第二階段之後,我們已充分了解顧客的需求程目標的優先順序了。
這些需求和目標,將是DFSS小組進展到第二階段時的主要焦點。
我們現在已經知道該做些什麼,因此得問問自已以下這些問題:
一、我們腦海裡有沒有一套產品或服務的概念?
二、我們現成的這套概念裡有沒有機會滿足顧客的需求和目標?
三、如果你對以上二個問題的答案都是NO,那麼要怎麼樣才能擬定一套新的概念,以滿足顧客的需求和目標?
四、如果我們有機個概念可以選擇,那一個概念最有機會成功?
五、我們要怎麼做才能確定,所選擇的概念的風險是最低的?
基本上,我們要用充滿創意的方式為解決方案想出新的方法,然後透過可靠、客觀的皆析方法,對這些方案進行測試,並進行風險分析,確保我們選出來的方案沒有重大的風險。
因此我們在第三階段的目標是:
一、透過有創意的方法,想出可行的概念。
二、透過合手邏輯、客觀的方法,對這些概念進行評估。
三、找出產品程服務可能失敗的原因。
在這裡我們有些夠能提供驗證的工具和方法,可以讓你輕鬆回答以上問題:
這些工具包括了開創性問題解決理論(TRIZ)以及失效模式分析(FMEA)。
2.3.1開創性問題解決理論(TRIZ)
由前蘇聯學者GenrichS.Altshuller所提出之TRIZ(TheoryofInventionProblemSolving)法則,在歐美等國家學者引入並為它闡釋與應用後,終突破國界與語言文化之藩籬,逐漸廣為世人知悉。
此項由無數計之專利所推演、分析與歸類之獨到工程衝突解決方法,對於設計工程問題有相當程度之助益。
也由於TRIZ法則提供產品設計者一套有系統且具相當可行性的理論方法,無論是新產品設計或是改良現有產品特性,皆可應用此一法則。
以下為TRIZ40個發明原理:
1.Segmentation分割
2.Takingout提鍊
3.LocalQuality局部品質
4.Asymmetry非對稱性
5.Merging組合
6.Universality普遍性
7.'Nesteddoll'重疊放置
8.Anti-weight配重
9.Preliminaryanti-action事先的平衡動作
10.Preliminaryaction事先動作
11.Beforehandcushioning進一步緩衝
12.Equipotentiality均衡潛能
13.'Theotherwayaround'反置
14.Spheroidality球體化
15.Dynamics動態性
16.Partialorexcessiveactions部份或過量作動
17.Anotherdimension移至新的維度
18.Mechanicalvibration機械振動
19.Periodicaction週期性動作
20.Continuityofusefulaction利用動作連續性
21.Skipping急衝
22.'Blessingindisguise'轉變害處為利處
23.Feedback回饋
24.'Intermediary'調節器
25.Self-service自我服務
26.Copying複製
27.Cheapshort-living以便宜物體取代
28.Mechanicssubstitution置換機械系統
29.Pneumaticsandhydraulics氣壓或液壓構造
30.Flexibleshellsandthinfilms可撓性薄板或薄膜
31.Porousmaterials使用多孔性材料
32.Colorchanges改變顏色
33.Homogeneity均質性
34.Discardingandrecovering去除且重新產生零件
35.Parameterchanges轉換物體之物理、化學狀態
36.Phasetransitions相變化
37.Thermalexpansion熱膨脹
38.Strongoxidants使用強氧化劑
39.Inertatmosphere鈍氣環境
40.Compositematerial複合材料
2.3.2失效模式與效應分析(FMEA)
失效模式與效應分析(FailureModeandEffectsAnalysis,簡稱FMEA)是一有系統的跨功能小組進行的事先預防活動,其目的為:
●認識及評估一產品及製程的潛在失效模式及其影響。
●確認可以消除或減少潛在失效發生的改善措施。
●將此過程文件化。
FMEA是在1960年代航太工業首先發展應用的管理技術,現今流行於工業界的設計及製造過程的事先預防活動。
成功導入FMEA的要點為『事前』改善措施而不是『事後』矯正行動,在產品設計及製程規劃時成功地應用FMEA可以減少工程變更或容易執行變更,更可將潛在的問題事先預防。
根據美國汽車工業小組的調查統計報告,『客戶滿意的品質槓桿研究』指出,在產品推出到市場的過程中,愈早投入品質的努力,愈能令客戶滿意,品質回收的利益亦愈大。
FMEA一般分為設計過程的失效模式分析(DesignFMEA)及製造過程的失效模式分析(ProcessFMEA),此處以製造為主介紹其基本方法。
首先列出分析機種在各製程有關的品質特性或潛在的缺點項目可能失效的模式,再評估其造成的影響及影響的嚴重程度。
分析該缺點發生的原因及發生的可能性,查核目前管制的方式及被檢查出來機會。
以整體的嚴重度為優先次序責成負責單位及人員提出改善措施。
經執行後,再評估其嚴重度是否降低,以持續進行對策直到客戶滿意的水準。
生產部門以此FMEA分析的結果,檢核各有關部門及人員是否確實以改善後的措施執行。
參考下面流程圖,如(圖三)。
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