“6 Sigma”品质管理的研究

luntaner

“6 Sigma”品质管理的研究
Francis To

    在不少印刷公司取得ISO 9000品质保证的同时，在品质保证发展上，近年提出了“6 Sigma”的品质管理。
    不少跨国性企业已采用这品质管理概念，并要求他们的供应商提供此种保证。根据“Publishing Weekly”报导，美国印刷业于昨午已开了一个有关的会议。一些大型印刷公司，譬如RR.Ronaldley等已作有关的尝试，相信这风气在未来两年势必影响本港。
一、“6 Sigma”的历史：
    在70年代，Motorola面对日本严峻的挑战，其主席Bob galvin决定在品质上改善，来迎战日本高品质的挑战。在1981年，他要求其产品必须在五年内有10倍的改善。于1987年，Motorola建立了“6 Sigma”的概念，基于统计学上的原理，“6 Sigma”代表着品质合格率达99.9997%或以上。换句话说，每一百万件产品只有3.4件次品，这是非常接近“零缺点”的要求。“6 Sigma”计划要求不断改善产品、品质和服务，他们制定了目标、工具和方法来达到目标和客户完全满意（Total Customer Satisfaction）的要求。在过程上他们提供了黑带（Black Belt）和绿带（Green Belt）的有经验工程人员和顾问推行整个计划，并成为品质改善的先锋。
    Motorola的“七步骤方法”（Seven Step Method），“不断改善”（Continuous Improvement）和客户完全满意（Total Customer Satisfaction）都是取材自TQM（全面优质管理概念）。他们提出新设计文化，简化生产步骤，采用机械臂、通用网络等来达到他们5“九”（99.999%)品质要求。1989年，Motorola更成功取得“Motorola Baldnige National Quality Award”奖项。1989年，Bob Galvin又提出另一个十倍品质改善的要求，并于1991年完成。自1981年起，Motorola已录得1000倍（1000∶1）的品质改善。其他公司，譬如Boeing,Caterpllar,Corning,General Electric,Digital Equipment和IBM等公司都采用“6 Sigma”方法去改善品质。
3 ~: S$ B. f: h9 l: X    Motorola其中一个成就就是把以前“3 Sigma”（合格率为99.73%）的品质要求提高至“6 Sigma”。他们把传统合格率百分比的要求改变为百万分比或亿万分比。
6 G" B9 l6 W: N6 H二、何谓“6 Sigma”
) ^/ B6 E5 l) q3 ~) A8 Q* A1. Sigma的解释
" g5 h4 ^, t  S“Sigma”的定义是根据俄国数学家P.L.Chebyshtv(1821-1894）的理论形成。根据他的计算，如果有68%的合格率，便是±1 Sigma(或Standard Steviation)，±2 Sigma有95%的合格率，而±3 Sigma便达至99.73%的合格率。
    在70年代，产品如果达到2 Sigma便达到标准。但在80年代，品质要求已提升至3 Sigma。这就是说产品的合格率已达到99.73%的水平，只有0.27%为次货。又或者解释为每一千货产品只有2.7件为次品。很多人以为产品达至此水平已非常美满。可是，根据Evans和Lindsay一书提出，如果产品达到99.73%合格率的话，以下事件便会继续在美国发生：
    ——每年有20000次配错药事件
7 _. C9 ]4 k; T% l3 k1 }    ——每年有超过15000婴儿出生时会被抛落地上
    ——每年平均有9小时没有水、电、暖气供应
    ——每星期有500宗做错手术事件
7 ]" q9 V7 L" G    ——每小时有2000封信邮寄错误
    虽然合格率已达到99.73%的水平，但相信各位读者对以上品质要求并不满意。所以有很多公司已要求“6 sigma”的品质管理。就是说其品质要求是“3 sigma”的一倍。其合格率为99.99966%(Motorola所谓的5“九”了），每一百万种产品中只有3.4件是次品（非常接近零缺点要求）。相比之下，3 sigma容许在1百万件产品中有2700件次品。事实上，日本已把“6 sigma”成为他们品质要求的指标。
- V5 E0 p0 x8 O: V: S' F2. “6 sigma”的计算方法：
    其实“6 sigma”是有别于1920年代Bell研究所的研究员Walter A Shewhart发展的“品质管制表”的概念[注解1]。它是根据（Cp)Process Capability Index而定出其关系的。
* o8 u' Y5 `# s- RCp=(UCL-LCL)/6 sigma
4 }1 x2 u) @8 d+ }( @如果Cp＜1就代表未能达到指标
! v; j8 L5 @: S8 dCp=1已达到3 sigma的要求
Cp＞2代表已超过3 Sigma的要求
$ t# i9 s3 b9 s  W. K. T    但是如果要达到6 Sigma，Cp必然达到2[注解2]。其实，根据“The Six Sigma Way”一书[注解3]的公式，可以很简单便算出其结果。
（次品的数目÷总次品的机会）×106=PPM（Parts Per Million)或DPMO（Defection Per Million Opportunities)
总次品机会=总检查数目×每件产品潜在次品机会
" A' B( P5 d$ j) s7 P    根据PPM的结果，在换算表中便可得知是否已达到“6 sigma”的要求。
/ B8 K. X. q) d3 P3 k6 x7 G- D

合格率Yield(%)	次品于一百万分之机会 9 P) R6 Q% v$ h; a1 A% ?DPMO(Defect per Million Opportunities)	Sigma	流行年代 Quality Standards accepted in Periods
6.68 7 m3 E; |! ?: i: I( x9 D* f5 Q0 O	933200	0	; w5 p; `$ j, j
8.455	915450 0 F$ [& x2 V! ^	0.125	" r9 O8 n3 A3 p
10.56	894400 3 `3 K' f0 x" s; }# Z% v( X	0.25 ) W$ E  k5 W( o	' Y0 P9 v- n' Z) V/ z) F+ B
13.03	869700	0.375 / Y, H- C& Y, q8 f2 i	( V, b$ ^* C4 x8 |! Z
15.87	841300   n  Z7 y. q+ S( M; L. U' [	0.5	* U; u& G6 {/ z6 r0 w1 N
19.08	809200	0.625 " D6 @/ C1 e+ q1 c$ q	! G+ a5 Z, ?2 _) k& z
22.66	773400 + S# w( Z; a3 o" Z' r: D	0.75 8 W; z3 m; s( y0 v  [! p/ F
26.595 * }% ^  C( _0 D	734050 9 \8 t& v! |- u4 Z6 v	0.875 $ `* L$ p1 R' u8 J: v2 F7 `
30.85	691500	1
35.435	645650 5 a) {' S1 U2 E. k* d( n: O4 Q	1.125
40.13	598700 2 G( \: ?$ v* m9 @$ b5 {	1.25 " s2 C  l! F- T0 l
45.025 9 k; U3 o, L% |& f	549750 " C4 U% l$ d: N6 i' {	1.375 & b: d' v9 Q; ~0 e4 M8 U	( ]0 J3 t/ q1 e' H5 o
50	500000	1.5
54.975 , ]* T' ]: `5 x  Q2 m" A$ {7 A	450250	1.625 ; _+ N( J! ], g7 ^. t0 v	) W- E; _+ n7 q* {) f% T; d
59.87	401300	1.75	0 h3 B: e  ?1 O9 l; K
64.565	354350 . d" ?1 e0 m- d2 o: I2 s5 i9 X	1.875 + d& i# Z0 g! N6 ~- ^/ z" ]
69.15   ^* O8 x. A6 G$ A	308500	2	1970s
73.405	265950 5 c' @, M/ Z- H8 j	2.125 : e: w6 x* }* \) [8 h) h6 `
77.34	226600 3 r! z# x5 B( s4 \1 ~2 H+ f5 r2 u+ \	2.25
80.92	190800	2.375 ) U0 E) K+ J& T	) G! V* P, k; V$ [
84.13   J- s! j4 b; ?9 z' m	158700 6 M5 q0 }6 M& M. @  t$ C, q	2.5 . T* R- F  ?! u& t. C% Z
86.97	130300	2.625 : l* \7 N' l: Q# {9 C& F9 O
89.44	105600	2.75 ( u- r! v0 x" V. w. Q; W% y
91.545	84550 2 O; L- y' ?: `! n8 _1 ~6 F9 J	2.875 / L0 l4 X7 y* w5 V5 W3 [/ I
93.32 & o- b# o1 a4 [	66800 4 o7 H1 I( {4 t2 q6 |# \	3	1980s
94.79 9 t/ p9 y* B) k0 g2 e8 w	52100 + K) r7 W( S, q( O. A	3.125 ! r1 F" k# Q% R0 F  P	' z! `9 c& h- y
95.99 0 S0 l; W9 p% }& K% G	40100 . D: K- {4 U/ b7 V/ v7 q# e	3.25 % w( v6 r1 d4 `7 a* F	( \6 [. v. }( Y8 s6 f- v
96.96 7 a5 ~9 p0 S8 I3 V# b" ^7 L	30400	3.375
97.73   [- n8 Y4 j/ G, v) i	22700 . B, ~+ E; D  U; e; I/ N	3.5 1 a) }! ^" N5 _) B	. s3 |( }& J* y' Z+ _3 O
98.32	16800 . ^* x% t" o# q$ a	3.625 $ v3 |+ D! P& I5 o. l5 O
98.78	12200 6 h( C5 I* O6 S	3.75
99.12	8800	3.875 ! B( n: e; |: ^; q: @
99.38 " |& q2 H, U( D9 H; W	6200	4 / D  J2 D* z1 n  d7 D	Early 1990s
99.565	4350	4.125 ) A+ r7 A* Z" X& Y) H& I
99.7	3000	4.25 7 C/ Y, G- F$ g! g4 Y& b- T( Z	0 C7 ~4 n& R. o3 h) i% y
99.795 & Z* p0 e* Y7 b  t	2050	4.375 " R& p' o7 g7 k* S% l8 P
99.87 9 `+ \+ s1 |9 q4 M9 K	1300	4.5
99.91   W' t8 ^% Q" Z9 _7 c	900 , Q0 s" i. O% }6 J	4.625 + {0 U2 \  J  J- R' i. R$ G	) {" I. J9 q. A; H$ B% h
99.94	600	4.75	y. v& I& t1 P
99.96	400 : N' Y7 W5 O- e& g  v	4.875 : r( w: ]/ w6 u5 @" ]  E& A% X9 p3 s( J	% R5 z; h6 l4 t$ d% k
99.977	230	5 7 F. y1 P  c. ?+ h* l. a- i+ A5 l0 R	Mid 1990s
99.982 7 Z5 |) Q; N+ m2 m0 l+ j7 q3 c	180	5.125 2 `% k6 _7 b6 b! Y& ~$ e	. S) J, C9 [. @/ K
99.987	130	5.25 $ |# N  G' T- J1 A) V% K. {	% k/ ]3 m" u; ?. g
99.992 5 |3 @9 A4 x- W! v  R	80	5.375 ! x) {+ [9 e8 \9 N$ ?	2 g9 a0 O" i6 g& [
99.997 * e5 [* N6 b  ]# |0 t( o	30	5.5 7 [9 ?$ ]* ]: \. r	+ c% N' U" r4 j& }' H0 s
99.99767 0 o: D6 J5 c! [) G8 D	23.35 . v* w2 k% Q- I/ o9 o* A	5.625	( ^5 R3 w& J! e9 K
99.99833	16.7	5.75
99.999 ( g9 \, l2 R4 ^9 Z	10.05 - T( o0 M: Q9 d4 F7 _	5.875 # T5 s+ S! [% @  I: a. I. w	& |3 W5 L& M; d5 V' M2 j
99.99966	3.4	6 9 {& O: U$ W( T	2000s

luntaner

三、品质改善的发展：
; ?; j8 D1 X5 V0 L) V& l$ {/ D4 n    一九二○年代，Bell研究所的研究员，Walter A.Shewhart根据统计学方法发展出“品质管制表”（Control Chart）的概念。他的同事，W.Edwards Deming把此方法在战后的日本发扬光大，从而制定了日本产品商品质要求的路向。五十年代便发展了AQL（Acceptable Quality Level),AOQL（Average Outgoing Quality Level)和LTPD（Lot Tolerance Percent Defective）等方法。六十年代，由于苏联在太空发展上较美国成功，美国国防部提出“零缺点”的管理要求。他们以为如果工人能保证生产可达到零缺点，品质便有保证。
    一九八七年，影响各行各业的ISO 9000出现。在品质管理上，它是一个很好的制度。可是，这些文件管理只产生官僚化现象。这制度只可以保证现有品质要求，但在产品不断改善（Continuous Improvement)方面，并没有什么贡献。
    其实在八十年代至九十年代，亦倡行全面优质管理方法（Total Quality Management)，其方法是不断改善品质，以达到零缺点的梦想。在西文国家，有几位品质管理专家对国际品质管理有异常重大的影响，其中佼佼者有戴明（W.Edward Deming)、朱兰（Joseph H.Juran)、哥斯比（Philip Crosby）等。过去十多年来，西文国家的大企业若考虑推行品质改善计划，差不多都一定会参考这些大师的著作，甚至聘请他们为顾问。特别在日本，Deming和Juran绵有异常崇高的地位，以Deming为名的“Deming Award”（戴明品质奖），至今仍是日本品质管理的最高荣誉。
( n1 @7 L( Z( U0 a    可是，当时Juran提出的品质成本曲线理论（Cost of Quality），在八十年代已备受挑战。（见图一）
2 E8 T6 O* M! c! H7 [0 Y7 y    他以为当品质改善至某一程度时，就算再大量增加资源改善，其效果是不明显的。所以所谓零缺点是不切实际的理想。当时亦流行当品质达到某一范围，便算合格。其理论正如射龙门一样，若足球射在方格内，便取得一分（见图二及三）。
. \) C- L- D* E2 m2 e4 D& f; E    由于科技进步，各类仪器能够取代人手，发挥防止次品出现的机会。一个突破性的品质成本曲线出现（见图四）。
    如果在预防和检定增加资源方面，“零缺点”理想是可以达到的。再加上当时日本一位品质管理专家Taguchi推翻射龙门的品质要求理论，他提出产品品质要在某一点的中线位置，高于或低于此点便代表成本上升（检查、测试、翻工等），并代表增加客人的不满（见图三）。其他品质管理专家，如Ishikawa,Kaizen等都抱着同一理念。
    在品质理论上，当时的品质管理大师都以为通过品质圈（Quality Circles），品质控制及保证和各级员工训练和参与等，便能达到“全面优质管理”的效果。经过十多年的努力，除了Xerox的例子比较突出外，其成就并不显著，考其原因，正如Peter S.Pande在“The Six Sigma Way”一书提出注解4，“全面优质管理”概念缺乏有经验的管理层由上而下推行。最致命的是缺乏明确目标来推行，他们不知道怎样才能达到目标。所以很多时候他们定位错误，引致浪费资源。
, e/ {5 x* X6 H. _6 Y: d    “全面优质管理”的努力并不是白费的，Motorola在一九八七年提出的“Six Sigma”品质管理方法，是建基于“全面优质管理”并加以改善。他们“不断改善”（Continuous Improvement）,七步骤方法（Seven Step Method）和客户完全满意（Total Customer Satisfaction)等都是取材自“全面优质管理”（TQM）概念。Motorola在口号上加上“6 sigma”的产品要求目标，并利用黑带（Black Belt）的有经验管理人员来推行。Motorola和General Electric便是典型的成功例子，亦引发其他公司学习。与此同时，不少有关“6 sigma”的书本、文章在互联网上出现。再加上不少品质顾问公司宣扬及提供“6 sigma”管理的服务，可谓百花齐放，一时无俩。
  J8 F/ T- D( }$ ^+ _    可是，“6 sigma”的成功亦引来不少敌人，如Thomas Pyzdek的“Motorola's Six Sigma Program”注解5和Arthur M.Schneiderman的“Question:When is Six Sigma not Six Sigma/Answer:When it's the Six Sigma Metric!!”注解6一文都质疑Motorola在统计学上的偏差。根据他们的计算，6Sigma代表每一亿个产品只有2个次品。Motorola所谓的6 Sigma可能只达到4.5 Sigma而已。在本质改善方面，6 Sigma并不代表终极，8 Sigma、10 Sigma、12 Sigma会继续出现，根据Arthur M.Schneiderman的说法，当达到10 Sigma时，以Motorola的方法，便和正确的方法有1000倍的偏差。再者，他又质疑厘定品质要求的标准是否合理。在生产成本节省上，亦代表产品开发和品质检定的成本增加，他们是否取得平稀奇呢？他认为所谓“6 Sigma”其实只是口号，其中心还是“全面优质管理方法（Total Quality Management）”
# z" R; x2 |: Q& U) l    再者，Keki R.Bhote，曾在Motorola推行6 Sigma计划担任高级顾问一职，在他的“World Class Quality”一书中指出Motorola提供的只是婴孩形的“6 Sigma”（Baby Six Sigma-“The Little Q”），他以为他提出的“最终极6 Sigma”(The Ultimate Sigma-“The Big Q”)最为有效。他提议的“实验议计”（Design of Experiments-DDE）和“十个最有效工具”（The Ten Powerful Tool for the 21st Century）注解7最能达致世界级的品质管理要求。
* C- z5 r% O) {. C2 R0 r: w+ k    四、 小结：
    在品质改善道路上，各家学说理论可谓五花八门，百花齐放，其目的是“不断改善”（Continuous Improvement），以达“零缺点”水平。可是，希望各位读者不要被前文的图表和计算方法吓倒。前文所说，只是印证品质管理发展和“6 Sigma”的定义。如果能够达到“零缺点”和“优质管理”，其计算方法和前文提供的可谓风马牛不相及，希望各位读者不要本末倒置，花费时间在以上的统计。老实说，“6 Sigma”只是其口号，如果达到“6 Sigma”或“零缺点”才是其精神所在。
    虽然现在有很多顾问公司都以“6 Sigma”为口号，提倡品质改善服务，可是，其内容五花八门，各师各法，与ISO9000的严格要求完全不一样。总括而言，他们都以全面优质管理（Total Quality Management）为基石，并结合各品管理论专家的成果，从而制定他们的方法。譬如Peter S.Pande一书着重员工的训练，但是KeKi R.Bhote一书着重各类统计方法监察和鉴定产品便是极端的例子。
( B+ a+ h% ?$ f% B) J    无论如何，Motorola“6 Sigma”是利用“七步骤方法”（Seven-Step Method）才成功。老实说，“七步骤方法”并不是什么惊天动地的新发明，它只是“全面优质管理”（Total Quality Management）的一个方法。再结合Walter Shewhart的PDCA周期“Plan（计划）-Do(实行）-Check（检查）-Act(制定）”，便成为“不断改善”(Continuous Improvement)的目标。当然，Motorola在“七步骤方法”上会加上“团队精神”，“由上至下推行方法”，“6 Sigma口号”，和各“品质检定”等方法，才能成功。

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