“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。
6 a$ s7 m9 {6 f' W9 g4 E3 e& _3 J一、“6 Sigma”的历史：
8 [  U3 K+ |* u1 E/ [! Z( b. A2 S; @# x    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。
/ @" ~2 E0 y3 ]; }8 R    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。
    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。
二、何谓“6 Sigma”
2 N! f4 n" A6 Q. ^3 y1 D* C- N/ O& f1. Sigma的解释
“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：
* \' j$ v; S3 M$ ~/ A5 ^    ——每年有20000次配错药事件
    ——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
( r  t5 n" v+ P, S6 |7 f    ——每星期有500宗做错手术事件
    ——每小时有2000封信邮寄错误
8 y% S5 }. C! t$ F, Q  J    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。
, e- ?( h/ a7 x" a* X2. “6 sigma”的计算方法：
5 G. J$ D" I9 R1 f& ?+ T    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。
Cp=(UCL-LCL)/6 sigma
* s) n! d7 U7 z- N6 c如果Cp＜1就代表未能达到指标
Cp=1已达到3 sigma的要求
: g: u  F- l# OCp＞2代表已超过3 Sigma的要求
! J& E  _9 O( C1 a  P1 l* k9 X, \    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)
- A8 t- H) X8 Q1 m1 ~1 i0 I总次品机会=总检查数目×每件产品潜在次品机会
    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。
% m) F6 M" _4 V8 M) M& T
0 K; h9 K' j1 g1 p. o

合格率Yield(%)	次品于一百万分之机会 9 F9 B/ c1 {/ g# wDPMO(Defect per Million Opportunities)	Sigma	流行年代 Quality Standards accepted in Periods
6.68	933200	0	/ W- {, N& `6 f  c
8.455 2 b7 Z  |/ g7 d1 h	915450 ) d$ t5 `$ k& q5 f8 |	0.125	0 S# l3 ^- Y* A0 v  i1 c
10.56 1 }  m# L. u- E. Q: F8 G5 d, o	894400	0.25
13.03 4 s5 r3 E% C3 c. \( o	869700	0.375 ) M$ P3 |9 n/ o# w6 e, R3 B5 D	1 K, p! E: Z1 N4 a
15.87	841300	0.5
19.08 7 K9 B+ [% z) @8 @7 `. d	809200 3 C! V6 ~# n4 Z# [# c	0.625	7 S# ~! D1 V% r
22.66 : X: d9 x# w5 f  A0 O2 {3 s; D	773400	0.75	* B5 D8 I( t' P$ t. A) |
26.595	734050	0.875
30.85	691500 * Z* M: O0 e( Y+ W1 L3 L	1 9 L; v! f6 M' S& b/ A& s* A	9 ^3 A! h: M8 R
35.435	645650	1.125 9 O6 {/ S* G- a& `' r( r) i	' c+ g: Q% o1 R& L& i5 l) O* y# P( P; H
40.13 3 n- ^; O' z3 p; R# }5 X	598700	1.25
45.025	549750	1.375	6 s4 s- t5 Z& u
50 9 T( M4 S( A5 k	500000 ! i; P9 v6 f+ s% Z0 a	1.5 5 N. F1 k, {1 F, C- `9 `2 R	! @2 [0 H: R5 L% K7 g3 B
54.975	450250	1.625 . y7 F9 Q. G; w7 Y! [- U, |	, B8 d$ M. P8 n
59.87	401300 / V8 W4 z( y! a9 r	1.75
64.565 - F: H% C( o' G+ F& R	354350	1.875 : T& J3 `6 ~. M/ P4 Q" K  Y
69.15	308500 $ N, C0 e" N+ x& D	2 8 `2 K/ A  ^9 m  t5 W- Z/ o) z	1970s
73.405	265950	2.125	5 y* q' M* J0 V- C5 @+ H0 D
77.34 " x& j' {2 K% z/ H0 V- A  r! y	226600	2.25
80.92	190800	2.375 : _0 F( W) d+ U! c4 s5 f+ p	% Z7 S0 x+ ~; E% s% _& [2 @2 y
84.13	158700 : o$ Y3 g4 o2 j( Z	2.5 4 Q! k% S5 d' S! V- n! ~	- J6 K5 y# o5 f  Q5 @& O5 V" u
86.97 5 T" \1 `, p$ }; [	130300 4 x& _& C& T/ H1 F4 {	2.625 # V5 v3 {# G, s  P* k	6 _1 F1 f: T9 N8 e
89.44	105600 % f+ |6 r1 O7 Y" S* a# H	2.75	' ^2 ^( \9 W  U. j7 D
91.545	84550 % j' |+ m7 n5 s6 Z  X	2.875	2 A* q1 X! C5 Q
93.32   j  k1 H1 N' E	66800   {! Y6 |/ F( i6 B	3	1980s
94.79	52100	3.125	! A8 i* {/ {* E, v
95.99	40100	3.25	9 d1 o; o5 W0 s* X+ f6 l& \
96.96	30400 0 P% s! l9 F7 E. ~1 t; Z  g. x	3.375	+ E- Z) M& b0 r2 ^) y6 }
97.73	22700	3.5 * N, ~: ?9 H# k9 l, C0 e9 V
98.32 ! y3 F) B, V- `# v' u3 t/ K% z	16800	3.625 : c, J; z+ V3 c7 Q/ b	2 z' B* V. r  m
98.78 $ w- F/ `  v* P	12200	3.75
99.12 % S" @) K/ b) B" a: Z	8800 " t6 E0 |% D  X. @& f9 z! b& |	3.875 ) _& L( S0 I3 [: v
99.38	6200	4	Early 1990s
99.565 $ }$ H! F9 j, {0 z/ K; N  r	4350 ( e' f5 F9 a7 Z5 h; y' b- J: D	4.125
99.7	3000 8 U6 {% L7 V7 `$ f  G* h	4.25 0 L; v  R. `1 x8 j" {6 y5 O# I2 {1 j	* i, D+ I- @8 d# T4 A9 k# I
99.795 4 ]+ {, X& V  p" j: o1 `" f6 H& \	2050 8 n5 {2 O( c( P3 _5 _	4.375 ( @: R/ c! g2 b	- w( N7 J- v9 Y  O$ s
99.87 / N! _& a# m- h  ^	1300 ' T% F' \% w; f: P2 R$ G5 w# ^, w	4.5	4 R7 l9 ^- u. @: e; }
99.91 . K! N. e4 j8 B: J: N5 `8 [) `	900	4.625	7 c: F: F  a5 c) V; B+ Z
99.94 5 T  C  Q5 _$ X5 S. {3 N	600 & g# N: W$ h3 ]$ _+ |	4.75	7 A' L8 f; X5 A$ G, d7 p) }8 x
99.96 8 D: ]9 o% M2 U+ H	400	4.875 7 r3 _/ R% ~; Y" y
99.977	230	5	Mid 1990s
99.982	180 ) p4 k8 Y3 H8 g4 w	5.125 ' E+ p" Y' c: R9 F1 q
99.987 % Q4 X1 f0 P" [! q0 D: k	130	5.25
99.992 ; Q! _7 N- l" B2 [	80 2 e# w2 a% y  d	5.375 . P# H) O9 z# s! c  P
99.997 , h9 {, r; x1 p8 ?& d, ~- Y6 y+ w	30 4 r5 M8 p% i# D; f8 h6 h	5.5 ; A4 G0 E' G) c	) e1 O. T( X" ]1 @! ?
99.99767	23.35 8 z; C( Y8 R! G$ A	5.625	8 x5 v& [; a# l+ M
99.99833 . `+ o8 G3 g" u	16.7	5.75 ; s" B7 {1 P" M3 Q; R	# @* ^: n$ l8 T/ h% i! s8 G
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99.99966	3.4 ( H/ `2 ?/ T/ S1 k/ {/ u  Q, N	6 " V2 e& C+ v9 w$ A. }/ Q/ l0 q6 o" B, `	2000s

luntaner

三、品质改善的发展：
    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。
. F  K, v% e7 C* d9 @    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。
    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）
    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）。
    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。
4 _7 _! b' Z" ?    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。
4 A. \* a; G7 o- X    “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。
    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）”
: c2 S8 n6 M, Z# f6 U: V0 `    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。
$ ?! K6 Z$ {' G& |% N9 _    四、 小结：
* V0 z$ @; i+ D' T    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。
2 ]9 B3 K1 G! o( s, X- r    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。
3 X1 g; E: U& B% V* i  y# }    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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谢谢发帖，学习下。