“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。
! M1 E7 t! V: f3 g" Y    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：
3 M% T7 C, k' p    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。
0 R0 M0 j% c5 w1 N+ S; [    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”
$ X0 P, S" \. J3 g& k* p  a1. 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。
" B/ e) _, S; T' e% p- z    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
    ——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
0 z. n+ B3 F% |    ——每星期有500宗做错手术事件
5 a/ {; y5 Z" B$ M5 h0 h    ——每小时有2000封信邮寄错误
9 x4 W* [- S0 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。
2. “6 sigma”的计算方法：
* q$ l8 E- O0 s* m- b0 `    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
如果Cp＜1就代表未能达到指标
  G+ ]& B% l- V& l, i, HCp=1已达到3 sigma的要求
Cp＞2代表已超过3 Sigma的要求
    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。
8 m; ~& J" h& o" d2 J2 }（次品的数目÷总次品的机会）×106=PPM（Parts Per Million)或DPMO（Defection Per Million Opportunities)
2 S( N) U% g4 C  x2 K总次品机会=总检查数目×每件产品潜在次品机会
" Y. i1 @& g7 ^. I/ ]# l    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。

/ T( s7 P8 z7 r9 p3 c& x

合格率Yield(%)	次品于一百万分之机会 DPMO(Defect per Million Opportunities)	Sigma	流行年代 Quality Standards accepted in Periods
6.68	933200	0 " ^' `: T" ~( @: A' w* t/ c
8.455 * K& V* i5 X5 {& m' w	915450 7 F  T' f# N( T. r: T: q1 {	0.125 5 n+ E1 a' _1 u& |1 ?+ t2 m; D
10.56 * y+ I8 q# e. I, Q0 l: F, z9 j	894400 2 J4 }8 j% P' L0 h% [" P	0.25	' l" [* K! N* F
13.03	869700	0.375 ! Q5 N* |0 M, x& O& M# Q
15.87   N7 ], R# a, C3 k6 S	841300 3 l7 D7 B5 D3 e( ]' ~+ Y	0.5
19.08 ! q, W1 h$ Y' o# g" X	809200 0 T8 G  }, z$ _: ?! O& `	0.625
22.66 - O! T7 w: W6 I) ?( A7 \	773400	0.75   G  Y1 ^& U3 u* w	, s% L; k( K; }) t
26.595 ) J! G, @4 g# E) C+ R5 E	734050	0.875 : h3 t6 f. E7 x3 C	) |* y: V( a( ]: f* S
30.85	691500 - X: T  y( T  v6 G	1
35.435 8 R8 o4 c% J4 W( B	645650 # _0 v3 v7 d( N' Q- R	1.125 + C" n. v9 g, j4 M5 s
40.13 2 k) j: c+ O+ ?% L4 ]	598700	1.25	* }; I% S0 X/ J
45.025 / t7 F- \# Q$ y3 J7 w' w. K; l+ A	549750	1.375 6 K% \9 t; h) c* L
50 + N& i0 P  g% v& w	500000 * {3 z6 X% k2 x	1.5	- _; t# s( b1 T# k7 K
54.975	450250	1.625
59.87   L+ {; ~7 q/ S8 a+ A( C	401300 ) O+ r  `% T4 |9 c- u( j3 H: O$ j/ Z	1.75 0 \% Q& W1 l6 s9 [! F" w0 V
64.565 * i) g7 t8 \: S6 k. P	354350	1.875	6 G( \' y  J3 d* D- {
69.15 2 m* Y# A$ Q( p. A0 n3 y; K6 n2 b	308500 , m3 ?% |8 w" a) m0 Q- o, B	2 * l  @$ ]! z% s	1970s
73.405	265950	2.125 : j6 Z* A, \) G7 E
77.34	226600	2.25 ) G. F+ N/ D  ?" F2 G% ?. x
80.92	190800	2.375 & @" O3 [# p" o) `" U& \
84.13	158700 * A% A8 k/ z3 v, a& j4 k	2.5 3 J- b7 g  D/ k7 U7 @; {6 m; N	. T2 x* i& Z# M2 S, P8 a( }6 M
86.97 ! X& y* j( R0 E( d) o5 A- A	130300 - _; }  q* K4 m	2.625
89.44 - _3 Y* ]! u: [. `6 x+ R	105600	2.75 & U  D9 ^* C  j	/ Y- ?8 x( O+ o( C; [  o
91.545 1 k1 q1 L, P( a1 G. B1 X	84550 ! i+ {0 ]9 y' L5 a2 m	2.875 2 i& b( t+ i4 ~3 D
93.32 ; W8 a6 V. P, k	66800 / w# j: V* y# Z	3	1980s
94.79	52100	3.125 5 Q. @' ^- \7 a
95.99	40100 " \, k" G4 h) t' [" [8 f	3.25 ( y+ x- Z1 l3 A  ~$ p. i9 G* W
96.96 * }* q9 _1 R. Q/ Q0 G& I& O	30400	3.375	: ]0 [8 g! x; g  Y4 a
97.73 ) ^+ k* z8 q8 b& M	22700 : B+ o3 V1 D+ ~0 U& E" D! B# R) u	3.5
98.32	16800 $ a) f' q. w- e: m" {	3.625
98.78 ( I0 \2 n5 x* m; l7 }- Y	12200	3.75   H- K  E6 @# y5 d) e4 u: H	0 w' {  v, P  f+ ]) H/ w8 }
99.12	8800 % |' k$ f. I. F/ o+ |7 G	3.875
99.38	6200	4 4 x: R8 l$ ^1 F( ~% F1 _  |	Early 1990s
99.565	4350 4 l( Y9 C- \7 M! d. {" x	4.125	" h5 s: P  s8 r9 t
99.7	3000	4.25 ) E. @7 G3 b2 m	( Q6 y- {8 J5 b7 A, ?
99.795 # Q: J9 o. s4 j' t  Y. J# ?	2050	4.375
99.87	1300 / S8 F* B6 Z; C; D0 v) P0 D6 d	4.5 1 h: g8 l' |0 w+ x% K; v' h	/ ?7 |( U  w0 b, N
99.91 ( b, y, @$ ~; Y; a5 ]	900	4.625
99.94	600 ' j5 L# q" Y( H! x	4.75
99.96 0 e0 {& V6 C( j2 e' Z- E	400	4.875 ' i& g7 E7 M- {	0 k! A8 j6 O6 n# j
99.977	230	5	Mid 1990s
99.982	180	5.125 1 n! T7 y+ Z6 t% p0 U2 m
99.987   W1 k7 ~9 \8 c1 p/ F5 o	130 7 q; a6 i* E2 s0 n$ H, l/ g	5.25
99.992	80 8 b! I# r. o8 x' t	5.375 ( |- P% O; I5 G, [- d
99.997 , X2 g! k; d2 x$ t' T3 K/ D8 t! a	30	5.5 ) ]: G+ r" I9 C8 S" a1 d
99.99767	23.35 : D, Z& M: W. O) h- D; f; @! G	5.625	. u$ [/ Q* ?  X( U9 r. g
99.99833	16.7 - R: E, u! \& t% c  I5 W0 a	5.75 8 W9 x) {$ ~: V8 S0 _# {/ w0 u
99.999 5 N, o% V, [* Q& R- K- p6 ~	10.05	5.875 8 r) @3 J  P( p3 A5 s	D/ _; w* F7 P- k+ n2 v' q
99.99966	3.4	6 & K6 h/ T$ Q" J& {+ H: u' h	2000s

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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。
2 [& e% q0 [( |  k% N$ u3 t    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。
2 d0 l) f9 l5 p    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）
. U8 e) u2 r  S5 |    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。
6 w$ [8 R. d& j: ~    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。
    “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）”
: r& h. _/ M  D3 [7 y1 Y    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。
    四、 小结：
# g9 X1 B- Y2 ]5 r  x7 _* ?) V4 c    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。
    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。