“6 Sigma”品质管理的研究

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“6 Sigma”品质管理的研究
* c1 ?8 J, }: N3 w2 JFrancis 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。
1 K9 h) z6 e0 z( s: I    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。
2 `% e: [& w# G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。
: M5 ~5 Q/ e) W$ F! ^% q- f    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。
$ d8 H2 C; S( N8 H    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。
* v: _) c. N* O5 D: M二、何谓“6 Sigma”
1. Sigma的解释
+ `& ^3 C3 f: l2 A1 a9 ~“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
+ X3 V$ ?4 s6 U    ——每年有超过15000婴儿出生时会被抛落地上
4 K, y# P/ A' W& y; i1 Z# R6 t    ——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
) A$ B& t8 C, H+ a- O    ——每小时有2000封信邮寄错误
5 K  t/ D. m( f: r" R    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：
    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
: i, n1 @6 c2 @6 V( T6 }- w如果Cp＜1就代表未能达到指标
Cp=1已达到3 sigma的要求
4 e% k$ M$ q& |Cp＞2代表已超过3 Sigma的要求
) ?8 y2 L; v, X' m  P    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。
& U* F# B+ s$ a* F/ H" F: y（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
    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。

合格率Yield(%)	次品于一百万分之机会 DPMO(Defect per Million Opportunities)	Sigma	流行年代 1 j3 J" a, r( U' e* qQuality Standards accepted in Periods
6.68	933200 5 @2 ?, A1 g/ x1 m% t" J( q; ?, e	0
8.455 + |* g! R  I/ d5 u3 p	915450	0.125	3 Z3 s# J; W) H' V
10.56 2 ]" h& s8 J/ e( r( K6 j) c! ]	894400	0.25
13.03 0 V/ C! f& p6 [, g2 y' X	869700 / R" r1 G/ R& q' f! S3 N	0.375 % }' c& T) x# a+ O+ H/ V; Q	* e+ y/ U& l% v7 t, _# ], R- o
15.87	841300	0.5 9 y* N" J# \, h$ X	- p) I8 J; Q; y
19.08 * C: @+ y  q. V# e$ @$ p- c  c	809200 6 F; ~1 o) w3 {- C4 A$ _- p6 E4 Z	0.625	* _; t: _( Z% g2 U- A2 V
22.66	773400	0.75	5 `. v; A' j+ R& {
26.595 6 z  c3 b9 B( S  f1 r6 x% V, E	734050	0.875 ! D) w: O+ |7 Q, X4 q% F& L	+ f4 z/ @# X' t: j- L
30.85	691500 + g2 Q+ E9 k5 d3 \. e	1	2 `( p2 E1 f7 J; O% X+ e
35.435	645650	1.125	9 l) x  }, G, F1 G+ T4 d
40.13 * u2 c4 t3 Z2 v9 ^) S" k	598700 % {5 V9 @+ U. S9 s& P$ [	1.25	: L9 K2 F% c7 F! n& S! j! u" @. \
45.025	549750 , U: k7 A( J: P. f* C* ?* l5 E+ B* J2 [	1.375 * }" M, W: ]8 Y
50	500000 % G3 {' h# u( i( _8 @	1.5 9 T" j% M+ }5 h/ ^. ~9 j	5 G; P( L$ i2 B
54.975	450250 * W( o. m$ I0 O  e! W' ?% b! |	1.625	+ b% ~, A0 n# C6 {; r) o
59.87	401300	1.75 + L* k9 U) M9 a; L; l1 _  O
64.565	354350	1.875 0 _' m3 A+ Y1 b# B7 F! ]
69.15 0 |( c, m8 A) R# M	308500 7 i( m' N. b4 O0 |- K* ]5 G) x8 k	2 0 _. F4 \8 Z; N  ~* e. X3 i6 f	1970s
73.405	265950	2.125 ' {6 l7 J/ G% _. P& w
77.34	226600 1 t$ T+ ]! R, q0 q9 o	2.25 ; p9 u0 `0 i( X+ h* w	" r# p3 C4 j4 Q' X5 T
80.92	190800 7 p4 M: l+ n/ w. `) R	2.375 2 {: Y  g0 Y( F. o: b* M1 O	6 p. H5 u6 _1 s0 p8 O# A( a! u' r
84.13 7 S; y. _! k9 Y% p6 f/ Q0 ?: N	158700	2.5 - a& t$ b) ]& D	8 y, x1 A- z" N- g6 A4 D* |" U+ k
86.97 8 P' t0 H% M) d3 J	130300 * ~5 q, A  |' z$ u	2.625
89.44	105600	2.75
91.545	84550 ( G: `  i1 |8 ^! W* f	2.875
93.32 1 M( Q7 N4 Q+ Z) q	66800	3	1980s
94.79 / @( _9 G) J5 C+ x1 D* g+ G	52100	3.125	9 h5 j" E3 w3 l% {, A* f
95.99 " Q# w( `) B# k+ o	40100	3.25 / q' k( L6 B. E% _
96.96 , `. Z6 \& ?# e. x' ^$ U	30400	3.375 / g$ }3 z+ F1 {& f! l
97.73 5 B" @8 U6 }% q: G: l+ V	22700	3.5 . n+ c5 ]. \! O3 e( _6 l  r6 ]
98.32 : c/ A" J- L' ]- i' T" f% X	16800 1 {& m0 m+ \& y! _! T* g	3.625
98.78	12200 - b  @, ]$ I0 u4 S/ `	3.75
99.12	8800	3.875 # i: ?; s2 Y( Z( n
99.38 . @9 p& o' X; p. O	6200 0 k, e4 t0 @  w6 L* Y2 ^& ]	4	Early 1990s
99.565 6 k% K" H4 c! E6 x	4350 $ P' \1 t5 Q* t$ |) A1 W) @: D	4.125	: Z: A& @# ^+ A
99.7	3000	4.25 / X# U" f; O( L
99.795 4 X- T+ f4 Z/ \3 {/ c) d	2050	4.375 ) a7 t4 V" l' C1 T. ?6 }
99.87	1300	4.5 ( b9 J% \2 {+ o4 `1 F2 m; w! i
99.91	900 ) r; y$ [) |% y, {& ~	4.625 1 H3 d0 @( Y; W, K	0 A8 b' \6 J- `9 r$ D- ?: o
99.94   g4 `; x3 a! J' z  ?+ U' W	600	4.75
99.96	400 - C' v# K; _: e9 t* L% _	4.875
99.977 & I6 i! e7 w8 F0 b* K	230	5	Mid 1990s
99.982 , x3 G' ^0 @2 w4 q	180	5.125 ' e5 h. x9 x' Q$ a. @; d	3 |) e0 l* V' C. Z# l- P0 Y; B
99.987 - t$ k% B3 X5 r9 q: [: [& y	130 ( g  H1 K, L. Y/ Z5 O& c	5.25	# y/ C( I) J! O! ]
99.992	80	5.375 1 J, [$ ?- }+ Q- F	, Y( L! h/ G. T5 B" s( c
99.997	30	5.5 ( d  B, }4 k# h  x) B# U, y" }	8 p% h* _8 L' y- k- t
99.99767	23.35 : S, c: {! v6 T2 s0 ?	5.625
99.99833 - S  q& N4 }2 ?( J* d	16.7	5.75
99.999	10.05 . n  U& }* J' e0 N- ~( x	5.875 0 d; e/ T7 b, ^. `2 {: U	- D; G5 b1 C9 s# e9 E+ e
99.99966	3.4 1 P# i4 B7 B3 z& J/ H6 }$ P. _+ E# m. Y	6	2000s

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三、品质改善的发展：
- ]" X: A6 N" N$ v) Y    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。
* L' A8 f  v7 a% L: ~; R- _+ ~    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。
- Y* Y( Y6 i9 \( \' p. V) K    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。
    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）”
  @+ F. q+ u: d" \    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：
    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。
8 F7 j# Q: a1 [; ~% P% t    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。