ODM 產品開發導入六標準差設計流程之作法

六標準差設計流程有許多種，本研究採用其中常見的DMADV 程序，並在產品開發 過程中搭配幾種適用的品質工具來提升ODM 產品設計品質，以滿足客戶需求。

DMADV 六標準差設計的主程序在本研究主題範圍的代表意義說明如下：

(1) D 界定(Define)：訂定專案目標，找出產品開發案最重要的主題與方向。

(2) M 衡量(Measure)：衡量顧客需求與規格要求，將顧客聲音轉換成公司關鍵品質特性 (Critical to Quality，CTQ)。

(3) A 分析(Analyze)：分析功能要求，針對關健品質特性分析與提出設計改善要點與步 驟。

(4) D 設計(Design)：因應顧客要求開發設計，利用品質工具觀念，協助擇優設計，徹底 地消除或降低潛在不良。

(5) V 驗證(Verify)：確保研發品質，藉由驗證測試，證實最佳可行的設計方法，達到顧 客的要求。

我們可將產品設計開發階段與DFSS 流程，再加上適用的品質工具做觀念上的整合，其 關連性如圖3.2 所示。本研究建議的 ODM 產品設計開發作業流程如圖 3.3 所示，詳細 的步驟如下所述：

產品設計開發階段 DFSS 使用的品質工具

概念設計階段

產品設計階段

D M

A

D V

Kano 模式

環境可靠度 驗證試驗 電子元件失效率與

應力分析

產品驗證階段

圖3.2：DFSS 與產品設計開發階段、品質工具關連性概念

ODM 產品設計開發流程 DFSS 程序

步驟1

步驟8

樣品準備與送交客戶驗證

步驟5

步驟6

步驟7

產品環境可靠度驗證測試 產品設計變更

電子零件失效率與應力分析

步驟4

決定關鍵項目與產品設計 Kano 模式分析

步驟3 步驟2

客戶產品需求確認 產品設計開發專案選擇

D

M

A D

V

圖3.3：以 DFSS 為架構的 ODM 產品設計開發作業流程與步驟

步驟 1：產品設計開發專案選擇

在公司內眾多的產品開發專案中，要先選擇那些專案是需要以 DFSS 程序進行的。一 般認為ODM 產品與 OBM 產品是較適合導入 DFSS 程序，但 OBM 與 ODM 在實施方 式上基本上是不同的，不論是在界定客戶需求與選取適用品質工具上都會有所差異。

本研究基於M 公司產品特性，是以 ODM 電子產品為研究對象與範圍，因此在後續 DMADV 程序的分析上都是以 ODM 產品之特性為基本要件。

步驟 2：客戶產品需求確認

由於 M 公司產品主要是屬於工業產品，並非消費性產品，因此在客戶需求分析上，

相對的較為簡單與明確。ODM 工業產品的客戶一般是公司行號，在產品設計開發委 託案上都會詳列明確的產品工程規格需求，不需要透過品質機能展開(Quality Function Deployment, QFD)將客戶心聲轉化為設計需求。在此步驟最重要的工作是完整蒐集與 確認產品規格需求，一般是透過合約審查與客戶溝通來瞭解與確認最終之客戶需求。

步驟 3：Kano 模式分析

在充份與客戶溝通後，以及考量過去與客戶交易的經驗與市場回饋之資訊，本研究建 議可用Kano 二維品質模式，分析那些需求是必須一定要滿足的，那些需求是客戶期 望能做到的。

在Kano 模式分析中常使用的方法是客戶調查，客戶調查時可使用交叉式問題(Kano’s Paired Question)，也就是同一個問題運用兩種方法調查客戶的心理想法，第一個問法 為如果某件事存在時(或某需求獲得滿足時)你的感覺為何? 第二個問法為如果某件事 不存在時(或某需求無法滿足時)你的感覺為何? 透過這種相互交叉式的客戶需求項目 資料蒐集，可幫助我們能準確與深切的瞭解與掌握VOC，並找出產品研發團隊努力的 方向與優先次序。

DFSS 的目的是要從源頭著手，並要能大幅提升客戶滿意，在搭配 Kano 模式分析下，

原則上應以魅力品質(Attractive Quality)項目為首要努力的重點方向，其次為一元品質 (One-Dimensional Quality)，至於當然品質(Must-be Quality)則是基本要求。但本研究在 探討ODM 產品時，由於客戶需求大都來自於與客戶合約之規定，較難發掘出具魅力 品質之特性。不過經Kano 模式分析後，有些客戶期望項目仍可歸類於魅力品質，但 是現實面還需要衡量目前整體市場環境條件與供應鏈能力，以及我們是否有足夠資源 與能力去達成。如果屬於外在條件限制，無法靠自己努力完成時，則建議可暫時擱置，

將大部份資源投向重要的一元品質提升。Kano 模式分析能讓我們在有限的資源下作

最適當的分配與努力，以獲取最大的客戶滿意與整體綜效。

步驟 4：決定關鍵項目與產品設計

經 Kano 模式分析後，除了「當然品質」為基本要件外，在魅力品質之 RoHS 與 WEEE 因受限於目前整體供應鏈尚無法充份支援，因此可暫緩施力，不過2006 年 7 月以後 目前這項魅力品質可能將轉為當然品質，成為輸歐產品的基本要求。本研究認為現階 段可將「一元品質」列為關鍵的品質要項(CTQ)，也就是產品成敗的重要關鍵。在本 研究的ODM 工業電子產品分析中，產品品質與可靠度被列為此關鍵品質要項，在後 續幾項步驟與程序都是以滿足此品質要項(客戶需求)為目的。

步驟 5：電子零件失效率與應力分析

本研究是採用 Telcordia (Bellcore) SR-332 國際標準規範的數學分析模式，預估產品的 失效率，以提早發掘潛在設計問題，預估結果並能與客戶所要求的可靠度規格比較，

了解目前狀況與目標值的差距，可作為設計改善的參考資料。

使用 SR-332 國際標準規範分析電子零件失效率有下列幾項的假設條件：

－只考慮電子零件的失效率

也就是說本分析是假設產品在焊接與組裝良好且無瑕疵(Defect)的條件下作電子零 件失效率的分析計算。

－所分析的失效率是指產品壯年期的穩態失效率(Steady-State Failure Rate)，所使用的 失效率單位為FITs (Failure in Time，the constant failure in 10⁹ operating hours)。

－SR-332 國際標準所提供的基本失效率(Generic Steady-State Failure Rate，λG)是在 90%的信賴水準下已考量各零件間的可能變異。

－如果產品設計工程師未提供零件的溫度、電應力、品質等級資訊，規範建議以40

℃、50%、品質水準(Quality Level) II 來估算零件失效率。

在SR-332 國際標準規範所定義的電子產品失效率數學模式如下：

電子零件失效率(Device Failure Rate) λp = λG πQ πS πT (3.1) 電子產品失效率(Unit Failure Rate) λU = πE

∑

λ

= n

i

Ni 1

ui (3.2)

參數說明：

λG = 電子零件基本失效率(generic failure rate) πQ = 品質因子(quality factor)

πS = 電應力因子(electrical stress factor) πT = 溫度因子(temperature factor) πE = 環境因子(environment facor) Ni = 第i個零件型式的數量

λui = 第i個零件或模組的失效率

從(3.1)式可得知電子零件失效率λp是由λG、πQ、πS與πT等因子所決定，茲將這四種因 子分別說明如下：

(1)基本失效率(λG)

電子零件的基本失效率是由零件屬性(類別)來決定，一般電子零件可分類為積體電 路(IC，Integrated Circuit)、微處理器(Microprocessor)、半導體(Semiconductor)、隨 機存取記憶體(RAM，Random Access Memory)、光電零件(Opto-Electronic Device)、

電晶體(Transistor)、電阻(Resistor)、電容(Capacitor)、電感(Inductive Device)、連接 器(Connector)、開關(Switch)、繼電器(Relay)與其它雜項零件(Miscellaneous Device) 等。各類別零件分別有其不同的基本失效率，Telcordia公司依據許多電子零件供應 商所提供之資料彙整而成λG對照表，可參見SR-332 國際標準規範之表 7-1，如附錄 一所示。

(2)品質因子(πQ)

電子零件品質等級分成 0、I、II、III 共四個等級，各等級之說明如下：

0 級：指一般商規等級，零件未經製造商或外包商執行批量(Lot-to-Lot)管制與產品 驗證，而且未能有效的依市場回饋資訊執行矯正措施。

I 級：這級也是商規等級，與 0 級類似條件，但要符合 a.確保其零件能與設計製造

程序相符合；b.其可以有效的依市場回饋資訊執行矯正措施。

II 級：除了能滿足等級 I 之 a,b 條件外，還要再加上 c.零件規格要能明確定義其重 要特性(如電性、機械、熱、環境等)，與批量管制的允收品質等級(如 AQL，

DPM 等)；d.電子零件與其製造商必須經鑑定合格，並名列在合格的零件與製 造商名單內；e.零件製造商執行的批量管制，必須在適當的 AQLs 或 DPMs 管制條件下，以確保品質的一致性。

III 級：除了能滿足等級 I 與等級 II 的 a 至 e 要求外，還要再加上 f.零件族群必須執 行定期的合格資格再鑑定；g.批量管制措施必須包含早夭期的 100%篩選(溫 度循環與預燒)；h.使用預燒時，允許的缺陷百分比(Percent Defective

Allowed，PDA)不能超過 2%；i.電子零件與其製造商應實施可靠度持續改善 計畫。

各品質等級的πQ值對照表如表3.1 所示。

表3.1：電子零件品質等級的πQ值

品質等級 πQ值

0 6.0 I 3.0 II 1.0 III 0.9

(3)電應力因子(πS)

電應力因子πS的推導算式如下：

πS = e^m(p1-p0) (3.3) p1：操作應力百分比

p0：參考應力(50%)

m：適合參數，電應力曲線 A∼K 所對應的 m 參數值如表 3.2 所示。

表3.2：電應力 m 參數值對照表

曲線 A B C D E F G H I J K

m 0.006 0.009 0.013 0.019 0.024 0.029 0.035 0.041 0.046 0.059 0.006

依據(3.3)式與表 3.2 的m值推導出電應力因子πS在不同百分比時各曲線的對應值如

表3.4：各主要電子零件電應力的應用指引

零件類別 電應力計算模式

電容 直流電壓和交流的峰值電壓的總和/額定電壓

固定電阻 應用功率/額定功率

可變電阻 V²in/總電阻/額定功率

繼電器、開關 接觸電流/額定電流(跟據負載的型式，如電阻、電感、燈泡)

一般用途的二極體 平均順向電流/額定順向電流

積納(zener)二極體 實際的積納電流或功率/額定的積納電流或功率

變容器 實際的耗散功率/額定功率

電晶體 耗散功率/額定功率

如果電子零件應用兩種電應力因子時，則取這兩種電應力因子的乘積

(4)溫度因子(πT)

溫度因子πT的推導算式如下：

⎥⎦

− ⎤

⎢⎣ T k

⎡ 1 1 0 1 T Ea

πT = e (3.4)

T0 = 參考溫度(°k) = 40 + 273 T1 = 操作溫度(℃) + 273 Ea = 活化能

k = Boltzman常數 = 8.62×10^-5

各溫度應力曲線所對應的活化能數值如表3.5 所示。依據(3.4)式與表 3.5 推導出溫 度因子πT在不同操作環境溫度下各曲線的對應值如表3.6 所示。

表3.5：各溫度應力曲線所對應的活化能數值

曲線 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ea 0.05 0.10 0.15 0.22 0.28 0.35 0.40 0.45 0.56 0.70

表3.6：溫度因子πT在不同操作環境溫度下各曲線的對應值

(5)環境因子(πE)

環境因子πE依據各環境條件可分成五類，詳如表3.7 所示。

表3.7：各環境條件下的環境因子πE值

環境 符號 πE值 環境條件說明

地面，固定，有空調 GB 1.0 在幾乎沒有應力的狀態下擁有最佳的工程操作與

維修條件。一般適用於中央控制室、具有環控的儲 藏室、具環控的遮蔽室等。

地面，固定，無空調 GF 2.0 會受到振動、衝擊、溫度與氣壓變化影響之地點。

地面，機動 (安裝於車輛上或攜帶式)

GM 6.0 比GF的環境條件嚴苛，一般適用於行動電話、可攜 帶式的儀器設備。

商用航空 AC 10 在壓力、溫度、振動、衝擊的環境條件比GM嚴苛，

商用航空 AC 10 在壓力、溫度、振動、衝擊的環境條件比GM嚴苛，

在文檔中 六標準差設計應用於ODM電子產品設計品質提升之研究—以無線通訊產品為例 (頁 35-49)