全面品質管理

1

CYUT IM 陳隆昇

全面品質管理

Chap 9 TQM的技術庫 Tools for TQM

• 9.1 序言

• 9.2 PDCA/PDSA循環

• 9.3 統計過程管制

• 9.4 品質機能展開

• 9.5 實驗設計

3

Ch9

循環

5

Ch9

7

Ch9

循環與 循環

9

Ch9

統計過程管制

• 統計過程管制的作法如下：

1. 鑑別問題或績效改進領域。

2. 進行特性要因分析。

3. 蒐集資料。

4. 利用統計技術。

5. 分析變異。

6. 採取矯正行動。

• SPC的內涵包含如下三大要點：

1. 過程穩定 (stable)。

2. 過程有能力 (capable)。

3. 過程改進。

11

Ch9

13

Ch9

15

Ch9

17

Ch9

品質機能展開

• 品質機能展開 (QFD) 的意義為提供跨機能 的規劃及溝通手段的概念性圖示，以將顧 客需求轉變為數量化工程名詞的方法。

• QFD能使設計人員在開始設計過程時，對 於產品有一個清楚的目標 ── 如果能達成 這個目標，則必然能夠滿足顧客的需求。

19

Ch9

• QFD為一種確保將顧客需求 (需要、欲求、

要求) 轉化經由產品開發過程的各階段確實 地轉化為技術需求的手法

21

Ch9

23

Ch9

實驗設計

1. 確認重要變數，無論是產品或過程參數、

來自供應商的物料或零組件、環境或量測 設備因子。

2. 對這些重要因子分別指定其水準數 (level)。

3. 經由重新設計降低重要因子變數，包括對 交互作用效應的嚴厲控制，縮小公差設 計，改進供應商過程等。

4. 放寬不重要變數的公差，以降低成本。

25

Ch9

27

Ch9

29

Ch9

田口方法

• 最重大的貢獻是結合工程與統計方法完成 產品與製程的最適化，獲致在成本及品質 方面快速的改進。田口玄一所創品質工程 (quality engineering) 的方法，由於成效良 好，甚受國際品質界人士的重視，美國品 管界稱其為「田口方法」。

• 田口方法 (Taguchi method) 的意義為利用損 失函數的概念評估品質，採用實驗設計的 方法使產品不易受到不想要或無法控制因 子 (雜音因子) 影響的方法。而其目的為使 產品不受雜音因子的影響，減少產品變 異，提升產品品質。

31

Ch9

併行工程 同步工程

• 併行工程or同步工程 (concurrent engineering) 為設計替代方案、製造過程替代方案、製 造技術替代方案與最初設計平行及交互作 用的作法。

33

Ch9

• 併行工程的作法如下：

1. 採用跨機能小組。

2. 經由設計參數的機巧選取，鑑別和降低在生 產方面的變異。

3. 延伸傳統設計，包括諸如裝配設計 (design for assembly)、穩健設計 (robust design)、電腦輔

35

Ch9

37

Ch9

失效模式與效應分析

• 失效模式與效應分析 (Failure Mode and

Effects Analysis, FMEA) 為一種預防性可靠 度工作技術，藉以預估產品可能失效的現 況與原因，以利管制可靠度及檢討改善，

提高系統的可靠度。

39

Ch9

• 簡單地說，FMEA包括如下活動：

1. 確認和評估產品或過程的潛在失效及其影 響。

2. 辨認和評估產品或過程的潛在失效會發生的 機會。

3. 將過程作成文件。

41

CYUT IM 陳隆昇

補充講義：

Failure modes and effects analysis

• FMEA基本概念

• FMEA實施步驟

• FMEA注意事項

• U公司案例

43

Ch9

• FMEA (Failure modes and effects analysis)

– 是一有系統的分析方式，用以找出潛在的「失 效」

– 目標放在預防「失效」的發生

– 對顧客來說，希望最小化失誤的機率

• FMEA的方法論

– 是一以「失效」為討論重點的可靠度分析技術 – 利用表格方式進行工程分析

• 期望能儘早發現：(1)潛在的失效，(2)失效 之影響程度，(3)造成失效的原因。

• 謀求解決之道(prevent or correct)，以避免失 效之發生或降低其發生時之影響。

45

Ch9

• FMEA: Failure Mode and Effects Analysis

FMECA: Failure Mode, Effects and Critical Analysis

• 1950年，美國Grumman飛機公司首先將FMEA應用於飛機 主操縱系統的失效分析

• 60年代初期，美國NASA將FMECA應用於太空計畫

• 1974年，美國軍方出版MIL-STD-1629規定FMECA之作業 程序

• 1980年，MIL-STD-1629A

• 1985年，IEC 812

• 1993年，Ford, Chrysler, General Motor共同完成「FMEA參 考手冊」

• FMEA之早期應用

應用在產品設計與製程規劃 – Design FMEA

• 應用於從概念定義到設計定型之整個研發過程

– Process FMEA

47

Ch9

• FMEA近來之應用

– Concept FMEA – Design FMEA – Process FMEA – Service FMEA – Program FMEA

• FMEA早期使用於航太工業，近來有使用於 汽車業、製藥業等

某一醫院的FMEA表

流程名稱：病人接受物理治療

90 5

2 3. 給予病人不適當 9

的治療方法

60 6

2 2. 病人提供含糊的 5

病情資訊

42

Risk Priority Number RPN = (a)(b)(c)

(c) Probability

of Detection

(b) Probability

of Occurrence

(a) Severity

1. 病人錯失預約掛 號

Failure

Mode

49

Ch9 從RPN中選出顯 著的項目，列出 每一失效模式的 矯正行動

Recommended Actions RPN

現有衡量 失誤的方 法，包括 預防與檢 查措施。

Detection Methods

and Quality Control

當的設計 或不恰當 的材料

Potential Causes of

Failure

可能的 失效模 式

Potential Failure

Mode

零件功能 失效的結 果(及其 於下一個 製程的效 果)

零件編 號與功 能

Potential Effects of Failure Items/

Process/

Function

Example

一般汽車工業所常使用的FMEA表

負責部 門與完 成日期 建議改

正措施 風

險 係 數 偵 測 度 現行的 管制措

施 發 生 度 失效原

因 嚴 重 度 失效效

應 失效模

式 項目/

說明/

目的

Cause

偵 測 度 發 生 度

風 險 係 數 嚴

重 度 已採取 的行動

Action Results Action

Detection Failure

FMEA 表單

51

Ch9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ranking

Almost certain Very high

High Moderately

high Moderate

Low Very low

Remote Very remote

Absolute uncertainty

Detection

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ranking

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ranking

Remote: Failure is unlikely ( < 1 in 1,500,000) None

Low: Relatively few failures ( 1 in 15,000) Minor

1 in 400 Low

1 in 20 High

1 in 3 Hazardous with

warning

High: Repeated failures ( 1 in 8) Very high

Moderate: Occasional failures ( 1 in 80)

Moderate

1 in 150,000 Very minor

1 in 2,000 Very low

Very high: Failure is almost inevitable ( > 1 in 2)

Prob. of Failure

Hazardous without warning

Severity

Ref: Goel, P. S., Gupta, P., Jain, R. and Tyagi, R. K., 2005, Six Sigma for Transactions and Service, McGraw-Hill

• 組成FMEA團隊

• 蒐集相關的資料

– 產品設計、製造過程、使用與維修、環境等方面的資料

• 決定FMEA的執行方式

– 表格形式

– 分析的範圍(或最低層次) – 失效定義

– 評估的基準

– 與其他管理計畫之整合

53

Ch9

1. 建立一跨部門的小組，並充分瞭解主題 2. 列出所有潛在的失效模式

3. 評估潛在失效模式之影響 4. 評估嚴重程度

5. 檢視失效模式的潛在原因 6. 評估發生的頻率

7. 評估偵測度

8. 計算每一失效模式之RPN (risk priority number) 9. 建議行動

10. 執行改善建議並重新評估RPN

建立一跨部門的小組，並充分瞭解擬進行的主題

• 界定範圍

– 瞭解可能的顧客及其需求 – 描述系統或流程

• 整體系統之描述、任務、環境條件

• 繪出流程圖，充分考慮包含於流程中的所有項目

• 盡可能完整描述流程中每一項目的功能與特性

55

Ch9

• 從流程(或系統)中的必須輸入項目予以考慮

• 經驗與知識

–

–

• 腦力激盪

可能的失效模式 適用的失效模式

工程經驗 people method

machine material

y

Example: 印表機

(希望印出清楚的文字)

• 可能的失效模式

– 墨水匣：停止進墨 – 列印頭：產生噪音 – 列印軸承：卡紙 – 紙匣：無法進紙

57

Ch9

Example: 手電筒

(希望提供3 ± 0.5燭光)

• 可能的失效模式

– 沒有燈光 – 黯淡的燈光

– 飄忽不定、一明一滅的燈光 – 漸漸模糊的燈光

– 燈光太亮

• 考慮安全、功能、品質、週期時間、服務

…等方面對於顧客的影響

• Example: Design FMEA

針對每一失效模式，分析其發生後的可能後果，

做敘述性的描述。

– 對產品本身的影響

59

Ch9

• 針對每一失效模式所可能產生之後果的影 響，評估其嚴重程度

• Severity ranking: 1 ~ 10

• Example:

Hazardous 10 Very high 8, 9 High 6, 7

Low 4, 5

Minor 2, 3 No effect 1

Note: 一個失效模式可有多個失效效應，通常只針對最嚴重的效應進行評估。

(Process FMEA)

9 8 7 6 5 4 3 2 1

評點

對製程有很重大的影響；裝備損壞；車輛不能行駛，但仍安全；顧客感到 非常不滿意，有系統無法操作。

很重大的

對製程有較重要的影響；零件可能需要重新加工或修理；會造成車輛性能 退化，但仍能安全行駛；顧客會感到不舒服，有非致命的裝備不能操作。

重要的

對車輛、系統操作、下游製程影響並不重要，顧客會注意到車輛或系統之 品質有輕微惡化現象，一直會注意到有非致命的缺陷存在者。

不重要的

對車輛、系統操作、下游製程影響非常輕微，顧客可能不會注意到，有時 會發現有非致命的缺陷者。

非常輕微的

對車輛、系統操作、下游製程有輕微影響，顧客很少受其煩擾，大部分時 間會注意到有非致命的缺陷存在者。

輕微的

對車輛、系統操作、下游製程有中度影響，顧客會感到有些不滿，在非致 命的裝備有缺陷存在而需修理者。

中度的

有潛在性危險的效應；在沒有災禍情況下也會使車輛停下來不能行駛；與 嚴重的

對製程有較重大的影響；零件需要重新加工或修理；對車輛性能有嚴重影 響，但仍能安全行駛；顧客感到不滿意，有次系統無法操作。

較重大的

對車輛、系統操作、下游製程無影響者。

評點準則

效應

61

Ch9

• 結合工程經驗與理論知識，分析每個失效 模式發生的可能原因

• 找出原因並不是很容易

– 可利用特性要因圖

– 利用腦力激盪找出可能失效原因

3

失效效應

3

3

失效模式 失效原因

印表機夾紙

Process: 印表機列印

63

Ch9

• 根據過去的知識與歷史資料估計發生的頻 率

• Occurrence ranking: 1 ~ 10

(Process FMEA)

幾乎一定會發生失效，過去資料顯示類 可能會發生非常大量之失效

可能會發生大量之失效 可能時常發生失效

可能會發生一般比率之失效 偶爾可能會發生失效

可能發生少量之失效

可能發生非常少數量之失效 可能發生微小數量之失效

非常不可能失效，過去資料顯示類似程 序無失效記錄

評點準則

9 8 7 6 5 4 3 2 1

評點

≧ 0.51 高

≧ 0.83 中度

≧ 1.17 小

≧ 1.50 微小機會

≧ 1.33 非常小

≧ 1.00 低

≧ 0.33 非常高

≧ 0.67 中高

≧ 1.67

C

發生度

65

Ch9

• 描述現有的預防與偵測管制措施

例如：Lab tests、Project & design reviews 、自動 檢驗、製程管制等

• 當利用所採用的管制措施來減少失效模式 發生時，其難易的程度，以定量的方式進 行評估，稱為偵測度

• Detection ranking: 1 ~ 10

(Process FMEA)

6 5 4 3 2 1

評點

現行管制方式有低度可能性可以檢出此一失效模式 低

現行管制方式有中高度可能性可以檢出此一失效模式 中高

現行管制方式有非常高的可能性可以檢出此一失效模式 非常高

現行管制方式有高度可能性可以檢出此一失效模式 高

現行管制方式有中度可能性可以檢出此一失效模式 中度

現行管制方式幾乎一定可以檢出此一失效模式；針對類似 程序已知有可靠的檢測管制方式

評點準則

檢出能力

67

Ch9

• Risk priority number

RPN = Severity ¯ Occurrence ¯ Detection

• 考慮Severity、RPN、可用資源，建立行動計畫來 降低RPN

• 如果RPN > threshold，應採某些行動

• 如果Severity > 7，應開始某些行動

• 也可基於經濟因素的考量來採取行動

• 針對具有最高RPN之失效模式(或必須處理的失效 模式)，使用error-proofing的方法來降低其風險

• 改變或修改設計來降低S, O, D

• 為每一行動指派負責人、預定完成日期

69

Ch9

• 跟催/評估行動結果，重新計算RPN

• 將分析結果填入FMEA表格中

• 撰寫報告

林老伯選購一間滿意的新房

FMEA

:

16 2 1 交屋前做好相關檢 8

測工作 調閱使用建材

使用證明，並 尋求專業技師 鑑定房屋材質 144

現行由 6 建商管 制 建材偷工 3

減料，使 用列等品 鋼骨結構 8

容易腐 蝕、房屋 容易歪斜 或傾倒 房子

建材 不良 1 房 子 本 身 結 構

風 險 係 數 偵 測 度 發 生 度 嚴 重 度 巳採取的行動 負責部

門與完 成日期 建議改正措施 風

險 係 數 偵 測 度 現行的 管制措 施 發 生 度 失效原因 嚴

重 度 失效效應 失效

模式 項 目

Action Results Action

Detection Cause

Failure

71

Ch9

• 找出過去所忽略的潛在的失效模式

• 將失效模式分等級，有利於改善之進行與 監控

• 增進產品、流程、服務等的可靠度與品 質，提升顧客滿意度

• 建立一文件，有利於知識管理

• 當有新產品要設計或新製程需規劃時

– 參考類似的FMEA資料，避免使用失效率高的設計或製 程

• 當經過FMEA之後，若失效模式很多，應從最關 鍵的項目優先進行改善

• 製程FMEA分析結果可以提供給產品設計工程師 參考

• 所累積的FMEA資料，建成資料庫，可做為品管 措施與工程師教育訓練之參考教材

73

Ch9

• RPN的計算方式

– Severity ¯ Occurrence ¯ Detection – Severity ¯ Occurrence

– Scale

• RPN主要目的

是要對失效模式進行排序，而不是要針對某一失 效來定義一非常精確的計量值。

Hazard index (HI) (Criticality)

You should use your own company-adopted rating systems.

• RPN的意義

– No physical meaning to RPN.

• 二個完全不同的失效模式可能擁有相同的 RPN

– S = 10, O = 1, D = 2, RPN = 20.

75

Ch9

• The average of all RPN values is roughly 500.

• Roughly 50% of RPN values are above 500.

(median is near 500)

3 3

防呆法 ¯

3

¯

¯ 改變檢驗方法

3

¯

¯ 增加檢驗項目、檢驗頻率

3 3 3 3 O

3

¯ 改變作業流程

3 改善現有design review過程 ¯

3 3

變更產品規格

3 S

3 D 變更產品設計

改善活動

77

Ch9

CEO實施FMEA的目的

• 降低business flow之各種可能的風險

• 達到快速準時上市及交貨的目標

• FMEA projects link to customer satisfaction.

– 由於降低風險，達到快速準時上市及交貨的目 標，以致於U公司的所有產品或服務可以滿足 或超越顧客的期望

高階宣示

全面推廣及應用

KEY Projects FMEA (優先)

DIVISION Process/

1. 各Division 之A&B級專案 2. 日常重點工作

教育訓練

79

Ch9

• 整體目標

– 希望可以快速準時上市及交貨

– 數量、品質、時間均滿足顧客之需求

• 使用方法

– A process-focused approach to business improvement

– Project-based improvement (or change)

• A Simple process flowchart

• Deming’s production system

Pass?

Oper A Oper B Inspect Rework

Start ^Y End

N

81

Ch9

專注於最重要的，

全力衝刺！

Index

How

What

Strategies

Vision

考慮相關因素，

例如可行性、時間、成本等

1. 宣導降低風險、預防管理的重要性 2. 協助高階找出應運用FMEA的專案 3. 支援屬下進行FMEA分析

4. 提倡專案運用FMEA的好處

83

Ch9

Rank the FMEA failure modes

Review the effectiveness of actions taken Fix the problems &

establish the standard

Execute

recommended actions

P D C

A

FMEA:

The goal is to rank potential failure modes.

• 高階管理階層的支持與承諾

• 即時及充分之教育訓練

• 有效的展開計畫

• 適用FMEA專案之選擇與查核

• 充分的FMEA技術支援

• 溝通/建立FMEA文化與習慣

• 即時獎勵

85

Ch9

參考資料

• 清華大學工工系 蘇朝墩教授 全面品質管理 講義

• 滄海書局 全面品質管理 投影片