2.4.3 “規格界限”對“製程控制界限”

1. 2.4.3　“規格界限”對“製程控制界限”

2. 2.4.3“規格界限”對“製程控制界限” • 規格界限 (specification limits) 由設計者訂定 ( 常簡稱規格 (the specs))。 • 製程控制界限 (process control limits) 是使用製程所固有的特性。

3. 2.4.3“規格界限”對“製程控制界限” 在規格內有一個重要定義： • 公差 (Tolerance)：與設計者的需求有關，公差可能在目標尺寸的兩邊都相等，稱之“雙向公差規格”(bilateral tolerance specs) • 平均值 (The mean value)：就如所有製成的圓柱軸的平均值，為了參考，在平均值的 (x) 值指定為，在圖2.13中13 mm是平均值。

4. 2.4.3“規格界限”對“製程控制界限” • 在平均值的變異數 (The variance)：這與該製程的自然公差 (natural tolerance, NT) ( 不是設計者的公差 ) 相同，在標準SQC監測時，常用的值為｛NT=6σ=±3σ｝，代表在高斯或鐘形正常分佈曲線的每一邊如圖2.13，直徑範圍由左側開始也許是 [12.950到12.955]，[12.955到12.960] 等等，柱狀圖 (histogram) 繪出在每一個區間帶中軸的數目一直到右邊。

5. 2.4.3 “規格界限”對”製程控制界限”

6. 2.4.3 “規格界限”對”製程控制界限”

7. 2.4.3 “規格界限”對”製程控制界限”

8. 2.4.3“規格界限”對“製程控制界限” • 期望準確度 (accuracy) - 規格 - 整理在圖2.13下方：在上規格界限和下規格界限之間的範圍，稱之 (USL-LSL)，或許這只是金屬軸可以用來當做刈草機主軸的可接受軸徑，理想直徑與允差 (USL-LSL) 由設計者根據功能考慮設定。 • 要使用較緊的公差和較小的 (USL-LSL) 值來建造一部精密的望遠鏡，沒人會到地下室去用NT較大的弓形鋸和鈍的鑽頭，令人詫異的是，有許多製造商使用錯誤製程或磨損的工具努力嘗試去滿足設計者的需求。相似的，有些設計者指定了比設計零件所需 (USL-LSL) 更好的值，

9. 2.4.3.1製程能力指標Cp

10. 2.4.3.1　製程能力指標 • 製程能力以上下規格限範圍 (USL-LSL) 除以鐘形分佈曲線寬度，標準SQC使用( 稱之+/- 3個標準差 )，該值稱為 最小可接受的是1，但如圖2.13所見1和2之間的值更受歡迎。

11. 2.4.3.2　製程能力指標

12. 2.4.3.2製程能力指標 • 前一節的討論基本上假設製程平均值與設計者訂定的期望尺寸吻合，換言之，假設製程的“觀測窗”與設計者的 (USL-LSL)“觀測窗”吻合。 • 狄佛爾、張和沙得南 (DeVor, Chang, Sutherland 1992) 的例子，假定設計者訂定的理想軸徑是145 mm，要統計平均值的漂移，製造者常使用的能力指標是 ， 的值關聯真正的製程平均與規格標稱值。

13. 2.4.3. 製程能力指標，C PK 設計者訂定一個期望的規格然後在每邊設定相同 +/- 公差 ( 雙向公差 )，以下列方法定義，首先要決定以標準差為單位的製程平均值與規格界限的關係；

14. 2.4.3. 製程能力指標，C PK • 如果在圖2.14的陰影區漂移到設定範圍的任何一端，則較期望觀察較差的情況，示意圖顯示製程漂移到左手邊，所以在下方左側製造的零件將會先跑出規格外，分析必須考慮與高斯曲線的左側，LSL = 100 mm，有多接近。

15. 2.4.3. 製程能力指標，C PK • 指標由最小值除以3獲得，除以3是因為鐘形曲線的一側或與LSL或USL間的距離，依發生何種漂移而定：

16. 2.4.3. 製程能力指標，C PK • 在製造時，對於可接受的製程能力應， 再一次依狄佛爾、張和沙得南 (DeVor, Chang, Sutherland 1992) 的例子，考慮製程平均發生漂移到130，有點遠離公稱值145 mm，一個標準差，計算過程如下

17. 2.4.3. 製程能力指標，C PK

18. 2.4.3. 製程能力指標，C PK • 然而，如果製程平均重新訂定中心公稱145，則 這個例子顯示製程平均重新訂定中心， 將增加50%。

19. 2.4.4　摩托羅拉的六Sigma計畫

20. 2.4.4摩托羅拉的六Sigma計畫 • 六Sigma品質 (Six sigma quality) 是摩托羅拉 (Motorola) 在1970晚期到1980早期決定要重新重視品質時所提出的有名語彙，這個品保計畫目標是減少缺陷零件到每百萬個只發生3.4件。 • 摩托羅拉進行這個品質標準的精準方法，由許多統計學家進行周密調查而定出 (Tadikamalia 1994)，經由精密的解釋六Sigma品質減少缺陷零件到每十億個只發生2件

21. 2.4.4摩托羅拉的六Sigma計畫 • 考慮使用維持在期望平均值中心 ( 即目標 ) 的製程生產一百萬個元件，在正常分佈曲線下方的面積可以用不同標準差帶 (sigma bands) 來計算，如果考慮在每邊中心畫兩條垂直線，則在此曲線下側每百萬個零件有6.8個，即每邊3.4個，清楚地，這是比圖2.13中 帶更緊的公差。 • 如果製程漂移離開中心會如何？讓我們說，正常分佈曲線往右漂移，如果這第二條曲線仍然由中心在原來的原點的視窗觀測，還是 ，則在左邊理論上沒有缺陷發生，但在右邊會有許多不良品，正確講是1,350。

22. 2.4.4 摩托羅拉的Sigma計畫

23. 2.4.5　製程品質的摘要

24. 2.4.5製程品質的摘要 製程變異可以加以改善利用 • (a) 創設品管圈 (quality circles)，由一組工程師費心於一台機器的性能以改善製程物理性 • (b) 投資一台更能精密控制的新資本設備。 • 製程平均可以利用統計與持續對結果監督，技巧又便宜地保持每一批量都維持在目標值中心，量測製程平均或目標值的誤差常常可以追蹤並修正偏差，這或許與夾治具或半導體製程光罩的偏位有關，或者在由一批量到下一批量時刀具調整錯誤。

25. 2.4.6　宏景 - 組織品質 (Organizational Quality)

26. 2.4.6　宏景 - 組織品質 (Organizational Quality) • 摩托羅拉的觀點是品保接觸到產品製造的每一面 • 包括傳統機械和電機工程師、市場專家、出錢的資本家、工業心理學家、廣告執行部門等，在這個大圈圈內不僅只有製造，還包括整個組立線，像Sony隨身聽、像福特野馬汽車組立線，像巨大的波音777飛機組立線，也包括市場分析和消費者反應。 • 在學習型組織中，只有在嚴格的品保下的大規模製造才能有效率，Cole (1999) 對照兩種社會型態以分別組織學習和個別學習，個別學習可應用到單一個人或一整個工廠單位。 • 關鍵是那個單位有牆壁圍繞，幾乎可關聯到有點偏執的保護主義，舊式的英國貿易聯邦最能代表，技工驕傲地保護他們的技術，工廠單位以他們的底線運作而不擔心下一刻將發生什麼事。

27. 宏景 - 組織品質 • 今天TQM這個名詞很少被懷疑，長久以來它成為口頭的服務，忽略了使用更正式的統計方法以改善及控制品質的要求 • 在最差的狀況下，TQM是”溫和且模糊”的定性品質方法。然而，品保代表製程品質和在組織中跨部門品質的仔細分析，是在現代製造中成功的不二法門。

28. 2.4.7　在TQM層次定義品質

29. 2.4.7在TQM層次定義品質 • 在TQM層次，一般所謂品質可以用許多方法評估 ( 參Cole 1999; Garvin, 1987)，以下八點是Garvin所提出，不使用特性乏味的整理列表，而是想像在週末逛電腦或汽車商場，在歸屬分類下面的小項目表示其他的次分級：

30. 2.4.7在TQM層次定義品質 1. 性能是可以定量和分級的基本問題評量： 汽車：馬力、極速、加速性、重量、每英哩油耗。 電腦：處理器速度、RAM大小、硬碟大小、螢幕大小。 2. 特徵是性能的另一面： 汽車：天窗、皮椅、輪框設計、杯架。 電腦：CD-ROM、繪圖晶片、高速網路卡。 3. 舒適是產品商適合操作和符合標準安全規定的評量： 汽車：廢氣排放標準、安全氣囊的要求、每英哩油耗。 電腦：作業系統標準、I/O埠標準、防護標準。 4. 可靠性是對故障或損壞頻率的評量： 汽車：消費者報導、J.D. 動力品質對故障或損壞頻率評論。 電腦：平均故障時間、系統當機頻率、磁碟可靠性。

31. 2.4.7在TQM層次定義品質 5. 耐久性與可靠相關但更注重長期壽命： 汽車：輪胎壽命、主要零件更換時間 ( 如定時皮帶 )。 電腦：預估長期壽命。 6. 維修性與送修頻率和是否容易修理有關： 汽車：機油更換頻率、其他維修排程、維修是否容易和工資。 電腦：升級是否容易和成本多少、主零件拆裝是否容易。 7. 美觀是產品外表看起來、聽起來、聞起來、嚐起來和感覺： 汽車：保時捷 (Porsche) 對迷你車最足以說明。 電腦：乳白色方塊對蘋果iMac。 8. 了解的品質是關於長久以來建立的商譽： 汽車：雖然美國公司有長足進步，豐田還是贏。 電腦：消費者可能因價格因素而搖擺，大公司還是傾向於買有品牌的，像IBM或HP，裝有INTEL處理器也很重要。

32. 2.4.8Makcolm Baldrige和ISO 9000體系

33. 2.4.8Makcolm Baldrige和ISO 9000體系 有兩個有名的體系現在已經被整合來評估一家公司的TQM能力了。這兩種獎賞的頒發都有助於公司的市場銷售能力及認同度。 • 由美國國家商業部頒發的Makcolm Baldrige國家品質獎，認定美國公司在品質管理和達成上有卓越表現。 • 國際標準機構 (International Organization for Standardization) ISO 9000證書的目的是提昇品質標準的開發、測試及認證。

34. 2.4.9　組織品質的案例探討

35. 2.4.9　組織品質的案例探討 • 現在介紹一下在日本大阪的大發 (Daihatsu) 汽車公司的訪問觀察。不是要促銷大發公司，而是要顯示如何注重品保讓這家公司能“與更大的魚游泳”，在競爭劇烈的全球汽車市場中如何建立其市場立足點。大發公司極度依賴“什麼是品質”的分析，現在並已建立了很清楚的觀點“誰是我的顧客”，大發公司特別用心在建立小轎車和小貨卡車的市場定位，為此，他配合廣受客戶歡迎的尺寸、舒適、省油需求，所以在這個有限的市場區塊中他的最佳化目標就是價格、安全和油耗效率。大發公司的小貨卡車在東京的狹小商業巷道是無所不在的，像是運送小量的貨品到商店等。在大阪、京都和東京擁塞的通勤道路上，他的小轎車也很顯眼，年輕的首次購車者似乎佔了大發公司客戶的大部份。

36. 2.4.9　組織品質的案例探討 • 大發公司做了一個汽車碰撞實驗並強調製造一輛高品質但不昂貴的汽車是可能的，他的品質進展由研究市場趨勢開始，導入整合設計與製造以建立高品質低成本的生產線，例如，他的品保研究顯示雖然客戶需要一輛相對低成本汽車，但是注重安全仍凌駕於一切，所以大發公司持續在設計上強調其汽車的安全性，在行銷時更特別強調其汽車的安全性。舉個例子，良好設計實務通常減少車體焊接點 ( 因而節省成本 )，沒有考慮底盤壓皺區的結構安全。

37. 2.4.9　組織品質的案例探討 • 其他這類汽車工業的觀察 ( 不論在大阪、底特律或英格蘭的科芬特里 ) 顯示自動化增加了整體品質，特別在需要對準且部品又重的焊接和大型車輛組立線。未來工程師仍將努力把製程自動化，將汽車組立引導向更精確領域。研究全錄 (Xerox) 與Boothroyd和Dewhurst ( 見第八章 ) 得到一個有趣發現，要推動自動化與最高品質，像釘入孔中這種插入動作應該設計成垂直的。從“整合製造”或TQM的廣泛視野來看，甚至可以考慮將引擎、傳動軸或車體關鍵零件等重新設計以增加垂直組立。

38. 2.4.9　組織品質的案例探討

39. 2.4.10　口語化結論

40. 2.4.10　口語化結論 • 首先，以統計品質控制 (SQC) 和製程指標 (和) 為基準的定量品保方法重新疊代是很有用的，這些是基於製程變異，現在可以包括摩托羅拉的分析 ( 參DeVor, Chang和Sutherland, 1992)。 • 在TQM中有許多定性問題必須小心解釋，例如Garvin的量測是美學的，每個人都知道在買車、衣服、音樂、食物和看電影時，大家都在意品質和美感，對不對呢？以下選項指出可能的偏好： • 真或假：在紐約著名餐廳吃晚餐每人100美元比在每人10美元的當地漢堡店高品質。 • 真或假：一件300美元的阿馬尼 (Georgio Armani) 普羅襯衫，或一件30美元英格蘭最西端地角 (Land’s End) 的普羅襯衫比地攤上一件13美的普羅襯衫高品質。

41. 2.4.10　口語化結論 • 不管答案是真或假，或許與客觀功能的內容情況有關 ( 見Hazelrigg, 1996)，該內容與當時的特定需求及特定環境有關。 • 這些環境之一與每個人收入中可自由使用的比例有強烈的關連 • 更進一步說，該內容情況不僅僅是可自由使用的收入，一件300美元的普羅襯衫對在窮鄉僻壤中富有的人來說也許不值一顧，但在大城市中，卻是富有的人想在歌劇開幕時，給別人深刻印象的最佳選擇。 • 精明的大量製造機構必定會盡可能試著走入其主要客戶群，設計一個最令人激賞的「品質價格比」的產品。

42. 2.5問題4：產品可以多快交貨 (D) • 在21世紀中，市場前導期是很重要的，今日的消費者要求“快速滿足”，旅遊相片、看書的眼鏡和披薩可以在一小時或更短時間交貨，為什麼製造零件不行？ • 像Intel這樣的公司會如此成功，是因為能常常領先推出新晶片以佔據市場利基的絕大部份，後來再進入市場的公司可避免風險，但也獲得較少利潤。 • 在任何的製造努力中，最大的挑戰是用正常成本 (C) 設計一個高品質 (Q) 產品，然後快速交貨 (D)。

43. 2.5 問題4：產品可以多快交貨 (D)

44. 2.5問題4：產品可以多快交貨 (D) 對現實的工程師和學生小組來說，有一個關 鍵性挑戰總是發生：要做何種程度的妥協？ • 在概念設計階段？ • 在詳細工程階段？ • 在原型階段？ • 在實際生產製造的製程規劃階段？ • 在產品上市與消費者回饋階段？ • 在以上的全部階段？

45. 2.5.1　完成概念設計的時間

46. 2.5.1完成概念設計的時間 • 要加速概念設計階段，小組應廣納公司各部門的代表，在汽車工業領域的一般觀察，高水準的產品圖給成千上百個相關人員、附屬的製造和組裝工具帶來好處 • 決定“顧客是誰”的概念設計正確時，在時間和成本二者皆有極大報酬，目標是要把市場分析做好而不要等待市場回饋，快速分析圖2.16可以發現要推出一個普通的產品要花多少時間。

47. 2.5.1完成概念設計的時間 • 最佳的情況是在一開始市場分析和概念設計都正確，最佳狀況的劇本是在數月或一到二年後，消費者可以期待完成製造的產品上架或在展覽場上買到。 • 相當成功的馬自達 (Mazda) Miata的概念設計小組在他們的專家名單上甚至有保險顧問，他們幫忙決定引擎功率、底盤固定性和整體成本。如此，設定的年輕駕駛市場最後終將買得起這種保險費率。

48. 2.5.1　完成概念設計的時間

49. 2.5.2　完成詳細設計的時間

50. 2.5.2完成詳細設計的時間 • 新技術可以加速詳細設計階段，包括考慮組裝性的設計 (design for assembly, DFA) 軟體工具 (Boothroyd和Dewhurst, 1999)，這些新技術在康柏 (Compaq) 電腦和克萊斯勒的Intriped及Neon產線上相當成功。 • 例如在1994年10月29日的經濟學人 (Economist) 引述日產 (Nissan) 總裁Yoshifumi Tsuji對克萊斯勒的讚賞：“我們需要五個零件做一個元件，Neon只要三個；我們需用五個螺栓，Neon車身側邊設計如此聰明，只要三個”，DFA軟體的一般目標是要減少在組裝時的次總成數目，避免需要複雜手工操作工具的螺絲和黏合，流線化設計造型以便模具成本較低。第八章將更詳細討論DFA。