關於 DFSS 設計六標準差

不少朋友問我什麼是 DFSS (Design for Six Sigma),我想,就寫一篇短文來介紹。

第一次聽到 DFSS 這個名詞是在 2001 年一個訓練課程上,上課老師說,研發的六標準差叫做 DFSS,不是用六標準差的 DMAIC 方法論,而是用 IDOV 或是 DMADV 這兩個方法,不過那時連上課老師也不知道內容是什麼。

關於六標準差

在以前的文章中,我經常介紹六標準差,六標準差是改善作業流程的方法論,包含定義、量測、分析、改善和控制。方法論由許多工具整合而成,可以強力改善製程中的品質問題。

以前也介紹過,台灣有許多山寨版六標準差,導致這個工具在台灣惡名昭彰,被認為是新瓶裝舊酒,或是被認為和 TQM 差不多。但是這並非我們今天要討論的重點。

DFSS 設計六標準差的開發

1992~1995年,那時六標準差已經快要10年,六標準差的使用者認為如果能夠在設計端就導入六標準差應該會更有效益,於是開始陸續有團隊研究設計六標準差,就是 DFSS。

此時的六標準差已經開枝散葉,幾個主要機構分別是;Motorola,但是主要創始者都已經離職; GE ,從許多大師導入六標準差,逐漸發展成自己的架構;六標準差學院 Six Sigma Academy,兩個六標準差創始人Mikel Harry 和 Mikel Harry創立的公司;SBTI,另一個六標準差創始人 Stephen Zinkgraf 創立的公司。這些機構各自創建了自己的 DFSS,定義自己的方法論,包含 DMADV(定義、量測、分析、設計、驗證)、IDOV(定義、設計、優化、驗證) 和 CDOC(概念、設計、優化、量產)。其中 DMADV 沒有註冊商標和智慧財產,因此最多人使用;CDOC 有註冊,因此最少人使用;IDOV 狀況不詳,不知道是否有人註冊。

DFSS 的限制

DMADV 和 IDOV 的方法論我都見過,我認為有不小的限制。對 Six Sigma 而言,要改善的對象是生產製造流程,用 DMAIC 進行改善;DFSS 面對的流程是「新產品開發流程」,DFSS 提供一些工具,讓新產品開發流程更順利。但是問題在於,DMAIC 的終極目標是用最好的方法生產產品,讓生產過程的品質更好、成本更低。DFSS 卻只是提供一些工具給新產品開發流程,不涉及開發本身。

新產品開發的關鍵議題是「突破關鍵技術」,但是 DFSS 的諸多工具中什麼都有,就是很難協助突破技術,因此 DFSS 只是淪為研發管理工具,或是優化研發的方法而已。

CDOC

2007年我第一次接觸到 SBTI 的 DFSS,SBTI 的方法論是 CDOC,這個方法論是1995年開始由 Joseph P. Ficalora 領導一群 MIT 出身的 SBTI 講師整合出來的。因為智財權的緣故,這個方法論很少外傳。接觸到之後我認為就是這個了,CDOC 不再是優化研發流程或是研發管理,CDOC 根本就是研發流程,這和其他的 DFSS 決然不同。但是因為 CDOC 報價很高(當年報價的智財費就高達80萬美元),又不開公開班,因此學會者少之又少。我花了兩年時間,從2007~2008年,終於把 CDOC 學完,而且講師就是創始團隊的領導人 Joseph P. Ficalora (Joseph P. Ficalora 大名鼎鼎,三星的 DFSS 就是由他導入)。

Concept 概念階段

CDOC 的第一個階段是概念,這個階段的主力課程是概念工程。概念工程是 MIT 發展出來的,被 Joseph P. Ficalora 們拿來用在 DFSS 中。這個階段主要是找出顧客真正需要的產品。

所謂「概念」是「顧客的需求或是遇到的問題的解決方案」,台灣企業對「概念」幾乎是全然陌生,因為多數台灣企業的產品是跟隨而來,很少發展獨特概念。概念工程可以讓企業找到顧客真正需求,開發出顧客真正想要的產品。這對台灣可不是小事一樁,可以讓台灣產品從 Made in Taiwan 變成 Design by Taiwan。

2007年我們首度將概念工程用在奇美電子家電下鄉用的 42 吋電視面板,果然找出許多原來沒想到的點子。產品開發出來之後果然大獲好評,橫掃中國市場。2008年中國青島有個國營電器公司澳柯瑪,因為虧損連連,青島市政府換掉原來董事長,改由一位青島市政府官員擔任董事長。這個董事長有個同學是我的北京友人,於是我介入協助這家公司。我們用概念工程開發一系列產品,當年底發表會上被經銷商譽為澳科瑪有史以來最好的產品。隔年這些產品大賣,澳柯瑪順利轉虧為盈 (我自己也買了10台冰箱送給好朋友)。2009年中國銀聯用概念工程發展「中國建國60周年紀念信用卡」,招商銀行也用概念工程發展「親子卡」。2010年台灣茂順工業推動概念工程時,一開始就發現一些被視為顧客需求的產品在調查之後才發現顧客根本沒有需求,把幾個專案取消或改變方向。2012年櫻花工業用概念工程開發一系列產品,在2012年底被櫻花的經銷商譽為20年來改變最大的產品,並且在2013年大賣,叫好叫座,創下銷售新高。(還有一些案例,族繁不及備載)

2014年我覺得這個階段還是有一點點缺憾,所以又引進兩個重要工具,一個是 TRIZ 裡的趨勢分析,另一個是人類學中的田野調查(很接近 Design Thinking 的做法),讓這個階段更完整,現在這個新組合正在美的電器實驗,到現在(8月),狀況非常順利。

很少人能夠想像,一個短短三天的課程,就有機會徹底改變一家企業的新產品思維,創造出驚人的財務效益。

Design 設計階段

這個階段很麻煩,主要的議題是,我們如何協助研發突破技術瓶頸,達成產品目標。問題是,每家企業的研發專業技術都不同,最強的人應該是企業的研發,講師對這些技術根本一竅不通,即使有少許涉獵,也不可能比研發工程師多。因此,多數方法論在這個階段只是「管理研發的工具」,像是專案管理一類的工具,例如 QFD 或是 CPM(關鍵參數管理)。

CDOC 卻不只要如此,在D階段中有幾個重要的關鍵工具,從框架設計開始,然後模組設計、概念設計,然後DFMEA,然後功能分析和創新解決方案,然後公差設計,然後精實設計(DFA);這系列工具可以讓研發工程師想出許多技術突破點。2013年這部分又加入俄國 TRIZ 大師 Sergei Ikovenko 的一些創新做法;2014年再加入我的好朋友 LY 的技術創新方法,設計階段如虎添翼。從2013年到2014年,每一個 DFSS 專案都可以在 D 階段完成許多技術突破,其中有許多已經申請專利。我現在給學生的目標都是,「完成數個技術突破或是專利申請」,讓產品性能超越一般競爭對手或是追上國際級競爭對手。(中國櫻花和佳承工業都在這個階段之後完成許多專利)

好幾家企業的主辦單位告訴我,上到這裡,他們公司的研發士氣大振,因為,終於找到突破技術的方法。

Optimize 優化階段

這個階段都是數學,主要以實驗設計工具群(Design of Experiment)為主;整個課程總共要學八種實驗設計,會學到昏頭搭腦。這些實驗設計可以讓研發工程師在遇到技術障礙時,透過實驗快速突破難關,很難學習,但是學會之後一切就變得非常容易。

很多人以為實驗設計和田口實驗差不多,事實上根本是完全不同的方法。實驗設計的關鍵在分析模型,了解系統行為,並且移動設計參數。除此之外還有超高解析度的混料實驗,以及對抗噪音的穩健實驗等。有一個朋友告訴我,如果早學會實驗設計,就可以更早拿到博士學位了。實驗設計工具群絕對是工程師非常重要的利器。

優化階段除了實驗設計工具群還有可靠度驗證計畫,以確保產品上市之後品質和壽命符合顧客期待。

實驗設計在台灣是許多人學,卻學不透的工具。這很可惜,因為實驗設計可以重建研發工程師信心,讓研發工程師知道如何像國際大廠的研發機構一樣突破技術限制,突破這個關卡,研發單位會像脫胎換骨一樣充滿能量。

Capability 量產階段

這個階段有點麻煩,因為課程對象要從研發單位移往生產工程。這個階段的主要課程是,量產驗證、量產設計、多變量研究和控制計畫。

量產驗證是多數台灣企業需要的課程,許多台灣企業在開發新產品之後都有新產品魔咒,就是新產品不良率很高。量產驗證就在解決這個問題。

我印象最深刻就是 2012年底台灣櫻花的 PM 跟我說「詹老師,你別擔心新產品銷售量,只要新產品上市前六個月沒有重大品質議題就算成功了,因為新產品的品質議題已經成為一定會發生的慣例了。」這不只台灣櫻花,許多企業都如此,所以我自己都不買剛上市不久的產品。台灣櫻花的工程師和生產單位很認真做了量產驗證,結果一下子就打破新產品的品質魔咒,品質非常優異穩定,而且還大賣。

量產設計單元的野心很大,希望把精實生產的觀念直接導入新產品生產,讓新產品生產就可以達到庫存最低、交期最短的目的。

多變量研究是製造六標準差單元,主要用來解決是量產的品質議題。最後的控制計畫也是製造六標準差的單元,主要用來穩定量產之後的生產品質。

專案管理 PLM

整個 CDOC 完成之後可以導入 PLM 或是 ISO,讓 DFSS 制度化,之後每一個新產品開發都可以用 DFSS 的流程有效的順利進行。如果只是延伸性產品,也可以透過簡化的 CDOC,快速完成新產品研發專案。

台灣企業導入 DFSS 的瓶頸

我很清楚,DFSS 是拯救台灣企業最快速有效的方法,可惜事與願違,在許多台灣顧問公司自己發明的 DFSS 攪亂之後,讓多數企業以為 DFSS 根本是無效的東西。或是有時還是會遇到冥頑不寧的研發主管,堅持自己才是世界最厲害的,根本不甩 DFSS。

此外,導入 DFSS 的窗口還是需要人力資源單位,可是多數人資單位不會接觸到這個專屬於研發工程師的訓練。

結論

以前,我比較會強力在企業中推行 DFSS;但是在許多成功案例之後,我覺得不用再證明什麼;這個工具總是讓企業海K競爭者,如此而已。唯一小小的遺憾就是,台灣企業需要更多好的研發工程師,需要更多好產品在全球市場競逐,也需要更多的技術突破和有效益的專利,DFSS 可以做到這幾點,卻總是被忽略或誤解。希望有朝一日更多人能瞭解 DFSS 提升研發工程師的強大威力。

在〈關於 DFSS 設計六標準差〉中有 1 則留言

  1. 第一次接觸”six sigma”拜讀了文章後入門起步,但在實際上卻是一籌莫展,希望可以地到多點的建議或是我可以從那開始了解”six sigma”,謝謝

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