QKC20180323：讀書會_新產品與新技術開發 QFD 方法

hlperng

品質學會品質知識社群 (QKC) 讀書會
專題：新產品與新技術開發 QFD 方法
時間：2018 年 03 月 23 日(星期五) 15:00 - 18:00   
地點：品質學會九樓教室（台北市羅斯福路 2 段 75 號）
主導：彭鴻霖 會友


新技術與新產品開發過程的相關標準分為幾個層面：

• 管理面：創新管理、設計管理 (ISO 50500、ISO 50501、ISO 50502、ISO 50503、ISO 50504、ISO 50505、CEN/TS 16555、BS 7000)
• 工程面：系統工程過程 (ISO 12207、ISO 15026、ISO 15288、ISO 15289、ISO 15509)
• 手法面：品質機能展開、參數設計、容差設計 (ISO 16355、ISO 16336、ISO 16337)
  

hlperng

新技術及新產品開發是創意、創新、創業過程的重要活動，一般來說是以系統工程過程 (systems engineering process, SEP) 的 V 形模型說明與管理生命週期各個階段的活動。日本產業發展出來的品質機能展開 (quality function deployment, QFD) 與田口方法 (Taguchi Method, TM) 則是新產品開發常用的手法。田口方法認為在執行品質改善時則可應用包括系統設計 (system design)、參數設計 (parameter design)、與容差設計 (tolerance design) 的三階段強健設計(robust design) 手法。而 QFD 技法的內容著重在任務確定、範圍定義與系統設計，相當於系統工程領域的要求工程 (requirements engineering)、要求發展 (requirements development)、要求管理 (requirements management) 等手法。強健設計手法的發展起源以功能導向的通信電子產品應用，先利用參數設計手法找出關鍵及顯著的特性、再運用容差設計手法決定設計規格界線；對於機械產品，則是運用幾何尺度與容差訂定 (geometric dimensioning and tolerancing, GD&T) 手法確定最後設計規格，尺度訂定相當於參數設計手法、容差訂定則和容差設計手法一樣，只是因為領域不同、習慣用詞不同而已。

品質機能展開是減少品質變異、提高產品可靠度的技術方法之一。品質機能展開有助於創造價值主張，主要是基於：顧客感心 (customer intimacy)、產品領先 (product leadership)、與運作卓越 (operational excellence) 三個面向。因為了解顧客如何使用，而不只是買了產品，所以顧客感心；持續提供更新和更好的產品的主流，所以產品領先；優先必須完成的事項、減少破壞性產品變更，所以營運卓越，因此很多企業採用品質機能展開方法開發新產品。

由於品質機能展開是根據實踐與經驗而進行的，因此理論部分著墨不多。基本上，品質機能展開是建立在下列三個基礎上：

• 最高品質的產品，是能完全滿足顧客需求的產品。
• 品質的好壞，乃基於顧客對產品的「需要」或「期望」與設計者所提供的產品「能力」，兩者之間的差距。
• 將顧客的需求，展開到研發生命週期中有關技術 (technology)、產品 (product) 、與過程 (process) 等方面。每一階段的工作，皆以滿足顧客需求為宗旨，測定品質好壞。
  

品質機能展開 (quality function deployment, QFD) 手法，根據顧客聲音 (voice of customer, VOC) 與利害相關者聲音 (voice of stakeholder, VOS) ，利用階級分析過程 (analytic hierarchy process, AHP) 手法確認系統的範圍、架構、和重要的特性要求，接著利用參數設計手法決定特性的標稱值，最後利用容差設計手法確定可接受的特性範圍。

品質機能展開 (quality function deployment, QFD) 技術，啟源於日本三菱重工神戶造船廠，首次使用品質表的概念，1978 年日本水野滋、赤尾洋二教授編寫出版《品質機能展開》一書。1980 年代，日本科技聯盟 (JUSE) 組織了研究會，進行 QFD 技術應用的交流與推廣。

1980 年代同時，隨著QFD 在日本汽車界成功應用，美國汽車產業也開始發展與推動的四階段品質屋 (4-phase house of quality) 模型。1988 年美國國防部發佈 DoDD 5000.51《全面品質管理》文件，明確規定承製美軍產品的廠商必須採用 QFD 手法。

四階段模型品質機能展開或四房式品質機能展開，算是日本完整品質機能展開在美國衍生的簡化版，目的在於讓按圖代工的美國汽車供應廠商，知道日本的競爭對手是怎麼做的。四階段模型為縮減簡化的方法與工具，並沒有理解原始版本的精神，因此有人這樣評論：此一版本只是創造者將它配音成為兒童版的品質機能展開，只能算是啟蒙水準，而不是研究所的課程。

近幾年面對當代資通訊科技發達的產業發展環境，品質問題仍然存在，日本新力、東芝、三菱扶桑等幾家產業龍頭，相繼發生嚴重的品質召回事件。例如 2005 年 2 月 5 日美聯社頭條新聞，豐田汽車主管為了全球召回而道歉。接著又是一連串的召回，包括 2007 年為了轉向系統的瑕疵召回了 533,000 輛 Toyota Sequoias 和 Tundras 兩款汽車，以及更嚴重的是發生在 2006 年的一件事故，造成日本政府調查公司高級主管是否蓄意延宕保固召回。(2006 年 11 月日本經濟新聞報)

在美國，通用汽車和克萊斯勒等主要汽車製造商也面臨類似的困境，相繼發起重大的組織改組。這些廠商曾經是 1980 年代的先驅，同樣採用了包括品質機能展開等日本式品質方法。大家得到一個教訓：品質是脆弱的，若只想保持現狀，任何金科玉律都是沒有用的，名聲不好的公司也是一樣。現代企業為了永續發展，必須不斷地持續改進，而不是固步自封，一些過去常用的品質原則與實務，包括 QFD，有必要隨著時間演進，因地制宜不斷更新。

近年來，由於六西格瑪 (six sigma)、精實六西格瑪 (lean six sigma, LSS)、為六西格瑪設計 (design for six sigma, DFSS) 等手法廣泛應用的緣故，品質管理原則從定性的「以事實方式」(factual approach) 做決策，轉化為半定量或定量的「以證據為基礎」(evidence-based) 做決策，美國產業界改變了對傳統品質機能展開的看法與作法。如眾所週知，六西格瑪大量使用統計工具，以確保達到 3 ppm 的品質水準目標的準確度。因此之故，對於導入品質機能展開技術時，處理各種選項的優先次序的工具有了新的看法與作法，將早期傳統 a、b、c 五點順序評點尺度 (ordinal rating scale) 方式，改為 AHP 配對比較方法，將 QFD 的數學準確度提升到和六西格瑪相同的水準。

2009 年，一些統計專家學者對統計方法在新產品與新技術開發方面的應用，花了 5 年多的努力，參考日本工業標準 JIS-Q-9025:2003，將現代品質機能展開方法轉成 ISO 16355 系列品質機能展開國際標準。ISO 16355 系列係針對在產品及過程開發過程中應用六西格瑪、精實六西格瑪、及為六西格瑪設計等技法的先驅與實踐者，無論是老將或是新手，提供品質機能展開方法的應用指引，期望在產品開發過程適時導入正確的統計及相關方法，對產品開發及企業營運做出貢獻。ISO 16355-5:2017 附錄 B 彙整了 ISO 16355 系列和 JIS-Q-9025:2003 的關係對照表。

新產品與新技術開發的 ISO 16355 系列及相關國際標準，係由國際標準化組織 (ISO) 的 ISO/TC 69「統計方法應用」技術委員會轄下的 ISO/TC 69/SC 8「統計及相關方法論應用於新技術與產品開發」技術分組委員會，負責此類國際標準的規劃與研擬工作。ISO/TC 69/SC 8 目前的分組委員會主任委員是日本代表。ISO/TC 69 目前已發行及規劃中的新產品與新技術技術相關國際標準分為品質機能展開與強健設計兩部分。

品質機能展開 ISO 16355 系列國際標準，以《統計及相關方法應用於新技術與產品開發過程》為通稱標題 (general title)。ISO 16355 系列本來規劃發行八部分，包括強健性設計和品質機能展開，其中原規劃的第 6 部分《最適化 - 強健參數設計》與已經發行的 ISO 16377:2014、第 7 部分《最適化 - 強健容差設計》和規劃中的 ISO/AWI 16377 內容相同，因此將第 6 部分改名為《QFD 最適化相關手法》、第 7 部分撤案，實際上 ISO 16355 系列有 7 部分國際標準：

• ISO 16355-1:2015 (ed1.0)《統計及相關方法應用於新技術與產品開發過程 - 第 1 部：QFD 方法一般原則與觀點》 (Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Part 1: Genernal principle and perspective of QFD method)
• ISO 16355-2:2017 (ed1.0)《統計及相關方法應用於新技術與產品開發過程 - 第 2 部：非量化顧客聲音 (VOC) 或利害相關者聲音 (VOS) 之獲得》(Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Part 2: Acquisition of Non-quantitative VOC or VOS)
• ISO/DIS 16355-3:2018 (ed1.0)《統計及相關方法應用於新技術與產品開發過程 - 第 3 部：量化顧客聲音 (VOC) 或利害相關者聲音 (VOS) 之獲得》(Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Part 3: Acquisition of Non-quantitative and quantitative VOC/VOS)
• ISO 16355-4:2017 (ed1.0)《統計及相關方法應用於新技術與產品開發過程 - 第 4 部：非量化與量化 VOC/VOS 分析》(Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Part 4: Analysis of non-quantitative and quantitative VOC/VOS)
• ISO 16355-5:2017 (ed1.0)《統計及相關方法應用於新技術與產品開發過程 - 第 5 部：解決策略》(Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Part 5: Solution strategy)
• ISO/TS/AWI 16355-6:2018 (ed1.0)《統計及相關方法應用於新技術與產品開發過程 - 第 6 部：QFD 最適化相關手法》Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Part 6: QFD - related approaches to optimization) （ISO 16355-6 原名為《最適化 - 強健參數設計》，因為 ISO 16336:2014 已經存在，所以改標準標題為《QFD 最適化相關手法》）
• ISO 16355-7《統計及相關方法應用於新技術與產品開發過程 - 第 7 部：最適化 - 容差設計與製造用產出》(Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Part 7: Optimization - Tolerance design and output to manufacturing) （撤案，由 ISO 16337 取代）
• ISO 16355-8:2017 (ed1.0)《統計及相關方法應用於新技術與產品開發過程 - 第 8 部：商品化與生命週期指導綱要》(Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Part 8: Guidelines for commercialization and life cycle)
  

JIS-Q-9025:2003，管理系統績效改進 - 品質機能展開指導綱要 (Performance improvement of management systems - Guidelines for quality function deployment)

強健設計包括參數設計 (parameter design) 和容差設計 (tolerance design) 兩份國際標準分別：

• ISO 16336:2014 (ed1.0)《統計及相關方法應用於新技術與產品開發過程 - 強健參數設計》(Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Rubust paramter design (RPD))
• ISO/AWI 16337:2018 (e1.0)《統計及相關方法應用於新技術與產品開發過程 - 強健容差設計》(Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Robust Tolerance Design (RTD))
  

相關資料：

• 系統工程與管理標準：http://tw-redi.com/forum.php?mod=viewthread&tid=299&extra=page%3D1
• ISO 16355-1:2015, Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Part 1: General Principle and Perspective of QFD Method
  

hlperng

ISO 16355-1:2015, 13.5 Transferring deployment sets by dimensions and Appendix A.22

轉換優先度與定量化的品質機能展開組合分為維度(dimensions) 展開（下圖縱向）與層級 (levels) 展開（下圖橫向）兩個面向。

• 維度展開部分包括：品質展開、技術展開、成本展開、可靠度展開、安全性展開、保全性展開、生活時尚與情感品質展開等。
• 層級展開部分包括：功能展開、零件展開、製造與過程展開、專案工作管理。
  

垂直（維度）展開包括 ：

• I: 品質展開 (quality deployment)
• II: 新技術展開 (new technology deployment)
• III: 成本展開 (cost deployment)
• IV: 可靠度展開 (reliability deployment)
  

水平（層級）展開包括：

• 功能展開 (function deployment)
• 新概念展開 (new concept deployment)
• 零件展開 (component deployment)
• 製造展開 (manufacturing deployment)
• 生產展開 (production deployment)
  

完整 QFD 展開流程圖 (ISO 16355-1:2015)


西方人看「品質機能展開」




四階段品質機能展開 (Arash Shahin, 2014)


QFD Institute 推動的 Blitz QFD



ISO 16355-1:2015, A.24 German QFD Institute QFD Best Practice Flow Diagram
德國版 QFD 流程圖 (Source: Herzwurm et al., 2006)


參考資料

• ISO 16355-1:2015, Application of statistical and related methods to new technology and product development process - Part 1: General Principle and Perspective of QFD Method
• Herzwurm, Georg., and Schockert, Sixten.  (2006) "What are the Best Practices of QFD?" Proceedings of the 12th International Symposium on QFD, Tokyo 2006.