flowchart TB
31["xbar - R<br>xbar - s"]
33["xtilde - R<br>(Me - R)"]
35["X - Rs"]
37["x - xbar - R"]
subgraph sg6[<br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br>포아송분포]
24
c
u
end
subgraph sg5[<br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br>이항분포]
23
np
p
end
subgraph sg0[<br><br><br><br><br><br><br><br><br><br><br>정규분포]
22
21
31
33
35
37
end
23 -- 일정 --> np
23 -- 불일정 --> p
24 -- 일정 --> c
24 -- 불일정 --> u
22 -- 가능 --> 37
22 -- 불가능 --> 35
21 --"xbar"--> 31
21 --"xtilde(Me)"--> 33
01{"품질 특성값"} -- 계량값 --> 11{"군 크기"}
01 -- 계수값 --> 12{"판단"}
11 -- "한 개" --> 22{"군 구분"}
11 -- "여러 개" --> 21{"중심선"}
12 --부적합품 --> 23{"군 크기"}
12 --부적합--> 24{"군 단위"}
품질관리
TQM
TQM(Total Quality Management, 전사적 품질 경영)이란 조직의 모든 구성원이 품질 향상과 고객 만족을 목표로 전사적으로 참여하는 경영 철학이자 방식이다. 이는 제품과 서비스의 품질을 개선하는 데 그치지 않고, 조직의 모든 프로세스와 문화를 품질 중심으로 전환하여 지속적인 개선을 추구한다.
- TQM의 핵심 개념
-
- 고객 중심
고객의 요구와 기대를 이해하고 이를 충족하거나 초과 달성하는 데 초점을 둔다. 품질 경영의 최우선 목표는 고객 만족이며, 내부 고객(직원)과 외부 고객(소비자)을 모두 중요하게 여긴다. - 전사적 참여
조직의 모든 구성원이 품질 개선 활동에 참여한다. 품질 관리는 특정 부서의 책임에 국한되지 않고 전 직원이 협력하여 달성해야 할 공동 목표로 본다. - 프로세스 중심
품질 개선은 결과뿐만 아니라 결과를 만들어내는 과정(process)을 개선하는 데 중점을 둔다. 프로세스의 효율성과 효과성을 높이는 것이 중요하다. - 지속적인 개선
품질 향상은 일회성 활동이 아니라 지속적으로 이루어져야 한다. 작은 개선이라도 꾸준히 실행하여 장기적으로 큰 성과를 얻는다. - 사실 기반 의사결정
데이터와 분석을 기반으로 의사 결정을 내린다. 감이나 추측이 아닌 객관적인 정보를 바탕으로 문제를 해결한다. - 통합된 시스템
품질 경영은 조직 내 모든 부서와 기능이 유기적으로 연결되어야 효과적이다. 조직의 비전, 사명, 목표를 품질 개선 활동과 통합적으로 연계한다. - 커뮤니케이션
조직 내 원활한 의사소통은 품질 문제를 발견하고 해결하는 데 중요한 역할을 한다. 직원 간, 부서 간의 협력과 피드백을 강조한다.
- 고객 중심
- TQM의 주요 원칙
-
- 고객 만족 최우선
고객의 요구사항을 정확히 이해하고 이를 만족시키는 것을 최우선 과제로 삼는다. - 품질 우선 경영
품질은 비용, 생산성, 속도보다 우선시되며, 품질을 개선함으로써 조직의 성과를 궁극적으로 향상시킨다. - 전사적 책임
최고 경영진부터 말단 직원까지 모두가 품질 개선에 책임을 진다. - 교육과 훈련
직원들의 역량 강화를 위해 지속적으로 교육과 훈련을 제공한다. 이를 통해 품질 관리 도구와 기법을 습득하도록 돕는다. - 장기적인 관점
단기적인 성과보다는 장기적인 품질 개선을 통해 지속 가능한 성장을 추구한다.
- 고객 만족 최우선
- TQM의 장단점
-
구분 장점 단점 고객 만족 고객의 요구를 이해하고 충족시켜 고객 신뢰와 충성도를 높일 수 있다. 고객의 요구가 모호하거나 변화가 잦을 경우 이를 정확히 반영하기 어려울 수 있다. 비용 절감 불량률 감소와 재작업 감소를 통해 품질 비용이 절감된다. 초기 단계에서 품질 향상 활동에 많은 시간과 비용이 필요하다. 생산성 향상 프로세스 개선을 통해 효율성이 증가하고 생산성이 높아진다. 모든 구성원이 참여해야 하므로 조직 내 갈등이나 저항이 발생할 수 있다. 조직 문화 협력과 참여를 중시하는 조직 문화를 형성할 수 있다. 전사적인 참여를 유도하기 위해 경영진의 강력한 리더십과 시간이 요구된다. 장기적 성장 지속적인 품질 개선을 통해 조직의 경쟁력과 지속 가능성을 강화할 수 있다. 단기적인 성과가 부족할 경우 경영진과 직원의 동기 부여가 어려울 수 있다. - TQM의 주요 도구
-
- PDCA 사이클
Plan(계획), Do(실행), Check(검토), Act(조치)로 구성된 품질 개선의 기본 프레임워크이다. - 6시그마
결함률을 최소화하기 위한 품질 관리 방법론이다. - 품질 관리 7가지 도구(Q7)
- 체크시트
- 히스토그램
- 파레토 차트
- 산점도
- 관리도
- 흐름도
- 원인-결과도(피쉬본 다이어그램)
- 체크시트
- 벤치마킹
우수 사례를 참고하여 품질을 개선한다. - ISO 품질 인증
국제 표준을 준수하여 품질을 보증한다.
- PDCA 사이클
- TQM의 성공 사례
-
- 토요타(Toyota)
지속적인 개선(Kaizen)과 품질 중심 문화를 통해 자동차 업계의 글로벌 리더로 자리잡는다. - GE(General Electric)
TQM과 6시그마를 결합하여 생산성과 품질을 크게 향상시킨다. - 소니(Sony)
TQM 도입 후 기술력과 품질을 강화하여 전자 제품 시장에서 성공을 거둔다.
- 토요타(Toyota)
TQM은 품질을 단순한 목표가 아닌 조직 전체의 철학으로 받아들이게 하는 경영 방식이다. 이를 통해 고객 만족을 극대화하고 조직의 지속 가능한 성장을 도모할 수 있다. TQM은 단기적인 성과가 아닌 장기적인 경쟁력 확보를 목표로 하는 현대 경영의 핵심 요소 중 하나로 자리잡는다.
관리도
관리도(Shewhart Chart)는 통계적인 품질관리 도구로써 자료 분포와 시계열 특성을 동시에 다룬다. 제조 및 경영 프로세스에 있어 통계적 관리 상태 여부 판별을 위한 관리지원 도구 중 하나이다.
- 변동요인
-
- 우연요인(일상원인, 공통원인 by Deming)
- 불가피한 원인, 제거 불가능(경제적 관점)
- 재료, 기기, 작업자 변동(통제 불가능한 수준)
- 이상원인(특별원인 by Deming)
- 체계가 관리상태가 아닌 경우
- 관리도 주요 관심 대상
관리도 종류
사용 목적에 따라 공정 해석용 관리도와 공정 관리용 관리도로 분류할 수 있다. 이는 표준값이 주어져 있느냐에 따라 구분이 가능하다.
- 관리도 분류
-
- 해석용 관리도
- 관리용 관리도
| 해석용 관리도 | 관리용 관리도 |
|---|---|
|
|
- 계수형(계수치)
-
- 연속량으로 측정되는 품질 특성 값(예, 길이, 무게, 온도, 전류 등)
- 계량형(계량치)
-
- 유효한 값으로 표시되는 수치 값(예, 1개, 2개 등 이산적으로 셀 수 있는 값)
- 군 크기
-
- 하나의 통일된 군(집단)을 구성하는 개체 수
관리도 작성
계량형 관리도
| 관리도 | 측정치 | CL | UCL | LCL | 측정치 | CL | UCL | LCL |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(x-R\) | \(\bar{x}\) | \(\bar{\bar{x}}\) | \(\bar{\bar{x}} + A_2\bar{R}\) | \(\bar{\bar{x}} - A_2\bar{R}\) | \(R\) | \(\bar{R}\) | \(D_4\bar{R}\) | \(D_3\bar{R}\) |
| \(\bar{x}-R\) | \(\bar{x}\) | \(\bar{\bar{x}}\) | \(\bar{\bar{x}} + E_2\bar{R}\) | \(\bar{\bar{x}} - E_2\bar{R}\) | \(R\) | \(\bar{R}\) | \(D_4\bar{R}\) | \(D_3\bar{R}\) |
| \(x-s\) | \(\bar{x}\) | \(\bar{\bar{x}}\) | \(\bar{\bar{x}} + A_3\bar{R}\) | \(\bar{\bar{x}} - A_3\bar{R}\) | \(s\) | \(\bar{s}\) | \(B_4\bar{s}\) | \(B_3\bar{s}\) |
계수형 관리도
| 관리도 | 측정치 | CL | UCL | LCL |
|---|---|---|---|---|
| \(p\) | \(p\) | \(\bar{p}\) | \(\bar{p}+3\sqrt{\frac{\bar{p}(1-\bar{p})}{n}}\) | \(\bar{p}-3\sqrt{\frac{\bar{p}(1-\bar{p})}{n}}\) |
| \(np\) | \(np\) | \(n\bar{p}\) | \(n\bar{p} + 3\sqrt{n\bar{p}(1-\bar{p})}\) | \(n\bar{p} - 3\sqrt{n\bar{p}(1-\bar{p})}\) |
| \(u\) | \(u\) | \(\bar{u}\) | \(\bar{u} + 3\sqrt{\frac{\bar{u}}{n}}\) | \(\bar{u} - 3\sqrt{\frac{\bar{u}}{n}}\) |
| \(c\) | \(c\) | \(\bar{c}\) | \(\bar{c} + 3\sqrt{\bar{c}}\) | \(\bar{c} - 3\sqrt{\bar{c}}\) |
관리도 해석
관리한계(Control Limits)와 규격한계(Specification Limits)는 품질 관리에서 중요한 개념으로, 공정 성능과 품질을 평가하는 데 사용된다. 두 개념은 모두 제품 품질을 측정하고 평가하는 데 중요하지만, 그 의미와 목적은 다르다.
- 관리한계 (Control Limits)
-
- 정의
관리한계는 통계적 품질 관리(Statistical Quality Control, SQC)에서 사용되며, 공정의 변동성을 측정하기 위해 설정된 한계 값이다. 관리한계는 공정이 통계적으로 안정적인지 여부를 평가하는 기준으로, 공정 내 변동을 기준으로 설정된다. - 목적
관리한계는 공정이 자연적인 변동(우연적 변동) 내에서 운영되고 있는지 확인하기 위해 사용된다. 관리한계는 공정의 안정성을 파악하기 위한 도구이다. - 계산 방법
관리한계는 공정의 표준편차(σ)나 범위(Range) 등을 기반으로 설정된다. 일반적으로, 공정의 평균에서 ±3σ를 기준으로 설정한다. 이를 통해 공정의 데이터가 3시그마 범위 내에 분포하는지 확인한다.- 상한 관리한계 (UCL): 평균 + 3σ
- 하한 관리한계 (LCL): 평균 - 3σ
- 의미
관리한계 밖으로 벗어난 값은 공정이 비정상적이라는 신호로 해석되며, 이는 공정에 문제가 있거나 특수 원인(비정상적인 요인)이 존재할 수 있음을 나타낸다. - 용도
관리한계는 품질 관리 도표(예: 관리도, Control Chart)에 표시되어, 공정의 상태를 실시간으로 모니터링하는 데 사용된다.
- 정의
- 규격한계 (Specification Limits)
-
- 정의
규격한계는 제품이나 서비스가 충족해야 하는 품질 기준을 정의한 한계 값이다. 이는 고객의 요구사항 또는 제품의 설계 규격에 기반한 한계이다. - 목적
규격한계는 제품이 고객의 요구를 만족하는지 여부를 평가하기 위해 설정된다. 규격한계는 제품이 허용 가능한 품질 수준 내에서 생산되는지를 확인하는 데 사용된다. - 계산 방법
규격한계는 제품의 설계 사양에 따라 설정되며, 주로 상한 규격(USL, Upper Specification Limit)과 하한 규격(LSL, Lower Specification Limit)으로 정의된다.- 상한 규격 (USL): 제품의 허용 가능한 최대값
- 하한 규격 (LSL): 제품의 허용 가능한 최소값
- 의미
제품이 규격한계를 벗어나면 품질이 불량하거나, 고객의 요구사항을 충족하지 못한다고 판단된다. - 용도
규격한계는 제품이 설계된 품질 기준을 충족하는지 여부를 확인하는 데 사용된다. 고객이 원하는 품질 수준에 맞는 제품을 생산하는 것이 중요하다.
- 정의
관리한계와 규격한계의 차이점는 다음과 같다.
| 구분 | 관리한계 (Control Limits) | 규격한계 (Specification Limits) |
|---|---|---|
| 정의 | 공정의 변동 범위를 나타내는 한계 값 | 제품의 품질을 나타내는 고객의 요구사항을 기준으로 설정한 한계 값 |
| 목적 | 공정이 자연적인 변동 내에서 안정적으로 운영되고 있는지 확인 | 제품이 고객의 요구를 충족하는지 여부를 평가 |
| 설정 기준 | 공정 내 변동(우연적 변동)을 기준으로 설정 | 고객의 요구나 제품 설계 사양을 기준으로 설정 |
| 계산 방법 | 평균 ± 3σ (시그마 기준) | 상한 규격(USL)과 하한 규격(LSL)을 기준으로 설정 |
| 의미 | 공정이 정상적으로 운영되고 있으면 관리한계 내에 있어야 한다 | 제품이 규격한계를 벗어나면 불량품으로 간주된다 |
| 용도 | 공정의 안정성 확인, 비정상적인 변동 감지 | 고객 요구사항을 충족하는지 평가, 품질 기준 확인 |
관리한계는 공정 안정성과 변동을 평가하는 데 중점을 둔다. 공정이 일정한 범위 내에서 변동하는지 모니터링하고, 비정상적인 변동이 발생하면 문제를 해결하기 위한 조치를 취한다.
규격한계는 제품이 고객 요구를 충족하는지 여부를 확인하는 데 사용된다. 제품이 규격한계를 벗어나면 품질 문제로 간주하고, 불량품으로 처리된다.
따라서, 관리한계는 공정 내 변동에 관한 기준이고, 규격한계는 제품의 품질에 관한 기준이라고 할 수 있다.
관리도에서 비관리상태로 판정하는 8가지 현상은 다음과 같다.
| 현상 | 설명 | ISO7870-2:2013 | AT&T |
|---|---|---|---|
| 이탈 | 관리한계선을 벗어남 | #1 | #1 |
| 치우침 | 7개 연속으로 중심선 한 쪽에서 있음(AT&T 9개) | #2 | #2 |
| 경향 | 7개 연속으로 증가(또는 감소)(AT&T 6개) | #2 | #2 |
| 주기성 | 주기성이 나타남(AT&T 14개 연속 지그재그) | #4 | #4 |
| 경계1 | 3개 중 2개 A 영역 | - | #5 |
| 경계2 | 5개 중 4개 A,B 영역 | - | #6 |
| 과집중 | 15개 연속 C 영역 | - | #7 |
| 경계3 | 8개 연속 B 영역 | - | #8 |
- 영역
-
- A: CL \(\pm 1\sigma\)
- B: \(\pm1 \sim \pm2 \sigma\)
- C: \(\pm2 \sim \pm3 \sigma\)
공정능력지수
공정능력지수(Process Capability Index)는 산포와 규격 간 상대적 크기를 나타내는 지표이다.
- 산포
-
- 공정 결과물 분포, \(\mu \pm 3\sigma\), 좁을수록 좋음
- 규격
-
- 제품 특성 범위, LSL ~ USL로 고정됨
\[ C_p = \frac{USL - LSL}{6\sigma} \]
\[ C_pk = (1-k)C_p, \quad k = |\frac{\frac{USL+LSL}{2}-\bar{x}}{\frac{USL-LSL}{2}}| \]
공정능력지수(Cp)와 최소공정능력지수(Cpk)는 모두 생산 공정의 품질 수준을 평가하는 지표이지만, 측정하는 방식과 의미에서 차이가 있다. 아래에서 두 지표를 비교하여 설명한다.
- 공정능력지수 (Cp)
-
- 정의
Cp는 공정의 품질이 설계 사양 범위 내에서 얼마나 일관되게 유지되는지를 나타내는 지표다. 공정이 사양의 상한선(USL)과 하한선(LSL) 사이에 얼마나 잘 맞는지, 즉 공정의 폭을 측정한다. - 계산 방법
Cp는 공정의 허용 범위(USL - LSL)와 공정의 표준편차(σ)를 비교하여 계산한다. 계산식은 다음과 같다. \[C_p = \frac{USL - LSL}{6\sigma}\] 여기서,- USL(Upper Specification Limit): 상한 규격
- LSL(Lower Specification Limit): 하한 규격
- σ: 공정의 표준편차
- USL(Upper Specification Limit): 상한 규격
- 의미
Cp 값이 클수록 공정이 더 넓은 규격 범위 내에서 변동이 적고 안정적이라는 의미다. 일반적으로 Cp가 1.33 이상이면 공정이 충분히 능력이 있다고 평가된다. - 한계
Cp는 공정이 중심을 얼마나 잘 맞추는지에 대한 정보를 제공하지 않는다. 공정이 규격 범위 내에 있지만, 중심이 맞지 않는 경우에는 문제가 될 수 있다.
- 정의
- 최소공정능력지수 (Cpk)
-
- 정의
Cpk는 공정이 규격 범위의 중심에서 얼마나 일관되게 유지되는지, 즉 공정이 얼마나 잘 집중되고 있는지를 나타내는 지표다. 공정이 규격 중심에 얼마나 근접해 있는지를 평가한다. - 계산 방법
Cpk는 공정 중심에서 규격 상한선 또는 하한선까지의 거리와 공정의 표준편차를 비교하여 계산한다. 계산식은 다음과 같다. \[C_{pk} = \min \left( \frac{USL - \mu}{3\sigma}, \frac{\mu - LSL}{3\sigma} \right)\] 여기서,- μ: 공정의 평균
- USL: 상한 규격
- LSL: 하한 규격
- σ: 공정의 표준편차
- μ: 공정의 평균
- 의미
Cpk는 공정이 규격 범위 내에서 얼마나 잘 맞춰져 있는지, 즉 공정의 중심이 규격의 중간과 얼마나 일치하는지를 평가한다. Cpk 값이 클수록 공정이 규격 범위 내에서 더 집중적으로 수행되고 있다는 의미다. - 한계
Cpk는 공정 중심이 규격의 중간에 가깝더라도 공정의 변동이 커지면 낮게 나올 수 있다. 따라서 공정의 중심과 변동성을 모두 고려하는 지표다.
- 정의
Cp와 Cpk의 차이점은 다음과 같다.
| 구분 | Cp | Cpk |
|---|---|---|
| 의미 | 공정이 규격 범위 내에서 얼마나 잘 맞는지 (공정의 폭) | 공정이 규격 범위 내에서 얼마나 잘 집중되어 있는지 (공정의 중심) |
| 계산 방법 | \((\frac{USL - LSL}{6\sigma})\) | \(min\left( \frac{USL - \mu}{3\sigma}, \frac{\mu - LSL}{3\sigma} \right)\) |
| 공정의 중심 고려 여부 | 고려하지 않음 (공정의 중심이 규격 범위 내에 있지 않아도 Cp 값은 클 수 있음) | 공정의 중심을 고려하며, 공정이 규격 범위 내에서 얼마나 잘 맞는지를 평가 |
| 주요 특징 | 공정의 폭만 측정하고, 중심의 이동은 고려하지 않음 | 공정의 중심 이동도 고려하므로 Cp보다 더 정확한 품질 평가 가능 |
| 수치가 1.33 이상일 때 | 공정이 규격을 잘 맞춘다고 평가 | 공정이 규격을 잘 맞추고 중심이 잘 맞는다고 평가 |
Cp는 공정의 변동성을 기반으로 공정이 규격 범위 내에서 얼마나 잘 맞는지를 평가하지만, Cpk는 공정의 변동성과 중심을 동시에 고려하여 공정이 얼마나 규격 범위 내에서 잘 집중되고 있는지를 평가한다. Cp는 공정의 폭을 나타내고, Cpk는 공정의 품질을 더 정확하게 평가한다. 따라서 Cpk가 Cp보다 실제 품질을 더 잘 반영하는 지표라고 할 수 있다.
품질경영 4대 절대 조건
P.B. Crosby 품질경영 4대 절대조건(Absolute of Quality Management)은 필립 Crosby가 품질관리 이론을 정립하면서 제시한 품질경영 핵심 원치이다. 품질은 “결함 없는 제품”이라는 개념으로 정의하며, 이를 다성하기 위한 4가지 절대 조건을 제시했다. 이 네가지 절대 조건은 품지 경영 실행과 평가를 위한 기본적인 원칙을 제공한다.
- 품질은 적합성(conformance to requirements)이다.
-
- 품질이란 “고객 요구 사항과 사양에 부합하는지 여부”를 의미한다. 품질은 단순히 제품이나 서비스 특성이 아니라 고객 요구와 기대를 정확히 충족시키는 것이 핵심이다. 이는 품질을 결함없는 상태로 정의하는 개념과 연결된다.
- 품지은 “적합성”, 즉 고객 요구를 충족하는 정도로 정의하며, 이를 기반으로 품질을평가한다.
- 품질은 예방해야 한다.
-
- 품질을 향상시키는 가장 좋은 방법은 “문제를 사전에 예방하는 것”이다. Crosby는 품질이 결함을 피하는 데 집중해야 하며, 결함이 발생한 후 이를 수정하는 것보다는 결함이 발생하지 않도록 예방하는 데 초점을 맞춰야 한다고 강조했다.
- 이 원칙은 품질 관리가 단순히 문제를 해결하는 것이 아니라, 초기 설계와 개발 단계에서부터 품질을 고려하여 잠재적 결함을 방지하는 데 중점을 두어야 한다는 것을 의미한다.
- 품질 측정은 “결함 없음”이다.
-
- Crosby는 품질을 측정하는 방법을 “결함 없음(zero defects)” 으로 정의했다. 즉, 품질을 평가할 때 결함이 하나도 없다는 상태를 목표로 해야 한다는 것이다. 이때 결함이란 고객의 요구를 충족하지 못한 부분을 의미한다.
- 품질 관리는 “결함이 없다”고 판단될 때까지 개선하고, 이를 목표로 삼아야 한다. 결함 없는 상태가 품질의 지표이며, 결함이 없는 상태를 지향해야 한다는 점이 핵심이다.
- 품질을 위한 비용은 “무결점”을 만드는 데 드는 비용이 가장 경제적이다.
-
- Crosby는 품질 개선을 위해서는 결함을 없애는 데 드는 비용이 결국 가장 적게 든다고 주장했다. 즉, 품질 관리에서의 비용은 결함을 발견하고 수정하는 비용보다, 초기 단계에서 결함을 예방하고 품질을 보장하는 데 드는 비용이 훨씬 더 경제적이라고 본 것이다.
- 품질을 유지하는 데 드는 비용을 “결함을 예방하는 데 드는 비용” 으로 정의하며, 문제를 나중에 해결하려는 것보다 초기부터 품질을 관리하는 것이 장기적으로 훨씬 비용 효율적이라는 것을 강조했다.
정리하면, Crosby의 품질경영 4대 절대조건은 품질의 정의, 예방의 중요성, 품질의 측정 방법, 품질을 위한 비용 관리에 대한 철학을 담고 있다. 이를 통해 품질을 단순히 결함을 줄이는 것이 아니라, 고객의 요구를 충족시키기 위해 끊임없이 개선하는 과정으로 바라보는 접근 방식을 제시하고 있다. 이 4대 절대조건을 바탕으로 품질경영을 수행하면, 조직은 더 높은 품질 수준을 유지하면서도 효율적인 비용 관리가 가능하다.
신뢰성 관리
신뢰성(reliability)은 부분품, 장치, 기기, 시스템이 주어진 어떤 조건 아래에서 의도했던 기능을 수행하는 확률, 즉 “고장나지 않을 확률”을 의미한다. 따라서 신뢰성은 시간 변화에 따른 동적인 품질이다. 신뢰성 평가척도로는 신뢰도, 평균고장간격, 평균고장시간 등이 있다.
신뢰도는 신뢰성에 대한 양적 표시로 임무기간 중 일어나는 단위시간당 고장회수로 나타내는 것이 일반적이며 이를 시간 함수로 볼 때 R(t)로 나타낸다. 이것은 제품이 t 시간 동안 고장이 나지 않는 확률이다. 즉, 제품을 사용하기 시작해서 어느 시점까지 전체 몇 %가 고장나지 않고 남아 있는가 하는 잔존률에 해당한다.
신뢰성관리는 성능과 신뢰성, 보전성 그리고 가동성이 높은 제품을 경제적으로 제조하기 위해서 제품 개발로부터 설계, 제조, 사용 및 보전에 이르기까지 제품 전 생명 주기(life cycle)에 걸쳐 미리 설정된 신뢰성 계획에 따라 제품 신뢰성을 확보하고 유지하기 위한 종합적인 관리활동을 가리킨다.이를 위하여 신뢰성을 정량적으로 측정할 수 있는 척도를 설정하고 이를 바탕으로 불량원인을 발견하고고장 원인을 찾아내서 개선하여 가능한 그 영향을 줄이거나 제거시키고자 하는 활동이다.
품질경영적 관점에서 볼 때 신뢰성은 품질특성 중 하나이고 품질보증 기능을 한다. 따라서 신뢰성관리는 품질경영과 함께 상호 유기적인 관계에서 전개되어야 한다.
신뢰성은 고유신뢰성과 사용신뢰성으로 구분할 수 있다.
- 고유신뢰성
-
- 제품 자체가 가지고 있는 고유한 신뢰성으로 제품 수명을 연장하고 고장을 적게 하는 신뢰성 설계나 공정관리, 공정해석에 의해 기술적 요인을 찾아내고 이를 시정하는 품질관리 활동으로 달성된다.
- 증대방안
- 설계부문: 용장성 설계, 부하 경감, 안전계수, 환경조건 추정, 안저장치, 인간공학적 적합성 등
- 제조부문: 자재, 기계, 제조방법, 작업관리, 품질관리 등
- 사용신뢰성
-
- 제품이 만들어진 후 설계나 제조과정에서 형성된 제품 고유신뢰성이 유지 및 관리되도록 하는 신뢰성을 말한다.
- 증대방안
- 사용부문: 사용방법, 교육훈련, 취급설명
- 보전부문: 보전방법, 예비품 관리, 사용법, 안전요원 훈련
- 환경부문: 저장, 운반, 포장, 사용 환경
고장 통계에 따른 신뢰성 비율은 다음과 같다.
flowchart LR 00[신뢰성] 01[고유신뢰성] 02[사용신뢰성] 11["부품, 재료에 의한 고장<br>30%"] 12["설계 기술에 의한 고장<br>40%"] 13["제조 기술에 의한 고장<br>10%"] 21["사용상 고장(운송,환경,조작,취급 등)<br>20%"] 00 --- 01 & 02 01 --- 11 & 12 & 13 02 --- 21
신뢰성 설계 3요소는 고유 기술적 요소, 소리 통계적 요소, 관리 기술적 요소이다.
- 고유 기술적 요소
-
- 내 스트레스 설계
- 실용 설계
- 내 소음 설계
- 중복 설계(redundancy)
- fail safe 설계
- fool proof 설계
- derating설계
- 안전 설계
- FMEA
- FTA
- 보전성 설계
- 신뢰성 시험
- 스크리닝
- 고장 해석 등
- 수리 통계적 요소
-
- 신뢰도 예측
- 신뢰도 배분
- 신뢰성 발취 시험
- 데이터 해석
- 실험계획법
- 시뮬레이션
- 다구치 설계
- SQC 등
- 관리 기술적 요소
-
- 설계심사(DR)
- Check List
- 표준화
- Trade off
- Configuration관리
- TQC
- QC 신 7가지 도구
AQL
AQL(Acceptable quality level)은 합격판정 샘플링검사에서 공정평균 품질수준으로 구매자가 만족할 수 있는 최대 불량률을 뜻하며, 흔히 합격품질지수라고 부른다. 이 때 로트 합격확률은 보통 95% 수준이다.
AOQL(Average outgoing quality limit)은 AOQ가 최대가 되는 출하품질을 뜻한다. 즉, 입고 제품 최대불량률(%)을 나타낸다.
AOL은 투입되는 원자재 품질, 로트가 합격할 확률, 포본 및 로트 크기에 따라 달라질 수 있다. 입고되는 원자재 품질이 아주 우수하면 출검 품질도 우수하나 원자재 품질이 불량하면 로트 전체가 기각되기에 불량 부품이 통과되지 않기 때문에 이 경우에도 출검 품질은 우수하게 된다. 입고되는 원자재 품질이 아주 좋지도 아주 나쁘지도 않으면 출검 품질이 더 나빠지고 출검 수준 불량률이 평균 출검품질한계라고 알려지 최대값에 근접하게 된다.
일반적으로 로트 크기를 N, 로트 불량률을 p라고 할 때, AOQ 값은 p값이 커짐에 따라 증가하게 되나 어느 수준을 지나게 되면 불합격될 가능성이 높아져 AOQ는 오히려 감소하게 된다.
품질비용
품질비용(Quality Costs, Q-cost)은 제품이나 서비스 품질을 유지하거나 향상시키기 위해 발생하는 모든 비용을 의미한다. 품질비용은 보통 4가지 주요 카테고리로 분류되며, 각 카테고리에서 발생하는 비용은 다음과 같다.
flowchart LR 00[품질비용] 10[예방비용] 20[평가비용] 30[실패비용] 31[내부실패비용] 32[외부실패비용] 00 --- 10 & 20 & 30 30 --- 31 & 32
- 예방비용 (Prevention Costs)
-
- 예방비용은 품질 문제를 미리 방지하기 위한 활동에 드는 비용이다. 이는 품질을 향상시키고 결함을 사전에 제거하는 데 투입되는 자원이다.
- 교육 및 훈련: 직원들에게 품질 관리 및 프로세스 개선에 대한 교육을 제공하는 비용
- 품질 계획 및 설계: 품질 기준을 설정하고, 제품 개발 초기에 품질을 고려하여 설계하는 비용
- 예방비용은 품질 문제를 미리 방지하기 위한 활동에 드는 비용이다. 이는 품질을 향상시키고 결함을 사전에 제거하는 데 투입되는 자원이다.
- 평가비용 (Appraisal Costs)
-
- 평가비용은 제품이나 서비스 품질을 측정하고 검사하는 과정에서 발생하는 비용이다. 품질을 확인하고 유지하기 위해 필요한 검사 및 테스트 비용이 포함된다.
- 시험 및 검사: 제품이 생산된 후 품질을 검사하고 시험하는 데 드는 비용 (예: 생산라인에서의 품질 검사)
- 감사 및 평가: 내부 품질 감사나 외부 인증 기관에 의한 품질 평가 비용
- 평가비용은 제품이나 서비스 품질을 측정하고 검사하는 과정에서 발생하는 비용이다. 품질을 확인하고 유지하기 위해 필요한 검사 및 테스트 비용이 포함된다.
- 내부 실패비용 (Internal Failure Costs)
-
- 내부 실패비용은 제품이 고객에게 전달되기 전에 발생하는 결함을 수정하는 데 드는 비용이다. 즉, 내부에서 품질 문제가 발견되어 이를 해결하기 위한 비용이다.
- 불량품 재작업: 생산 과정 중 결함이 발견되어 제품을 수정하거나 재작업하는 데 드는 비용
- 폐기 비용: 품질 기준에 미달한 불량품을 폐기하는 데 드는 비용
- 내부 실패비용은 제품이 고객에게 전달되기 전에 발생하는 결함을 수정하는 데 드는 비용이다. 즉, 내부에서 품질 문제가 발견되어 이를 해결하기 위한 비용이다.
- 외부 실패비용 (External Failure Costs)
-
- 외부 실패비용은 제품이나 서비스가 고객에게 전달된 후에 발생하는 품질 문제로 인한 비용이다. 고객 불만이나 반환, 리콜 등과 관련된 비용이 포함된다.
- 리콜 비용: 품질 문제가 있는 제품을 시장에서 회수하는 데 드는 비용
- 고객 불만 처리 및 보상: 품질 문제로 인해 고객에게 불만을 처리하고 보상하는 데 드는 비용 (예: 환불, 교환 등)
- 외부 실패비용은 제품이나 서비스가 고객에게 전달된 후에 발생하는 품질 문제로 인한 비용이다. 고객 불만이나 반환, 리콜 등과 관련된 비용이 포함된다.
간단히 요약하면 다음과 같다.
- 요약
-
- 예방비용: 품질 문제를 사전에 예방하기 위한 비용
- 평가비용: 품질을 측정하고 검사하는 데 드는 비용
- 내부 실패비용: 제품이 고객에게 전달되기 전 발생한 품질 문제 수정 비용
- 외부 실패비용: 제품이 고객에게 전달된 후 발생한 품질 문제 처리 비용
이 네 가지 품질비용 카테고리는 제품이나 서비스 품질 향상을 위해 적절한 관리와 투자로 문제를 최소화하는 데 중요한 역할을 한다.
측정시스템 측정오차 유형
측정시스템에서 측정오차 유형에는 5가지가 있다.
- 측정오차
-
- 정확성(Bias)
동일한 계측기로 동일한 시료를 측정한 경우, 측정치 평균과 기준값(참값) 간 차이로 정확성, 치우침, 편의라고도 한다.
- 반복성(Repeatability)
동일한 측정자가 동일한 시료로 여러 번 측정하여 얻은 데이터 산포 크기를 의미하며 산포 크기가 작을수록 반복성이 좋다고 한다. 정밀도라고도 한다.
- 재현성(Reproductibility)
서로 다른 측정자가 동일한 기계로 동일 시료를 측정하였을 때, 얻은 측정치 변동값(평균값 차이)으로서 측정자 간 데이터 값 차이를 의미한다.
- 안전성(Stability)
동일한 측정시스템으로일정한 시료를 정기적으로측정했을 때 얻은 측정치 변동(평균값 차이)을 말한다.
- 직진성(Linearity)
계측기 작동범위 내에서 발생하는 참값과 측정값 간 차이, 즉 편기값들 차이로서 측정 일관성을 평가하는데 사용한다. 직진선에 대한 적합성 여부는 회귀직선 결정계수로 판단하며, 선형성이라고도 한다.
- 정확성(Bias)
품질평가
MBNQA
MBNQA(말콤 볼드리지 국가 품질상)는 미국에서 조직의 품질 경영과 성과 우수성을 평가하는 대표적인 상이다. 평가 기준은 7개 범주로 구성되며, 각 범주는 조직의 경쟁력과 지속 가능성을 높이는 데 중점을 둔다.
- 1 리더십(Leadership)
-
- 조직의 비전, 가치 및 윤리를 설정하고, 조직의 방향을 주도하는 경영진의 역할을 평가한다.
- 경영자가 조직 문화 형성, 거버넌스, 사회적 책임 수행에 어떻게 기여하는지를 중시한다.
- 조직의 비전, 가치 및 윤리를 설정하고, 조직의 방향을 주도하는 경영진의 역할을 평가한다.
- 2 전략 기획(Strategy Planning)
-
- 조직의 전략 수립 및 실행 과정을 평가한다.
- 중장기 목표 설정, 리스크 관리, 자원 배분 등을 통해 조직의 경쟁력을 확보하는 방법을 분석한다.
- 조직의 전략 수립 및 실행 과정을 평가한다.
- 3 고객 중심(Customer Focus)
-
- 고객의 요구와 기대를 파악하고 이를 반영하는 고객 중심 경영을 평가한다.
- 고객 만족, 충성도 및 고객과의 관계 유지 전략을 중시한다.
- 고객의 요구와 기대를 파악하고 이를 반영하는 고객 중심 경영을 평가한다.
- 4 측정, 분석 및 지식 관리(Measurement, Analysis, and Knowledge Management)
-
- 성과 측정, 분석 및 조직 내 지식 관리를 평가한다.
- 데이터 기반 의사결정, 정보의 정확성, 조직 전반의 학습 및 혁신을 촉진하는 시스템을 강조한다.
- 5 인적 자원(Workforce Focus)
-
- 인재 개발, 동기 부여, 복지 및 근무 환경을 평가한다.
- 조직 구성원의 역량 강화와 만족도를 높이기 위한 프로그램을 중요하게 다룬다.
- 인재 개발, 동기 부여, 복지 및 근무 환경을 평가한다.
- 6 운영 프로세스(Operation Focus)
-
- 조직의 핵심 운영 프로세스와 혁신 활동을 평가한다.
- 프로세스 효율성, 생산성, 공급망 관리 및 지속적인 개선 노력이 포함된다.
- 조직의 핵심 운영 프로세스와 혁신 활동을 평가한다.
- 7 성과(Results)
-
- 재무 성과, 고객 만족도, 시장 점유율, 직원 만족도 등 조직의 전반적인 성과를 평가한다.
- 조직의 전략과 운영이 실제로 어떤 결과를 창출했는지를 구체적으로 분석한다.
- 재무 성과, 고객 만족도, 시장 점유율, 직원 만족도 등 조직의 전반적인 성과를 평가한다.
MBNQA의 7개 범주는 조직 전반의 전략, 실행 및 결과를 체계적으로 평가하여 경쟁력 강화와 지속 가능한 성장을 도모한다. 이를 통해 조직은 품질 혁신을 달성하고, 글로벌 시장에서 경쟁 우위를 확보할 수 있다.
품질관리 도구
QC 7가지 도구
| 구분 | 정의 | 용도 |
|---|---|---|
| 층별 (Stratification) | 집단을 구성하고 있는 많은 데이터를 어떤 특징에 따라서 몇 개의 부분집단으로 나누는 것 | 작업자(조별, 숙련도별), 기계(라인별, 위치별), 시간(오전/오후별, 주/야간별) 등을 파악 |
| 체크시트 (Check Sheet) | 주로 계수치의 데이터(불량수, 결점수 등)가 분류항목의 어디에 집중되어 있는지를 알아보기 쉽게 나타낸 그림이나 표 | 계수치 데이터의 불량 수, 결점 수 파악 |
| 파레토 그림 (Pareto Diagram) | 불량, 결점, 고장 등의 발생건수(또는 손실금액)를 분류, 항목별로 나누고 크기 순서대로 나열해 놓은 그림 | 모든 품질 문제 중에서 핵심적인 원인 파악 |
| 히스토그램 (Histogram) | 길이, 무게 등의 계량치 데이터가 어떤 분포를 나타내는지 알기 위하여 도수분포표를 만든 후 기둥그래프의 형태로 그린 그림 | 계량치 데이터의 중심값과 분산 파악 |
| 특성요인도 (Cause and Effect Diagram) | 결과(품질특성)에 원인(품질특성에 영향을 주는 요인)이 어떻게 관계하고 있는가를 한눈으로 볼 수 있도록 그린 생선뼈 모양의 그림 | 불량원인 파악 |
| 산점도 (Scatter Diagram) | 그래프 용지 위에 서로 대응하는 두 개의 짝으로 된 데이터를 점으로 나타낸 그림 | 두 개의 짝으로 된 데이터의 경향이나 밀집현상 및 인과관계 파악 |
| 각종 그래프 | 표현 내용에 따라 계통도표, 예정도표, 기록도표, 통계도표 등을 표나 그래프로 나타낸 그림 | 공장조직도, 분임조 활동실시계획표, 온도기록표, 원그래프, 꺾은선그래프 등을 파악 |
신 QC 7가지 도구
| 도구 | 설명 |
|---|---|
| 친화도법 (Affinity Diagram) | 불량 요인(4M)마다 데이터를 구분해서 분석하고 문제를 체계적으로 정리하는 도구 |
| 연관도법 (Relation Diagram) | 데이터 수집 및 문제 분석을 효율적으로 수행하기 위한 도구 |
| 매트릭스도법 (Matrix Diagram) | 데이터 산포 상태를 파악하고, 다양한 항목 간의 관계를 시각적으로 표현하는 도구 |
| 매트릭스 데이터 해석법 (Matrix Data Interpretation) | 결과(특성)와 원인(요인)의 관계를 한눈에 파악할 수 있도록 그린 그림 |
| 계통도법 (Systematic Diagram) | 문제 중점화 및 우선순위를 파악하기 위한 도구 |
| 애로우 다이어그램법 (Arrow Diagram) | 숫자를 시각화하여 정보를 쉽게 전달하고, 공정이 일정한 품질 수준을 유지하는지 판별하는 도구 |
| PDPC (Process Decision Program Chart)법 | 두 개의 인자 간의 관계를 파악하고, 문제 발생 시 대처 방안을 시나리오로 구성하는 도구 |