설계품질(design of quality)의 개념

설계품질(design of quality)의 개념 

다구찌 실험계획.doc

설계품질 
-설계품질의 결정 
·신제품의 도입이나 제품개발단계에서 제품설계시 목표로 하는 품질 
·시장경쟁, 생산비용, 고객의 선호요건, 생산공정의 능력 및 기술수준 등을 감안 
·기업의 목적에 따라 제품규격을 품질특성의 관점에서 결정하여 얻은 계획품질 
-품질특성 
·품질을 설계하거나 적합도를 측정하는 기준 
·제품이 지니는 물리적·화학적 특성 
-설계품질 vs 적합(제조)품질 
-설계품질과 원가와의 관계 
-어떤 종류의 제품이며, 어떤 수준의 고객을 대상으로 하며, 어느 정도의 이익을 목표로 하는가에 따라서 다르게 결정됨 

제품설계에서의 품질문제 
-고품질을 달성하기 위해서는 생산사이클의 원천인 제품 및 공정 설계단계의 설계품질이 중요 
·고객의 요구와 회사의 전략에 부응해야 하고, 
·기업의 운영성과(원가, 생산성) 및 
·법적, 환경적 문제를 고려해야 함 

■ 품질기능전개(quality function deployment : QFD) 

QFD의 역사와 개념 
-역사 
-개념 
·고객의 요구와 기대를 만족 또는 감동하도록 제품을 설계하고 제조하는 데 이용하는 기법 
·고객의 희망과 취향이 제품설계와 제조공정 등의 모든 단계에 반영되도록 하기 위하여 마케팅, 설계, 제조를 담당하는 사람들이 밀접하게 협조관계를 유지해야 함 
·품질을 형성하는 직능 또는 업무를 목적수단의 계열에 따라 단계별로 세부전개 하는 것(미즈노, 1978) 
·사용자의 요구를 대용특성으로 전환하고 완성품의 설계품질을 결정한 다음, 이를 각 기능부품의 품질 및 개별부품의 품질이나 공정의 요소에 이르기까지 이들간의 관련을 계통적으로 전개해 나가는 것(아까오 요지, 1986) 
·고객의 요구와 기대를 규명하고 이들을 설계 및 생산사이클을 통하여 목적과 수단의 계열에 따라 계통적으로 전개되는 포괄적인 계획화 과정(한국표준협회, 1993) 
·다소 추상적인 고객의 요구, 욕구, 기호, 기대 등을 마케팅 전략, 생산, 판매, 애프터서비스 등 제품개발과 생산의 각 단계에서 알맞은 기술규격으로 전환하는 수단을 제공하는 전반적 개념 

품질의 집(house of quality) : 고객요구계획 매트릭스 
-단계 1 : 고객의 요구사항을 확인(Whats) 
·고객의 소리 
·특정제품에 대한 고객의 요구나 기대 
-단계 2 : 기술적(제조자) 요구사항을 확인(Hows) 
·고객의 요구사항이 설계자나 엔지니어의 언어로 표시되는 설계특성 
-단계 3 : 고객의 요구사항과 기술적 요구사항의 관련성 
·relationship matrix 
-단계 4 : 경쟁제품의 평가 
·고객요구사항에 대한 중요성 평가(importance rating) 
·자사제품과 타 경쟁제품과의 경쟁적 평가 
·개선해야 될 점, 경쟁우위를 얻을 수 있는 점(selling point) 
-단계 5 : 경쟁제품의 기술적 요구사항 평가 및 목표개발 
·기술적 요구사항의 경쟁적 평가(객관적 기술평가 : in-house eval‎uation) 
·기술적 요구사항의 우선순위 
·각 기술적 요구사항에 대한 목표 
-단계 6 : 기술적 요구사항의 상관관계(trade-offs) 
[그림] 참조 
QFD의 연장 단계(과정) 
-QFD에서 사용하는 품질의 집은 고객의 소리를 기술적 요구사항, 부품 요구사항, 공정계획, 생산계획으로 연관시키는 전과정에서 연장 사용되어야 함 
-네 단계의 품질의 집 
·제품설계 → 부품개발 → 공정계획 → 생산계획 
[그림 8-3] 참조 

QFD의 효과 
-고객중심 확립 
-설계변경의 감소 
-개발기간의 단축 
-의사소통과 팀웍 향상 
-설계과정의 문서화 
-시운전시의 문제점 감소, 판매 후 하자발생 감소, 품질보증비용 감소 


■ 다꾸지방법과 품질공학 

품질 및 품질공학 
-Taguchi의 품질 정의 
·제품이 출하된 시점으로부터 사회에 끼치는 총손실 
·손실 : 제품이 완전치 못해 발생하는 낭비, 비용, 잠재적인 손해 등 
·제품에는 목표특성치가 정해져 있고, 그 제품이 목표특성치를 만족하지 못하면 목표특성치와 제품특성치의 차이에 비례해서 제품은 사회에 손실을 끼친다고 봄 
·품질 = 기능산포에 의한 손실(성능특성치의 변동에 의한 손실) + 
폐해항목에 의한 손실(부작용 등에 의하여 소비자가 받는 손실) + 
사용비용(제품을 사용할 때 발생하는 비용) 
-품질공학(quality engineering) 
·라인 외 품질관리와 라인 내 품질관리활동을 통하여 제품품질이 사회에 끼치는 손실을 최소화 시키기 위하여 수행되는 모든 활동의 체계 
·off-line QC : 설계나 개발부서의 품질관리활동/ 최근 강조 
·on-line QC : 생산라인에서의 품질관리활동 
·기술개발, 제품설계, 공정설계에서의 최적화 개념과 방법론 

[그림 8-6], [그림 8-7] 참조 

품질변동 영향요인 
-성능특성들의 목표치 또는 이상치를 유지하기 어려움 
-제품성능변동(목표치 변동)에 영향을 주는 요인 
·설계변수 : 원인을 찾으면 제어가 가능함 
·잡음(noise) : 원인을 찾기 어렵고, 제어가 용이하지 않음 

-잡음요인 : 기능의 산포에 대한 원인 
·외부잡음(external noise) : 외부사용환경변화에 의한 품질변동요인/ 예) 기온 
·내부잡음(internal noise) : 부품, 설비, 생산공정 등의 열화에서 오는 품질변동요인 
·제품간 잡음(between noise) : 제품의 생산과정이나 생산활동이 불완전하여 발생 

-안정성 설계(robust design) 
·잡음에 강한 제품을 설계하는 것 
·파라미터 설계법 이용 

-다꾸지방법의 품질개선 방식 
·목표 : 잡음요인에 대하여 민감하지 않은(안정성 있는) 제품생산 
·품질관리의 모든 노력이 제품의 설계과정에서부터 생산에 이르기까지 계속적으로 이루어져야 함 
·잡음제거 : 기술이나 제품의 개발 및 설계단계와 공정설계단계에서 이루어짐 

-다꾸지방법의 기본개념 
·품질개선은 제품설계나 공정설계 단계에서 이루어지는 것이 바람직 
·제품의 품질(성능)특성은 잡음의 영향으로 목표치를 일관성 있게 유지하지 못하고 변동함 
·좋은 품질의 제품이란 소비자에게 끼치는 손실이 적은 제품을 의미 
·손실은 성능변동으로 야기됨으로 제품이나 공정은 잡음에 둔감하도록 설계되어야 함 

손실함수 
-다꾸지의 손실철학 
·목표치를 벗어난 모든 품질변동은 손실을 야기 시킴 
·편차가 크면 클수록 손실은 커짐 
·손실을 적게 하면서 좋은 품질을 확보하는 방법 : 이상치나 목표치대로 만드는 것 
·경제적 생산 : 품질변동 안정 + 손실이 작도록 설계 → 목표치로 생산 
>> 규격한계 설정 + 검사 → 양품만 골라 씀(구미의 전통적 방법) 
-품질손실함수(quality loss function : QLF) 
·품질은 목표치를 벗어난 변동의 정도 
·일본산업 : 기술요건 충족 → 품질변동의 축소 
·허용공차한계라는 요건충족개념과는 달리 품질이 목표치로부터 벗어남에 따라 손실이 증대된다는 입장 
·전통적인 요건충족 개념에 의한 손실함수와 다꾸지 손실함수의 비교 
[그림] 
·제품의 성능변동에 다른 소비자의 손실 : 성능특성치와 목표값과 차이의 제곱에 근사해서 비례 
예) 편차가 목표치에서 0.02 mm 벗어났을 경우 손실이 200원이라면, 
0.04의 경우, 편차의 차이 2배, 따라서 손실은 4배 800원 
0.06의 경우, 편차의 차이 3배, 다라서 손실은 9배 1,800원 
·다꾸지 손실함수 : L(x) = k(x-m)2 
k : 품질손실계수(quality loss coefficient) 
x : 제품의 실질 품질특성치 
m : 목표치 
-품질특성치의 특성에 따라 손실함수가 다르게 정의될 수 있음 
·망목특성 : 목표치에 근접할수록 좋은 경우 예) 길이, 두께 등 
·망소특성 : 이상적인 값이 0, 값이 증가될수록 성능이 나빠짐 예) 소음, 불순물 
·망대특성 : 특성치가 0인 경우 가장 나쁜 상태, 값이 커질수록 성능이 좋음 예) 강도, 효율 
-손실함수를 이용한 품질평가 
예) 일본과 미국공장의 Sony TV 품질 : p. 45 

품질공학의 3단계 (제품, 공정)설계과정 
-전통적인 개발설계단계 : 아이디어 개발 → 기능설계 → 상세설계 
-품질공학 : 시스템설계, 파라미터설계, 허용차설계 
-system design 
·제품의 기본 기능 입안하는 기능설계 중심 
·제품기획단계에서 결정된 목적기능을 갖는 제품의 원형이나 기본 설계안 개발 
-parameter design 
·파라미터(설계변수) : 제품성능에 영향을 주는 제어 가능한 인자 
·제품의 품질변동이 잡음에 둔감하면서 목표품질을 가질 수 있도록 이들 인자들(설계변수)의 최적수준을 정해주는 것 
·안정성설계(robust design) 
·다꾸지가 실험계획법을 강하게 주장하는 부분 
-tolerance design 
·파라미터 설계에서 최적조건을 구했으나 품질특성치의 변동이 만족할만한 상태가 아닌 경우 
·품질(성능)특성치의 변동원인을 찾아 허용차를 줄이거나 그 원인 제거 
·허용차가 크면 품질변동이 커지고, 허용차를 좁히면 생산비용이 증가되는 trade-offs형성 

SN비(signal-to-noise ratio) 
-파라미터 설계단계에서 파라미터(모수)의 최적수준 결정이란 목표값에 가까우면서도 가급적 잡음의 영향이 최소가 될 수 있도록 수준들의 조합을 선택함을 의미 
-품질특성치 분포의 평균과 산포 정도를 동시에 측정할 수 있는 척도 필요 
-파라미터가 산출물의 품질(성능)특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 성능의 긍정적인 측면과 부정적인 면을 함께 고려해야 함 
-예) 음향기기의 경우 
·음량을 높이면 동시에 잡음도 커짐 
·소리만 크고 잡음은 적게 하는 것이 바람직 
·소리의 크기는 신호(signal)이고, 불필요한 부분은 잡음 즉 오차의 크기 
·통신분야 : 신호와 오차의 크기 비율을 'SN비'라고 함 
-신호는 특정목표치에 가까울수록 좋음/ 잡음은 적을수록 좋음 
-망목특성, 망소특성, 망대특성별 SN비 
-SN비 관점에서 품질개선에 대한 서구와 일본의 접근방법 
www.jeonju.ac.kr/~prfk/designqual.hwp