Kvantitatívne metódy a stratégia Six Sigma Milan Terek 1 Summary. The paper deals with the tools and quantitative methods in the methodology Six Sigma. The procedure DMAIC and DMADV are presented. Then the tools used in Six Sigma methodology, in Design for Six Sigma and the specific tools for Design for Six Sigma and Lean Systems are listed. Finally, the problems related with the using of quantitative methods in Six Sigma methodology are analyzed. Kľúčové slová. stratégia Six Sigma, navrhovanie pre Six Sigma, DMAIC, DMADV, nástroje metodológie Six Sigma, nástroje navrhovania pre Six Sigma 1 Úvod Príspevok je venovaný nástrojom a kvantitatívnym metódam používaným v metodológii Six Sigma, v navrhovaní pre Six Sigma a v zoštíhľovaní systémov. V prvej časti je charakterizovaná metodológia Six Sigma. Podrobnejšie sú uvedené procedúry DMAIC a DMADV. Nakoniec sú uvedené nástroje a metódy, ktoré sa využívajú v metodológii Six Sigma, v navrhovaní pre Six Sigma a v zoštíhľovaní systémov. V závere sú úvahy o aplikáciách štatistických a iných kvantitatívnych metód v metodológii Six Sigma a odvodených prístupoch. 2 Metodológia Six Sigma, DFSS a štíhle systémy Six Sigma je štruktúrovaný program alebo metodológia na zlepšovanie kvality vo všetkých aspektoch produktov firmy (El-Haik Al-Aomar, 2006, s. xii). V Joglekar (2003, s. 1), je uvedená definícia, ktorá poskytuje konkrétnejšiu predstavu o tejto metodológii: Šesť sigma je štruktúrovaný prístup ktorý kombinuje chápanie potrieb zákazníka, racionálne využívanie štatistických metód zberu a analýzy údajov a starostlivý manažment procesov, s cieľom zlepšovať podnikateľskú výkonnosť. Doteraz sú známe tri generácie prístupu Six Sigma. Metodológia Six Sigma prvej generácie bola zameraná na zmenšovanie počtu nezhôd v procese a na znižovanie variability. V metodológii Six Sigma druhej generácie sa okrem zmenšovania počtu nezhôd v procese a znižovania variability kladie dôraz aj na aktivity, ktoré zlepšujú výkonnosť firmy prostredníctvom znižovania nákladov. Ako hlavný predstaviteľ metodológie Six Sigma druhej generácie sa často uvádza firma General Electric. Metodológia Six Sigma tretej generácie je orientovaná aj na ďalšie možnosti vytvárania hodnoty vo firme pre jej vlastníkov, zamestnancov, spotrebiteľov, dodávateľov a širšie spoločenstvo. Existuje veľa spôsobov vytvárania hodnoty: zvyšovanie cien akcií a dividend, zachovanie alebo rozšírenie činnosti, rozšírenie trhov pre produkty firmy, vývoj nových produktov, ktoré možno uplatniť aj na nových trhoch, zvýšenie úrovne spokojnosti zákazníkov prostredníctvom väčšieho rozsahu ponúkaných produktov a pod. Tento prístup zlepšovania kvality použili napríklad v spoločnostiach Caterpillar a Bank of America 2. Ide 1 Tento článok vznikol s prispením grantovej agentúry VEGA v rámci projektu číslo 1/0440/10 a číslo 1/0543/10. 2 Montgomery, 2009, s. 31 268
o dva veľmi rozdielne typy organizácii, výrobnú organizáciu a organizáciu orientovanú na finančné služby. Metodológia Six Sigma sa rozšírila okrem výrobnej oblasti aj do oblasti zdravotnej starostlivosti, mnohých druhov obchodných služieb a štátnej a verejnej služby. Napríklad vojnové loďstvo USA má veľmi úspešný program Six Sigma 3. V posledných rokoch sa začalo v súvislosti s metodológiou Six Sigma hovoriť o ďalších dvoch prístupoch. Ide o navrhovanie pre Six Sigma 4 (Design for Six Sigma DFSS) a štíhle systémy (Lean Systems). Viaceré firmy využívajú jeden alebo oba tieto prístupy ako integrálnu súčasť svojej implementácie metodológie Six Sigma. Navrhovanie pre Six Sigma opisuje metodiku aplikácie nástrojov Six Sigma pre tvorbu nových produktov alebo procesov, ktoré naplňujú požiadavky zákazníkov na úrovni kvality šesť sigma. 5 Metodológia Navrhovanie pre Six Sigma preberá filozofiu metodológie Six Sigma pri navrhovaní nových produktov alebo procesov. Jednou z príčin jej vzniku bolo zistenie, že často nemožno zlepšiť kvalitu až na úroveň šesť sigma bez zásadného prepracovania, prípadne navrhnutia nových produktov alebo procesov. Štíhle systémy sú určené na elimináciu odpadu. Odpadom sa myslia časy čakania medzi pracovnými aktivitami, ktoré pridávajú produktu hodnotu, časť doby cyklu produkcie, ktorá nie je nevyhnutná, čas, potrebný na prepracovanie, opravu alebo likvidáciu chybných produktov a podobne. Nutnosť prepracovania, prípadne likvidácie produktov je často spôsobená nadmernou variabilitou, a teda pochopiteľne existuje vzťah medzi nástrojmi Six Sigma a štíhlym systémom. Koncepcia Six Sigma sa stala koncepciou na zdokonalenie firemných podnikateľských výsledkov, a to jednak zlepšovaním kvality, jednak znižovaním nákladov. Firmy sa v rámci uplatnenia tejto koncepcie snažia využívať pri projektoch, ktoré budú mať dosah na kvalitu a výkonnosť firmy špeciálne vyškolených pracovníkov, Green Belts (GBs), Black Belts (BBs) a Master Black Bels (MBBs). Tímy týchto pracovníkov majú odborné školenia a kurzy z oblasti kvality, štatistických metód a nástrojov na zlepšovanie kvality. Typické Six Sigma školiace programy trvajú štyri až šesť mesiacov a líšia sa podľa ich zamerania. S aktivitami Six Sigma sa často spája procedúra DMAIC. 3 Procedúry DMAIC a DMADV DMAIC je štruktúrovaná problémovo orientovaná procedúra, ktorá sa široko využíva v zlepšovaní kvality a ktorá využíva hlavne štatistické metódy. Často sa spája s aktivitami Six Sigma. Prakticky všetky implementácie Six Sigma využívajú na riadenie projektov túto procedúru. Na druhej strane uplatňovanie DMAIC v organizácii nevyžaduje nevyhnutne aj využívanie Six Sigma. DMAIC je akronym pre postupnosť piatich krokov: Definition, Measurement, Analysis, Improvement, Control definovanie, meranie, analýza, zlepšovanie a riadenie 6. 3 Tamtiež. 4 Alebo Six Sigma návrh. 5 http://www.sixsigma.sk/slovnik/dfss.htm 6 Podrobnejšie v TEREK, M. (2010). 269
V DFSS možno aplikovať DMAIC, niektoré organizácie a pracovníci z praxe používajú trochu odlišný prístup, ktorý sa nazýva DMADV. Ide o akronym slov: Define, Measure, Analyze, Design, Verify definuj, meraj, analyzuj, navrhni, over. Sú známe aj iné procedúry 7. 4 Používané nástroje, metódy a techniky V metodológii Six Sigma sa používajú hlavne nástroje štatistického riadenia kvality. Základné oblasti štatistického riadenia kvality sú využívanie štatistickej regulácie procesu, štatistickej prebierky a metód navrhovania experimentov. Okrem toho sa v metodológii Six Sigma často používa CBA analýza náklady prínosy, hodnotová analýza, Matica príčin a následkov (Cause & Effect Matrix), Tabuľka SIPOC, FMEA (Failure Modes and Effects Analysis), MSA (Measurement System Analysis), model EFQM (European Foundation for Quality Management Európska nadácia pre manažérstvo kvality), POKA YOKE, Afinitný diagram (Affinity diagram) a Kano model 8. 5 Nástroje špecifické pre DFSS a pre zoštíhľovanie systémov Väčšina nástrojov, ktoré sa využívajú v metodológii Six Sigma sa využíva aj v DFSS. Ide najmä o súbory základných nástrojov a metód analýzy spôsobilosti procesu, navrhovania experimentov a štatistickej regulácie procesu, analýzu náklady prínosy a hodnotovú analýzu. Používajú sa aj niektoré nástroje, ktoré sú špecifické pre DFSS, pretože sú určené hlavne na analýzu produktu alebo procesu vo fáze jeho navrhovania. 9 Ide o Dom Kvality (Quality Function Deployment - QFD 10, axiomatický návrh (Axiomatic Design), TRIZ - Tvorba a riešenie inovačných zadaní, RSM (Response Surface Methodology metodológia plochy ozvy), DFX (Design for Excellence), DFA (Design for Assembly navrhovanie pre montáž), DFM (Design for Manufacturing navrhovanie pre výrobu), DFMA (Design for Manufacturing and Assembly navrhovanie pre výrobu a montáž) 11. Pri zoštíhľovaní systémov sa využívajú aj niektoré nástroje operačného výskumu. Jeden z najdôležitejších je diskrétna simulácia. Najlepšie je, keď sa prístupy Six Sigma/ DMAIC, DFSS a nástroje zoštíhľovania systémov používajú v organizácii súbežne. To je predpokladom zvyšovania výkonnosti procesov a celkového zlepšovania výsledkov podnikania. 6 Kvantitatívne metódy a metodológia Six Sigma Prístup Six Sigma (často kombinovaný s DFSS a zoštíhľovaním systémov) má väčší úspech ako jeho predchodcovia, najmä TQM (Total Quality Management komplexné manažérstvo kvality) 12. Prístup založený na riešení projektov, zameraný na celkové zlepšovanie výsledkov podnikania umožňuje úzku previazanosť na manažérstvo. V Mongomery (2009) sa uvádza, že ďalším veľkým prínosom metodológie Six Sigma je účelné používanie štatistických metód 7 Podrobnejšie v TEREK, M. (2010). 8 Podrobnejšie v TEREK, M. (2010). 9 http://www.sixsigmaonline.org 10 Podrobnejšie napríklad v BESTERFIELD (1995). 11 Podrobnejšie v TEREK, M. (2010). 12 Montgomery, 2009, s.34. 270
v rámci organizácie, prostredníctvom aplikácie DMAIC pri riešení projektov. To ale predpokladá hlbšie poznanie týchto metód. Všimnime si najprv navrhovanie experimentov. Navrhovanie experimentov by sa malo využívať hlavne v kroku zlepšovanie procedúry DMAIC. Experimenty možno totiž považovať za jeden z primárnych zdrojov inžinierskych znalostí. Veľmi významné sú napríklad metódy optimalizácie plochy ozvy, ktoré umožňujú nájsť také hodnoty kontrolovaných vstupných premenných, ktoré optimalizujú výkonnosť procesu 13. Alternatívne možno používať Taguchiho metódy. V procese hľadania optimálnych hodnôt vstupných premenných možno napríklad uplatniť dvoj etapový algoritmus optimalizácie, ktorý vychádza z myšlienok G. Taguchiho a ktorý je založený na analýze poloha variabilita 14. Tieto metódy by sa mali široko využívať aj v DFSS. Aplikácia týchto a podobných postupov vyžaduje hlbšie znalosti štatistiky a optimalizačných metód. Všimnime si teraz aplikácie regulačných diagramov. Regulačné diagramy by sa mali v procedúre DMAIC využívať hlavne v poslednom kroku riadenie, ale pri analýze spôsobilosti procesu a meracieho systému, aj v krokoch meranie a analýza. Pri aplikáciách regulačných diagramov je veľmi dôležitý návrh regulačného diagramu určenie rizika zbytočného signálu α, rizika chýbajúceho signálu β, rozsahu výberov a frekvencie vyberania. Je veľmi dôležité, aby riziko zbytočného signálu nebolo príliš veľké. Príliš časté zbytočné signály by totiž mohli oslabiť vôľu používať regulačné diagramy. Samozrejme je dôležité, aby ani riziko chýbajúceho signálu nebolo príliš vysoké. To by mohlo spôsobiť neskorú signalizáciu posunov parametrov procesu a produkciu neprijateľného podielu nezhodných produktov. Nakoniec všetky parametre návrhu regulačných diagramov by mali byť navrhnuté tak, aby minimalizovali celkové náklady na reguláciu. Všeobecne sú známe štyri rozličné metódy navrhovania regulačných diagramov. Ide o heuristické navrhovanie, ekonomické navrhovanie, štatistické navrhovanie a ekonomicko-štatistické navrhovanie 15. Konečné rozhodnutie o použitom prístupe závisí od charakteru regulovaného procesu, od údajov, ktoré máme k dispozícii a v neposlednej miere aj od odbornej zdatnosti týmu, ktorý regulačné diagramy vo firme navrhuje. Aj navrhovanie regulačných diagramov vyžaduje hlboké znalosti zo štatistiky a z optimalizačných metód. Dokonca aj pomerne jednoduché postupy ako je napríklad potrebná periodická kontrola regulačných hraníc v regulačných diagramoch vyžaduje solídnejšie znalosti zo štatistiky. Podobne používanie simulačných metód v zoštíhľovaní procesov vyžaduje hlbšie znalosti z tejto disciplíny operačného výskumu. Skúsenosti z našej praxe ukazujú že práve zvládnutie štatistických a iných kvantitatívnych metód býva najčastejšou prekážkou úspešných aplikácií metodológie Six Sigma, DFSS a zoštíhľovania systémov. Literatúra BESTERFIELD, D. H. BESTERFIELD-MICHNA, C. BESTERFIELD, G. H. BESTERFIELD-SACRE, M. (1995): Total Quality Management. New Jersey, Prentice-Hall, inc. 13 Podrobnejšie napríklad v Montgomery 2009 alebo Horníková 2009. 14 Pôvodný Taguchiho algoritmus je založený na analýze pomer signál šum a poloha. 15 Podrobnejšie v TEREK, M. (2010). 271
EL-HAIK, B. AL-AOMAR, R.(2006). Simulation-Based Lean Six-Sigma and Design for Six-Sigma. USA: J. Wiley and Sons 2006. 404 s. ISBN 0-471-69490-8. HORNÍKOVÁ, A. (2009). Navrhovanie a vyhodnocovanie experimentov s aplikáciami. Bratislava: Iura Edition. JANIGA, I. ŠIMA, M. (2008). Power of Six Sigma Strategies. In: Proceedings from international scientific conference Quality, Environment, Health Protection and Safety Management Development Trends, Brno: Tribun EU 2008. ISBN 978-80-7399-479-2, s. 120-125. JOGLEKAR, A. M. (2003). Statistical Methods for Six Sigma in R&D and Manufacturing. USA: J. Wiley and Sons, 321 s. ISBN 0-471-20342-4. MONTGOMERY, D. C. (2009). Statistical Quality Control: A Modern Introduction. USA: J. Wiley and Sons, 734 s. ISBN 978-0470-23397-9. TEREK, M. HRNČIAROVÁ, Ľ. (2004). Štatistické riadenie kvality. Bratislava: IURA EDITION, ISBN 80-89047-97-1. TEREK,M. HRNČIAROVÁ,Ľ. (2009). Metodológia šesť sigma tri generácie implementácie. In Forum statisticum slovacum, Bratislava: Slovenská štatistická a demografická spoločnosť. ISSN 1336-7420, s.99-103 TEREK, M.: Kvantitatívne metódy v metodológii Šesť sigma. In: Zborník príspevkov z Medzinárodnej vedeckej konferencie Nové trendy Nové nápady, konanej 18 19. 11. 2010 na SVŠE v Znojme. Znojmo: SVŠE, CD ROM, ISBN 978-80-87314-12-8, s. 465 476. Adresa autora prof. Ing. Milan Terek, PhD. Ekonomická univerzita Dolnozemská cesta 1 852 35 Bratislava Tel.: ++421-2-67295713 milan.terek@euba.sk 272