六標準差

六標準差（Six Sigma，6 sigma），又譯為六西格瑪，用於流程改善的工具與程序，是商業管理的戰略之一，最初於1986年由摩托羅拉創立。後來由於通用電氣第八任執行長傑克·威爾許的推廣，六西格瑪於1995年成為通用電氣的核心管理思想，今天廣泛應用於很多行業中。

六西格瑪是透過確定、消除引起殘疵的流程來提高產品品質，降低生產中和商業流程中的變化程度，利用了一套品質管理方法，包括統計方法，創建了組織內人員的一種特殊架構（「黑帶」、「綠帶」等等）。每個六西格瑪項目都是根據具體的步驟，完成具體的財務目標實現的。

「六西格瑪」這個名字來自於生產方面的方法，特別是製程能力中的統計模型。生產流程可用「西格瑪」來計算，可計算產品中無缺陷產品的百分比。六個西格瑪是指在常態分佈假設下生產的產品中介於六個標準差並且允許製程有1.5個標準差偏移下，有99.99966%的產品是沒有品質問題的（每一百萬中有3.4個有缺陷）。摩托羅拉制定了一套六西格瑪的目標，針對於所有生產流程，也可指管理和工程實踐中達到目標的一種手段。

六個標準差(6σ)品質改善策略簡單的說，指的是：一個組織的管理策略，其目的在能利用各種品管、統計與管理科學的方法論，來有效的辨識與移除流程中潛在的錯誤與瑕疵點(Defects and Errors)，並將產品製造與管理流程的變異(Variability)降至最小，追求產品品質的穩定與不斷的改善謂之。)。

## 歷史

六西格瑪源於一套用於改善生產工業流程列表、消除殘疵的方法，但後來它的應用拓展到其他商業領域在六西格瑪中，殘疵是指任何客戶不滿意的地方，或者可導致不符合客戶要求結果的事情。

六西格瑪的核心思想於1970年代誕生在摩托羅拉，因為高級領導Art Sundry批評摩托羅拉的生產品質太差，因為這次批評，公司發現了提高質量與降低生產成本之間的關係，當時，主流的看法是提高質量必然增加成本，實際上，提高質量降低了整體成本，因為降低了維修和操控的成本。摩托羅拉的工程師比爾·史密斯後來於1986年制定了摩托羅拉的一系列方法。六西格瑪深受前面幾十年的多種品質提升方法的影響，包括品質控制、全面品質管理（TQM）和零缺陷法。根據前人的一些方法，例如休哈特、戴明、朱蘭、克勞士比、石川馨、田口玄一等人的方法，於是有了六西格瑪。

六西格瑪的基本闡述如下：

- 持續改進，穩定和預測性地提高流程結果（如減少流程統計方差）對於商業成功非常重要
- 生產和商業流程可以透過測量、分析、提高和控制進行改善
- 獲得持續的品質提升需要整個組織、特別是領導者的參與

六西格瑪與以前的一些方法的區別是：

- 對獲得可測量、可量化的財務回報有明確的規定
- 對領導力和支持提出了很高的要求
- 建立了一系列特殊的級別，「冠軍」、「大師級黑帶」、「黑帶」、「綠帶」、「紅帶」等等，去領導和貫徹六西格瑪方法的執行
- 明確用可確定的數據進行決策，而不是運用猜想和預測

六西格瑪的名字來源於製程能力的研究。最開始是生產很高比例的範圍以內的產品。運用六西格瑪質量管理，短期內可以將長期的缺陷水平控制在3.4個百萬次錯誤率（DPMO）以內。六西格瑪的最終目標是，提升所有的流程，然後提高質量水平。

六西格瑪是一種註冊的服務商標和摩托羅拉公司的商標。2006年，摩托羅拉依靠六西格瑪方法節省了170億美元。其他運用六西格瑪比較早的公司也都取得了很大的效果，包括Honeywell（原名為AlliedSignal）以及通用電氣，由傑克·韋爾奇引入了這種方法。到1990年代末，世界500強公司中大約有三分之二開始使用六西格瑪的管理方法，對成本進行削減、提升管理質量

近些年，有些人將六西格瑪的方法與精益生產方法相結合，創建了一套名為精益六西格瑪的管理方法。精益六西格瑪將改善生產流程、減少浪費的精益生產和注重減少質量和設計參差的六西格瑪法相結合，作為一種用於提高「商業流程優化」的新方法。一些公司，如IBM和桑迪亞國家實驗室等，已經開始使用精益六西格瑪，進行流程再造，提高產量。這是組織的一種創新方法，可以從生產到軟體開發，從銷售到服務配送等各個領域。

## 方法

六西格瑪法有兩種方法，來自於愛德華茲·戴明的計劃-實施-檢查-行動循環。這些方法中的每一項還包括五個步驟，可以稱為DMAIC方法和DMADV方法。

- DMAIC用於改善現有的商業流程。
- DMADV用於建立新的產品或設計流程。

### DMAIC方法

DMAIC方法分為五個步驟：

- D：定義問題，客戶需求和項目目標等等。
- M：測量當前流程的關鍵方面，收集相關資料。
- A：分析數據，尋求和檢驗原因和效果之間的關係，確定是什麼關係，然後確保考慮到所有因素。透過調查，發現因為殘疵的根本原因。
- I：提升優化當前流程，根據分析數據，運用不同方法，例如實驗設計、防誤防錯或錯誤校對，利用標準工作創建一個新的、未來的理想流程，建立規範運作流程能力。
- C：控制改變未來流程，確保任何偏離目標的誤差都可以改正。執行控制系統，例如統計流程控制，生產板、可見工作區和流程持續改善等。

有些公司還增加了一個R認知步驟，就是認知需要針對的正確問題，於是產生了RDMAIC方法

### DMADV 或 DFSS方法

DMADV項目方法，有些人也稱為DFSS（六西格瑪設計圖），包括五個步驟：

- D：定義設計符合客戶需要和其他目標的戰略
- M：摸準確定品質關鍵要素（CTQ，對質量至關重要的參數），產品性能、生產流程性能和風險等
- A：分析去考慮是否有替代方法，創建高性能的設計、評估設計技能，選擇最佳的設計方案
- D：設計細節、優化設計，對設計審核進行評估，這個過程可能需要模擬操作
- V：檢查設計，簡歷規範模型，實施生產流程，並且提交給流程所有者

### 六西格瑪使用的品質管理工具

在DMAIC或DMADV項目的單一流程中，六西格瑪會用到很多種已經成型的質量管理工具，這些工具也用於六西格瑪以外。下面是一些主要的操作方法：

- 五問法
- 方差分析法
- ANOVA R&R測試法
- 公理設計法
- 商業流程圖法
- 原因效果圖（也稱為魚骨圖或石川圖）
- 檢查單法
- 獨立性和適應性的卡方檢驗
- 控制圖法
- 關聯法
- 成本效益分析法
- 關鍵品質特性樹法
- 實驗設計法
- 失效模式和影響分析（FMEA）
- 一般線性模型
- 直方圖
- 帕累托分析法
- 帕累托圖
- 挑選圖法
- 加工能力
- 品質機能展開（QFD）
- 透過運用企業反饋管理（EFM）系統的量化市場研究
- 回歸分析法
- 滾動生產能力法
- 根本原因分析法
- 運行圖
- 散點圖
- SIPOC分析（S供應商、 I輸入、P流程、O輸出、C客戶）
- 層別法
- 田口方法
- 田口損失函數
- TRIZ法

## 貫徹實施

六西格瑪一個創新的地方就是發明了一種品質管理人士「職業化」的衡量方法，在六西格瑪以前，品質管理一般都是局限於管理層面，統計師一般都是在獨立的品質部門。六西格瑪的項目加入了一種等級制的稱號（如武術中的分級），來界定各種管理職能。

六西格瑪的職能界定保證了其成功實施。

- 領導者包括CEO和企業高級管理人員，他們負責制定一套六西格瑪的貫徹目標。他們也需要授權其他人員更大的自由和資源，開發新思想，進行管理創新。
- 冠軍統一負責組織中六西格瑪的實施和執行：由領導者從企業中挑選這些人員，冠軍也是黑帶的導師。
- 黑帶大師由冠軍指定作為企業內六西格瑪的教練。他們完全投入六西格瑪的工作，幫助冠軍，指導黑帶和綠帶，除了統計工作以外，他們大部分時間是保證六西格瑪在各個職能部門之間得到順利的貫徹。
- 黑帶在黑帶大師的帶領下，負責應用六西格瑪的方法實施具體項目。他們完全投入六西格瑪，主要負責項目執行、而冠軍和黑帶大師負責鑑定項目和功能。
- 綠帶是在進行自己工作的同時，負責開展六西格瑪操作的普通員工，他們要聽從黑帶的指揮。

## 六西格瑪流程的意義和起源

「六西格瑪流程」來源於，如果人們在流程平均值和最近的規格界限之間達到了六個標準方差，如圖所示，就不會有殘次品。這是根據流程效能研究中的計算獲得的。

### 西格瑪等級

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下面的表格給出了對應短期西格瑪等級的長期百萬次錯誤率值。

西格瑪等級｜百萬次錯誤率｜殘疵百分比｜產出百分比｜短期Cpk｜長期Cpk

1｜691,462｜69%｜31%｜0.33｜–0.17

2｜308,538｜31%｜69%｜0.67｜0.17

3｜66,807｜6.7%｜93.3%｜1.00｜0.5

4｜6,210｜0.62%｜99.38%｜1.33｜0.83

5｜233｜0.023%｜99.977%｜1.67｜1.17

6｜3.4｜0.00034%｜99.99966%｜2.00｜1.5

7｜0.019｜0.0000019%｜99.9999981%｜2.33｜1.83

## 六西格瑪使用的軟體

一般六西格瑪使用四類軟體作為支持：

- 分析軟體，用來進行統計和流程分析
- 項目管理軟體，用來管理和跟蹤公司整體的六西格瑪項目
- DMAIC和在線精益項目協調軟體，用來管理當地和全球團隊
- 數據整理軟體，用來把數據直接填入分析工具，大大縮減了收集數據的時間

### 分析工具

- Arena (軟體)
- ARIS 六西格瑪
- 博尼塔（Bonita）BPMN2標準和統計控制KPI軟體
- JMP (統計軟體)
- Microsoft Visio
- Minitab
- R語言 (統計計算中的 R 項目). 公開軟體：六西格瑪項目中用到的基礎安裝的統計和圖像功能軟體，另外，一些CRAN 的安裝包也含有一些工具，可用來進行六西格瑪qualityTools,qccand IQCC.
- SDI工具
- SigmaXL
- Software AG webMethods BPM Suite
- SPC XL
- Statgraphics
- STATISTICA
- STATA
- MATLAB
- Mathematica

## 應用

六西格瑪主要應用於大型企業。六西格瑪轉播中的一個重要事件就是，GE於1998年宣布利用六西格瑪節省了3.5億美元，這個數字後來增長到10億。根據一些像托馬斯·派茲德克和約翰·庫爾曼等諮詢專家，少於五百名員工的公司不適用於六西格瑪項目的執行，或者需要改變標準，讓系統適應這些小企業。這主要是因為六西格瑪所需的黑帶體系的基礎建設，以及大型企業能讓六西格瑪帶來更多的改良機會。

## 更多閱讀

- Hahn, G. J., Hill, W. J., Hoerl, R. W. and Zinkgraf, S. A. (1999) The Impact of Six Sigma Improvement-A Glimpse into the Future of Statistics, The American Statistician, Vol. 53, No. 3, pp. 208–215.