品质漫谈设计品质

設計品質 一、前言 現已進入本專欄的第八個主題，設計品質幾乎是所有產品生存命脈，因為考慮完備的設計，會涵蓋下列範圍：1.產品基本性能，符合使用者的期待 2.產品外形設計，會促進購買欲 3.產品的先天成本低，有成本競爭力 4.符合各國安全法規，擴大銷售族群 5.產品能經久耐用壽命長，服務成本低，形象好 6.量產性佳，減少資源浪費，降低製造成本 7.零件問題少，管理整合力佳；以上尤其科技產品更為顯著，從研發團隊成員素質幾乎就可預見未來公司發展遠景，本文集中在設計品質及其延申相關問題，從常見的問題、盲點（負面表列）和如何做可以事半功倍，超越同業（正面表列），此二大方向皆為筆者長年工作心得，皆有許多例證，歡迎各界參考指教！二、企業常見問題和盲點：1.老闆經常在市場跑，因此自行研擬產品規格，交研發設計產品 中小企業的產品企劃通常是老闆一手主導掌控，因老闆經常到處跑，市場及客戶狀況最了解，全公司沒有第二人比老闆更了解客戶，當然老闆說什麼就做（設計）什麼，這叫做人治，只要靠單人的感覺、意志做事，就存有較高的盲點、風險，這也是一種歷史軌跡，不容懷疑！而法治是需要有流程概念，即最簡單的輸入（Input）過程(Process)輸出(Output)三階段，以產品規格訂定為例，輸入條件必然是：1.市調結果 2.現有客戶的反應 3.科技的技術成熟度 4.支援的週邊環境 5.產品定位、策略 6.我公司和他公司現況能力，而過程是需要把客戶要求品質和相關的品質特性分階段展開及相互配對相關程度，加上現況能力比較，於客戶角度就可以建立行銷策略、重點，從品質特性角度就可以建立規格特性比較表，最終的輸出即為簡略的骨架規格（另稱工程規範），再經整理和補充敘述，就成為正式的產品規格書；中小企業因人才、時間限制，以上流程通常省略，而以老闆個人感覺與意志，很快訂出產品規格表（是表，不是書，請注意！），這就是所有亂源之始！ 2.設計品質做好，會影響開發進度曾有一家上市通訊產品公司，老總有感設計品質問題很多，已影響正常營運，希望外部顧問能協助解決，為能提高研發人員共識，做了一些意見調查，居然大部份研發工程師提出設計品質做好，開發行程會延誤！，而老總為了要求開發行程，居然也默認不再要求設計品質！這種研發工程師設計品質做好，開發行程會延誤說法，於不同企業經常耳聞，這種似是而非的真實用意，應是設計工程師對開發時程的反彈，不是有意把設計品質做差，開發行程就可以如期完成！從反向思維，反而是：品質做好，會增加成本嗎？其實反而可降低成本！、品質做好，會延誤交期？其實反而對交期有利！、品質做好，會影響效率？其實反而能提升效率！、品質做好，要多投入人力？其實反而能減少人力！，請深入了解，設計品質做好，一開始就做對、做好，當然做錯、重來、修改的機會少了，就可不必投入額外資源（工程師人力），自然對開發時程有利，甚至還可以提早完成產品開發呢！3.每日皆到責任工程師分別了解進度狀況，因此我可掌握開發進度若訪談中小企業研發主管，你如何掌控開發進度？，幾乎本節主題是他們的標準答案，好像每日分別到各處查訪、探班就可以掌控進度？！這叫上對下單線指揮（或指示），橫向整合完全透過主管傳達，不但無法及時又會失真，對整個專案發展沒有助益，案子複雜，阻礙愈嚴重！科技產品的研發通常需要下列不同的團隊成員：電子工程師、外形設計工程師、機構工程師、軟體/韌體工程師、安規工程師、測試工程師（含可靠度、驗證）、行銷工程師（或售服工程師），因此極需團隊分工合作，彼此要有高度即時溝通和默契，其間又需要有人去整合，不但要注意開發進度是否如期（依計劃進度）、問題如何解決、資源有否需調整，而且必符合原先訂定的產品規格，才能依產品定位、策略主軸方向行銷，所以團隊成員彼此要有溝通默契，而且主持人又要有很好的整合能力，開發進度才能在既定的軌道上，逐步完成！因此研發主管或專案主持人（Project Leader or Product Manager），應有定期的專案檢討會議 (Project Review Meeting)，科技產品每週至少乙次，由團隊成員分別上台報告開發進度、問題概況、對未來影響評估等，主持人要能利用專案計劃管控軟體(如PERT/CPM)，依實際狀況用人工或電腦去評估整體計劃的瓶頸在那裡，可否符原預期，有否復原預備計劃(Recovery Plan or Back-Up Plan)，團隊成員間的問題如何化解，提高問題解決能力，於非會議時間，不同屬性工程師應保持高度機動的問題檢討(Bug Review)，二人及以上不限時間、地點即可相互討論，相互激盪思維才能產生創新突破的解決方案，這就是如何掌握開發進度的方向，細節再另行說明。4.設計工程師會詳細測試所有設計樣品，以保證設計品質本小節主題聽起好像正確，若沒有進一步第三者的測試，那就是問題所在，很簡單：設計者是球員，測試鑑定者是裁判，若同1人當然看不出問題！這種球員兼裁判於中小企業的研發單位到處可見；記得台灣於1970年代，剛開始接受國外代工，當國外客戶詢問如何保證產品品質時，當時的企業主經常會答覆：我們每一位作業員就是檢驗員，自主檢查保證好產品才出貨！乍聽之下也好像很合理，如果沒有品保單位，全權由生產單位負責質和量的話，那也是球員兼裁判，事情是做不好的！其實這兩種說法的本質是一樣，只是時間、人物和單位不同而已，這叫歷史重演，到處在我們的社會上演，更何況中國大陸的社會發展，也正在走台灣的歷史，因此我們可以很清楚看到中國大陸的機會在那裡，從設計品質角度，設計工程師完成產品某部份開發，當然要自行確認（稱Self-TestorPre-Test），若自己認為可行或滿意，就需交專業的驗證測試者，其有更專精的儀器、設備及人才，從使用者環境及可能的意外狀況，給予客觀評價，球員和裁判本來就是不同人，說得更嚴謹是被告和法官決不可以同1人！因此於設計樣本的驗證測試單位必然是獨立的不同族群，於不同節次會有更詳細的說明。5.設計樣品由老闆親自審視，若可以即交生技單位進行生產準備和試產中小企業的設計審查由老闆親自操刀，是很普遍的事！但要知道老闆身兼多職對產品審查當然憑感覺，不夠深入，縱使有召集會議，只要老闆先表意見，其他人只有配合逢迎的份，以前曾提過只要單人決定，就存有較高的風險！，因為每人皆看不到自己的盲點，只有從多元角度各表看法，經分析、比較方為客觀，上述人治的設計審查，也應予法治化，即事前設計要查核項目(Check List)、產出為何、參考或測試資料、該項目的責任者等，予制度化，於審查時由責任單位分別報告審查看法，相互討論，此階段是否符預期標準（目標），老闆全程參加，最後才發表意見及最終裁決；至於何時可試產的決定，除了依開發流程外，最重要的是不可以有未知的設計問題，否則生產越多問題就越大，就虧大了！當然做可否試產的決定，基本前提必須完成產品驗證測試工作，不同階段有不同的目的和驗證範圍，其報告參考價值高。6.試產良率是工程單位（製工/生技/產工）的責任，和研發設計單位無關產品開發過程就如同跑接力賽一樣，從產品企劃研發設計 驗證測試試產試銷量產，而試產良率狀況，也可以了解未來大量生產是否穩定，大致可看出此產品是成功（暢銷）或失敗（滯銷），從系統產品而言，良率和各工程單位有直接關係（如ME/IE/PE等），自然就認為試產良率是工程單位的責任，此為似是而非對流程概念不清所致，試想試產良率就是前流程的設計品質總體績效表現，理論上是沒有設計問題，只有生產熟悉度及零件問題，所以試產良率至少應有穩定量產水準良率的八成以上才對，若明顯差異太大，即可解讀為設計尚不成熟，自然是研發設計單位的責任，甚至可以用試產良率為設計品質的績效衡量指標，雖然試產也是設計和工程單位的責任交接時段，畢竟設計幾近交棒，而工程正好要接棒，所以其（試產）良率才是設計單位的成續單，許多公司不明白其道理，反而把良率低怪罪於工程單位，無怪乎設計品質怎麼做也做不好！7.量產性即設計樣品經仔細調整及測試，且全部合格者當我們用心去訪談10個公司研發設計主持人，問及如何把量產性設計進去，幾乎將近八成以上的主持人，會回答保證所有樣品測試皆合格即表示有量產性，此膚淺認知可以說完全不了解量產性特質，它就是很容易大量生產且不易出錯，例如： 1.螺絲愈少愈好，甚至沒有 2.調整愈少愈好 3.作業時間愈短愈好 4.疏失機會愈少愈好 5.產品特性愈穩定（標準差小）愈好 6.容易測試、偵測愈佳 7.愈方便維修愈佳 8.傻瓜都不會做錯更好 9.少用人工，多用自動化更佳 10.模組化拆裝容易，減少失誤更好。於本文曾說明的設計品質範圍七個項目，若相互有衝突時，研發單位通常會犧牲量產性，因為通常研發人員較不了解生產且好生產的受益者是生產單位，和研發單位的績效考核無關，只有極少數非常精緻的研發機能才會在意量產性問題，進而會根據以往生產經驗，整理出查核表做為設計準則之一（DFM , Design for Manufacture），於產品驗證亦列入必查核事項之一，但因產品線的量產性差異大，所以查核表(Check List)建置應考慮不同產品的適用彈性，目前世界級公司已如此做，國際大型台商正在建立中，除了查核表建置外，於產品量測特性部份，若設計樣品足夠（10件以上），宜利用統計概念計算製程能力(Cp & Cpk)及超出規格的機率，此亦為量產性衡量方式之一。8.別單位提出一卡車問題，他們行由他們設計好了！我不幹可以吧！當設計品質不佳（其實事前考慮不周詳所致），於設計審查時提出一堆問題，研發當事責任者，工作壓力過大，就造成情緒性反彈，通常較常見的有：我不幹了、給你們設計、你們行，你們來做、為什麼不提早告知、不行，那我改規格、你們不會測，那樣做是不對的、你們亂測，我不予回應、你們不按正常使用，東西弄壞還要求對策等，因此除了物性設計外，設計者本身的人格特質也很重要，希望是成熟的不情緒化、抗壓性好、EQ高、開放性不封閉思維、能廣納資訊胸有成竹，反之就很難溝通，只要火車頭（研發）不動，只有原地踏步再急也沒有用， 故研發更需要有人文、社群等活動，增進人與人的交流、了解、接納、欣賞、尊重的特質，無形中對創新及解決問題會有很大助益，工程師容易陷入技術框架內，若能適當引導有市場（商機）概念及管理（人性）能力，將可成大器承擔科技產品事業責任者，回顧國內外成功的科技企業主，幾乎都是工程師（技術）出身，加上敏銳的市場概念和優良的管理能力！有眼光的企業主，不應只強調研發單位的技術能力，需設法輔以人文和市場概念。三、何為正確的設計品質觀念和執行方法1.如何建立產品規格前負面表列的產品規格以人治建立是不好的，那麼如何建立才適當？於此先說明建立流程於下： 市場要求之分析和評估工 程 規 範(簡要總整理）產品規格書(詳細說明)產品驗證測試評估計劃書 1.1市場要求之分析評估，從市場調查了解市場環境、事業機會、技術趨勢、競爭資訊、市場定位進而訂定產品各種可量化的目標，目標尚需進階檢討才定案，此產品目標含：使用者定義、使用者環境、產品機能目標、使用性目標、時程目標、維修目標、品質目標、可靠度目標、成本目標、投入資源目標等。 1.2工程規範，即經上述分析評估及競爭公司產品比較後，訂定的初步規格，為表列式，視產品複雜度，此工程規範大約3 2頁，表達產品規格概況。 1.3產品規格書，為對每一項規格項目詳細說明（含定義、接線、量測、程序、允許標準、參考標準），以資訊電子產品為例，其規格書內容至少含：簡介、產品特性、電源要求、信號要求、基本機能、外觀要求、機構要求、運送保護要求、電磁干擾/幅射要求、安全性、輸入標準、使用環境、可靠度維修、產品驗證、相關測試、包裝、文件、附件、附錄等。 2.開發設計專案成立前的準備工作（開發案的前置準備）前述產品規格書產生之前，當然已完成市場評估及報告，但規格書定案後就必須更深入檢討如何銷售，此稱之行銷策略及報告，其內容至少應包括產品規格概述、設計目標、產品外形、產品定位及圖示、行銷策略分析、行銷策略結論等，接下來財會就需建立獨立開發帳號及資金，和開發團隊、主持人、產品經理、行銷經理之指定，若一切就緒即行安排研發專案的宣告會議，通常副總以上為主席，所有相關成員皆必須參加，先由主席報告此案的機會、期望及可能問題和如何解決的方向，接下來由產品經理報告產品概況及團隊成員、各責任範圍面臨挑戰，大約行程進度、專案管控等，而行銷經理再行報告此案未來的行銷策略，之後各成員相互提出討論，最好能對可能瓶頸、預知問題深入研究解決之道，研發成員對時程會有意見，產品經理應從市場機會角度，說服研發之時程和規格問題，宣告會議結束，本案即正式開始研發設計。3.何為適當的研發設計流程從設計流程約略可以看出未來產品層次和水準，而美系或日系相關文件資料皆有完整的研發設計流程，從實務角度適當的設計流程至少應具下列特質： 3.1 階段概念：以工作屬性特質分類，每告一個段落稱之一個階段，以電子產品為例：設計文件產出的設計（含初步和細部）階段、工程雛型樣品階段、成熟設計樣品階段、試產產品階段、量產產品階段等。 3.2 輸入輸出概念：每一階段皆必須定義輸入條件、資料、資源，和定義輸出文件、樣品、報告等，最好能依不同產業屬性明定詳細名稱和內容，同時上階段的輸出即為下階段的必要輸入主項目（應另有額外輸入內容，如資源和零組件準備等）。 3.3 設計審查（Design Review）概念：此又稱評價或評估，即每一個階段的結束前，應安排管理性質的設計審查，檢視此階段的輸出品質夠好，可做為下階段的輸入，若嚴重問題項目的原因尚不明，是不允許審查通過，應針對問題解決或重做。 3.4 產品驗證(Product Verification)概念：若有設計樣品或產品，依不同階段屬性，執行必要的測試驗證，例如：產品機能檢測、設計準則查核、裝運測試、安全測試、電源測試、精密量測、環境測試、可靠度測試等，此為執行技術面部份。 3.5 周邊配合概念：即在整個開發流程中，不同時間點會有不同的執行配合事項例如：非正式及正式料表發行、參展或宣告、客戶說明書/維修手冊、客戶試用、第一批正式出貨，可大量供貨宣告等。 4.如何執行產品驗證有了設計樣品，才執行產品驗證測試，有關執行重點參考於下：（所有樣品全數皆需測試） 4.1 執行前要有評估計劃（Comprehensive Test Plan）書，內含各不同驗證階段的測試項目、樣品數、各項目的測試流程、時間進度、設備能量分配、責任者等，及有關各測試項目程序細節一併說明。 4.2 不同階段之驗證重點： 4.2.1 手工雛形樣品階段，如：1.基本產品功能、特性是否如產品規格所述 2.外形設計、尺寸、重量確認 3.安全規範是否符合 4.可靠度初測、預估、故障模式與效應分析 5.確認是否符合各種設計準則規定 4.2.2 成熟設計樣品階段，如：1.設計機能界限測試（含破壞性測試）及故障模式分析 2.確認所有產品性能、安規等，沒有設計性問題 3.易製化（量產性）評估，含製造設計(DFM)、測試設計(DFT)、參數能力分析等 4.可靠度詳測，含：環測、裝運、儲存、加速壽命測試、電源、標準測試。 4.2.3 試產產品階段，如：1.QC工程圖確認及定案 2.良率、效率、易製化確認 3.製程篩選條件確認 4.可靠度最終水準展示及建立量產可靠度監督計劃 5.生產之治具、工具、設備最佳化之確認 4.3 硬體及軟體驗證要求重點： 4.3.1 硬體部份，如：1.品質：包裝、外觀、內觀、材質、尺寸、結構、功能、特性等 2.可靠度：使用環境、時間、強度、機率、貯存、運輸、意外等 3.安全：產品及法規等 4.3.2 軟體部份，如：1.品質：易學、共容、親和、反映、容量、功能、性能、擴充性等 2.可靠度：使用環境、次數、讀寫失誤率、盲點、相衡、意外等 3.安全：防衛及機密等 4.4 由獨立的專責單位執行：國外實驗室負責設計品質之驗證測試，稱產品保證(Product Assurance)，國內稱設計品保(Design QA)，若在大研發處下的單位，則為部編制和各設計部是平行對等的，亦可在大品保處下設部，和各QA單位是平行的，前者編制重開發速度，而後者編制是重品質具制衡作用。 5.如何執行設計審查（或稱設計評價、評估）於每一個開發階段結束前，應安排管理面的審查會議，有關重點參考如下： 5.1 基本設計階段，如：1.產品外形（I/D）是否定案 2.主元件是否選定，設計架構確認 3.專案進度、資源、設備等之確認 4.文件產出是否完備 5.2 細部設計階段，如：1.確認產品可達成、可行性 2.性能/機能特性，模擬值符合規格表 3.是否就緒可予備料，以利樣品製作 4.文件產出是否完備 5.3 設計樣品階段，如：1.實物樣品機能、性能確認 2.評估設計成熟度，設計問題影響程度 3.專案進度發展和原計劃差異之後援和調整 4.是否就緒可予量試前置準備 5.文件產出是否完備 5.4 試產階段，如：1.量產可行產評估，含a.設備、儀器、冶具 b.製程參數、能力掌握及未來行動方向 c.各種管制、檢測、流程等之安排 d.良率或直通率評估及問題掌握、對策方向等 2.是否有足夠資訊，提供業務/服務單位後續行動 3.文件產出是否完備以上設計角度的概念，相同的道理可延伸大量生產階段及試銷階段，甚至有了經驗，可予整理從流程及責任單位角度，建立設計審查之查核表，以利執行。 6.如何有效解決開發時程進度落後問題影響開發時程進度，因素很多，茲就針對下列五大方向，分別說明： 6.1 時程訂定及承諾部份： 6.1.1 承諾進度前，必須先了解和掌握目前可利用的資源狀況，有否不足，如何解決！ 6.1.2 承諾前，有否進度明確展開，並了解各階段的瓶頸所在，如何突破困境！ 6.1.3 從技術面角度，是否先了解本案的技術困難度，若超過能力範圍，有否腹案！ 6.1.4 對已承諾的進度，有否風險拿捏評估，即悲觀、正常、樂觀進度之預期因應！ 6.1.5 若發現有先天性問題，有否預備尋求外部資源協助，何時進行，如何展開有關細節。 6.1.6 如何看待假設性條件，若假設性不存在應有變通腹案，其決定點為何！ 6.1.7 時程承諾是雙方的，若為單方要求，強迫承諾是在講假話，要求者要聽假話還是真話！ 6.2 研發專案前置準備部份： 6.2.1 專案小組指定，有否考慮成員間互補問題，發揮最佳搭配成效。 6.2.2 專案宣告會議，有否再度確認規格、時程、小組及責任、開發目標、重點、瓶頸等。 6.2.3 對時程有否PERT展開，重要路徑(CPM)為何，那些部份可調整和控制進度。 6.2.4 如何預知工作人力吃緊，及如何防範且適當安排，分散人力減少峰值。 6.2.5 當本單位有資源不足，有否方案向別單位借調人力、技術、設備等解決問題。 6.3 專案執行及管理部份： 6.3.1 若主事者經驗不足，有否考慮老少配，解決瓶頸問題和提高執行成效。 6.3.2 重要零組件取得，是否請資深採購協助，以免因缺料而影響開發進度。 6.3.3 專案檢討每週是否如期執行，是否注意各機能整合，有否資源協助進度落後單位。 6.3.4 主持人有否經常到工作場所關心和了解狀況，非正式檢討是否經常可見。 6.3.5 如何減少溝通失誤，從客戶開始到各小組間是否常見行動追蹤表，減少失誤。 6.3.6 有否無法抗拒因素(我方及客戶)，若有必要就需要進度調整(Re-Schedule)。 6.4 技 術暨品質部份： 6.4.1 產品驗證測試是否深入確實，測試項目是否足夠，注意工作品質確實看出問題。 6.4.2 品質問題經分析，若已知真因就要評估後續對策對整體時程進度的影響。 6.4.3 以上若真因不明，需評估尚要多少時間研究，於何時提出方不致影響進度。 6.4.4 若品質問題未能解決，要考慮此問題對上市行銷影響程度，再決定是否a. 修改規格，保持進度（問題影響少） b.問題忽略，保持進度（不影響）c.問題解決為止，進度延後(影響大) d.邊做邊改，保持正常進度（可掌握） 6.4.5 任何產品品質問題，皆必須解決並反映於時程進度，若有影響如何克服。 6.4.6 主持人(產品經理或專案Leader)面對問題的基本心態，會直接影響全案的成敗。 6.5 整體及結果面部份： 6.5.1 專案小組成員士氣問題，後天部份可於管理和激勵上提高主動積極精神。 6.5.2 有否考慮產業生態及執行進度概況，對專案達成度有一定評估標準，予適度獎勵。 6.5.3 為使專案時程有更好管控，有否進行和客戶與供應商同步作業的方法。 6.5.4 如何解決零件、樣品傳遞疏忽問題，盡可能安排高度自制者執行之。 6.5.5 如何減少因人為因素，不預期的通知而來不及準備，專案透明化、電腦化。 6.5.6 若有特殊需要，壓縮時程，可採重償之下必有勇夫方式，成功機率高。 6.5.7各單位角色、責任明確訂定，不要隨意使用研發資源或非預期性干擾而影響進度。 6.5.8 每案結束，需檢討利弊心得，找出典型好壞案例，成為專案管理活教材，每年增列、更新。7.主持人及開發團隊成員素質，才是開發案的成敗關鍵因素經統計實際案例的成敗因子，人性因素才是影響全局最關鍵的要因，若某公司的設計品質從未做好，時程進度也從未符原計劃，那麼幾乎可以確定問題出在研發最高主管，若各開發案有的成功（品質及時程皆符預期），有的失敗（品質不好，商機喪失），則問題不在研發最高主管，而是各個專案不同的主持人，當然專案小組成員亦有影響，其關係是互動的，主因還是在主持人（主導或管控專案發展的責任者），有關主持人的人性因素注意重點於下： 7.1 人格特質是成熟的，對未來充滿自信，態度積極主動，執行小心謹慎，勇於承擔責任！ 7.2 專案管理能力，有眼光大格局，備市場靈敏度，有策略，了解產品，溝通好，有變通力，虛心學習。 7.3 六不用原則：一意孤行/憂柔寡斷/到處樹敵/聽令行事/好好先生/蓋問題說假話。 8. 如何評估設計量產性前述負面表列第6項，試產良率是評估量產性重要指標之一，進而第7項有生產設計（DFM）、測試設計(DFT)以及量測特性的製程能力(Cp & Cpk)皆為量產性參考評估之一，現將觀念有系統整理，設計量產性評估方式有下列幾種，任擇其一皆可： 8.1 試產良率角度：衡量項目有產出良率、製程直通率、或製程不良率等。 8.2 生產成本角度：衡量項目有每台（件）加工費、或加工工時，愈簡單則愈佳。 8.3 產品特性角度：衡量項目有參數能力(Cp & Cpk)，指數愈高愈佳。 8.4 易檢測性角度：衡量項目有測試涵蓋率及偵測能力，指數愈高愈好。9. 如何預知研發專案做得好不好其實當研發設計專案的宣告會議時，即可看出未來發展方向，我們稱為預知，若能預知就可以提早防範，為此提出預知研發專案發展好壞的觀察建議： 9.1 產品企劃的落實程度：主要有三大影響層面，即a.