품질과 신뢰성 - 1

KangMyungJoe·2022년 7월 4일
LG AImers
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해당 시리즈는 LG에서 지원하는 LG Aimers의 교육 내용을 정리한 것으로,
모든 출처는 https://www.lgaimers.ai/입니다.

22년 7월 4일, LG Aimers 교육이 시작되었다.

다양한 카테고리의 강의가 있지만, 이렇게 순서를 정해주신 데에는 이유가 있다고 생각하고

다른 카테고리 강의까지 합하면 38강인데, 7월 29일까지 모두 완강하려면 하루에 2강정도는 들어야할 것 같다.

품질과 신뢰성 강의 8강 중 2강을 수강했다.

기존 컴퓨터공학에서 다루지 않는 품질에 대해 다루는 강의다.

품질(Quality)의 개념

전통적 품질관리에서의 품질이란, "규격에 부합하는 것"이라 여긴다.
하지만, 오늘날의 품질이란, "고객의 명시적 묵시적 요구를 충족시킬 능력이 있는 특징이나 특성의 전체"라 여긴다.

품질정의의 변화: 규격적합성 -> 고객 요구의 충족

이렇게 관점이 변화된 이유는, 아무리 규격에 적합하더라도 규격 자체가 고객이 원하는 것이 아닐 경우 의미 없다는 사실이 부각됨에 따라 변화했다.

품질의 구성요소에는 2가지가 있다.

  • 제품특징 : 시장점유율의 확대나, 보다 높은 가격을 통하여 주로 '판매수익의 증대'에 기여하는 요소
    '설계품질'로 이해되며, 이를 개선하기 위해서는 원가상승이 불가피하다.

  • 무결함 : 재작업, 폐기처분, 고객불만 등의 감소를 통해 '원가절감'에 기여하는 요소다.
    '적합품질(제조품질)'로 이해되며, 이를 개선하면 고객의 불만이 감소된다.

품질의 유형

품질에 유형에는 크게 4가지가 있다.

  1. 요구품질 : 제품, 서비스를 사용하는 사람의 입장에서 요구하는 품질로, 정량적인 수치로 측정하거나 규정할 수 없는 개념의 품질이다.

  2. 설계품질: 기업의 품질방침 및 장비, 시설, 기능, 인력 등의 제조역량을 고려하여 추상적인 요구품질을 구체적으로 설계도면 등에 명문화한 품질로, 제품의 크기나 모양, 강도, 성능 등의 규격을 결정하여 제조활동의 지침을 제공하는 것을 말한다.
    설계품질의 주요 고려사항으로는 2가지가 있다.

  • 고객의 요구품질을 구체화하는 기술수단 : 고객의 요구를 파악했다 하더라도, 이를 실현할 수 없는 기술수단이 없으면 무용지물
  • 비용 : 시장에 판매할 가격과 제품생산에 필요한 비용을 고려하여 회사의 품질방침에 맞는 설계방침을 결정해야 함

    설계품질은 기술과 비용이라는 제약조건과 경쟁제품의 품질 및 가격을 종합적으로 고려하여 결정되는 품질수준이다.

  1. 제조품질 적합품질 : 원자재 품질, 설비능력, 공정능력, 기술수준, 작업자 숙련도 등 제조시스템의 다양한 원천에서 발생하는 변동성과 불확실성에 의해 제조품질이 결정되고, 요구품질을 구체화한 설계품질과 비교하여 얼마나 적합하게 제조되었는지 비교하여 제조품질의 수준을 판단한다.

  2. 사용품질 시장품질 : 고객이 제품, 서비스를 실제로 사용한 후에 그 제품으로부터 기본적인 욕구의 충족, 애프터서비스, 보전, 신뢰성 등에 대한 만족감 또는 불만을 인식함으로써 결정된다.

품질의 8가지 차원

  • 성능 : 제품의 기본적인 운용특성
  • 특징 : 성능의 부차적, 보완적 특성
  • 신뢰성 : 사용환경에서 규정된 기간동안 고장없이 작동될 성능
  • 적합성 : 설정된 표준이나 규격에 부합되는 정도
  • 내구성 : 제품의 사용수명
  • 서비스성 : 수리 용이성과 신속성, 수리능력, 직원의 친절도 등
  • 심미성 : 제품의 외관, 느낌, 소리, 맛, 냄새 등과 같은 선호도 특성
  • 인지품질 : 광고, 이미지, 브랜드 등에 의해 형성된 지각품질

ISO 9000 시리즈에서의 품질: 제품, 서비스가 명시 또는 묵시된 요구를 충족시킬 수 있는 능력으로서 가지고 있는 특징 또는 특성의 전체로, 기업의 경영철학과 사회, 기업간 신뢰확보의 수단으로 인식

종합적 품질

제품과 서비스는 아무리 훌륭하더라도, 고객에게 수용되지 않으면 아무런 의미가 없다는 점에서, 고객 지향적인 품질 정의가 중요하다. 이를 위해 고객을 만족시킬 수 있는 품질을 달성하기 위해서 제조시스템의 가치사슬을 고려할 필요가 있다.

고객 만족의 관점에서 제품, 서비스의 품질 (Quality) 뿐만 아니라, 비용(Cost), 납기(Delivery)도 중요한 요소로 여겨진다.

즉, 투입자원과 생산과정, 최종 제품의 모든 QCD를 포함하여 광의의 기업의 질 이라고 부른다.

기업에서 저품질로 인해 드러난 실패비용은 빙산의 일각과 같다.

예를 들어, 검사, 서비스, 폐기, 재작업, 불합격 등과 같이 정의가 쉽고 측정할 수 있는 손실은 매출의 4~6%에 해당하지만, 설계변경, 과다 재고, 납기 지연, 사무 비용, 판매 손실, 고객 신뢰도 추락과 같이 회계상 파악이 불가능한 손실은 매출의 25~30%에 해당한다.

  • 품질이 상승하면, 서비스품질에 대한 소비자의 인식이 시장에서 거래될 수 있는 판매가격을 결정하기 때문에 고품질 제공 -> 브랜드 인지도 상승 -> 높은 가격 과 같은 프로세스를 적용할 수 있다.

  • 반대로, 품질 불만족 때문에 초래되는 고객 이탈율의 증가는 기회손실 비용이 발생하며,
    고객 이탈율을 5% 감소시키면, 기업의 수익이 업종에 따라 25~82%까지 증가함을 알 수 있다.

품질비용의 종류


품질비용은 생산자 품질비용, 사용자 품질비용, 사회적품질비용 3가지로 나눠지며, 생산자 품질비용은 예방비용, 평가비용, 실패비용으로 구분한다. 추가적으로 실패비용은 기업 내부의 실패비용과 외부의 실패비용으로 나눈다.

  • 예방비용 : 처음부터 불량이 발생하지 않도록 하는 데 소요되는 비용으로, 품질계획 비용, 검사 및 시험게획 비용, 공정관리 비용 등이 있다.

  • 평가비용 : 소정의 품질 수준을 유지하는 데 드는 비용으로, 공정검사 비용, 수입검사 비용, 완제품 검사 비용, 검사 및 시험장치 유지보수 비용 등이 있다.

  • 실패비용 : 소정의 품질 수준을 유지하는 데 실패하여 발생하는 비용으로, 폐기 비용, 재작업 비용, 외주불량 비용, 재검사 비용 등과 같은 내부실패비용과 고객반품 비용, 환불 비용, 무상수리 비용, Recall 비용과 같은 외부실패비용이 있다.

품질비용에 대해 새로운 개념을 정의한다.

기존 프로세스의 경우 검사에 의존하여 출하 품질을 보증하여, 고품질을 확보하기 위해 검사 및 재작업, 폐기 등의 비용적 Loss가 불가피 했지만, 새로운 품질개념에서는 불량을 만들지 않는 프로세스를 구축함으로써 검사, 재작업, 폐기 등의 Loss를 발생시키지 않는다.

잠재적 변동이해를 위한 지침

  1. 각각의 변동요인은 서로 동일하지 않다.
  2. 제품 및 공정에서의 변동은 측정 가능해야 한다.
  3. 개별적 출력의 결과는 예측할 수 없다.
  4. 원인에 대한 형태를 특정 출력특성으로 계통화 해야한다.
  5. 변동은 우연(Random)과 이상(Assignable) 원인으로 구분된다.

  • 변동의 이상원인 : 비정상적인 요인에 의해 일어나는 변동, 각각의 개별적 요인에 의해 발생, 큰 변동을 나타낸다. 예) 재료의 불량, 비숙련 작업자, 잘못된 설정

  • 변동의 우연원인 : 정상적인 운전상태에서 존재하는 공정의 고유한 변동, 많은 개별적 요인에 의해 발생, 작은 변동폭을 나타낸다. 예) 재료, 기기, 위치의 미약한 변동

데밍의 공정에서의 변동 원인 분석에 따르면,
공정 내 변동은 94%의 우연변동과 6%의 이상변동에 의해 좌우되어진다고 본다.

SPC란

SPC란, 공정에서 요구되는 품질이나 생산성 목표를 달성하기 위하여 통계적 방법으로 공정을 효율적으로 운영해 나가는 관리방법으로, 불량원인을 쉽게 발견하도록 도와주고 공정상태를 탐지해주고, 개선을 위해 어떤 대책이 합리적인가를 결정하는 데 도움을 주는 과학적 관리기술이다.

  • S (Statistical) : 통계적 자료와 분석기법을 이용하여
  • P (Process) : 공정의 품질변동을 주는 원인과 공정의 능력 상태를 파악함으로써
  • C (Control) : 주어진 품질목표가 달성될 수 있도록 끊임없이 품질개선이 이루어 지도록 관리해가는 활동

제품 특성에 관리는 인과 관계 Y=F(x)를 이해하는 것이고, 공정 입력에 대한 측정을 통하여 제품 출력의 상태를 예측할 수 있다면 공정은 관리 하에 있다고 한다. 관리의 목표는 언제나 입력에 대하여 변동을 탐지하고 적절한 조치(개선, 실수 방지)를 실행하기 위한 것이다.

SPC의 장점과 단점

  • 장점 : 결함 방지에 효과적, 불필요한 공정 조정을 방지한다. 공정 능령에 대한 정보를 제공하고, 생산성을 향상하며, 계랑치(변수) 데이터와 계수치(속성) 데이터 모두 사용가능하다.

  • 단점 : 데이터의 정확한 수집 및 올바른 관리도가 필요하다. 관리도에 대한 올바른 분석과 패턴에 대한 적절한 조치가 필요하며, 모든 사람이 교육을 받아야 한다.

왼쪽 그림의 경우 산포가 큰 상태이므로, 산포를 줄이는 데 힘을 써야하며 오른쪽 그림의 경우 산포는 적절하지만 공정이 정확하지 못해 공정이나 설정을 교정하여 중심을 맞추도록 한다.

SPC에서 사용되는 통계적 기법으로 아래와 같이 사용한다.

  • 평균, 분산, 확률분포, 관리도 및 공정능력 지수
  • QC 7가지 기본도구 및 신 QC 7가지 기본도구
  • Qc 7가지 도구는 적은 데이터로부터 가능한 한 신뢰성이 높은 객관적인 정보를 얻는 데 가장 유효한 수단이다. (파레토 차트, 특성요인도, 체크시트, 히스토그램, 산점도, 그래프, 관리도)

QC7 Tool의 특징은,

  1. 쉽게 작성
  2. 쉬운 이해
  3. 누구나 사용가능
  4. 넓은 적용 범위
  5. 높은 유용성
  • 파레토 차트 : 데이터를 몇 개의 범주로 구분하여 문제의 원인을 파악하려는 기법
  • 특성 요인도 : 문제의 결과(특성)가 어떠한 원인(요인)으로 일어나는지 원인 관계를 살펴보고 도식화하여 문제점을 파악하려는 기법
  • 체크 시트 : 공정으로부터 필요한 자료를 수집하는 데 손쉽게 사용하는 도구, 데이터간 변환이 가능
  • 히스토그램 : 특정 조건하에서 취해진 데이터가 존재하는 범위를 몇개의 구간으로 나누어 각 구간에 포함되는 데이터의 발생도수를 도수 표로 작성한 다음 이를 도형화 한 것으로, 전체 데이터의 분포상황을 파악
  • 산점도 : 두 종류의 데이터 사이의 관계를 그림으로 나타낸 것으로, 결과와 원인 사이의 관계가 어느 정도인지 대략적으로 파악하는데 이용한다.
  • 그래프 : 데이터를 도형으로 나타내어 수량의 크기를 비교하거나 수량의 변화 형태를 알기 쉽게 나타낸 기법
  • 관리도 : 관리 상한과 관리 하한을 설정하고, 공정 평균을 설정하여 관리하에 있는지, 관리를 벗어난 상태인지를 파악하는 기법
  1. 계량형 관리도 : 연속형 측정데이터 기반 관리도. 예) 두께, 무게, 길이, 부피, 강도 등
  2. 계수형 관리도 : 이산형 품질특성치를 관리하기 위한 관리도. 예) 반도체 웨이퍼에 포함되어 있는 결점의 수
  • 각 변수가 독립적인 경우 단변량 관리도를, 연관관계가 있을 경우 다변량 관리도를 사용


관리도에서 위와같은 형상의 그래프가 보일경우, 관리를 벗어났다고 판단한다.

내일은 전사적 품질관리에 대해 공부.

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