다구찌는 종래의 방법과는 다른 관점으로 품질을 보고, 품질을 향상시키기 위해 전통적인 접근방법과는 다른 각도로 접근할 것을 주장하였다. 다구찌 방법의 핵심은 두 가지로 볼 수 있는데 그것은 손실함수와 로버스트 설계이다.
손실함수(Loss Function)
손실함수가 무엇인지를 이해하기 위해서는 우선 품질에 대한 기존의 개념과 다구찌의 개념이 어떻게 다른지 살펴볼 필요가 있다. 기존의 관점에서는 품질을 바람직한 속성으로만 보았다. 그러나 다구찌는 품질을 '손실'의 관점에서 이해하여 손실을 줄여야만 더 좋은 품질을 얻을 수 있다고 보았다. 다구찌는 '품질이란 물품이 출하된 다음 사회에 주는 손실이며, 다만 기능 그 자체에 따른 손실은 제외된다.'라고 정의하고 있다. 여기서 손실이란 제품이 완전하지 못함으로써 발생하는 낭비, 비용, 잠재적인 손해 등을 말한다. 이러한 그의 입장을 설명하기 위해 다음과 같은 예를 들고 있다. '와이셔츠를 깨끗이 입으려면 세탁을 하거나 다림질을 해야 한다. 한 벌의 와이셔츠는 약 80회 정도 세탁하여 입은 후 버려진다고 한다. 현재 세탁을 맡기면 1회에 약 4000원 정도가 든다. 한벌의 와이셔츠 세탁비는 320,000원이라는 결과가 된다. 만약 오염이나 구김을 절반으로 줄여주는 새로운 와이셔츠가 만들어진다면, 그것은 소비자의 세탁비 부담을 160,000원 덜어준다. 이 새로운 와이셔츠의 원가가 10,000원 더 높더라도 그것을 20,000원 비싸게 판다면 메이커는 10,000원의 이익을, 소비자는 140,000원의 이익을 누리게 된다. 그뿐 아니라 세탁횟수가 절반으로 줄어 세탁 후의 더러워진 물이나 세탁시의 소음도 절반이 된다. 결국 공해를 반감시키고 물이나 세제 등의 자원도 절반이 된다.' 또한, 한 제약회사에서 새로운 수면제를 개발했을 때 이 약이 수면제로서의 효능이 탁월하다고 할지라도 만일 이 약의 복용에 따라 많은 부작용이 생긴다면 이를 손실이라고 생각할 수 있다. 수면제의 경우와 같이 유해한 부작용이 발생하는 것 이외에도 제품에 대한 소비자의 사용상 요구가 만족되지 못하거나 제품이 이상적인 성능을 발휘하지 못하는 것도 손실의 예라 할 수 있다.
기존의 관점과 다구찌의 관점의 차이를 좀더 구체적으로 살펴보기 위해, 생산한 제품에 대한 양/불량을 판정할 때 발생하는 손실을 생각해 보자. 전통적 기준에 따르면 생산품의 특성치가 규격상한과 규격하한의 사이에 들어가면 모두 양품(합격품)으로 판정되고, 하한보다 작거나 상한보다 크면 모두 불량품(불합격품)으로 판정된다. 예를 들어 지름 10cm 짜리 포탄을 생산할 때 규격하한을 10-0.02=9.98cm 라고 하고 규격상한을 10+0.02=10.02cm 라고 하면 생산한 포탄의 지름이 9.98cm 와 10.02cm 사이에 들어가면 양품으로 판정되고 9.98cm 보다 작거나 10.02cm 보다 크면 불량품으로 판정된다.
기존의 관점으로 볼 때 규격하한과 규격상한의 사이에 들어간 양품은 비용 즉 손실을 발생시키지 않지만 그 사이를 벗어난 불량품은 폐기비용이나 수리비용과 같은 비용을 발생시키므로 생산자에게 손실이 된다. 따라서 생산자는 허용공차를 만족시켜서 불량품을 생산하지 않도록 하는 것을 목표로 하게 된다.
다구찌의 관점으로 볼 때는 생산한 제품이 목표치를 정확하게 충족시키지 않는 이상 그 제품은 손실을 발생시킨다. 전통적 관점에서는 생산한 제품이 불량품으로 판정되지만 않으면 폐기비용이나 수리비용과 같은 비용을 발생시키지 않으므로 생산자에게는 손실이 생기지 않는다. 그러나 품질특성치가 규격범위 내에 있다하더라도 목표치와 일치하지 않으면 고객에게 불편을 야기시키는 등의 다른 손실을 수반한다. 예를 들어 고객들이 구두를 살 경우, 원하는 치수보다 다소 크거나 작은 것을 신을 수는 있어도 자기가 원하는 정확한 치수를 보다 선호한다. 따라서 생산자는 목표치를 충족시키는 것을 목표로 하게 된다.
생산한 제품이 발생시키는 손실이 "0" 이 될 때는 제품의 품질특성치가 목표치를 만족시키는 한 점 뿐이다. 그리고 규격하한과 규격상한의 사이에 있든 바깥에 있든 마찬가지로 목표치에서 멀어질수록 더 큰 손실을 발생시키고 손실곡선은 목표치에서 멀어질수록 가파르게 된다.
이와 같은 형태의 손실을 수식으로 유도한 것이 다구찌의 2차 함수형 손실함수(quadratic loss function)이다. 다구찌의 손실함수는 다음과 같다.
L(y) = k (y-m)2
여기서 k는 품질손실계수라고 불리는 상수이고 y는 제품의 품질특성치이다. m은 제품의 품질특성에 대한 목표치이다.
제품의 품질특성치는 보통 망소특성과 망대특성 그리고 망목특성의 세 가지로 구분된다. 망소특성이란 배기가스량, 마모량, 처리시간, 불순물의 함량, 균열, 소음 등과 같이 특성치의 값이 작으면 작을수록 좋은 특성을 말하는 것이고, 망대특성이란 인장강도, 접착강도, 사용수명, 효율, 내구성 등과 같이 크면 클수록 좋은 특성을 말하는 것이다. 그리고 망목특성은 제품의 길이, 무게, 두께 등과 같이 목표값이 주어진 경우 특성치의 값이 목표값에 가까울수록 좋은 특성을 말한다.
로버스트 설계(Robust Design)
로버스트 설계의 개념을 이해하기 위해서는 먼저 노이즈(noise)의 개념을 알아둘 필요가 있다. 노이즈란 제품을 생산할 때 제품에 변동을 일으키는 원인, 즉 변동원인을 말한다. 예를 들면 진동, 소음, 기후, 온도, 습도, 먼지, 작업자의 습관 또는 실수, 기계의 노후, 공구의 마모 등이 있다. 로버스트 설계는 제품이 노이즈에 둔감한 즉 노이즈에 의한 영향을 받지 않거나 덜 받도록 하는 설계를 말한다.
다구찌의 로버스트 설계를 설명하기 위해 노이즈에 대한 기존의 접근방법과 다구찌의 접근방법이 어떻게 다른지 살펴보기로 하자.
기존에는 제품에 변동을 일으키는 노이즈를 발견하게 되면 그 노이즈를 제거하거나 차단하기 위해 생산공정을 재설계하는 것이 보통이었다. 이럴 경우 문제의 원인을 제거한다는 면에서 바람직해 보일 수도 있으나 실제로는 재설계에 의한 고비용이 문제가 된다.
한편, 다구찌의 로버스트 설계의 개념에 의하면 노이즈를 발견하게 되었을 때 노이즈를 제거하거나 차단하는 것이 아니라 노이즈에 의한 영향을 없애거나 줄일 방법을 찾는다. 즉 노이즈는 그대로 두고 제품이 그 노이즈에 둔감하도록 설계를 하는 것이다. 이렇게 할 경우 노이즈를 직접 제거/차단하는 방법보다 더 적은 비용이 들게 된다.
일본에 있는 한 타일회사는 가마 안에서 구워져 생산되는 타일에 치수불량이 많이 생기는 문제로 고민을 하고 있었다. 똑같은 크기의 타일을 가마 속에 넣더라도, 구워져 나온 타일의 크기가 균일하지 않아, 많은 타일을 치수불량으로 폐기처분 해야만 했다. 결국 그 원인을 찾아내었다. 가마 내의 온도가 균일하지 않기 때문에 가마 속에서 타일의 변형율이 달라지기 때문에 이런 문제가 발생한 것이었다. 가장 쉽게 생각할 수 있는 해결책은 가마 내의 온도가 균일하게 전달될 수 있도록 가마 자체를 재설계하는 것이었다. 이 방법은 원래대로 생산하여 불량품을 가려내서 폐기하는 방식보다는 장기적으로 볼 때 비용이 덜 들기는 하지만 여전히 비용이 많이 들었다. 이 문제를 해결하기 위해 구성된 팀은 가마를 재설계 하지 않으면서 문제를 해결할 방법을 찾아 토의를 한 결과 타일 내의 석회석 성분의 비율을 약간 변화시킴으로써 온도차에 의한 영향을 덜 받도록(즉, 로버스트하게) 만들 수 있다는 해결책이 나왔다. 이 방법은 비용이 적게 들뿐만 아니라 그 효과도 가마를 재설계하는 방법 못지 않게 좋았다. 결국 이 방법이 채택되어 문제를 성공적으로 해결하게 되었다.
손실함수(Loss Function)
손실함수가 무엇인지를 이해하기 위해서는 우선 품질에 대한 기존의 개념과 다구찌의 개념이 어떻게 다른지 살펴볼 필요가 있다. 기존의 관점에서는 품질을 바람직한 속성으로만 보았다. 그러나 다구찌는 품질을 '손실'의 관점에서 이해하여 손실을 줄여야만 더 좋은 품질을 얻을 수 있다고 보았다. 다구찌는 '품질이란 물품이 출하된 다음 사회에 주는 손실이며, 다만 기능 그 자체에 따른 손실은 제외된다.'라고 정의하고 있다. 여기서 손실이란 제품이 완전하지 못함으로써 발생하는 낭비, 비용, 잠재적인 손해 등을 말한다. 이러한 그의 입장을 설명하기 위해 다음과 같은 예를 들고 있다. '와이셔츠를 깨끗이 입으려면 세탁을 하거나 다림질을 해야 한다. 한 벌의 와이셔츠는 약 80회 정도 세탁하여 입은 후 버려진다고 한다. 현재 세탁을 맡기면 1회에 약 4000원 정도가 든다. 한벌의 와이셔츠 세탁비는 320,000원이라는 결과가 된다. 만약 오염이나 구김을 절반으로 줄여주는 새로운 와이셔츠가 만들어진다면, 그것은 소비자의 세탁비 부담을 160,000원 덜어준다. 이 새로운 와이셔츠의 원가가 10,000원 더 높더라도 그것을 20,000원 비싸게 판다면 메이커는 10,000원의 이익을, 소비자는 140,000원의 이익을 누리게 된다. 그뿐 아니라 세탁횟수가 절반으로 줄어 세탁 후의 더러워진 물이나 세탁시의 소음도 절반이 된다. 결국 공해를 반감시키고 물이나 세제 등의 자원도 절반이 된다.' 또한, 한 제약회사에서 새로운 수면제를 개발했을 때 이 약이 수면제로서의 효능이 탁월하다고 할지라도 만일 이 약의 복용에 따라 많은 부작용이 생긴다면 이를 손실이라고 생각할 수 있다. 수면제의 경우와 같이 유해한 부작용이 발생하는 것 이외에도 제품에 대한 소비자의 사용상 요구가 만족되지 못하거나 제품이 이상적인 성능을 발휘하지 못하는 것도 손실의 예라 할 수 있다.
기존의 관점과 다구찌의 관점의 차이를 좀더 구체적으로 살펴보기 위해, 생산한 제품에 대한 양/불량을 판정할 때 발생하는 손실을 생각해 보자. 전통적 기준에 따르면 생산품의 특성치가 규격상한과 규격하한의 사이에 들어가면 모두 양품(합격품)으로 판정되고, 하한보다 작거나 상한보다 크면 모두 불량품(불합격품)으로 판정된다. 예를 들어 지름 10cm 짜리 포탄을 생산할 때 규격하한을 10-0.02=9.98cm 라고 하고 규격상한을 10+0.02=10.02cm 라고 하면 생산한 포탄의 지름이 9.98cm 와 10.02cm 사이에 들어가면 양품으로 판정되고 9.98cm 보다 작거나 10.02cm 보다 크면 불량품으로 판정된다.
기존의 관점으로 볼 때 규격하한과 규격상한의 사이에 들어간 양품은 비용 즉 손실을 발생시키지 않지만 그 사이를 벗어난 불량품은 폐기비용이나 수리비용과 같은 비용을 발생시키므로 생산자에게 손실이 된다. 따라서 생산자는 허용공차를 만족시켜서 불량품을 생산하지 않도록 하는 것을 목표로 하게 된다.
다구찌의 관점으로 볼 때는 생산한 제품이 목표치를 정확하게 충족시키지 않는 이상 그 제품은 손실을 발생시킨다. 전통적 관점에서는 생산한 제품이 불량품으로 판정되지만 않으면 폐기비용이나 수리비용과 같은 비용을 발생시키지 않으므로 생산자에게는 손실이 생기지 않는다. 그러나 품질특성치가 규격범위 내에 있다하더라도 목표치와 일치하지 않으면 고객에게 불편을 야기시키는 등의 다른 손실을 수반한다. 예를 들어 고객들이 구두를 살 경우, 원하는 치수보다 다소 크거나 작은 것을 신을 수는 있어도 자기가 원하는 정확한 치수를 보다 선호한다. 따라서 생산자는 목표치를 충족시키는 것을 목표로 하게 된다.
생산한 제품이 발생시키는 손실이 "0" 이 될 때는 제품의 품질특성치가 목표치를 만족시키는 한 점 뿐이다. 그리고 규격하한과 규격상한의 사이에 있든 바깥에 있든 마찬가지로 목표치에서 멀어질수록 더 큰 손실을 발생시키고 손실곡선은 목표치에서 멀어질수록 가파르게 된다.
이와 같은 형태의 손실을 수식으로 유도한 것이 다구찌의 2차 함수형 손실함수(quadratic loss function)이다. 다구찌의 손실함수는 다음과 같다.
L(y) = k (y-m)2
여기서 k는 품질손실계수라고 불리는 상수이고 y는 제품의 품질특성치이다. m은 제품의 품질특성에 대한 목표치이다.
제품의 품질특성치는 보통 망소특성과 망대특성 그리고 망목특성의 세 가지로 구분된다. 망소특성이란 배기가스량, 마모량, 처리시간, 불순물의 함량, 균열, 소음 등과 같이 특성치의 값이 작으면 작을수록 좋은 특성을 말하는 것이고, 망대특성이란 인장강도, 접착강도, 사용수명, 효율, 내구성 등과 같이 크면 클수록 좋은 특성을 말하는 것이다. 그리고 망목특성은 제품의 길이, 무게, 두께 등과 같이 목표값이 주어진 경우 특성치의 값이 목표값에 가까울수록 좋은 특성을 말한다.
로버스트 설계(Robust Design)
로버스트 설계의 개념을 이해하기 위해서는 먼저 노이즈(noise)의 개념을 알아둘 필요가 있다. 노이즈란 제품을 생산할 때 제품에 변동을 일으키는 원인, 즉 변동원인을 말한다. 예를 들면 진동, 소음, 기후, 온도, 습도, 먼지, 작업자의 습관 또는 실수, 기계의 노후, 공구의 마모 등이 있다. 로버스트 설계는 제품이 노이즈에 둔감한 즉 노이즈에 의한 영향을 받지 않거나 덜 받도록 하는 설계를 말한다.
다구찌의 로버스트 설계를 설명하기 위해 노이즈에 대한 기존의 접근방법과 다구찌의 접근방법이 어떻게 다른지 살펴보기로 하자.
기존에는 제품에 변동을 일으키는 노이즈를 발견하게 되면 그 노이즈를 제거하거나 차단하기 위해 생산공정을 재설계하는 것이 보통이었다. 이럴 경우 문제의 원인을 제거한다는 면에서 바람직해 보일 수도 있으나 실제로는 재설계에 의한 고비용이 문제가 된다.
한편, 다구찌의 로버스트 설계의 개념에 의하면 노이즈를 발견하게 되었을 때 노이즈를 제거하거나 차단하는 것이 아니라 노이즈에 의한 영향을 없애거나 줄일 방법을 찾는다. 즉 노이즈는 그대로 두고 제품이 그 노이즈에 둔감하도록 설계를 하는 것이다. 이렇게 할 경우 노이즈를 직접 제거/차단하는 방법보다 더 적은 비용이 들게 된다.
일본에 있는 한 타일회사는 가마 안에서 구워져 생산되는 타일에 치수불량이 많이 생기는 문제로 고민을 하고 있었다. 똑같은 크기의 타일을 가마 속에 넣더라도, 구워져 나온 타일의 크기가 균일하지 않아, 많은 타일을 치수불량으로 폐기처분 해야만 했다. 결국 그 원인을 찾아내었다. 가마 내의 온도가 균일하지 않기 때문에 가마 속에서 타일의 변형율이 달라지기 때문에 이런 문제가 발생한 것이었다. 가장 쉽게 생각할 수 있는 해결책은 가마 내의 온도가 균일하게 전달될 수 있도록 가마 자체를 재설계하는 것이었다. 이 방법은 원래대로 생산하여 불량품을 가려내서 폐기하는 방식보다는 장기적으로 볼 때 비용이 덜 들기는 하지만 여전히 비용이 많이 들었다. 이 문제를 해결하기 위해 구성된 팀은 가마를 재설계 하지 않으면서 문제를 해결할 방법을 찾아 토의를 한 결과 타일 내의 석회석 성분의 비율을 약간 변화시킴으로써 온도차에 의한 영향을 덜 받도록(즉, 로버스트하게) 만들 수 있다는 해결책이 나왔다. 이 방법은 비용이 적게 들뿐만 아니라 그 효과도 가마를 재설계하는 방법 못지 않게 좋았다. 결국 이 방법이 채택되어 문제를 성공적으로 해결하게 되었다.
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