中华民国品质学会第

中華民國品質學會第42屆年會暨第12屆全國品質管理研討會1電子地圖製程改善的實證研究1林文燦2李偉正3陳明志4邱永樑1國立勤益技術學院工業工程與管理系所教授2國立勤益技術學院工業工程與管理系所研究生3國立勤益技術學院工業工程與管理系講師4國防部軍備局第401廠台中縣太平市中山路一段215巷35號E-mail：[e-mail]摘要本研究的主要貢獻為藉由實例進行個案實證研究，運用六標準差(SixSigma；6σ)的DMAIC模式與手法，由專案小組以腦力激盪方式檢討現行的作業流程，再由問卷調查、柏拉圖分析及Koch的80/20法則找出影響製程能力的重要因素，最後結合實驗設計與統計分析方法改善影響因子。分析結果顯示導入SixSigma後Cpk顯著由0.69提升到1.73，代表製程能力大幅提升，且電子地圖製程定位的準確度從3公尺縮小至2公尺之內，誤差的平均數降低及變異數縮小，確實改善了電子地圖的製程品質，日後相信相關業界可以依照本文模式進行研究，相信對品質的有效提升會有相當大幫助。關鍵詞：電子地圖、六標準差、80/20法則、精確度、製程能力1.前言台灣加入世界貿易組織後，產業面臨更嚴厲的挑戰，企業為了能在艱苦的環境中達到降低成本、增加獲利，並進而提升競爭力，便著手強化企業體質與改變營運模式。而六標準差品質管理系統強調「重視顧客」、「從流程著手」和「與績效結合」等精神與專案實施手法，因而受到企業重視和學習。[5]電子地圖係指將普通地圖或地形地物等現狀資料，以數據方式記錄、處理後存入電腦所建置而成的數位化地圖資料，以供查詢、導航、定位及各種運用[17]。自從美國太空圖像公司（SpaceImaging,Inc.）於1999年9月成功發射了全球首顆對地觀測之高解析度商業衛星IKONOS-2，可拍攝高解析力、高穩定度與高精度的影像[10]，使得利用衛星影像製作地圖的技術進入一個嶄新的世代。本文研究對象為台灣最大的測量製圖機構(後簡稱A單位)，其員工電腦操作技術熟練，當機率極低，業務包含全國地圖之編製與印製，並協助政府機關辦理政經建設及教育文化建設等相關測量製圖之勞務與服務，且積極生產並研製各式地圖、電子地圖、衛星影像圖。[2]在台灣，目前從事、研究或業務包含測量製圖的機構、學校、與企業團體已超過200個單位，A單位為了保持在市場上佔有一席之地不被淘汰，不斷推出各種新產品與創新服務，近年導入六標準差管理方法，希望藉此提昇企業競爭力、改善產品品質及降低成本。本研究希望藉由運用六標準差的手法，並結合實驗設計與統計分析方法，能找出影響製程能力的重要因素及最適水準，並驗證導入六標準差管理方法前後品質是否提升。2.研究方法中華民國品質學會第42屆年會暨第12屆全國品質管理研討會2本研究根據動機與目的蒐整國內外之相關文獻做為本研究之理論基礎架構，並運用六標準差的專案手法DMAIC，提出下列的研究步驟(如圖1)，期望能提供相關產業在利用衛星影像製作地圖及推動品質提升時的參考。圖1研究步驟2.1文獻探討2.1.1六標準差1985年，摩托羅拉首先以六標準差為其改善品質的目標，不僅挽救了其日益低劣的品質，最重要的是這項以六標準差為品質目標的活動，讓該公司業績每年成長五倍，淨利成長近20%[4]。1991年聯訊(AlliedSignal)公司推動六標準差活動，一年內生產力提高6%，獲利增加13%。1995年奇異公司也開始大力推動六標準差，兩年內使該公司獲利增加七億五千萬美元，獲利率也攀升至15%以上[1]。奇異公司更明確定義企業之所以必須推行六標準差管理方法的重要性，無論是客戶、股東、供應商，甚至於員工都有深遠且正面的影響。因此，隨著奇異公司的成功經驗，世界其他知名企業逐漸效法跟進。Goh[8]認為六標準差之品質管理系統強調要重視顧客、從流程著手、及與績效結合，專案實施強調改善目標與專案績效相結合。管理的主要目的在減少變異和瑕疵、增加顧客滿意和贏利。Hahn[9]等認為六標準差活動的最終目的在於經營顧客，創造全方位的顧客滿意，因為在推行上述的步驟時，必須真正了解顧客需求，並從顧客的觀點去確認關鍵流程的品質要項。而Pand[14]等認為推行六標準差活動能夠帶給員工具有生產高品質產品或服務所需的工具和資源，擁有擴展自己技術與領導力的機會，能更有條理的處理工作，獲得更好的利益。一般都把六標準差的焦點聚焦在流程改善和創新上，而且稱它為賺大錢和主導經營策略的一個主要來源。PeterS.Pande[16]等將六標準差簡短的定義為：「六標準差管理方法係透過以客為尊、流程管理與執行，以及善用資料和事實等方式，使公司維持長期興隆之企業系統」。MachandGuagueta[15]說明了六標準差問題管理歷程的定義：1.定義(Define)：在實際執行六標準差的活動，定義階段針對顧客需求與企業之策略，找出中華民國品質學會第42屆年會暨第12屆全國品質管理研討會3關鍵品質特性（CTQ），選擇企業較優先解決之問題，並且定義出具體問題陳述以及專案範圍。2.衡量(Measure)：衡量階段最重要的目的，在於針對上一個定義階段的問題，進行資料數據之收集，而收集資料數據最主要是提供評價目前的能力和提供下一階段分析要因做準備，而收集資料數據必須注意資料數據的正確性。3.分析(Analyze)：當衡量現況資料數據完成後，必須進一步的分析問題的根本原因，才能真正對症下藥。而通常都運用品質手法與統計手法較為廣泛。4.改善(Improve)：最重要的目的在於找出最適方案；而方案選定之後，必須注意此方案的潛在問題是否存在，以確保方案實行之效益；並且在試行方案中，隨時監測狀況，以達到期望之目標。5.管制(Control)：管制階段，首先評估其實行方案之效益，如無法達到預期成果，則必須找出無法達到目標的原因，以免同樣問題再發生；如果有達到預期效果，則必須著手進行標準化動作，並且將此問題解決之過程建立資料庫，達到知識管理之效果。而透過DMAIC模式步驟便可以輕易判別失敗原因與影響變異的因素，進而實施改進計畫，去除這些不良因子，以達到提升品質與降低成本的目的，進而提昇生產力與擴大市場佔有率。2.1.2電子地圖電子地圖係指一套應用電腦資訊的設備，提供地理資料的處理、蒐集、查詢、分析及記錄的數值化資訊系統，使用者可以利用電腦軟硬體設備將蒐集的地理資料轉換成一序列的三次元數值化坐標，其運作的方式是將普通地圖或地形地物等現狀資料，以數據方式記錄、處理後存入電腦所建置而成的數位化地圖資料，成為數位地圖(digitalmap)，並將之儲存於電腦資料庫中，經過分析、疊圖、處理後，再將其展現於電腦螢幕上，使用者可輕鬆的將各種地理資料做有效的蒐集、處理、分析、紀錄、查詢、更正、統計及展示的運用。[17]目前台灣地區陸上電子地圖資料庫，包含國道、省道、縣道、鄉鎮街道、鐵路、河流、湖泊、水庫、設施、機場、港口、火車站、橋樑、行政界線資料，及都會區之一般道路、巷弄等資料，並收集眾多的地標、風景點、山峰、餐飲、加油站、金融機構等等之生活資訊，讓使用者能快速尋找到餐廳、旅館及其他服務地點、及所在位置的詳細街道地圖。衛星影像因受傾斜攝影與地形起伏等幾何變形影響，因此在使用前需先用地面控制點進行幾何糾正(Georectification)或數位高程模型做正射化糾正(Orthorectification)，使影像達到製圖精度後才可做後續的加值運用。[18]精度標準[6]主要受影像解析力的影響，通常以圓形誤差(CircularError；CE)的大小表示其等級，是指地圖或正射影像中明顯點及其真實點的距離，一般而言，地圖精度要求其影像中90%的明顯點及其真實點的距離應小於或等於其圓形誤差，表示成CE90。一般有容許誤差、平面地圖精度標準(CircularMapAccuracyStandard；CMSA)、均方根誤差(RootMeanSquareError；RMSE)等三種表示方法，本研究採用RMSE標準。而均方根誤差的意義就是如果一堆數據是測量某一個量的結果，要測量的那個量是真值(目標值)，而測量得到的數據和真值之間的差就是一種誤差，所以均方根誤差是一種「誤差」量度，即誤差中華民國品質學會第42屆年會暨第12屆全國品質管理研討會4平方的平均再開方根，公式如下：sqrt{sum(Xi-Ti)**2/n}(1)Xi:量測值；Ti:目標值；n:數目目前國際上對1/1000地形圖的RMSE平面精度標準[3]如表1所示。國內民用地圖平面定位精度製圖標準是圖上的0.3mm[6]，按此精度比例可換算影像解析力與製圖精度之理論關係如表2所示。表11/1000地形圖RMSE的平面精度標準平面精度標準國家及機構等級實地距離美國航測遙測學會第1,2,3等級0.25m,0.50m,0.75m英國0.27—0.55mRMSE中華民國農航所0.5—1.0m表2國內民用大比例尺地圖平面定位精度製圖標準與影像解析力需求推算表地圖比例尺平面精度標準影像解析力需求1/2,5000.75m0.25m1/5,0001.5m0.5m1/10,0003.0m1.0m1/25,0007.5m2.5m1/50,00015m5.0m本研究採用IKONOS-2衛星影像，其每個像元(pixel)的地面解析力可達0.82公尺[11]，理論上已符合民用1/10,000比例尺之製圖精度需求。2.3實證研究2.3.1界定問題(Define)(1)問題描述A單位現行的作業程序，係參考美國國家地理空間情報局(NGA)的軍用衛星影像製圖規範MIL-PRF-89041A[13]訂定，平面定位精度的RMSE值均訂在圖上的0.2mm，經推算在1/10,000比例尺之製圖精度為±2m之內，比國內、外之民用地圖平面定位精度標準嚴苛。唯IKONOS-2衛星影像經正射化糾正後成果的RMSE值經推算在1/10,000比例尺約為2.5m。A單位希望藉由本研究瞭解利用衛星影像製作地圖的現況績效、改善影響衛星影像正射化糾正後的成果品質不穩定的關鍵因素、及驗證導入六標準差前後的品質提升狀況。(2)目標訂定由於高精度的衛星影像價值昂貴，A單位為節省成本，希望未來能利用IKONOS-2衛星影像製作1/12,500及1/10,000等大比例尺地圖，因此專案小組在討論後訂定「縮小IKONOS-2衛星影像經正射化糾正後成果的RMSE值在2m以下」為本研究之目標。(3)作業流程為了找出影響製程能力的關鍵流程並改善此問題，將現行衛星影像正射化糾正的程序繪成製作流程圖(如圖2)。中華民國品質學會第42屆年會暨第12屆全國品質管理研討會5圖2衛星影像正射化糾正製作流程2.2.2衡量現況績效(Measure)(1)量測設備能力分析分析量測系統所造成之變異，在決定量具是否產生可接受的成果。唯本研究係採用軟體ErdasImagine8.7版的精度計算功能對成果實施量測，ErdasImagin目前為全世界最為通行之遙測影像處理軟體，因此其量測計算能力符合世界標準，本研究之檢測成果可供信賴。(2)現況衡量蒐整最近衛星影像經正射化後產品25框(Frame)之RMSE平均值為2.629公尺(如表3)，已符合A單位製作軍用1/25,000比例尺及民用1/10,000比例尺地圖之製圖精度需求，唯仍不符合1/12,500及1/10,000等軍用大比例尺地圖之製圖標準。表3RMSE的現況蒐整(3)製程能力計算製程能力指數是假設製程之已知品質因素皆管制在常態狀況時所呈現之品質能力，對依特性值的規格、製程特性的中心位置及一致程度等3個主要數據的評價，來中華民國品質學會第42屆年會暨第12屆全國品質管理研討會6表示製程中心的偏移(製程準確度)及製程的一致性(製程精密度)。一般評價指數如表4。表4製程能力(Cpk)為評價指數1Cpk1不合格21Cpk1.33警告31.33Cpk合格依據所訂定之目標「縮小IKONOS-2衛星影像經正射化糾正後成果的RMSE值在2m以下」，由圖3可知製程能力指數Cpk=0.691.33，製程能力不足，仍有很