품질이슈에 대해 선제적으로 대응하기 위한 프로세스인 APQP에 대해 알아보도록하자.
APQP는 상당히 복잡한 프로세스인만큼 처음부터 각각의 디테일을 숙지하기 어려우므로 이 포스팅에서는 전체적인 요약을 중점으로하겠다.
APQP의 기본개념
APQP는 Advanced Product Quality Planning의 약자로 사전 제품 품질 계획을 의미한다.
제품 개발 초기 단계부터 양산까지 전 과정에 걸쳐 체계적으로 품질을 관리하기 위한 프레임워크이며, 기존 제조업에서 사용하던 사후대응 방식이 아닌 잠재적 리스크를 예측하고 예방하는 사전 예방적 품질 프로세스이다.
태생이 자동차 산업을 위한 프로세스여서 다른 산업에 적용하기 위해서는 부분적인 메뉴얼 수정이 필요할 수도 있으며, 고객의 관점에서 안정적인 품질 수준을 요구사항 기반으로 하여 제품 개발을 위해 단계별로 실행해야 할 Action 사항들에 대해 규정된 개발 툴이다.
APQP의 목표는 경영자의 지원을 통해 모든 필요 업무단계가 정시에 완료될 수 있도록 품질 계획을 수립하고, 고객이 요구하는 품질 기준이 효과적으로 적용 될 수 있도록 의사소통을 촉진하기 위함이다.
APQP의 역사적 탄생 배경
APQP는 1980년도 미국의 BIG3(포드,GM,크라이슬러가) 자동차 회사가 미국 자동차 업계의 품질 경쟁력 강화를 위해 AIAG(Automotive Industry Action Group, 자동차산업행동그룹)에 컨설팅을 요청해 개발되었다. 이후 효과가 좋자 공식적으로 표준화(자동차 산업의 품질 시스템 국제표준인 IATF16949에서 핵심 Core Tool로 명시 등) 되어 자동차 산업 전반에 적용되게 된다.
미국의 BIG33가 AIAG에게 품질 관련 컨설팅을 요청한 이유는 1980년 당시 일본 자동차가 뛰어난 품질로 미국 자동차 산업을 크게 위협했기 때문인데, AIAG는 연구를 통해 미국 자동차와 일본 자동차 품질 격차의 가장 큰 원인을 불량 관리 시점의 차이로 규명하게 된다.
위 표를 보면 알 수 있듯 미국 자동차 업계는 양산 이후 불량을 확인하고 잡는 불량 확인 수정형의 품질 프로세스를 가지고 있었는데 이로 인해 고객이 느끼는 품질 만족도가 저하되고 품질 관리 비용이 일본 자동차에 비해 매우 컸던 것.
https://www.aiag.org/training-and-resources/manuals/details/APQP-3
APQP 기본 요구사항
APQP를 성공적으로 수행하기 위해선 10가지 기본사항이 필수적이다.
- 팀 구성: APQP 프로젝트 담당 책임자 임명 및 상호기능팀(Cross Functional Team) 편성
- 범위 설정: 프로젝트 팀장 선정, 각 부문의 업무 및 책임 정의
- 팀 대 팀: APQP팀과 다른 고객 및 조직 팀과의 의사소통 라인 수립
- 교육훈련: 팀원들의 APQP 방법론에 대한 이해도 향상
- 고객과 조직 참여: 고객 및 공급자의 적극적인 참여
- 동시공학: 상호기능팀이 공동 목표를 달성하기 위한 과정
- 관리계획서: 시작품, 양산선행, 양산 단계별 관리계획 수립
- 문제해결: 책임과 일정이 포함된 매트릭스 문서화
- 제품품질 일정계획: 조직적인 업무에서 첫 순서로 일정계획 수립
- 일정표 관련: 제품의 유형, 복잡성 및 고객의 기대를 고려한 계획수립
개인적으로 가장 중요하다고 생각 되는 부분은 잘 짜여진 문제 해결 Timing Chart로 세분화 된 유관 부서 별 일정과 R&R 정리가 필수적이다.
APQP의 5단계 프로세스
APQP는 5단계의 체계화 된 프로세스를 가지고 있다.
1단계: 계획 및 프로그램 정의 (Plan and Define Program)
목표: 고객의 요구사항(VOC), 시장 조사 결과, 과거 데이터 등을 바탕으로 신제품의 품질 목표와 콘셉트를 명확히 정의하고 전체적인 개발 계획을 수립
주요 활동:
- 고객 요구사항 분석 및 고객의 기대하는 사항 반영
- 품질 목표(Spec) 설정
- 자재 목록(BOM) 및 공정 흐름도 초안 구상
- 초기 제품/공정 검토
- 관리 계획 초안 작성
- 프로젝트에 대한 계획수립 및 정의
- 경영자 지원 범위 설정
2단계: 제품 설계 및 개발 (Product Design and Development)
목표: 초기 샘플 제작 및 테스트를 통한 설계 검증을 수행
주요 활동:
- 제품 디자인, 품질 기준, 공정 및 재료 선택 등을 포함한 제품 개발 수행
- 세부적인 요구사항 정의 마무리
- 고객의 요구사항과 기업의 기술적 제약사항을 고려하여 기능, 특성, 구성요소 확정
- DFMEA, DFM, DFA 적용
- 설계 검증 및 성능 확인
- 설계안을 기준으로 필요 장비, 설비, 검사 장비 규명
3단계: 공정 설계 및 개발 (Process Design and Development)
목표: DFM(Design for Manufacturing)을 바탕으로 PFMEA/Control Plan/표준 수립하여 공정 프로세스를 정립
주요 활동:
- 생산 공정 설계 및 개발을 통해 생산 과정의 안정성, 생산성 확보
- 공정 흐름도(PFD : Process Flow Diagram) 작성
- PFMEA 수립
- 관리계획서(Control Plan) 작성
- 공정 지침서(SOP : Standard Operation Procedure) 초안 작성
- 측정시스템분석(MSA) 계획 수립
4단계: 제품 및 공정 검증 (Product and Process Validation)
목표: Capacity/Capability 분석을 통한 부품 및 공정 프로세스 검증을 수행
주요 활동:
- 제품 및 생산 공정을 검증하고 품질 기준 충족 여부 확인
- 원가 빌드 및 테스트
- 생산부품승인절차(PPAP) 요구사항 충족
- 생산 후 검사 및 측정 체계 확인
- 초기 공정 능력 조사
- 위를 테스트하기 위한 Pilot 제품 생산
5단계: 피드백 및 시정조치 (Feedback and Corrective Action)
목표: 양산 시작 연속 생산을 통한 결과 검토 및 프로세스 개선, 고객 및 유관팀 피드백을 수행
주요 활동:
- 제품 출시 및 양산(Mass production) 수행
- 생산 시작 및 프로세스 모니터링 및 피드백
- 고객 CS 피드백
APQP의 Gate Review
APQP는 전과정에서 각 개발 단계별 개발활동이 정시에 완료되고 요구 스펙을 달성하고 있는지 각 단계별 Gate Review를 통해 점검한다.
주의하여야할 점은 Gate Review 이전 PDT(Program Development Team) 미팅을 꾸준히 하여야 Gate Review에서 딜레이 없이 On-Time에 개발을 끝낼 수 있게 된다.
Gate Review 구성
- Gate 1: 프로그램 승인 단계 – 프로그램 기획, 시장 및 고객 요구 스펙 설정, 초기 기준 수립
- Gate 2: 설계 타당성 단계 – DFMEA, 설계검증, 시제작품 제작 관리계획서 등
- Gate 3: 공정 타당성 단계 – 공정흐름도, PFMEA, 관리계획서 등
- Gate 4: 출시 준비성 단계 – Pilot 제품을 통한 초기 공정능력 조사 등
승인을 받을 수 있는 PPAP 작성 필요
* Proto Type 제작 및 검증의 경우 제품의 특성에 따라 Gate 2 직전에 진행되기도 Gate 3 직전에 진행되기도 한다. 단품의 경향이 클 수록 Gate2에 가까워지며 완성품의 경향이 클수록 Gate3에 가까워진다.
Gate 평가 방식
각 Element마다 산출물의 평가를 실시하여 Green, Yellow, Red를 부여한다.
- Green: 요구사항이 충족되고 제품개발 일정이 계획대로 진행되는 경우
- Yellow: 요구사항이 미충족되었으나 개선방안이 있고 고객이 요구하는 기한 내에 개선 완료가 가능한 경우
- Red: 요구사항이 미충족되고 개선방안이 없거나 부적절하여 고객이 요구하는 기한 내에 개선 완료가 어려운 경우
APQP 핵심 도구 (Core Tools)
APQP 수행을 위해서는 아래와 같은 핵심 도구 등이 사용되는데, 각각의 도구들의 디테일을 보려면 추가적으로 많은 양의 공부가 필요하다.
1. FMEA (Failure Mode and Effects Analysis)
잠재적 고장모드 및 영향분석으로, 각 공정별 고장모드 분석 후 Severity (S), Occurrence (O), Detection (D) 분석하여 점수화하고 대책을 세운다. 최근에는 RPN(Risk Priority Number) 대신AP(Action Priority) 평가 방법을 도입. 개발단계에서는 DFMEA를, 양산 전에는 PFMEA를 작성해야 한다.
2. MSA (Measurement System Analysis)
측정시스템 분석으로, 계측시스템의 변동을 파악하여 정밀성과 정확성을 유지·처리하는 방법입. 대표적으로 Gage R&R이 있으며, 반복성, 재현성, 안정성, 치우침, 선형성을 평가한다.
3. SPC (Statistical Process Control)
통계적 공정관리로, 공정에서 발생하는 변동성을 모니터링하고 제어하는 통계적 방법론이다. 공정능력(Process Capability)을 분석하고, 공정별 능력에 따라 관리점을 지정하여 그래프화를 통한 사전 Risk를 판단한다.
4. PPAP (Production Part Approval Process)
양산부품 승인절차로, 해당 절차는 APQP의 결과물이라고 할 수 있다. PPAP는 고객이 요구하는 제조 품질 요구사항 만족 역량, 고객의 엔지니어링 요구사항 만족 역량, 모든 요구사항을 충족하면서 예정된 속도로 제작할 수 있는 생산 공정인지를 확인한다.
5. Control Plan
제품 또는 공정을 제어하기 위한 계획으로, 품질 관리 활동을 문서화하고 추적하는데 사용된다. 항목별 관리 Spec 기준서 역할을 한다.