The Certified Six Sigma Green Belt Handbook, Second Edition by Roderick A. Munro, Govindarajan Ramu, and Daniel J. Zrymiak

10:17 PM
The Certified Six Sigma Green Belt Handbook, Second Edition
by Roderick A. Munro, Govindarajan Ramu, and Daniel J. Zrymiak
The Certified Six Sigma Green Belt Handbook, Second Edition

Table of Contents
List of Figures and Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvi
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxii
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . xxv
Part I Overview: Six Sigma and the Organization 1
Chapter 1 A. Six Sigma and Organizational Goals 2
1. Value of Six Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Why Use Six Sigma versus Other Methodologies? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
How Six Sigma Philosophy and Goals Should Be Applied . . . . . . . . . . . . 3
The Lead-Up to the Six Sigma Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Modern Six Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Quality Pioneers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Business Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Process Inputs, Outputs, and Feedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Significance of Six Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
A Green Belt’s Role . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Potential Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
DMAIC Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
The Six Sigma Road Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Cost–Benefit Analysis: (Cost of Quality, Quality Cost, Cost of Poor
Quality, Cost of Current Quality) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2. Organizational Goals and Six Sigma Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Linking Projects to Organizational Goals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3. Organizational Drivers and Metrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Key Drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Voice of the Customer (VOC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Balanced Scorecard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Scoreboard/Dashboard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Key Performance/Process Indicator (KPI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Chapter 2 B. Lean Principles in the Organization 31
1. Lean Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Some of the Top Lean Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Waste (Muda) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Additional Forms of Waste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2. Value Stream Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Value Stream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Chapter 3 C. Design for Six Sigma (DFSS) Methodologies 49
1. Road Maps for DFSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
IDOV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
DMADV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2. Basic Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Why Do FMEAs? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
FMEA Forms/Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Steps in Performing FMEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Severity, Occurrence, and Detection Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Risk Priority Number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Do’s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Don’ts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3. Design FMEA and Process FMEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Differences between Design and Process FMEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Part II Define Phase . 73
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Chapter 4 A. Project Identification 76
1. Project Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
2. Process Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3. Benchmarking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4. Process Inputs and Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Systems Thinking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5. Owners and Stakeholders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Chapter 5 B. Voice of the Customer (VOC) 85
1. Customer Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
2. Customer Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3. Customer Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Chapter 6 C. Project Management Basics . 95
1. Project Charter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Project Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
2. Project Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3. Project Metrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4. Project Planning Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5. Project Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
6. Project Risk Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
7. Project Closure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Chapter 7 D. Management and Planning Tools 102
Activity Network Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Advanced Quality Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Affinity Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Auditing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Benchmarking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Brainstorming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Cause-and-Effect Diagram (Fishbone, Ishikawa Diagram) . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Check Sheets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Customer Feedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Flowchart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Focus Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Force-Field Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Gantt Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Graphical Charts, Control Charts, and other Statistical Tools . . . . . . . . . . . . . . 113
Variables Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Attributes Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Charts for Other Kinds of Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Interrelationship Diagram (Digraph) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Interviews . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Matrix Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Multivoting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Nominal Group Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
PDCA (PDSA and SDCA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Prioritization Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Problem Solving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Process Decision Program Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Project Evaluation and Review Technique (PERT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Quality Function Deployment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Risk Priority Number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Sampling Plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Suppliers-Inputs-Process-Outputs-Customers (SIPOC) Diagram . . . . . . . . . . 123
Tree Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Written Survey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Tool Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Chapter 8 E. Business Results for Projects . 126
1. Process Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
2. Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Chapter 9 F. Team Dynamics and Performance 131
Team Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Team Formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Virtual Teams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
1. Team Stages and Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Stage 1: Forming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Stage 2: Storming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Stage 3: Norming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Stage 4: Performing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Stage 5: Transitioning/Adjourning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Stage 6: Recognition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Team Leadership . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Negative Team Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
2. Team Roles and Responsibilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
3. Team Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Brainstorming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Nominal Group Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Multivoting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4. Team Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Part III Measure Phase 153
Chapter 10 A. Process Analysis and Documentation . 154
Process Maps and Flowcharts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
Written Procedures and Work Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Process Inputs and Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Relationship Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
Chapter 11 B. Probability and Statistics 168
1. Basic Probability Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Simple Events Probability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Compound Events Probability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Relations between Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Mutually Exclusive Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
The Multiplicative Law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Permutations and Combinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
2. Central Limit Theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Definition and Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Use of Central Limit Theorem in Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Use of Central Limit Theorem in Hypothesis Testing . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Drawing Valid Statistical Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Chapter 12 C. Statistical Distributions . 179
Binomial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Normal Approximations of the Binomial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Poisson Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Normal Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Chi-Square Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Degrees of Freedom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
t-Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
F-Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Chapter 13 D. Collecting and Summarizing Data 192
1. Types of Data and Measurement Scales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
2. Sampling and Data Collection Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Techniques for Assuring Data Accuracy and Integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Types of Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Check Sheets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
3. Descriptive Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Cumulative Frequency Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
4. Graphical Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Stem-and-Leaf Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
Box Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
The Run Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Scatter Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Normal Probability Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
Weibull Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Chapter 14 E. Measurement System Analysis . 217
Chapter 15 F. Process and Performance Capability 237
1. Process Performance vs. Process Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Test Results for X – Chart of Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
Test Results for R Chart of Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
2. Process Capability Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Steps for Process Capability Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Sampling with Respect to Statistical Process Control . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
3. Process Capability (Cp, Cpk) and Process Performance (Pp, Ppk) Indices . . . . 245
Process Capability Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
4. Short-Term vs. Long-Term Capability and Sigma Shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Short-Term vs. Long-Term Capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Part IV Analyze Phase 253
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Chapter 16 A. Exploratory Data Analysis . 254
1. Multi-vari studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Procedure for Multi-Vari Sampling Plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
2. Correlation and Linear Regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Correlation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Correlation versus Causation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Correlation Coefficient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
Simple Regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Confidence Interval for the Regression Line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Multiple Linear Regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Chapter 17 B. Hypothesis Testing 279
1. Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
The Null and Alternative Hypotheses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Types of Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
One-Tail Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
Two-Tail Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Required Sample Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Statistical and Practical Significance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
What Is a Desired Power? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
When to Calculate Statistically Significant Sample Size . . . . . . . . . . . . . . . 284
How to Calculate Statistically Significant Sample Size . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Power and Sample Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
2. Tests for Means, Variances, and Proportions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
Test for Means . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Hypothesis Tests for Means . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Student’s t-Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
Confidence Intervals for the Mean . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Test for Variance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
Confidence Intervals for Variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
Test for Proportion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
Confidence Intervals for Proportion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
One Population Proportion (p-Test) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
Paired-Comparison Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
Two-Mean, Equal Variance t-Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
Two-Mean, Unequal Variance t-Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
Paired t-Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
F-Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
Single-Factor Analysis of Variance (ANOVA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
One-Way ANOVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Chi Square . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Procedure for Chi-Square (c2) Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Contingency Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Parametric and Nonparametric Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
Part V Improve Phase 313
Chapter 18 A. Design of Experiments (DOE) 314
1. Basic Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
Block . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Experimental Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Experimental Error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Planned Grouping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Randomization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Replication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Repetition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
DOE Overview—Planning and Organizing Experiments . . . . . . . . . . . . . 316
2. DOE Graphs and Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
Main Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
Interaction Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Balanced Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
Effects and Confounding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
Design and Analysis of One-Factor Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
Design and Analysis of Full Factorial Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
Design and Analysis of Two-Level Fractional Factorial Experiments . . . 333
Two-Level Fractional Factorial Experiment Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . 334
Two-Level Fractional Factorial Experiment Conclusions . . . . . . . . . . . . . . 336
Testing Main Effects and Interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
Design of Experiments Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
Chapter 19 B. Root Cause Analysis 338
Phase 1: Identify the Opportunity (Problem Identification) . . . . . . . . . . . . . . . 339
Phase 2: Analyze the Current Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
Phase 3: Develop the Optimal Solution(s) (Correction) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
Phase 4: Implement Changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
Phase 5: Study the Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
Phase 6: Standardize the Solution (Recurrence Control) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
Phase 7: Plan for the Future (Effectiveness Assessment) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Corrective Action System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Root Cause Analysis Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Identify Root Cause . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
Cause-and-Effect Diagram (Fishbone Diagram) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
5 Whys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
Is/Is Not Comparative Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
Cause-and-Effect (X–Y) Relational Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
Root Cause Tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
Failure Mode and Effects Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
Chapter 20 C. Lean Tools 349
1. Waste Elimination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
Relevance of Lean to Six Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
Comparison of Lean to Traditional Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Examples of Lean Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
Pull Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
Mistake-Proofing (Error-Proofing or Poka-Yoke) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
5S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Visual Factory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Kaizen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Kanban . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
Total Productive Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
Standard Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
2. Cycle-Time Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Standard Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Process Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
SIPOC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
Process Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
Process Capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
Process Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
Other Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
Work Flow Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
Countermeasure Activities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
Quick Changeover/Setup Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Cycle Time Reduction Through Constraints Management . . . . . . . . . . . . 365
3. Kaizen and Kaizen Blitz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Incremental Continuous Improvement (Kaizen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Kaizen Blitz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Breakthrough Continuous Improvement (Kaikaku) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
Organizing for Kaizen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
Kaizen Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
Part VI Control Phase . 373
Chapter 21 A. Statistical Process Control (SPC) 374
1. SPC Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
Statistical Process Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
SPC Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Objectives and Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
Process Capability: Special versus Common Causes . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
Process Data: Discrete versus Continuous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
Discrete Data (Attributes Control Charts) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
Continuous Data (Variables Control Charts) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
Process Behavior Charts (Control Charts) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
2. Rational Subgrouping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385
Rational Subgrouping Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
Rational Subgrouping Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
3. Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388
Selection and Application of Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388
Variables Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388
Control Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
and R Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
and s Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
Individuals and Moving Range Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
Median Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
Attributes Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
p Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397
np Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
u Control Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
c Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
Analysis of Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404
Chapter 22 B. Control Plan 413
Examples of Process Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
Dynamic Control Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
Gage Control Plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
Standard Operating Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
Continual Improvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421
Process Improvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
Chapter 23 C. Lean Tools for Process Control . 424
1. Total Productive Maintenance (TPM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424
Loss Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
Overall Equipment Effectiveness (OEE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429
2. Visual Factory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 431
Visual Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
Visual Workplace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
Part VII Appendices 439
Appendix A ASQ Code of Ethics 440
Appendix B The ASQ Certification Process 442
Appendix C Six Sigma Green Belt Body of Knowledge Map
2006–2014 . 451
Appendix D ASQ Certified Six Sigma Green Belt (CSSGB) Body of
Knowledge (2014) . 458
Appendix E ASQ Certified Six Sigma Yellow Belt (CSSYB) Body of
Knowledge (2014) . 466
Appendix F ASQ Certified Six Sigma Black Belt (CSSBB) Body of
Knowledge (2015) . 471
Appendix G ASQ Certified Six Sigma Master Black Belt (CSSMBB)
Body of Knowledge (2010) . 482
Appendix H ASQ Honorary Members 492
Appendix I Control Limit Formulas 494
Appendix J Constants for Control Charts 495
Appendix K Areas under Standard Normal Curve 496
Appendix L F Distributions . 500
Appendix M Binomial Distribution 510
Appendix N Chi-Square Distribution 512
Appendix O Exponential Distribution . 514
Appendix P Poisson Distribution 516
Appendix Q Values of the t-Distribution . 518
Appendix R CSSGB Handbook CD-ROM . 520
Appendix S Acronym List 522
Appendix T Quality Gamebox 552
Endnotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 555
Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . 559
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . 587


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