품질향트리즈알고리즘제안 · 2020-07-05 · QC Story +TRIZ 융합밥법론 Six Sigma 3正5S QSS QC Story 품질향상및창의성있는대안창출 의수준이더고도화된방법론체계

품질향 트리즈 알고리즘 제안

허형조 †

한화시스템 품질운영팀

[ QARIZ : Quality TRIZ Algorithm ]

† : 한화시스템 품질운영팀, hp:010-6337-3296, [email protected]

2020년 춘계학술대회

순서

1. 4차 산업혁명의 QM … 3~5

2. 품질 분야의 방법론 … 6~9

3. 방법론의 융합 … 10~14

4. 융합 방법론 개선 … 15~18

5. 품질향 트리즈 알고리즘 (QARIZ) … 19

6. 요약 및 결론 … 20

2020년 춘계학술대회 2

4차산업혁명의 QM 역할예측

① [기술向QM] 시스템제품의 계층별 부품간의 적용기술수준차로 인해 인터페이스

문제 발생, 문제해결을 QM이 엔지니어와 협동하여 전방위적으로 해결주도해야함.

② 다양한 4차산업혁명 기술의 적용가능성을 타진하여, 이 기술을 활용한 QM의

효율성, 효과성 제고를 시도해야함.

• 가상현실, 증강현실을 통한 교육, 협업, 안전제작의 Idea를 적극 도출해야함.

• A.I. 로봇을 통한 QM의 수준향상도 적극 고려하여, 품질관리의 객관성, 난이도, 청렴성,

보안성을 제고할 필요

③ 4차산업혁명 기술의 QM적용을 단계별로

전략화 해야함.

• 시간, 공간, 조건別 분리 수립

新기술 & QM 방향 ( ①: 기술을위한 QM, ②③: QM의기술적용)


• 품질관리의 역할 변화－ 분석의 정보량이 상승, 분석의 SW 프로그램 지원

－ Minitab 및 다양한 SW를 통한 분석 일반화 엔지니어들도 기초 분석 역량 보유

－ 다양한 원인에 대한 분석의 모호함

－ 분석의 장기간 시간 소요 보다, 개선의 방향 설정이 더 중요해짐

－ 품질부서원들의 단순한 분석역할 보다, 보다 적극적인 개선 방향 제시, 해결안 도출 역할이필요해짐 (QE ; Quality Engineer)

4차산업혁명의신 Tool의접목필요

• QC-7 Tool의 변화 필요－ 기존 개선의 전략수립, 해결안 도출,

해결안 평가 등의 다양한 개선의 도구를 적극 사용하여 품질의 문제를개선하는 주리더가 되야 한다.

－ 이를 대표하는 4IE 7 Tool SET를 제안하고, 이를 시기적으로 사용할 수있는 Procedure를 추가 제안한다.

1세대QC7Tool

2세대QC7Tool

4IE세대QI Tool


4차산업혁명의신 Tool의대표선정

• 품질관리의 미래 역할에 맞는 Tool / Procedure / sub-tool 선정－ 품질관리자가 품질 개선자(QE ; Quality Engineer)의 역할에 맞는 방향을 2가지로 선정

개선 설계, 개선 실행

－ 개선 설계>전략/고객 ; 블루오션의 전략캔버스, QFD _ PUGH Matrix, 등

－ 개선 설계>위험관리 ; FMEA (FMMEA, FMECA) _ FTA, 등

－ 개선 실행>통계적 해결 ; DOE, Regression _ 공차설계, 다구찌 등

－ 개선 실행>창의적 사고 ; TRIZ, VE(가치공학) _ SCAMPER, ERRC 등

[ 4th I.E. 7-Tool(QE) ] [ Sub-tool ][ Procedure ]


• 개선 방법론 Model은 개별 tool의 목적 달성을 위해, 전체 프로젝트의 목적 달성 및 이를 위한, 위험관리, 참여관리의 용도로 활용되며, 다양한 형태로 발전하고, 이의 세부단계 비교가 가능하며, 응용 적용이 가능하다.

개선방법론비교

Fig. [Problem-solving model comparison] Fig. [The RCA DO-IT2 Problem-solving model]


품질 관리 방법론의 발전• PDCA : PALN, DO, CHECK, ACT의 4단계를 반복하여 업무 효율을 지속적으로 향상시

키는 생산 및 품질 관리 방법, 미국의 통계학자 “데밍＂이 제시한 모형

• PDSA : Deming Cycle,

• QC-story : 현장이 안고 있는 문제와 과제해결을 향해 시도해 가는 일반적인 순서를, 스토리를 붙여 하나의 드라마처럼 만들어 간다.

• DMIAC : 6시그마 방법론으로서, 품질현장개선에서 품질경영측면의 경영전반에 걸친품질활동으로 확대할 수 있는 기반을 제공함.

품질 관리 방법론의 미래• 6시그마 : LSS(Lean Six Sigma)와 같은 융합 방법론, QSS(Quick Six Sigma)와 같은 축

소 단축형 방법론, DFSS와 같은 개발기간에 맞는 개발전용으로 다변화, 사용자중심의Customized Methodology로 적합화 진행중

• 분임조 : QC-Story가 전형적인 형태에서 간소화된 5단계 및 소규모 인력 중심의 4차산업혁명형 방법론(PAIR: 4단계)으로 간소화, 전문화 진행중

• 공통점 : 미래의 품질 관리 방법론은 문제해결형 방법론, 전문/세분화, Data 고도화의공통점이 있다. 이중 문제해결의 역할이 6시그마, 분임조 QC-Story 모두 공통적인 요구사항으로 집중해야 하는 기능으로 방법론 단계 설계에 반영해야 하는 점이다.

Quality Methodology


QC-Story(품질스토리) • 기업의 제품 품질을 위하여 개선활동을 하는 절차로서, 현장에서 안고 있는 문제와 이

문제를 해결해 나가는 일반적인 순서를 스토리를 붙여 드라마처럼 만들어 나가는 것으로, 품질분임조라는 개선팀을 구성하여 전사적인 품질개선활동을 진행하는 것임

QC-Story

주제 선정 현상파악 원인 분석대책수립및 실시

효과파악

주제선정활동계획수립

현상파악 원인분석 목표설정대책 수립

및실시

효과파악 표준화 사후관리반성및

향후계획

문제찾기(Problem)

요인찾기(Analyze)

개선하기(Improve)

정리하기(Record)

[Conventional QC-Story]*

[Shortcut QC-Story]* : 10단계가 실행이 너무 길거나 분임조에서 소화가 어려울 경우 핵심 단계만으로 축소한 절차로 진행

[4th I.E. QC-Story]* : 스마트 팩토리, 빅데이타 환경에서 소규모 인력이 고급분석을 통해 창의력을 동원한 문제해결방식임

Conventional Shortcut 4th I.E

Step 10단계 5단계 4단계

Man 5~10명 5~10명 2~4명

Contents• 동일공정 다수 작업자 근무형태• 문제해결의 완벽성 추구

• 동일공정 다수 작업자 근무형태• 단기간의 효과 창출 추구

• 동일공정 소수 작업자 근무형태• 단기간 문제 해결형• 창의발상을 통한 문제 해결형 추구


※[문헌출처: * 분임조 활동 완전정복 ; 김창남 ;한국표준협회 미디어]

8

TRIZ(Systematic Innovation) • 러시아 과학자 알츠슐러가 1946년부터 전세계 200만건의 특허의 공통적인 부분의 분석 결

과를 바탕으로, 발명이나 창의적인 아이디어를 쉽게 유도할 수 있도록 창안된 문제해결기법이다. 초창기에는 공학적 문제해결에 사용되었으나, 최근에는 마케팅, 비즈니스 전반에 문제 핵심을 찾고, 효과적인 문제해결이 가능하여 시간, 노력의 절약의 확대 적용되고 있음.

TRIZ

Analysis Judgement Selection Evaluation Implement

Define Select Solve Evaluation

[SEC TRIZ Method.] : Samsung, Hanwha TRIZ Methodology, 2005

[5 step Method.] : Ellen Domb, 1998

[4 step Method.] : Darrel Mann,2002

과제 정의(Define)

문제 분석(Analyze)

해결안 도출(Generate)

해결안 평가(Evaluate)

해결안 검증(Verify)

[TRIZ methodology Flow]

문제분석 자원분석

이상적해결책, 물리적모순정의

물질장, 자원의 활

용

지식DB활용

문제의 변경, 재구

성

물리적모순 해결방법분석

도출된 해결안 적용

문제해결과정분석

[ARIZ (Algorithm of TRIZ)]


Quality, Creativity 방법론의 융합• QC-Story, ARIZ, DAGEV, CPS QC story 등의 품질, 트리즈, 트리즈(간단), 융합방법론

들에 대한 장단점 분석 후, QARIZ (종합적인 운영방법론)의 필요성이 제기된다.

Quality & Creativity

QC +TRIZAlgorithm

Quality

CreativityARIZ

DAGEV

QC Story +TRIZ

융합밥법론

Six Sigma

3正5S

QSS

QC Story

품질 향상 및 창의성 있는 대안 창출의 수준이 더 고도화된 방법론 체계필요

QC –story와 TRIZ의 기본적 결합 상태 방법론은 있으나, 효과의 극대화, 과제 규모가 큰 과제, 연구개발과제에서의 효과는 크지 않음.

품질(NQC, 심화기법), 트리즈(세부기법)을 추가 강화 QARIZ : 품질전용 방법론 도출!


Quality, Creativity 방법론의 융합 분석• TRIZ(ARIZ, DAGEV, Inventive principle)와 QC(Six Sigma, QC7Tool) 등의 품질, 트리즈

의 방법론과 기법들을 Matrix 상관분석하여, MECE적, 상호보완 관계임을 확인함.

QC, Creativity는 상화 필요성, 보완성이 대표적 방법론 2개로서 유효함을 관련성 분석으로 확인후 융합방법론 개발(개선)을 추진함.

Quality & Creativity


Technical Contradiction40 Inventive principle

Physical Contradiction4 Segregation principle

Old & new QC7 ToolSix SigmaDMAIC

TRIZARIZ

11

Quality, Creativity Fusion Methodology • “ CPS-QC story”*는 전통적인 품질관리 프로세스를 향상시키기 위해 제안되었다.

• 전통적 품질관리 절차와 체계적인 혁신기법(TRIZ)를 합침으로서, QC스토리가 문제해결 기법의 부족함을 보강하였고,

• 해외사례에서 본 방법론으로 품질수준의 개선시 투자비용, 납기가 1/3 정도에 진행된논문이 보고 되었다. **

Creative Problem Solving QC story

The reason for problem choosing

Status Analysis of

the problem

Activityplan

Cause effect analysis

Problem solution

Result confirm

Standardization

System Operators/9-Window

Function Attribute Analysis

(FAA)

Ideality/IFR

Knowledge effect

Contradiction Analysis

Inventive Principles

Next Contradiction

Resource

FAA Prediction Principles

Combination

Ideality/IFR Effect Principles

Resource Trend of Evolution

※[문헌출처: * Sugiura & shanvian, 2003, ** Hsu Sheng-Yuan 2015]

[Creative Problem Solving QC Story Flow]


CPS-QC vs DAGEV 연계, 비교• “ CPS-QC story”*는 품질관점의 QC-Story에 TRIZ를 접목한 방법론으로, TRIZ를 사용

하는 많은 국내 기업체에서 채택하는 DAGEV와 비교를 위해 Mapping을 한 것이 아래그림이다.

• Procedure는 상이함이 적으며, 첫번째 Define단계가 CPS-QC가 TRIZ의 기법을 더 많이 사용하여, 문제 범위를 규정하고, 품질기법이 잘 배치되어 있는 특징이 보임.



Status Analysis of the problem

Activityplan


Problem solution Result confirm Standardization

System Operators/9-Window

Function Attribute Analysis

(FAA)

Ideality/IFR

Knowledge effect

Contradiction Analysis

Inventive Principles

Next Contradiction

Resource

FAA Prediction Principles

CombinationIdeality/IFR Effect Principles

Resource Trend of Evolution

[Creative Problem Solving QC Story Flow]

[DAGEV]

과제 정의(Define)

문제 분석(Analyze)

해결안 도출(Generate)

해결안 평가(Evaluate)

해결안 검증(Verify)

문제인식

문제상황기술

관련 특허/기해결안

경계영역 도식화

기능분석

기술적모순

물질장 분석

가용자원분석

기술적모순

물리적모순

작은사람모델

지식검색

해결안 요약서

해결안 정량평가

최종 해결안 선정

적용성, 특허성 검토

최종 해결안 검증

적용 계획 작성


CPS-QC vs DAGEV 비교• “ CPS-QC story”와 “DAGEV”는 장단점이 있으나, 이를 한쪽으로 흡수하는 것보다는 Sub

tool을 보강하고, 선택하는 큰 범위의 운영절차를 추가한 알고리즘으로 운영한다는 Q-ARIZ로 개발 방향을 선정함.

• 개선 방향 1 : Sub tool을 보강하며, 연계가능한 심화 tool을 통한 시너지 예상함 (p.15~18)

• 개선 방향 2 : 다양한 방법론 들을 가설검정로드맵과 같이 선택과정을 절차화 한다. (p.19)


CPS-QC DAGEV

Strength • Fusion Method 의 Procedure 완성도 확보• 창의적인 품질개선활동의 원형• 문제파악 단계가 세부적이고, Define단계부터

TRIZ를 사용한다.• TRIZ 및 QC –STORY의 기본 서브Tool의 사용이

모두 제시되어 있다.

• Idea 창출중심의 최적화된 방법론• ARIZ를 현장에 맞춘 Speedy 방법론• 특허, 발명 필요 상황에도 결과가 충분히 도출되

는 실전적인 절차

Weakness• QC Tool과 TRIZ Tool의 연계 사용이 미제시

• QC Tool의 연계가 부재(단, 작은 과제로서 기존 문제분석이 기 진행과제는 불필요함)

Use point• 문제 파악 단계부터 창의적인 의견 수렴이 필요한과제, 기획적인 성격의 대형과제, 개선 초창기 과제에 적합하다(MGP에서 앞부분).

• 선행된 분석이 있을때 적합하다.• 실질적인 개선전 문제점, 선행기술 등을 면밀하게언급하여 실질적인 단계로 구성되어 있어, 보다아이디어발굴 위주로 분석의 소요시간이 적은 과제테마에 적합하다.

Needs point

• 기본 sub tool 외에 심화기법제시 및 연계사용에대한 제시가 필요하다.

• 본 논문에서는 p.15~17에 그 부분이 보강된 내용을 언급, 제안한다.

• 품질기법의 사용이 거의 없고, 연계의 제시가 부족하다.


1. 방법론의 특징은 유지하되, Sub tool의 추가, 연계를 보충, 2. 개별 방법론의 선택과정을 절차화하여, 인위적진 통합이 아닌, 선택의 전체 알고리즘을 제시

개선방향

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Quality, Creativity Fusion Methodology (1,2,3 STEP)• “ CPS-QC story”의 문제 정의 및 준비과정에서, 부족한 TRIZ의 Tool과 연계성이 높은

심화Tool을 step별로 추가 제시함.



Status Analysis of the problem

ActivityPlan(Program)

1.1 Problem review

1.1.1 all the problems should be analyzed by activity matrix, bar chart, line chart, pareto chart, c&e chart, for total

understanding the problems. Brain storming will used for discussing in QCC

1.1.2 using TRIZ 9-Windows analysis to extent the vision of the problems

1.2 Problem choosing ; the problem should be chosen by all the QCC members based on the output of step 1.1

2.1 status analysis

2.1.1 Real data collection for analysis : using bar chart, line chart, pareto chart, c&e chart to determine the main cause of

the problem

2.1.2 simplified and defined the problems, using function/attribute analysis and IFR

2.2 setting project goal ; discussed and set by QCC members

3. Using Gantt chart to develop an activity plan to determine activity schedules and assignment.

Step Process & tool

Plus tool) Business TRIZ(경영상의이슈 해결), Force field analysis(역장분석을 통한 의견 청취)

Plus tool) SFM, 친화도, 계통도, QFD(모순영역을 선정, 문제 범위 확정), FMEA(고장유형효과분석을 통한 문제 식별)

Plus tool) Activity Network Diagram(일정, 비용 고려), PDPC(PJT의비상상황을 대비, 대비책 강구)


Quality, Creativity Fusion Methodology (4,5 STEP)

• “ CPS-QC story”의 분석 및 발굴 과정에서, 부족한 TRIZ의 Tool과 연계성이 높은 심화Tool을step별로 추가 제시함.


4.1 Using check list to survey the control characteristics

4.2 Using check list to list all the cause effect for analyzing

4.3 Using cause effect analysis(4M+1E) and brainstorming to explore the reason for bias, DOE and knowledge effect can

be adopted to confirm the cause effect and the main cause.

4.4 Problems analysis: analyzed can defined the type of the problems, using contradiction Analysis, functional attribute

analysis(FAA), IFR, and resources

5.1 solution proposed

5.1.1 solve the problem using systematic innovation(TRIZ)

5.1.1.1 contradictions problem : application of the contradiction resolution. Technical contradiction Type : using the

Contradiction Matrix and 40 inventive Principles. Physical contradiction Type : using the Separation Principle.

5.1.1.2 improvement problem : Using Prediction Principles / Technology Forecasting Tools, like as IFR and the Trends of

Evolution, Su-field and 76 Standards solutions

5.1.1.3 Knowledge issues : the use of the principle effect(effect Principles) : the use of knowledge effects(Knowledge Effect)

5.2 evaluation of solution

5.2.1 Solution evaluation : using the next contradiction, resource, and combination

5.2.2 Solution confirming : discussed and confirmed by the QCC members

5.3 Solution implementation

5.3.1 list all the improvement activities should be performed

5.3.2 using Gantt Chart to control all the improvement activities


Problem solution

Step Process & tool

Plus tool) Interrelation Digraph(연관도: 연관관계분석), Scatter plot(상관분석), 매트릭스도법(상관분석)

Plus tool) STC 연산자, SPM, 9 Windows, (아이디어 강화), 매트릭스 데이터 해석(객관적 평가)


Quality, Creativity Fusion Methodology (6,7 STEP)

• “ CPS-QC story”의 확정 및 관리과정에서, 부족한 TRIZ의 Tool과 연계성이 높은 심화Tool을 step별로 추가 제시함.


6.1 Measure the effect of solutions

6.2 Comparison with PJT goal : QC control chart, Pareto chart

6.3 Result Confirm (tangible and intangible) : Tangible achievements-the performance of project, using the checklist,

Intangible outcomes-enhanced problem solving and teamwork

Result confirm

Standardization 7.1 Standardization

7.1.1 develop or revise criteria; developed or revised the standard operation process(SOP)

7.1.2 confirmed management approach: using checklists to find the new problem for improvement

7.2 improvement maintain;

7.2.1 all the related staff should totally understanding and thoroughly implement.

7.2.2 training to the staff for the implementation and standardization

7.2.3 inspection and audit for the implementation

Step Process & tool

Plus tool) Activity Network Diagram(일정, 비용 고려), PDPC(PJT의 비상상황을 대비, 대비책 강구)

Plus tool) Process Capability Analysis(공정능력분석), Hypothesis test (가설검정)


DAGEV(Ez TRIZ method) enhanced by QC-Tool

• FDM을 통해 TRIZ의 핵심서브Tool과 QC Tool과의 상관분석을 했고, DAGEV에서 활용될 수 있는 QC7, NQC7, 심화품질기법을 Mapping, 제안 함

DAGEV+QC Tool


기능 전개 매트릭스 (FDM)

프로젝트:

일자:

잠재원인발굴근본원인발굴체계적정리아이디어발굴5 6 7 8 9 10

2020-05-19

QARIZ

프로

젝트

Y

(K

PO

V)

C&E Diagram

5Why

Logic Tree

Idea Gen

효과성 적용성 모순

자원

이상

성

sum

3 1 2 3 3

프로젝트 X (KPIV) 점수 %점수 %누적점수

1 Technical Contradiction 3 2 3 5 13 3 5 1 2 8 41 12.81% 12.81%

2 Physical Contradiction 4 3 3 5 15 3 5 1 2 8 45 14.06% 26.88%

3 자원분석표 5 5 5 3 18 3 1 3 2 6 48 15.00% 41.88%

4 9-Windows 4 4 4 3 15 2 1 3 2 6 39 12.19% 54.06%

5 SFM 5 5 4 5 19 3 5 4 3 12 52 16.25% 70.31%

6 SPM 3 3 3 4 13 1 2 4 4 10 33 10.31% 80.63%

7 STC 3 3 3 2 11 1 1 4 3 8 27 8.44% 89.06%

8 TESE 4 3 4 3 14 1 1 3 5 9 35 10.94% 100.00%

SFM SFM 자원분석표Technical Contradiction자원분석표9-WindowsPhysical Contradiction

데모

결과보기

지우기

KPIV수 입력

단계 Activity TRIZ sub tool QC7 Nqc(심화)

과제 정의

(Define)

문제인식

문제상황기술

관련특허/기존해결안요약

TESE

9WINDOWS

Biz.Matrix

히스토그램,

파레토챠트

산점도

Force field Analysis

문제 분석

(Analyze)

경계영역도식화

기능분석

기술적모순정의[T.C.]

물질-장분석(SFM)

가용자원분석

SFMT.CPC.

Resource(자원분석표)

C&E, 5WHY, logic Tree

원인발굴형계통도

QFD, FAST, FDM

Affinity , Relations,

Systematic Diagram

해결 안 도출

(Generate)

기술적모순해결[T.C.]

물리적모순정의[P.C.]

물리적모순해결[P.C.]

작은사람모델(SPM]

인터넷검색(Knowledge Base)

해결안요약서작성

T.CTech. Matrix

P.C

SPM

STC

IFR

logic Tree

대책추구형계통도

DOE

FMEA

Matrix diagram

Matrix data analysis

해결 안 평가

(Evaluate)

해결안비교평가[PUGH Matrix]

최종해결안선정PDCA

MW matrix

Selection Matrix

PDPC

해결 안 검증

(Verify)

적용성및특허성검토

최종해결안검증(Test, CAE,)

검증결과및적용계획작성

MC-Sim.

AND

[DAGEV step별 QC Tool]

[FDM (TRIZ tool + QC Tool)]

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Quality Algorithm by TRIZ(QARIZ ; 품질향 트리즈 알고리즘)

• Big, Flex PJT (초기, 기획, 대형)과제에 맞는 CPS-QC방법론과 Fix PJT(확정, 개선, 최종)과제에 맞는 DAGEV의 Dual ladder를 유지하고, 서브tool과 path선택의 종합 알고리즘을 제시하여 사용성을 극대화

QARIZ

CPS-QC DAGEV

품질(+창의) 창의(+품질)

PJT유형 판단

• Define 의 구체적인 작성, 가변성• Define의 범위 변동 가능성

• 문제해결의 범위의 기확정• 과제의 문제해결 명확한 성격

QC7Tool선택적 추가

Synergy 심화QC Tool 추가

개선과제추가진행?

안정화, 관리(SPC)

YES

NO

개선유형?

• 창의적 아이디어 필요

• 통계적 분석, 개선 필요

Lean Six Sigma품질(+통계)

즉개선?

• PJT 추진 필요

Quick ActionYES

NO

[PJT Selection Algorithm]


요약

• 융합 방법론의 분석, 개선 방향 제시

– 품질 개선 방법론인 QC-STORY를 기반으로 TRIZ를 적용한 CPS-QC Story와TRIZ에서 범용적으로 활용도가 높은 DAGEV 방법론을 장단점 분석을 함

– 융합을 위한 2개의 방법론의 개선 방향을 확정(개별적인 완성도 고도화 및 종합적인 선택 절차 마련)

• Q-ARIZ :

– 품질 문제의 대상에 따른 즉개선, 6시그마, CPS-QC, DAGEV 등의 기존 방법론을선택 진행할 수 있는 로드맵을 구성하였다. 그리고, CPS-QC, DAGEV를 기법들의보강을 통해, 향후 품질문제 대상으로 창의적인 해결책을 강구할 때, 활용할 수있도록 종합운영, 세부적용 방법론의 hierarchy를 구성함

• 향후 계획 :

– 향후 품질 문제가 빅데이터적인 문제, 체계구조 고도화에 따른 심층적 문제 등의미래의 문제에 있어, 본 Q-ARIZ를 통한 운영을 통해 실질적인 적용 예정임.


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품질향트리즈알고리즘제안 · 2020-07-05 · QC Story +TRIZ 융합밥법론 Six Sigma 3正5S QSS QC Story 품질향상및창의성있는대안창출 의수준이더고도화된방법론체계