تسمح تصميم التجارب (DOE) لفريق Lean Six Sigma باختبار مدخلات العملية معاً وقياس كيفية اعتماد تأثيراتها على بعضها البعض. تنتمي DOE إلى مرحلة التحسين في DMAIC، حيث تقيم الفرق الحلول وتحدد المدخلات التي تتطلب تحكماً. وقبل تخصيص وقت الإنتاج، يحتاج الراعي إلى معرفة ما إذا كانت التجربة ستدعم اتخاذ قرار بشأن إعدادات التشغيل.
اختبار عامل واحد في كل مرة يترك التفاعلات دون حل
يغير اختبار عامل واحد في كل مرة (OFAT) مدخلاً واحدًا مع تثبيت المدخلات الأخرى، ثم يكرر العملية لمدخل آخر. وهذا يترك التفاعلات دون حل: إذ يعتمد تأثير أحد العوامل على إعداد عامل آخر. يشرح دليل NIST/SEMATECH هذا القيد في إرشاداته التي صدرت لأول مرة في عام 2003.
في تحليل root cause analysis ضمن Lean Six Sigma، يغير التفاعل بين العوامل ما يتعين على الفريق إثباته. إذ إن تحديد مدخل يؤثر على الاستجابة ليس سوى جزء من المهمة، بينما يحتاج الفريق أيضًا إلى إثبات كيفية تغير هذا التأثير عبر تنوع تركيزات الإعدادات. وتنطبق نتيجة اختبار العامل الواحد في كل مرة (OFAT) فقط على القيم التي حُددت أثناء الاختبار، ولا تثبت ما يحدث عند التركيبات غير المختبرة.
تتطلب التجربة ذات العوامل الثلاثة أكثر من ثماني فتحات إنتاج
يفحص مثال الصقل العملي لـ NIST السرعة والتغذية إلى جانب العمق، كل منها عند مستويين. يحتوي التصميم العاملي الكامل على ثماني مجموعات مدمجة، مما يسمح بتقدير التأثيرات الرئيسية والتفاعلات. وتكرار تلك المجموعات المدمجة مع إضافة ثلاث تشغيلات للنفطة المركزية يرفع التصميم المكتمل إلى 19 تشغيلة. تقدم NIST هذا كمثال تعليمي ولا تدعي تحقيق أي وفورات للشركات.
| مرحلة التصميم | التشغيلات في هذه المرحلة | التشغيلات التراكمية |
|---|---|---|
| جميع المجموعات المدمجة لثلاثة عوامل ذات مستويين | 8 | 8 |
| تكرار كل مجموعة مدمجة | 8 | 16 |
| إضافة تشغيلات النقطة المركزية | 3 | 19 |
إن الموافقة على ثماني فتحات إنتاج ستُمول فقط التركيبات الأولية في تجربة DMAIC هذه. كما تتطلب جولات الإعادة سعة إنتاجية أيضًا، وكذلك مرحلة التأكيد اللاحقة. لذا يجب أن يفصل مراجعة الراعي بين عدد الإعدادات الفريدة وإجمالي وقت الإنتاج المطلوب.
ينتمي القياس وترتيب التشغيل إلى خطة تصميم التجارب
تتضمن مرحلة القياس التحقق من صحة نظام القياس قبل تحديد أداء العملية. وفي مقترح DOE، يحتاج متغير الاستجابة إلى رابط واضح بـ صياغة المشكلة الخاصة بالموضوع، مع إجراء قياس محدد. بالنسبة للقياسات المتأثرة بالالفروقات بين المشغلين أو القراءات المكررة، تتضمن تلك التحضيرات تقييم Gage R&R.
يعد جدول التشغيل جزءًا من التصميم التجريبي. تميز إرشادات مصطلحات تصميم التجارب لـ NIST بين ثلاثة أحكام ذات أغراض مختلفة:
- العشوائية: تعيين تركيبات المعالجة وترتيب التشغيل من خلال جدول زمني عشوائي.
- التكرار التجريبي: إجراء نفس تركيب المعالجة مرة أخرى لتقدير الخطأ التجريبي.
- التقسيم إلى قطاعات (Blocking): تجميع تشغيلات التجارب حول متغيرات مزعجة معروفة، مثل المشغلين أو تغيرات المواد الخام، بحيث يمكن فصل تأثيراتها عن التأثيرات قيد البحث.
يحتاج Black Belt الخاص بالمشروع إلى تقييم ما إذا كان جدول الإنتاج يحافظ على التصميم المستهدف. ففي مثال الصقل الخاص بـ NIST، يمكن لتشغيل الإعدادات في تسلسل ثابت أن يخلط بين تأثير العمق وظروف الليل مقابل النهار. ويتطلب أي تغيير في التسلسل تطلبه العمليات مراجعة التصميم قبل بدء التشغيل.
التصاميم الكسرية العاملية تستبدل التشغيلات بالافتراضات
يستخدم التصميم الكسري العاملي مجموعة فرعية محددة من مجموعات العاملي الكامل. تأتي التشغيلات الأقل مع مشكلة التداخل (aliasing): حيث يمكن أن يتضمن التأثير المقدر مساهمات من تأثيرات أخرى. يوضح NIST هذه المشكلة بنصف كسر يتم فيه الخلط بين التأثيرات الرئيسية وتفاعلات العاملين.
بالنسبة لمشروع process optimization في Lean Six Sigma، يجب أن تحدد مراجعة التصميم التأثيرات التي لا تزال متداخلة. وإذا كان قرار التشغيل يعتمد على فصل تأثير المدخلات عن التفاعل، فيجب أن يشرح المقترح كيف سيميز الفريق بينهما. ويكون إجراء تجربة أولية أصغر أمرًا قابلاً للدفاع عنه عندما يخصص الراعي ميزانية لجولات المتابعة اللازمة لفصل تلك التأثيرات.
اختيار الطلاء والمزلق في دراسة Lean Six Sigma
تناولت دراسة أُجريت عام 2022 في مجلة Materials Science Forum تصميم التجارب (DOE) ضمن منهجية DMAIC للتحقيق في تآكل القالب والمكبس. وأفادت الدراسة بأن التركيبة المفضلة هي طلاء AlCrN-PVD مع زيت الصبار. وتدعم هذه النتيجة خيار الطلاء والمزلق تحت ظروف تلك الدراسة. أما تطبيق التركيبة نفسها على عملية إنتاجية أخرى فيتطلب إجراء اختبارات تحت ظروف تلك العملية تحديداً.
تسبق تشغيلات التأكيد عملية التسليم في مرحلة التحكم
تحتاج نموذج تصميم التجارب الملاءَم إلى تأكيد عند إعدادات التشغيل المقترحة. توصي NIST بإجراء ثلاث تشغيلات تأكيد على الأقل عند أفضل الإعدادات المقترحة، حتى لو ظهرت تلك الإعدادات في التجربة الأصلية. تدعو الإرشادات أيضًا إلى إعادة إنشاء البيئة التجريبية والتحقيق في التناقضات بين الاستجابات المتوقعة والملاحظة.
عند التسليم في DMAIC، يجب أن تحدد خطة التحكم الإعدادات المؤكدة ونطاق تشغيلها المختبر. ثم تصبح تلك الإعدادات جزءاً من العمل المعياري، مع استخدام لوحات التحكم لمراقبة العملية. كما تحتاج معايير القبول إلى تحديد من يخول تغيير الإعدادات خارج النطاق المختبر وما هي الأدلة التي يتطلبها ذلك التغيير.
المصادر
- NIST/SEMATECH (دليل عام 2003، النسخة عبر الإنترنت)، "متغير واحد في كل مرة": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section2/pri212.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (دليل عام 2003، النسخة عبر الإنترنت)، "مثال على التصميم العاملي الكامل": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section3/pri3332.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (دليل عام 2003، النسخة عبر الإنترنت)، "مسرد مصطلحات تصميم التجارب (DOE)": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section7/pri7.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (دليل عام 2003، النسخة عبر الإنترنت)، "الالتراس (ويسمى أيضاً التداخل/الأسماء المستعارة)": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section3/pri3343.htm. (itl.nist.gov)
- Materials Science Forum (2022)، "تقليل تآكل القالب والمكبس في عملية الختم باستخدام نهج Lean Six Sigma": https://www.scientific.net/MSF.1058.165. (scientific.net)
- NIST/SEMATECH (دليل عام 2003، النسخة عبر الإنترنت)، "كيفية تأكيد نتائج تصميم التجارب DOE (تشغيلات التأكيد)": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section4/pri46.htm. (itl.nist.gov)
