يتيح تصميم التجارب (DOE) لفريق Lean Six Sigma اختبار مدخلات العملية معًا وقياس مدى اعتماد تأثيراتها على بعضها البعض. تضع ASQ تصميم التجارب DOE في مرحلة التحسين (Improve) لـ DMAIC، حيث تقوم الفرق بتقييم الحلول وتحديد المدخلات التي تتطلب الضبط والتحكم. وقبل تخصيص وقت من الإنتاج، يحتاج الراعي (Sponsor) إلى معرفة ما إذا كانت التجربة ستدعم قرارًا بشأن إعدادات التشغيل.
اختبار عامل واحد في كل مرة يترك التفاعلات دون حل
يغير اختبار عامل واحد في كل مرة (OFAT) أحد المدخلات مع تثبيت المدخلات الأخرى، ثم يكرر العملية لمدخل آخر. وهذا يترك التفاعلات دون حل: إذ يعتمد تأثير أحد العوامل على إعداد عامل آخر. ويشرح دليل NIST/SEMATECH هذا القيد في إرشاداته، التي نُشرت لأول مرة في عام 2003.
في مشروع Lean Six Sigma تحليل السبب الجذري، يغير التفاعل ما يحتاج الفريق إلى إثباته. إن تحديد مدخل يؤثر على الاستجابة ليس سوى جزء من المهمة. ويحتاج الفريق أيضًا إلى تحديد كيفية تغير هذا التأثير عبر مجمعات مختلفة من الإعدادات. وتنطبق نتيجة OFAT فقط على القيم التي حُفظت أرقامها ثابتة أثناء الاختبار؛ ولا تحدد ما يحدث عند المجموعات المركبة غير الخاضعة للاختبار.
تتطلب التجربة ذات العوامل الثلاثة أكثر من ثماني فترات إنتاجية
تفحص حالة التلميع التطبيقية الخاصة بـ NIST السرعة والتغذية جنباً إلى جنب مع العمق، وكلٌّ منها عند مستويين. يحتوي التفرع العاملي الكامل على ثماني مجموعات، مما يسمح بتقييم التأثيرات الرئيسية والتفاعلات. وتكرار هذه المجموعات مع إضافة ثلاث جولات في النقطة المركزية يرفع التصميم المكتمل إلى 19 جولة. تقدم NIST هذا كمثال تعليمي ولا تدعي تحقيق أي وفورات للشركة.
| مرحلة التصميم | الجولات في هذه المرحلة | الجولات التراكمية |
|---|---|---|
| جميع المجموعات من ثلاثة عوامل ذات مستويين | 8 | 8 |
| تكرار كل مجموعة | 8 | 16 |
| إضافة جولات عند النقطة المركزية | 3 | 19 |
الموافقة على ثماني فترات إنتاجية ستغطي المجموعات الأولية فقط في هذا DMAIC التصميم التجريبي. تتطلب جولات التكرار سعة إنتاجية أيضًا، وكذلك التأكيد اللاحق. يجب أن يفصل مراجعة الراعي (Sponsor) بين عدد الإعدادات الفريدة وإجمالي وقت الإنتاج المطلوب.
تدرج القياس وترتيب الجولات في خطة DOE
تتضمن إرشادات مرحلة القياس (Measure) لـ ASQ التحقق من صحة نظام القياس قبل تحديد أداء العملية. في مقترح DOE، يحتاج متغير الاستجابة إلى رابط واضح بـ صياغة المشكلةالخاص بالمشروع، مع إجراء قياس محدد. بالنسبة للقياسات التي تتأثر بالفروق بين المشغلين أو القراءات المتكررة، يتضمن هذا الإعداد إجراء دراسة التكرار والتكاثر لأجهزة القياس Gage R&R.
يُعد جدول الجولات جزءًا من التصميم التجريبي. تميز إرشادات المصطلحات الخاصة بـ DOE من NIST بين ثلاثة أحكام ذات أغراض مختلفة:
- التوزيع العشوائي (Randomization): تعيين مجموعات المعالجة وترتيب الجولات من خلال جدول عشوائي.
- التكرار (Replication): إجراء نفس مجموعة المعالجة مرة أخرى لتقييم الخطأ التجريبي.
- التجميع في كتل (Blocking): تجميع الجولات حول متغيرات مزعجة معروفة، مثل المشغلين أو تغييرات المواد الخام، بحيث يمكن فصل تأثيراتها عن التأثيرات قيد التحقيق.
يجب على Black Belt إلى تقييم ما إذا كان جدول الإنتاج يحافظ على التصميم المقصود. في مثال التلميع لـ NIST، قد يؤدي تشغيل الإعدادات بتسلسل ثابت إلى الخلط بين تأثير العمق وظروف النهار مقابل الليل. يستدعي التغيير في التسلسل بناءً على طلب العمليات مراجعة التصميم قبل بدء الجولات.
التصاميم العاملية الجزئية تستبدل الجولات بالافتراضات
يستخدم التصميم العاملي الجزئي مجموعة فرعية محددة من مجموعات العاملية الكاملة. عدد أقل من الجولات يأتي مع الالتباس (aliasing): حيث يمكن أن يشمل التأثير المقدر مساهمات من تأثيرات أخرى. توضح NIST هذه المشكلة بنصف كسر تُخلط فيه التأثيرات الرئيسية مع تفاعلات ذات عاملين.
بالنسبة لمشروع Lean Six Sigma تحسين العمليات ، تحتاج مراجعة التصميم إلى تحديد التأثيرات التي تظل مختلطة. إذا كان قرار التشغيل يعتمد على فصل تأثير المدخلات عن التفاعل، فيجب أن يشرح المقترح كيف سيميز الفريق بينهما. يكون إجراء تجربة أولية أصغر أمرًا مبررًا عندما يكون الراعي (Sponsor) قد خصص ميزانية للجولات المتابعة المطلوبة لحل تلك التأثيرات.
اختيار الطلاء والمزلق في دراسة Lean Six Sigma
طبقَت دراسة أُجريت عام 2022 في Materials Science Forum طريقة DOE ضمن DMAIC للتحقيق في تآكل القالب والمكبس. وأفادت الدراسة بتفضيل مجموعة من طلاء AlCrN-PVD مع زيت الصبار (ألوفيرا). يدعم هذا الاكتشاف اختيار الطلاء والمزلق تحت ظروف الدراسة. يتطلب تطبيق نفس المزيج على عملية إنتاجية أخرى إجراء اختبارات تحت ظروف تلك العملية.
جولات التأكيد تسبق التسليم لمرحلة التحكم (Control)
يحتاج نموذج DOE الملاءم إلى التأكيد عند إعدادات التشغيل المقترحة. توصي NIST بإجراء ثلاث جولات تأكيدية على الأقل عند أفضل الإعدادات المقترحة، حتى عندما تظهر تلك الإعدادات في التجربة الأصلية. تتطلب الإرشادات أيضًا إعادة إنشاء البيئة التجريبية والتحقيق في التضاربات بين الاستجابات المتوقعة والملاحظة.
عند التسليم في مرحلة DMAIC، ينبغي على خطة تحكم تحديد الإعدادات المؤكدة ونطاق تشغيلها المختبر. ثم تصبح هذه الإعدادات جزءًا من Standard Work، مع استخدام خرائط التحكم لمراقبة العملية، بما يتوافق مع إرشادات مرحلة التحكم (Control) لـ ASQ. وتتطلب معايير القبول أيضًا تحديد من يملك صلاحية تغيير الإعدادات خارج النطاق المختبر وما هي الأدلة التي يتطلبها هذا التغيير.
المصادر
- NIST/SEMATECH (دليل عام 2003، النسخة الإلكترونية)، "One variable at a time": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section2/pri212.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (دليل عام 2003، النسخة الإلكترونية)، "Full factorial example": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section3/pri3332.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (دليل عام 2003، النسخة الإلكترونية)، "A Glossary of DOE Terminology": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section7/pri7.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (دليل عام 2003، النسخة الإلكترونية)، "Confounding (also called aliasing)": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section3/pri3343.htm. (itl.nist.gov)
- Materials Science Forum (2022)، "Die and Punch Wear Reduction in Stamping Process by Lean Six Sigma Approach": https://www.scientific.net/MSF.1058.165. (scientific.net)
- NIST/SEMATECH (دليل عام 2003، النسخة الإلكترونية)، "How to confirm DOE results (confirmatory runs)": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section4/pri46.htm. (itl.nist.gov)
