Design of Experiments (DOE) umožňuje týmu Lean Six Sigma testovat vstupy procesu společně a měřit, jak jejich účinky závisí jeden na druhém. ASQ řadí DOE do fáze Improve metodiky DMAIC, kde týmy hodnotí řešení a určují, které vstupy vyžadují řízení. Před vyčleněním výrobního času potřebuje sponzor vědět, zda experiment podpoří rozhodnutí o provozním nastavení.
Testování jednoho faktoru po druhém ponechává interakce nevyřešené
Testování jednoho faktoru po druhém (OFAT) mění jeden vstup, zatímco ostatní drží konstantní, a poté proces opakuje pro další vstup. Ponechává interakce nevyřešené: účinek jednoho faktoru závisí na nastavení jiného faktoru. Příručka NIST/SEMATECH toto omezení vysvětluje ve svých pokynech, poprvé vydaných v roce 2003.
Při analýze kořenových příčin v Lean Six Sigma interakce mění to, co tým potřebuje zjistit. Identifikace vstupu, který ovlivňuje odezvu, je pouze část práce. Tým musí také stanovit, jak se tento účinek mění napříč kombinacemi nastavení. Výsledek OFAT platí pro hodnoty udržované během testu jako konstantní; nestanovuje, co se děje při netestovaných kombinacích.
Třífaktorový experiment vyžaduje více než osm výrobních slotů
Názorný příklad leštění od NIST zkoumá rychlost a posuv společně s hloubkou, každý na dvou úrovních. Jeho úplný faktorový návrh obsahuje osm kombinací, což umožňuje odhad hlavních účinků a interakcí. Opakování těchto kombinací a přidání tří běhů v centrálním bodě zvyšuje dokončený návrh na 19 běhů. NIST to uvádí jako výukový příklad a nenárokuje si žádné úspory společnosti.
| Fáze návrhu | Běhy v této fázi | Kumulativní běhy |
|---|---|---|
| Všechny kombinace tří dvakrát úrovňových faktorů | 8 | 8 |
| Opakovat každou kombinaci | 8 | 16 |
| Přidat běhy v centrálním bodě | 3 | 19 |
Schválení osmi výrobních slotů by financovalo pouze počáteční kombinace v tomto experimentu DMAIC. Opakované běhy vyžadují také výrobní kapacitu, stejně jako následné potvrzení. Přezkoumání sponzora by mělo oddělit počet unikátních nastavení od celkového požadovaného výrobního času.
Měření a pořadí běhů patří do plánu DOE
Pokyny ASQ pro fázi Measure zahrnují validaci systému měření před stanovením výkonnosti procesu. V návrhu DOE vyžaduje proměnná odezvy jasné propojení s formulací problému projektu a definovaný postup měření. Pro měření ovlivněná rozdíly mezi operátory nebo opakovanými odečty zahrnuje tato příprava Gage R&R.
Plánování běhů je součástí návrhu experimentu. Pokyny pro terminologii DOE od NIST rozlišují tři opatření s různými účely:
- Randomizace: přidělení kombinací ošetření a pořadí běhů prostřednictvím náhodného plánu.
- Replikace: opětovné provedení stejné kombinace ošetření za účelem odhadu experimentální chyby.
- Blokování: seskupování běhů kolem známých rušivých proměnných, jako jsou operátoři nebo změny surovin, aby bylo možné jejich účinky oddělit od zkoumaných účinků.
Projektový Black Belt musí posoudit, zda výrobní plán zachovává zamýšlený návrh. V příkladu leštění od NIST může spuštění nastavení v pevném pořadí zaměnit účinek hloubky s podmínkami dne a noci. Změna sekvence požadovaná provozem vyžaduje přezkoumání návrhu před zahájením běhů.
Frakční faktorové návrhy vyměňují běhy za předpoklady
Frakční faktorový návrh používá vybranou podmnožinu kombinací úplného faktorového návrhu. Méně běhů přichází s aliasováním (aliasing): odhadnutý účinek může zahrnovat příspěvky z jiných účinků. NIST tento problém ilustruje půlkovou frakcí, ve které jsou hlavní účinky smíchány s dvoufaktorovými interakcemi.
Pro projekt optimalizace procesů v Lean Six Sigma musí přezkoumání návrhu identifikovat, které účinky zůstávají smíchané. Pokud provozní rozhodnutí závisí na oddělení účinku vstupu od interakce, návrh musí vysvětlit, jak je tým odliší. Menší počáteční experiment je obhajitelný, pokud sponzor vyčlenil rozpočet na následné běhy potřebné k vyřešení těchto účinků.
Výběr povlaku a maziva ve studii Lean Six Sigma
Studie z roku 2022 v časopise Materials Science Forum aplikovala metodiku DOE v rámci DMAIC ke zkoumání opotřebení razníku a matrice. Studie uvádí jako preferovanou kombinaci povlak AlCrN-PVD s olejem z aloe vera. Tento požadovaný nález podporuje volbu povlaku a maziva za podmínek dané studie. Aplikace stejné kombinace na jiný výrobní proces vyžaduje testování v podmínkách tohoto konkrétního procesu.
Potvrzovací běhy předcházejí předání do fáze Control
Vyhovující model DOE vyžaduje potvrzení při navržených provozních nastaveních. NIST doporučuje alespoň tři potvrzovací běhy při navržených nejlepších nastaveních, i když se tato nastavení objevila v původním experimentu. Pokyny také vyžadují reprodukci experimentálního prostředí a vyšetření rozporů mezi předpovídanými a pozorovanými odezvami.
Při předání v rámci DMAIC by měl plán řízení identifikovat potvrzená nastavení a jejich testovaný provozní rozsah. Tato nastavení se pak stávají součástí standardizované práce, přičemž k monitorování procesu se používají regulační diagramy v souladu s pokyny ASQ pro fázi Control. Akceptační kritéria musí také specifikovat, kdo schvaluje změnu nastavení mimo testovaný rozsah a jaké důkazy tato změna vyžaduje.
Zdroje
- NIST/SEMATECH (příručka 2003, online edice), "One variable at a time": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section2/pri212.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (příručka 2003, online edice), "Full factorial example": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section3/pri3332.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (příručka 2003, online edice), "A Glossary of DOE Terminology": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section7/pri7.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (příručka 2003, online edice), "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 (příručka 2003, online edice), "How to confirm DOE results (confirmatory runs)": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section4/pri46.htm. (itl.nist.gov)
