Forsøgsplanlægning (DOE) lader et Lean Six Sigma-team teste procesinput sammen og måle, hvordan deres effekter afhænger af hinanden. ASQ placerer DOE i Improve-fasen af DMAIC, hvor teams evaluerer løsninger og fastslår, hvilke input der kræver styring. Før der afsættes produktionstid, skal sponsoren vide, om eksperimentet vil understøtte en beslutning om driftsindstillinger.
Én-faktor-at-a-time-testning lader samspil være uafklarede
Én-faktor-at-a-time (OFAT)-testning ændrer ét input, mens andre holdes faste, og gentager derefter processen for et andet input. Det lader samspil være uafklarede: effekten af én faktor afhænger af en anden faktors indstilling. NIST/SEMATECH-håndbogen forklarer denne begrænsning i sin vejledning, som først blev udgivet i 2003.
I en Lean Six Sigma årsagsanalyse ændrer et samspil, hvad teamet skal fastslå. At identificere et input, der påvirker responset, er kun en del af opgaven. Teamet skal også fastslå, hvordan denne effekt ændrer sig på tværs af kombinationer af indstillinger. Et OFAT-resultat gælder for de værdier, der holdes faste under testen; det viser ikke, hvad der sker ved utestede kombinationer.
Et tre-faktor-eksperiment kræver mere end otte produktionskørsler
NIST's udarbejdede poleringseksempel undersøger hastighed og tilspænding sammen med dybde, hver på to niveauer. Det fulde faktorforsøg indeholder otte kombinationer, hvilket muliggør estimering af hovedeffekter og samspil. Gentagelse af disse kombinationer og tilføjelse af tre centerpunktskørsler bringer det færdige design op på 19 kørsler. NIST præsenterer dette som et undervisningseksempel og hævder ingen virksomhedsbesparelser.
| Designstadie | Kørsler på dette stadie | Akkumulerede kørsler |
|---|---|---|
| Alle kombinationer af tre to-niveau-faktorer | 8 | 8 |
| Gentag enhver kombination | 8 | 16 |
| Tilføj centerpunktskørsler | 3 | 19 |
At godkende otte produktionspladser ville kun finansiere de indledende kombinationer i dette DMAIC-eksperiment. Gentagne kørsler kræver også produktionskapacitet, lige som efterfølgende bekræftelse gør. Sponsorens evaluering bør adskille antallet af unikke indstillinger fra den samlede anmodede produktionstid.
Måling og kørselsrækkefølge hører til i DOE-planen
ASQ's Measure-fasevejledning omfatter validering af målesystemet, før procesydeevnen fastslås. I et DOE-forslag skal responsvariablen have en klar forbindelse til projektets problemformulering med en defineret måleprocedure. For målinger, der påvirkes af forskelle mellem operatører eller gentagne aflæsninger, omfatter denne forberedelse Gage R&R.
Planlægning af kørsler er en del af forsøgsplanlægningen. NIST's DOE-terminologivejledning skelner mellem tre bestemmelser med forskellige formål:
- Randomisering: tildeling af behandlingskombinationer og kørselsrækkefølge gennem en tilfældig plan.
- Replikering: udførelse af den samme behandlingskombination igen for at estimere den eksperimentelle fejl.
- Blokdeling: gruppering af kørsler omkring kendte udefrakommende variabler, såsom operatører eller råmaterialeændringer, så deres effekter kan adskilles fra de effekter, der undersøges.
Projektets Black Belt skal vurdere, om produktionsplanen bevarer det tilsigtede design. I NIST's poleringseksempel kan kørsel af indstillinger i en fast rækkefølge forveksle en dybdeeffekt med dag-versus-nat-forhold. En sekvensændring anmodet af driften kræver en designevaluering, før kørslerne begynder.
Reducerede faktorforsøg udveksler kørsler med antagelser
Et reduceret faktorforsøg bruger et udvalgt delmængde af de fulde faktorkombinationer. Færre kørsler følger med aliasing: en estimeret effekt kan indeholde bidrag fra andre effekter. NIST illustrerer dette problem med en halvfraktion, hvor hovedeffekter er sammenblandet med to-faktor-samspil.
For et Lean Six Sigma procesoptimering sprojekt skal designevalueringen identificere, hvilke effekter der forbliver sammenblandede. Hvis driftsbeslutningen afhænger af at adskille en inputeffekt fra et samspil, skal forslaget forklare, hvordan teamet vil skelne mellem dem. Et mindre indledende eksperiment er forsvarligt, når sponsoren har afsat budget til de opfølgende kørsler, der er nødvendige for at afklare disse effekter.
Valg af belægning og smøremiddel i en Lean Six Sigma-undersøgelse
A 2022 study in Materials Science Forum applied DOE within DMAIC to investigate die and punch wear. The study reported a preferred combination of an AlCrN-PVD coating with aloe vera oil. That finding supports a coating-and-lubricant choice under the study's conditions. Applying the same combination to another production process requires testing under that process's conditions.
Bekræftelseskørsler går forud for overdragelsen til Control-fasen
En tilpasset DOE-model kræver bekræftelse ved de foreslåede driftsindstillinger. NIST anbefaler mindst tre bekræftelseskørsler ved de foreslåede bedste indstillinger, selv når disse indstillinger indgik i det oprindelige eksperiment. Vejledningen opfordrer også til at genskabe forsøgsmiljøet og undersøge afvigelser mellem forudsagte og observerede responser.
Ved DMAIC-overdragelsen bør styringsplanen identificere de bekræftede indstillinger og deres testede driftsområde. Disse indstillinger bliver derefter en del af standardarbejde med stregdiagrammer anvendt til at overvåge processen, i overensstemmelse med ASQ's Control-fasevejledning. Acceptkriterier skal også specificere, hvem der godkender en indstillingsændring uden for det testede område, og hvilken dokumentation denne ændring kræver.
Kilder
- NIST/SEMATECH (2003-håndbog, onlineudgave), "One variable at a time": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section2/pri212.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (2003-håndbog, onlineudgave), "Full factorial example": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section3/pri3332.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (2003-håndbog, onlineudgave), "A Glossary of DOE Terminology": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section7/pri7.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (2003-håndbog, onlineudgave), "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 (2003-håndbog, onlineudgave), "How to confirm DOE results (confirmatory runs)": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section4/pri46.htm. (itl.nist.gov)
