Design of Experiments (DOE) ist eine strukturierte statistische Methode zur Planung von Tests. Sie ermittelt, wie Prozesseingaben eine gemessene Reaktion beeinflussen, einschließlich der Wechselwirkungen zwischen den Eingaben. Eine Wechselwirkung liegt vor, wenn die Wirkung einer Eingabe von der Einstellung einer anderen abhängt.
Bei einem Versiegelungsprozess könnte ein Team Temperatur und Druck auf jeweils zwei Stufen testen, was vier Behandlungskombinationen in einem vollfactoriellen Versuchsplan ergibt. Das Testen jeder Kombination ermöglicht es dem Team zu beurteilen, ob eine höhere Temperatur die Siegelfestigkeit bei niedrigem und hohem Druck unterschiedlich verbessert. Das Testen einzelner Faktoren nacheinander löst diese Wechselwirkung über die vorgeschlagenen Einstellungen hinweg nicht auf. Die betriebliche Entscheidung betrifft eine Kombination von Einstellungen, daher muss das Experiment diese Wahl stützen.
Ein DOE-Plan definiert die Zielgröße und deren Messverfahren, bevor Produktionsläufe zugewiesen werden. Wiederholungen liefern eine Schätzung des Versuchsfehlers. Eine randomisierte Laufreihenfolge verringert das Risiko, Eingangseffekte mit zeitbedingten Veränderungen zu verwechseln, während Blockbildung bekannte Störgrößen wie Materialchargen berücksichtigt. Vier Behandlungskombinationen bedeuten daher nicht zwangsläufig vier Produktionsläufe. Teilfaktorielle Versuchspläne reduzieren die anfängliche Anzahl der Läufe, aber Vermischungen können eine getrennte Schätzung von Effekten verhindern und Nachprüfungen erforderlich machen.
Innerhalb von DMAIC unterstützt DOE üblicherweise Entscheidungen in der Improve-Phase, nachdem die Ursachenanalyse potenzielle Einflussfaktoren identifiziert hat. Die Gage R&R hilft bei der Beurteilung der Eignung des Messsystems, wenn Bedienerunterschiede oder wiederholte Messungen die Ergebnisse beeinflussen können. Bestätigungsläufe testen die vorgeschlagenen Einstellungen vor der Umsetzung anhand der Modellvorhersagen. Der Regelkarte belegt dann die bestätigten Einstellungen und den getesteten Bereich, während Qualitätsregelkarten das nachfolgende Prozessverhalten überwachen.
