El Diseño de experimentos (DOE) permite que un equipo de Lean Six Sigma evalúe las entradas del proceso de manera conjunta y mida cómo dependen sus efectos entre sí. La ASQ ubica al DOE en la fase de Mejora (Improve) de DMAIC, donde los equipos evalúan soluciones y determinan qué entradas requieren control. Antes de comprometer tiempo de producción, el sponsor necesita saber si el experimento respaldará una decisión sobre los parámetros de operación.
Las pruebas de un factor a la vez dejan las interacciones sin resolver
Las pruebas de un factor a la vez (OFAT) modifican una entrada mientras mantienen fijas las demás, y luego repiten el proceso para otra entrada. Esto deja las interacciones sin resolver: el efecto de un factor depende del parámetro fijado para otro factor. El manual de NIST/SEMATECH explica esta limitación en su guía, publicada por primera vez en 2003.
En un proyecto de Lean Six Sigma análisis de causa raíz, una interacción cambia lo que el equipo necesita determinar. Identificar una entrada que afecta la respuesta es solo una parte del trabajo. El equipo también debe determinar cómo cambia ese efecto a través de distintas combinaciones de parámetros. Un resultado OFAT se aplica a los valores mantenidos fijos durante la prueba; no determina lo que sucede en combinaciones no probadas.
Un experimento de tres factores requiere más de ocho turnos de producción
El ejemplo práctico de pulido de NIST examina la velocidad y el avance junto con la profundidad, cada uno en dos niveles. Su factorial completo contiene ocho combinaciones, lo que permite estimar los efectos principales y las interacciones. Repetir esas combinaciones y agregar tres corridas en el punto central eleva el diseño completo a 19 corridas. NIST presenta esto como un ejemplo didáctico y no promete ahorros para la empresa.
| Etapa de diseño | Corridas en esta etapa | Corridas acumuladas |
|---|---|---|
| Todas las combinaciones de tres factores de dos niveles | 8 | 8 |
| Repetir cada combinación | 8 | 16 |
| Agregar corridas en el punto central | 3 | 19 |
Aprobar ocho turnos de producción financiaría únicamente las combinaciones iniciales en este DMAIC experimento. Las corridas de repetición también requieren capacidad de producción, al igual que la confirmación posterior. La revisión del sponsor debe separar el recuento de parámetros únicos del tiempo total de producción solicitado.
La medición y el orden de ejecución pertenecen al plan de DOE
La guía de la ASQ para la fase de Medición (Measure) incluye validar el sistema de medición antes de establecer el desempeño del proceso. En una propuesta de DOE, la variable de respuesta requiere un vínculo claro con el definición del problemadel proyecto, con un procedimiento de medición definido. Para las mediciones afectadas por diferencias entre operadores o lecturas repetidas, esa preparación incluye el Gage R&R.
La programación de las corridas forma parte del diseño experimental. La guía de terminología de DOE de NIST distingue tres provisiones con propósitos diferentes:
- Aleatorización: asignar combinaciones de tratamiento y el orden de ejecución mediante un esquema aleatorio.
- Replicación: realizar nuevamente la misma combinación de tratamientos para estimar el error experimental.
- Bloqueo: agrupar las corridas en torno a variables perturbadoras conocidas, como operadores o cambios de materia prima, para que sus efectos puedan separarse de los efectos bajo investigación.
El Black Belt debe evaluar si la programación de producción preserva el diseño previsto. En el ejemplo de pulido de NIST, ejecutar los parámetros en una secuencia fija puede confundir un efecto de profundidad con las condiciones de día versus noche. Un cambio de secuencia solicitado por operaciones exige una revisión del diseño antes de que comiencen las corridas.
Los diseños factoriales fraccionados intercambian corridas por supuestos
Un factorial fraccionado utiliza un subconjunto seleccionado de las combinaciones del factorial completo. Un menor número de corridas conlleva el solapamiento de efectos (aliasing): un efecto estimado puede incluir contribuciones de otros efectos. NIST ilustra este problema con una fracción media en la que los efectos principales se confunden con interacciones de dos factores.
Para un proyecto de Lean Six Sigma la optimización de procesos , la revisión del diseño debe identificar qué efectos permanecen confundidos. Si la decisión operativa depende de separar el efecto de una entrada de una interacción, la propuesta debe explicar cómo distinguirá el equipo dichos efectos. Un experimento inicial más pequeño es justificable cuando el sponsor ha presupuestado las corridas de seguimiento necesarias para resolver esos efectos.
Selección de recubrimiento y lubricante en un estudio de Lean Six Sigma
Un estudio de 2022 en Materials Science Forum aplicó DOE dentro de DMAIC para investigar el desgaste de matrices y punzones. El estudio reportó una combinación preferida de un recubrimiento de AlCrN-PVD con aceite de aloe vera. Ese hallazgo respalda la elección de recubrimiento y lubricante bajo las condiciones del estudio. Aplicar la misma combinación a otro proceso de producción requiere realizar pruebas bajo las condiciones de ese proceso.
Las corridas de confirmación preceden a la entrega de la fase de Control
Un modelo de DOE ajustado requiere confirmación en los parámetros operativos propuestos. NIST recomienda al menos tres corridas de confirmación en los mejores parámetros propuestos, incluso cuando esos parámetros hayan aparecido en el experimento original. La guía también exige reproducir el entorno experimental e investigar las discrepancias entre las respuestas predichas y observadas.
En el traspaso de DMAIC, el plan de control debe identificar los parámetros confirmados y su rango operativo probado. Dichos parámetros se convierten en parte del trabajo estandarizado, utilizando cartas de control para monitorear el proceso, en concordancia con la guía de la fase de Control de la ASQ. Los criterios de aceptación también deben especificar quién autoriza un cambio de parámetro fuera del rango probado y qué evidencia requiere dicho cambio.
Fuentes
- NIST/SEMATECH (manual de 2003, edición en línea), "One variable at a time": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section2/pri212.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (manual de 2003, edición en línea), "Full factorial example": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section3/pri3332.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (manual de 2003, edición en línea), "A Glossary of DOE Terminology": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section7/pri7.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (manual de 2003, edición en línea), "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 (manual de 2003, edición en línea), "How to confirm DOE results (confirmatory runs)": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section4/pri46.htm. (itl.nist.gov)
