Kokeiden suunnittelu (DOE) mahdollistaa sen, että Lean Six Sigma -tiimi voi testata prosessin syötteitä yhdessä ja mitata, miten niiden vaikutukset riippuvat toisistaan. DOE kuuluu DMAIC:n Paranna-vaiheeseen, jossa tiimit arvioivat ratkaisuja ja määrittävät, mitkä syötteet vaativat ohjausta. Ennen tuotantoajan varaamista sponsorin on tiedettävä, tukeeko koe käyttöasetuksia koskevaa päätöksentekoa.
Yhden tekijän kerrallaan testaaminen jättää yhdysvaikutukset ratkaisematta
Yhden tekijän kerrallaan (OFAT) testaaminen muuttaa yhtä syötettä pitäen muut vakioina ja toistaa sitten prosessin toiselle syötteelle. Se jättää vuorovaikutukset ratkaisematta: yhden tekijän vaikutus riippuu toisen tekijän asetuksesta. NIST/SEMATECH-käsikirja selittää tämän rajoituksen ohjeessaan, joka julkaistiin ensimmäisen kerran vuonna 2003.
Lean Six Sigma juurisyyanalyysissa yhdysvaikutus muuttaa sitä, mitä tiimin on osoitettava. Vasteeseen vaikuttavan syötteen tunnistaminen on vain osa työtä. Tiimin on myös määritettävä, miten kyseinen vaikutus muuttuu eri asetusten yhdistelmissä. OFAT-tulos pätee arvoihin, jotka pidettiin vakioina testin aikana; se ei määritä, mitä tapahtuu testaamattomissa yhdistelmissä.
Kolmen tekijän koe vaatii enemmän kuin kahdeksan tuotantoaikaa
NIST:n työstetty kiillotusesimerkki tarkastelee nopeutta ja syöttöä syvyyden rinnalla, kumpaakin kahdella tasolla. Sen täydellinen faktorikoe sisältää kahdeksan yhdistelmää, mikä mahdollistaa päävaikutusten ja vuorovaikutusten arvioinnin. Näiden yhdistelmien toistaminen ja kolmen keskipisteajon lisääminen tuo valmiin koeasetelman 19 ajoon. NIST esittää tämän opetus-esimerkkinä eikä väitä yrityksen säästöjä.
| Suunnitteluvaihe | Ajot tässä vaiheessa | Kertyneet ajot |
|---|---|---|
| Kaikki kolmen kaksitasoisen tekijän yhdistelmät | 8 | 8 |
| Toista jokainen yhdistelmä | 8 | 16 |
| Lisää keskipisteajot | 3 | 19 |
Kahdeksan tuotantoajan hyväksyminen rahoittaisi vain alustavat yhdistelmät tässä DMAIC-kokeessa. Toistoajot tarvitsevat myös tuotantokapasiteettia, samoin kuin sitä seuraava vahvistus. Sponsorin katselmuksen tulisi erottaa yksilöllisten asetusten määrä pyydetystä kokonaistuotantoajasta.
Mittaus ja ajo-järjestys kuuluvat DOE-suunnitelmaan
Mittaa-vaihe sisältää mittausjärjestelmän validoinnin ennen prosessin suorituskyvyn määrittämistä. DOE-ehdotuksessa vastemuuttujalla on oltava selkeä yhteys projektin ongelmanasetteluun sekä määritelty mittausmenettely. Mittauksissa, joihin vaikuttavat operaattorien väliset erot tai toistuvat lukemat, tämä valmistelu sisältää Gage R&R -analyysin.
Ajojen aikataulutus on osa koesuunnittelua. NIST:n DOE-terminologiaohje erottaa kolme eri tarkoitusta varten olevaa ehtoa:
- Satunnaistaminen: käsittelyyhdistelmien ja ajojärjestyksen määrittäminen satunnaisen aikataulun avulla.
- Toisto: saman käsittelyyhdistelmän suorittaminen uudelleen koevirheen arvioimiseksi.
- Paloittelu (Blocking): ajojen ryhmittely tunnettujen häiriömuuttujien, kuten operaattorien tai raaka-ainemuutosten, ympärille, jotta niiden vaikutukset voidaan erottaa tutkittavista vaikutuksista.
Projektin Black Beltin on arvioitava, säilyttääkö tuotantoaikataulu suunnitellun koeasetelman. NIST:n kiillotusesimerkissä asetusten ajaminen kiinteässä järjestyksessä voi sekoittaa syvyysvaikutuksen päivä- ja yöolosuhteisiin. Tuotannon pyytämä järjestysmuutos vaatii suunnittelukatselmuksen ennen ajojen alkamista.
Osittaissuunnitelmat vaihtavat ajoja oletuksiin
Osittaissuunnitelma käyttää valittua osajoukkoa täydellisen faktorikokeen yhdistelmistä. Vähempään ajomäärään liittyy aliasing (sekoittuminen): arvioitu vaikutus voi sisältää osuuksia muista vaikutuksista. NIST havainnollistaa tätä ongelmaa puolikkaalla osittaissuunnitelmalla, jossa päävaikutukset sekoittuvat kahden tekijän vuorovaikutuksiin.
Lean Six Sigma prosessin optimointi -projektissa suunnittelukatselmuksen on tunnistettava, mitkä vaikutukset jäävät sekoittuneiksi. Jos toimintapäätös riippuu syötevaikutuksen erottamisesta vuorovaikutuksesta, ehdotuksen on selitettävä, miten tiimi erottaa ne toisistaan. Pienempi alkukoe on puolustettavissa, kun sponsori on budjetoinut seurantatajot, joita tarvitaan noiden vaikutusten ratkaisemiseen.
Pinnoitteen ja voiteluaineen valinta Lean Six Sigma -tutkimuksessa
Vuoden 2022 Materials Science Forum -lehden tutkimuksessa sovellettiin koesuunnittelua (DOE) DMAIC-menetelmässä stanssin ja meistin kulumisen tutkimiseksi. Tutkimuksessa suositeltiin AlCrN-PVD-pinnoitteen ja aloe vera -öljyn yhdistelmää. Löydös tukee kyseisen pinnoite- ja voiteluaineyhdistelmän valintaa tutkimuksen olosuhteissa. Saman yhdistelmän soveltaminen toiseen tuotantoprosessiin vaatii testausta kyseisen prosessin omissa olosuhteissa.
Vahvistusajot edeltävät luovutusta Control-vaiheeseen
Sovitettu DOE-malli tarvitsee vahvistuksen ehdotetuissa toiminta-asetuksissa. NIST suosittelee vähintään kolmea vahvistusajoa ehdotetuilla parhailla asetuksilla, vaikka ne asetukset olisivat esiintyneet alkuperäisessä kokeessa. Ohjeistus kehottaa myös toistamaan koe-ympäristön ja tutkimaan ennustettujen ja havaittujen vasteiden välisiä poikkeamia.
DMAIC-luovutuksessa ohjaussuunnitelman tulisi tunnistaa vahvistetut asetukset ja niiden testattu toiminta-alue. Näistä asetuksista tulee tällöin osa standardityötä, ja prosessia valvotaan ohjauskorttien avulla. Hyväksyntäkriteerien on myös määriteltävä, kuka valtuuttaa asetusmuutoksen testatun alueen ulkopuolella ja mitä näyttöä kyseinen muutos vaatii.
Lähteet
- NIST/SEMATECH (2003 käsikirja, verkkoversio), "One variable at a time": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section2/pri212.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (2003 käsikirja, verkkoversio), "Full factorial example": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section3/pri3332.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (2003 käsikirja, verkkoversio), "A Glossary of DOE Terminology": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section7/pri7.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (2003 käsikirja, verkkoversio), "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 käsikirja, verkkoversio), "How to confirm DOE results (confirmatory runs)": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section4/pri46.htm. (itl.nist.gov)
