Le plan d'expériences (DOE) permet à une équipe Lean Six Sigma de tester les entrées du processus ensemble et d'évaluer la dépendance de leurs effets entre eux. L'ASQ place le DOE dans la phase Innover de DMAIC, où les équipes évaluent les solutions et déterminent quelles entrées doivent être contrôlées. Avant d'engager du temps de production, le sponsor doit savoir si l'expérience permettra d'appuyer une décision concernant les réglages opérationnels.
Les essais à un facteur à la fois laissent les interactions non résolues
L'essai à un facteur à la fois (OFAT) modifie une entrée tout en maintenant les autres fixes, puis répète le processus pour une autre entrée. Il laisse les interactions non résolues : l'effet d'un facteur dépend du réglage d'un autre facteur. Le manuel du NIST/SEMATECH explique cette limite dans ses directives, publiées pour la première fois en 2003.
Dans un projet Lean Six Sigma l'analyse des causes racines, une interaction modifie ce que l'équipe doit établir. Identifier une entrée qui influe sur la réponse n'est qu'une partie du travail. L'équipe doit également déterminer comment cet effet varie selon les combinaisons de réglages. Un résultat OFAT s'applique uniquement aux valeurs maintenues fixes pendant le test ; il n'établit pas ce qui se produit pour des combinaisons non testées.
Une expérience à trois facteurs exige plus de huit créneaux de production
L'exemple d'application du NIST sur le polissage étudie la vitesse et l'avance aux côtés de la profondeur, chacune à deux niveaux. Son plan factoriel complet contient huit combinaisons, permettant d'estimer les effets principaux et les interactions. La répétition de ces combinaisons et l'ajout de trois points au centre portent le plan final à 19 essais. Le NIST présente cela comme un exemple pédagogique et ne revendique aucune économie d'entreprise.
| Étape du plan | Essais à cette étape | Essais cumulés |
|---|---|---|
| Toutes les combinaisons de trois facteurs à deux niveaux | 8 | 8 |
| Répéter chaque combinaison | 8 | 16 |
| Ajouter des essais au point central | 3 | 19 |
Approuver huit créneaux de production ne financerait que les combinaisons initiales dans ce DMAIC plan d'expériences. Les essais répétés nécessitent également de la capacité de production, tout comme la confirmation ultérieure. La revue du sponsor doit séparer le nombre de réglages uniques du temps de production total demandé.
La mesure et l'ordre des essais appartiennent au plan DOE
Les directives de la phase Mesurer de l'ASQ incluent la validation du système de mesure avant d'établir la performance du processus. Dans une proposition de DOE, la variable de réponse doit présenter un lien clair avec le définition du problèmedu projet, avec une procédure de mesure définie. Pour les mesures affectées par des différences entre opérateurs ou des lectures répétées, cette préparation inclut la R&R des instruments de mesure (Gage R&R).
La planification des essais fait partie du plan d'expériences. Le guide terminologique du DOE du NIST distingue trois dispositions aux objectifs différents :
- Randomisation : attribuer les combinaisons de traitement et l'ordre des essais selon une planification aléatoire.
- Répétition : exécuter à nouveau la même combinaison de traitement pour estimer l'erreur expérimentale.
- Blocage : regrouper les essais autour de variables perturbatrices connues, telles que les opérateurs ou les changements de matière première, afin que leurs effets puissent être séparés des effets étudiés.
Le Black Belt du projet doit évaluer si le planning de production préserve le plan prévu. Dans l'exemple du polissage du NIST, exécuter les réglages selon une séquence fixe peut confondre un effet de profondeur avec des conditions jour/nuit. Une modification de séquence demandée par les opérations exige une revue du plan avant le début des essais.
Les plans factoriels fractionnaires échangent des essais contre des hypothèses
Un plan factoriel fractionnaire utilise un sous-ensemble sélectionné des combinaisons factorielles complètes. Réduire le nombre d'essais s'accompagne d'un aliasage : un effet estimé peut inclure des contributions d'autres effets. Le NIST illustre ce problème avec une demi-fraction dans laquelle les effets principaux sont confondus avec des interactions à deux facteurs.
Pour un projet Lean Six Sigma l'optimisation des processus , la revue du plan doit identifier quels effets restent confondus. Si la décision opérationnelle dépend de la séparation d'un effet d'entrée d'une interaction, la proposition doit expliquer comment l'équipe les distinguera. Une expérience initiale plus restreinte est défendable lorsque le sponsor a budgétisé les essais de suivi nécessaires pour résoudre ces effets.
Sélection du revêtement et du lubrifiant dans une étude Lean Six Sigma
Une étude de 2022 dans Materials Science Forum a appliqué le DOE au sein du DMAIC pour étudier l'usure de la matrice et du poinçon. L'étude a fait part d'une combinaison préférée d'un revêtement AlCrN-PVD avec de l'huile d'aloe vera. Cette constatation soutient un choix de revêtement et de lubrifiant dans les conditions de l'étude. L'application de la même combinaison à un autre processus de production nécessite des essais dans les conditions de ce processus.
Les essais de confirmation précèdent le passage à la phase Contrôler
Un modèle DOE ajusté nécessite une confirmation aux réglages opérationnels proposés. Le NIST recommande au moins trois essais de confirmation aux meilleurs réglages proposés, même si ces réglages figuraient dans l'expérience initiale. Les directives préconisent également de reproduire l'environnement expérimental et d'étudier les écarts entre les réponses prédites et observées.
Lors du passage de témoin du DMAIC, le plan de contrôle doit identifier les réglages confirmés et leur plage opérationnelle testée. Ces réglages font ensuite partie du travail standardized, avec le les cartes de contrôle utilisé pour surveiller le processus, conformément aux directives de la phase Contrôler de l'ASQ. Les critères d'acceptation doivent également spécifier qui autorise une modification de réglage en dehors de la plage testée et quelles preuves cette modification exige.
Sources
- NIST/SEMATECH (manuel 2003, édition en ligne), « One variable at a time » : https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section2/pri212.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (manuel 2003, édition en ligne), « Full factorial example » : https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section3/pri3332.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (manuel 2003, édition en ligne), « A Glossary of DOE Terminology » : https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section7/pri7.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (manuel 2003, édition en ligne), « 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 (manuel 2003, édition en ligne), « How to confirm DOE results (confirmatory runs) » : https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section4/pri46.htm. (itl.nist.gov)
