Planowanie eksperymentów (DOE) pozwala zespołowi Lean Six Sigma testować wejścia procesu jednocześnie i mierzyć, jak ich efekty zależą od siebie nawzajem. ASQ umieszcza DOE w fazie Improve cyklu DMAIC, w której zespoły ewaluują rozwiązania i określają, które wejścia wymagają kontroli. Przed zaangażowaniem czasu produkcyjnego sponsor musi wiedzieć, czy eksperyment wesprze decyzję dotyczącą ustawień operacyjnych.
Testowanie pojedynczych czynników pozostawia interakcje nierozwiązane
Testowanie jednego czynnika naraz (OFAT) zmienia jedno wejście, utrzymując inne na stałym poziomie, a następnie powtarza proces dla innego wejścia. Pozostawia to interakcje nierozwiązane: efekt jednego czynnika zależy od ustawienia innego czynnika. Podręcznik NIST/SEMATECH wyjaśnia to ograniczenie w swoich wytycznych, wydanych po raz pierwszy w 2003 roku.
W analiźie root cause analysis Lean Six Sigma interakcja zmienia to, co zespół musi ustalić. Identyfikacja wejścia wpływającego na odpowiedź to tylko część zadania. Zespół musi również ustalić, jak ten efekt zmienia się w zależności od kombinacji ustawień. Wynik OFAT dotyczy wartości utrzymywanych na stałym poziomie podczas testu; nie określa, co dzieje się przy nietestowanych kombinacjach.
Eksperyment trójczynnikowy wymaga więcej niż ośmiu gniazd produkcyjnych
Opracowany przez NIST przykład polerowania bada prędkość i posuw wraz z głębokością, każdy na dwóch poziomach. Pełny plan czynnikowy zawiera osiem kombinacji, co pozwala na oszacowanie efektów głównych i interakcji. Powtórzenie tych kombinacji i dodanie trzech przebiegów w punktach centralnych zwiększa pełny plan do 19 przebiegów. NIST przedstawia to jako przykład dydaktyczny i nie zgłasza żadnych oszczędności firmy.
| Etap projektowania | Przebiegi na tym etapie | Skumulowane przebiegi |
|---|---|---|
| Wszystkie kombinacje trzech czynników dwupoziomowych | 8 | 8 |
| Powtórzenie każdej kombinacji | 8 | 16 |
| Dodanie przebiegów w punktach centralnych | 3 | 19 |
Zatwierdzenie ośmiu gniazd produkcyjnych sfinansowałoby tylko początkowe kombinacje w tym eksperymencie DMAIC. Powtórne przebiegi również wymagają zdolności produkcyjnych, podobnie jak późniejsze potwierdzenie. Przegląd sponsora powinien oddzielić liczbę unikalnych ustawień od całkowitego wnioskowanego czasu produkcji.
Pomiar i kolejność przebiegów należą do planu DOE
Wytyczne ASQ dotyczące fazy Measure obejmują walidację systemu pomiarowego przed określeniem wydajności procesu. W propozycji DOE zmienna odpowiedzi wymaga jasnego powiązania z sformułowaniu problemu projektu, ze zdefiniowaną procedurą pomiarową. Dla pomiarów, na które wpływają różnice między operatorami lub powtarzane odczyty, przygotowanie to obejmuje Gage R&R.
Harmonogram przebiegów jest częścią planu eksperymentu. Wytyczne NIST dotyczące terminologii DOE wyróżniają trzy postanowienia o różnych celach:
- Randomizacja: przypisywanie kombinacji obiektów i kolejności przebiegów za pomocą losowego harmonogramu.
- Replikacja: ponowne wykonanie tej samej kombinacji obiektów w celu oszacowania błędu eksperymentalnego.
- Blokowanie: grupowanie przebiegów wokół znanych zmiennych zakłócających, takich jak operatorzy lub zmiany surowca, aby ich efekty można było oddzielić od badanych efektów.
Projektowy Black Belt musi ocenić, czy harmonogram produkcji zachowuje zamierzony plan. W przykładzie NIST dotyczącym polerowania, wykonywanie ustawień w stałej sekwencji może pomylić efekt głębokości z warunkami dnia i nocy. Zmiana sekwencji, o którą wnioskuje dział operacyjny, wymaga przeglądu projektu przed rozpoczęciem przebiegów.
Ułamkowe plany czynnikowe zamieniają przebiegi na założenia
Ułamkowy plan czynnikowy wykorzystuje wybrany podzbiór pełnych kombinacji czynnikowych. Mniejsza liczba przebiegów wiąże się z aliasingiem (mieszaniem efektów): oszacowany efekt może zawierać wkład innych efektów. NIST ilustruje ten problem za pomocą ułamka połówkowego, w którym efekty główne są pomylone z interakcjami dwuczynnikowymi.
W projekcie optymalizacja procesów Lean Six Sigma przegląd projektu musi zidentyfikować, które efekty pozostają pomylone. Jeśli decyzja operacyjna zależy od oddzielenia efektu wejściowego od interakcji, wniosek musi wyjaśniać, w jaki sposób zespół je rozróżni. Mniejszy eksperyment wstępny jest do obrony, gdy sponsor zarezerwowuje budżet na przebiegi uzupełniające niezbędne do rozstrzygnięcia tych efektów.
Wybór powłoki i środka smarnego w badaniu Lean Six Sigma
W badaniu opublikowanym w 2022 roku w czasopiśmie Materials Science Forum zastosowano metodę DOE w ramach DMAIC do zbadania zużycia matrycy i stempla. W opracowaniu wykazano, że preferowanym rozwiązaniem jest połączenie powłoki AlCrN-PVD z olejem z aloesu. Wynik ten potwierdza wybór powłoki i środka smarnego w warunkach danego badania. Zastosowanie tej samej kombinacji w innym procesie produkcyjnym wymaga przeprowadzenia testów w warunkach właściwych dla tego procesu.
Przebiegi potwierdzające poprzedzają przekazanie do fazy Control
Dopasowany model DOE wymaga potwierdzenia przy proponowanych ustawieniach operacyjnych. NIST zaleca co najmniej trzy przebiegi potwierdzające przy proponowanych najlepszych ustawieniach, even jeśli te ustawienia pojawiły się w oryginalnym eksperymencie. Wytyczne wzywają również do odtworzenia środowiska eksperymentalnego i zbadania rozbieżności między przewidywanymi a obserwowanymi odpowiedziami.
Przy przekazaniu DMAIC plan kontroli powinien zidentyfikować potwierdzone ustawienia i ich przetestowany zakres operacyjny. Ustawienia te stają się następnie częścią standard work, z karty kontrolne używanymi do monitorowania procesu, zgodnie z wytycznymi ASQ dla fazy Control. Kryteria akceptacji muszą również określać, kto autoryzuje zmianę ustawienia poza przetestowanym zakresem i jakich dowodów ta zmiana wymaga.
Źródła
- NIST/SEMATECH (podręcznik z 2003 r., wydanie online), "One variable at a time": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section2/pri212.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (podręcznik z 2003 r., wydanie online), "Full factorial example": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section3/pri3332.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (podręcznik z 2003 r., wydanie online), "A Glossary of DOE Terminology": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section7/pri7.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (podręcznik z 2003 r., wydanie online), "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 (podręcznik z 2003 r., wydanie online), "How to confirm DOE results (confirmatory runs)": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section4/pri46.htm. (itl.nist.gov)
