O delineamento de experimentos (DOE) permite que uma equipe Lean Six Sigma teste entradas do processo juntas e meça como seus efeitos dependem uns dos outros. A ASQ posiciona o DOE na fase Improve do DMAIC, onde as equipes avaliam soluções e determinam quais entradas precisam de controle. Antes de comprometer o tempo de produção, o patrocinador precisa saber se o experimento apoiará uma decisão sobre as configurações operacionais.
Os testes de um fator por vez deixam interações sem resolução
O teste de um fator por vez (OFAT) altera uma entrada enquanto mantém as outras fixas, e depois repete o processo para outra entrada. Ele deixa interações sem resolução: o efeito de um fator depende da configuração de outro fator. O manual do NIST/SEMATECH explica essa limitação em suas diretrizes, publicadas pela primeira vez em 2003.
Em uma análise de causa raiz do Lean Six Sigma, uma interação altera o que a equipe precisa estabelecer. Identificar uma entrada que afeta a resposta é apenas parte do trabalho. A equipe também precisa estabelecer como esse efeito muda entre as combinações de configurações. Um resultado de OFAT aplica-se aos valores mantidos fixos durante o teste; ele não estabelece o que acontece em combinações não testadas.
Um experimento de três fatores exige mais do que oito janelas de produção
O exemplo prático de polimento do NIST examina velocidade e avanço junto com a profundidade, cada um em dois níveis. Seu fatorial completo contém oito combinações, permitindo a estimativa dos efeitos principais e das interações. Repetir essas combinações e adicionar três corridas no ponto central eleva o projeto concluído para 19 corridas. O NIST apresenta isso como um exemplo didático e não reivindica economias empresariais.
| Estágio do projeto | Corridas neste estágio | Corridas acumuladas |
|---|---|---|
| Todas as combinações de três fatores de dois níveis | 8 | 8 |
| Repetir cada combinação | 8 | 16 |
| Adicionar corridas no ponto central | 3 | 19 |
Aprovar oito janelas de produção financiaria apenas as combinações iniciais neste experimento DMAIC. As corridas de repetição também precisam de capacidade de produção, assim como a confirmação subsequente. A análise do patrocinador deve separar a contagem de configurações exclusivas do tempo total de produção solicitado.
A medição e a ordem das corridas pertencem ao plano de DOE
As diretrizes da fase Measure da ASQ incluem a validação do sistema de medição antes de estabelecer o desempenho do processo. Em uma proposta de DOE, a variável de resposta precisa de uma ligação clara com a declaração do problema do projeto, com um procedimento de medição definido. Para medições afetadas por diferenças entre operadores ou leituras repetidas, essa preparação inclui o Gage R&R.
O agendamento de corridas faz parte do delineamento experimental. As diretrizes de terminologia de DOE do NIST distinguem três providências com finalidades diferentes:
- Aleatorização: atribuir combinações de tratamento e a ordem das corridas por meio de um cronograma aleatório.
- Repetição: executar a mesma combinação de tratamento novamente para estimar o erro experimental.
- Blocagem: agrupar corridas em torno de variáveis de ruído conhecidas, como operadores ou mudanças de matéria-prima, para que seus efeitos possam ser separados dos efeitos sob investigação.
O Black Belt do projeto precisa avaliar se o cronograma de produção preserva o projeto pretendido. No exemplo de polimento do NIST, executar configurações em uma sequência fixa pode confundir um efeito de profundidade com condições de dia versus noite. Uma alteração de sequência solicitada pelas operações exige uma análise do projeto antes do início das corridas.
Projetos fatoriais fracionados trocam corridas por pressupostos
Um fatorial fracionado usa um subconjunto selecionado das combinações do fatorial completo. Um número menor de corridas traz o aliasing: um efeito estimado pode incluir contribuições de outros efeitos. O NIST ilustra esse problema com uma fração metade na qual os efeitos principais são confundidos com interações de dois fatores.
Para um projeto de otimização de processos Lean Six Sigma, a análise do projeto precisa identificar quais efeitos permanecem confundidos. Se a decisão operacional depender da separação do efeito de uma entrada de uma interação, a proposta precisa explicar como a equipe irá distingui-los. Um experimento inicial menor é defensável quando o patrocinador orçou as corridas de acompanhamento necessárias para resolver esses efeitos.
Seleção de revestimento e lubrificante em um estudo Lean Six Sigma
Um estudo de 2022 na Materials Science Forum aplicou DOE dentro do DMAIC para investigar o desgaste de matrizes e punções. O estudo indicou uma combinação preferencial de revestimento AlCrN-PVD com óleo de babosa. Essa descoberta apoia a escolha de revestimento e lubrificante sob as condições do estudo. Aplicar essa mesma combinação a outro processo de produção exige testes sob as condições desse processo.
Corridas de confirmação precedem a entrega da fase Control
Um modelo de DOE ajustado precisa de confirmação nas configurações operacionais propostas. O NIST recomenda pelo menos três corridas de confirmação nas melhores configurações propostas, mesmo quando essas configurações tiverem aparecido no experimento original. As diretrizes também exigem a reprodução do ambiente experimental e a investigação de discrepâncias entre as respostas previstas e observadas.
Na entrega do DMAIC, o plano de controle deve identificar as configurações confirmadas e sua faixa operacional testada. Essas configurações se tornam parte do trabalho padronizado, com gráficos de controle usados para monitorar o processo, em conformidade com as diretrizes da fase Control da ASQ. Os critérios de aceitação também precisam especificar quem autoriza uma alteração de configuração fora da faixa testada e quais evidências essa alteração exige.
Fontes
- NIST/SEMATECH (manual de 2003, edição online), "One variable at a time": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section2/pri212.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (manual de 2003, edição online), "Full factorial example": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section3/pri3332.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (manual de 2003, edição online), "A Glossary of DOE Terminology": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section7/pri7.htm. (itl.nist.gov)
- NIST/SEMATECH (manual de 2003, edição 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 (manual de 2003, edição online), "How to confirm DOE results (confirmatory runs)": https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/pri/section4/pri46.htm. (itl.nist.gov)
