O Design of Experiments (DOE) permite que uma equipa de Lean Six Sigma teste os inputs do processo em conjunto e meça como os seus efeitos dependem uns dos outros. A ASQ coloca o DOE na fase de Melhoria do DMAIC, onde as equipas avaliam soluções e determinam quais os inputs que precisam de controlo. Antes de comprometer tempo de produção, o patrocinador precisa de saber se o experimento apoiará uma decisão sobre as definições operacionais.
Os testes de um fator de cada vez deixam as interações por resolver
O teste de um fator de cada vez (OFAT) altera um input enquanto mantém os outros fixos e, em seguida, repete o processo para outro input. Deixa as interações por resolver: o efeito de um fator depende da configuração de outro fator. O manual do NIST/SEMATECH explica esta limitação nas suas orientações, publicadas pela primeira vez em 2003.
Numa análise de causa-raiz de Lean Six Sigma, uma interação altera o que a equipa precisa de estabelecer. Identificar um input que afeta a resposta é apenas parte do trabalho. A equipa também precisa de estabelecer como esse efeito se altera entre combinações de definições. Um resultado de OFAT aplica-se aos valores mantidos fixos durante o teste; não estabelece o que acontece em combinações não testadas.
Um experimento de três fatores requer mais do que oito slots de produção
O exemplo prático de polimento do NIST examina a velocidade e o avanço juntamente com a profundidade, cada um a dois níveis. O seu fatorial completo contém oito combinações, permitindo a estimativa de efeitos principais e interações. A repetição dessas combinações e a adição de três ensaios de ponto central elevam o plano concluído para 19 ensaios. O NIST apresenta isto como um exemplo pedagógico e não alega qualquer poupança para as empresas.
| Fase de conceção | Ensaios nesta fase | Ensaios acumulados |
|---|---|---|
| Todas as combinações de três fatores de dois níveis | 8 | 8 |
| Repetir todas as combinações | 8 | 16 |
| Adicionar ensaios de ponto central | 3 | 19 |
Aprovar oito slots de produção financiaria apenas as combinações iniciais neste experimento de DMAIC. Os ensaios de repetição também precisam de capacidade de produção, assim como a confirmação posterior. A revisão do patrocinador deve separar a contagem de definições exclusivas do tempo total de produção solicitado.
A medição e a ordem dos ensaios pertencem ao plano de DOE
As orientações da fase de Medição da ASQ incluem a validação do sistema de medição antes de estabelecer o desempenho do processo. Numa proposta de DOE, a variável de resposta precisa de uma ligação clara ao enunciado 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 ensaios faz parte do design experimental. As orientações de terminologia de DOE do NIST distinguem três disposições com finalidades diferentes:
- Aleatorização: atribuir combinações de tratamento e a ordem dos ensaios através de um agendamento aleatório.
- Repetição: realizar novamente a mesma combinação de tratamento para estimar o erro experimental.
- Blocagem: agrupar ensaios em torno de variáveis de perturbação conhecidas, tais como operadores ou alterações de matéria-prima, para que os seus efeitos possam ser separados dos efeitos sob investigação.
O Black Belt do projeto precisa de avaliar se o plano de produção preserva o design pretendido. No exemplo de polimento do NIST, executar as definições numa sequência fixa pode confundir um efeito de profundidade com condições dia-versus-noite. Uma alteração na sequência solicitada pelas operações exige uma revisão do design antes do início dos ensaios.
Os planos fatoriais fracionados trocam ensaios por pressupostos
Um fatorial fracionado utiliza um subconjunto selecionado das combinações do fatorial completo. Menos ensaios implicam aliasing: um efeito estimado pode incluir contribuições de outros efeitos. O NIST ilustra este problema com uma meia fração na qual os efeitos principais são confundidos com interações de dois fatores.
Para um projeto de otimização de processos em Lean Six Sigma, a revisão do design precisa de identificar quais os efeitos que permanecem confundidos. Se a decisão operacional depender da separação do efeito de um input de uma interação, a proposta precisa de explicar como a equipa os irá distinguir. Um experimento inicial menor é defensável quando o patrocinador orçamentou os ensaios de acompanhamento necessários para resolver esses efeitos.
Seleção de revestimento e lubrificante num estudo de 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 reportou uma combinação preferencial de um revestimento de AlCrN-PVD com óleo de aloe vera. Essa descoberta apoia a escolha do revestimento e do lubrificante nas condições do estudo. A aplicação da mesma combinação a outro processo de produção requer testes sob as condições desse mesmo processo.
Os ensaios de confirmação precedem a transição para a fase de Controlo
Um modelo ajustado de DOE precisa de confirmação nas definições operacionais propostas. O NIST recomenda pelo menos três ensaios de confirmação nas melhores definições propostas, mesmo quando essas definições surgiram no experimento original. As orientações também apelam à reprodução do ambiente experimental e à investigação de discrepâncias entre as respostas previstas e as observadas.
Na transição do DMAIC, o plano de controlo deve identificar as definições confirmadas e o seu intervalo operacional testado. Essas definições tornam-se parte do trabalho standard, com cartas de controlo utilizadas para monitorizar o processo, em conformidade com as orientações da fase de Controlo da ASQ. Os critérios de aceitação também precisam de especificar quem autoriza uma alteração de definição fora do intervalo testado e que 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)
