CHARAKTERIZACE
- produktu nebo procesu
Tento typ experimentu je základním kamenem metody DoE a umožňuje odhalit vliv interakcí mezi jednotlivými faktory. Testují se všechny kombinace faktorů na všech zvolených úrovních (nejčastěji na dvou). Prozkoumat chování třech faktorů, každý na dvou úrovních, znamená provést 8 pokusů. Pro čtyři faktory je to 16 pokusů. S vyšším počtem zkoumaných faktorů počet pokusů exponenciálně narůstá. Nicméně narůstá i počet přebytečných informací, které můžeme dobře zvoleným návrhem experimentu eliminovat a ušetřit tak čas a zdroje určené pro experimentování. Například pro zkoumání všech kombinací pěti faktorů na dvou úrovních je potřeba třicet dva pokusů, ale stejně kvalitní informace dostaneme provedením pouhé poloviny z nich tj. šestnácti pokusů. Pro zkoumání pěti a více faktorů se doporučuje použít metod screeningu, kde opět stačí provést 8 nebo 16 pokusů, je to ale vykoupeno horší rozlišitelností vlivu interakcí mezi faktory.
Možná si teď říkáte, že provedení osmi nebo šestnácti pokusů předtím než budete znát výsledek, je poměrně zdlouhavé. Ale zkuste si vybavit případ, kdy jste experimentovali metodou pokus/omyl a s každým dalším pokusem se už už zdálo, že dosáhnete cíle. Nakonec jste ho nedosáhli v požadované kvalitě, anebo jste řešení nestihli dodat včas. To je další úskalí metody pokus/omyl - nedá se naplánovat a rozvrhnout a to může být stresující pro všechny zúčastněné strany, od experimentátorů až po management. Při použití metody DoE naopak přesně víte, že vám experimentování zabere určitý počet pokusů a na jeho konci už budete mít požadovaný výsledek nebo se alespoň dozvíte užitečné souvislosti využitelné v optimalizačním kroku experimentování. Tímto způsobem se dá proces inovace a optimalizace smysluplně řídit.
Ukáži vám nyní návrh experimentu v praxi. Týká se výroby keramických květináčů, kde byl problém s nadměrným výskytem prasklin při výrobě nového produktu. Jako faktory, které by na tvorbu prasklin mohly mít největší vliv, byly vybrány - maximální teplota v peci, rychlost chlazení a koeficient roztažnosti keramiky od dvou různých dodavatelů. Pro charakterizaci procesu o třech faktorech na dvou úrovních stačí 8 pokusů kombinující všechna nastavení. V tomto případě byl každý pokus zopakován dvakrát, což zvyšuje sílu experimentu a umožňuje vyhodnocovat a optimalizovat variabilitu procesu. Všimněte si v tabulce níže, že každá kombinace nastavení má své náhodné pořadí. Je to dáno proto, aby faktory nezahrnuté v experimentu jako třeba denní doba, kdy ráno je větší zima než odpoledne, neovlivňovala jenom určité úrovně nastavení při standardním pořadí. Například pokud by se všechny pokusy s pomalejší rychlostí chlazení provedly jenom odpoledne, je výsledek dán pomalejší rychlostí chlazení nebo i vyšší teplotou okolí při odpolední směně? Proto by se měly všechny pokusy provádět v náhodném pořadí, aby se vliv faktorů nezahrnutých v experimentu "rozmělnil" do všech provedených úrovní. Samozřejmě jsou faktory, kde je provádění změn nastavení složité nebo trvá delší dobu jako třeba teplota v peci. I to je potřeba v návrhu zohlednit.
Grafické znázornění výsledků je na obrázcích níže. Osm výsledků při zkoumání tří faktorů si můžeme představit jako vrcholy krychle. V tomto experimentu se jako faktory s největším vlivem na eliminaci rozbitých kusů ukázaly koeficient roztažnosti, rychlost chlazení a jejich vzájemná interakce. Naopak teplota v peci nehraje důležitou roli při vzniku prasklin. To si můžete sami intuitivně ověřit pohledem na hodnoty na levé boční stěně krychle, představující výsledky pokusů při nižší teplotě v peci a porovnáním s pravou boční stěnou krychle, představující výsledky pokusů při vyšší teplotě v peci. Hodnoty na obou stěnách jsou velmi podobné, a proto při tvorbě prasklin nezáleží na maximální teplotě v peci. I to je dobrá zpráva, protože nastavením procesu na nižší teplotu se ušetří nemalé provozní náklady.
Z grafu interakce mezi faktory rychlost chlazení a koeficient roztažnosti vyplývá, že nižší podíl rozbitých kusů je dosažen při použití keramiky s menším koeficientem roztažnosti (červená úsečka). Tento typ keramiky poskytuje při obou rychlostech chlazení lepší výsledky než druhý materiál (zelená úsečka) a proto byl vybrán na výrobu nových keramických květináčů.
U výběru optimální rychlosti chlazení záleží také na ekonomické stránce věci - jestli se vyplatí dosáhnout menšího počtu prasklin výrobku za cenu nižší produktivity linky. Grafy níže ukazují vliv jednotlivých faktorů na rozptyl v počtu prasklin. Na ten má vliv pouze faktor rychlost chlazení a je preferována vyšší rychlost pro dosažení menší variability v počtu prasklin. Velkou výhodou statisticky navrženého experimentu je snadná možnost optimalizace a dopočítávání přínosů jednotlivých variant s konkrétními čísly získanými z experimentu.
Pokud Vás toto téma zaujalo a chtěli byste se na cokoliv zeptat, neváhejte mě kontaktovat kliknutím na tento formulář na hlavní stránce.
