Lean Six Sigma, suorituskyky ja monimuuttujakokeet

Artikkelia päivitetty 19.1.2022

Monimuuttujakokeet tai toisella nimellä tunnetut suunnitellut kokeet (Design of Experiments – DoE) ovat tärkeä osa Lean Six Sigma -menetelmää ja yrityksen tuottavuuden kasvatusta. Onko Lean Six Sigma Six Sigmaa, jos näin merkittävä osa puuttuu? Lean Six Sigma on suorituskyvyn parannusmenetelmä, ei ongelmanratkaisumetodi, joten koe on keskeinen osa Lean Six Sigmaa niin kuin ISO 13053 -standardi vaatii.

Suorituskykyongelman tausta

Monimuuttujakokeen tärkeyden ymmärtämiseksi on hyvä ymmärtää suorituskykyongelma ja suorituskykyongelman syntymekanismi. W. A. Shewhartin vuonna 1924 esittelemä poikkeamateoria – laatuteoria – ja siinä luodut vaihtelun lajit. Nämä luovat luonnon luomat rajat, joita ei voida ohittaa. Rajat eivät perustu päättelyyn vaan tarkasteltavan systeemin, prosessin tai tuotteen muodostamiin rajoihin. Vaihtelun lajit ovat:

• Systeemiperäinen vaihtelu, yleinen vaihtelu (Common Causes). Vaihtelu johtuu systeemissä olevien tekijöiden keskinäisvaikutuksesta. Suurin osa vaihtelusta johtuu tästä.
• Systeemin ulkopuolinen vaihtelutekijä, erityinen vaihtelu (Special Cause). Vaihtelun aiheuttaa riippumaton tekijä, joka voidaan eristää, jos poikkeaman aiheuttaja tunnistetaan. Pieni osa poikkeamista, johtuu tästä vaihtelusta.

Keskittymällä ainoastaan ongelmanratkaisuun, joka sinänsä on tärkeä osa prosessin ylläpitoa, voi parannus, eli suorituskyvyn nosto jäädä tekemättä. Professori Montgomery kuvaa hienosti seuraavan asian kuvassa 2.

Ongelmaluokista ja niiden tunnistamisesta on kirjoitettu useissa aiemmissa artikkeleissa, kuten:

• Ongelmat ja osaaminen
• Neljä ongelmaa, neljä lähestymistä
• Väärin ymmärretty laadun parannus
• Muutanko yhtä tekijää vai useita tekijöitä

Tarkastelemalla asioita vaatimuksia vasten (U/LSL = Upper/Lower Specification Limits), päästään johonkin tasoon, josta paremman tason saavuttaminen vaati poikkeamien luokittelun ja ongelmanratkaisun organisoinnin (Statistical Process Control ja Problem Solving). Seuraavan tason saavuttaminen vaatii monimuuttujakokeen (DoE), koska vaihtelu ei johdu enää yksittäisten asioiden vaikutuksesta.

Lean Six Sigma

Lean Six Sigma -metodissa parantaminen lähtee liikkeelle liiketoimintaongelmasta, kasvun tai eteenpäin menemisen esteiden tunnistamisesta. Kun takaa löytyy suorituskykyongelma, johon ei ole tunnettua ratkaisua, parannusmetodiksi valikoituu Lean Six Sigma. Jos näin ei ole, ohjautuu ongelma joko ongelmanratkaisun putkeen tai tunnetun ratkaisun suorituskyvyttömyyden ongelman poistoon.

Suorituskykyongelman kuvauksen jälkeen kehitetään joukko ajatuksia (teorioita), miksi ollaan suorituskyvyttömiä, valikoidaan näistä potentiaalisimmat muuttujat, joilla suorituskyvyn parannus aiotaan saada aikaan.

Jokaiselle muuttujalle kehitetään yksi tai useampi parannusidea, jotka kaikki testataan samassa kokeessa. Tästä yhtä aikaa testaamisesta syntyy teho! Seuraavassa esitelty tehon tausta:

11 parannusideaa synnyttää päätekijätasolla 2¹¹ = 2048 parannuskombinaatiota. 2. asteen 55 tekijät muodostavat 2⁵⁵ = 3,6 * 10¹⁶ kombinaatiota, ja kokonaisuus on siis 2^(11+55) = 7,4*10¹⁹ (ks. taulukko 1).

Tämä kokonaisuus voidaan tutkia kokeellisesti suorittamalla 12 koetta monimuuttujatekniikan avulla. Kaikkia kombinaatiota ei voida käsitellä, mutta kokonaisuus on huomattavasti paremmin kokeessa huomioitu, kuin esimerkiksi yksimuuttujatestaamisessa (OFAT – one factor at time). Alla olevassa taulukossa on kuvattu tekijät ja niiden keskinäisvaikutukset.

Taulukko 1. 11 muuttujaa ja näiden tekijöiden x1-x11 muodostamat keskinäisvaikutukset.

Vaikuttavien tekijöiden vaikuttavuuden määrittäminen luotettavasti vaatii kaikkien tekijöiden yhtäaikaisen muuttamisen, koska prosessin ulostulo on monien tekijöiden keskinäisvaikutusten summa. Monimuuttujakoe – DoE – on siis ainut luotettava keino. Tri Genichi Taguchi korostaa monimuuttujatestien roolia. Hän oli merkittävässä roolissa yhdessä W.E. Demingin ja Joseph M. Juranin kanssa japanilaisten laatumenestymisessä.

Lean Six Sigma 2.0 tarjoaa tähän kokonaisvaltaisemman näkökulma, jossa Six Sigma -ammattilainen hallitsee suorituskyvyn parannusmenetelmän lisäksi laadun suunnittelukonseptit (mm. DFSS) ja laadun ohjauskonseptit (ISO 9001 & tilastollinen prosessin ohjaus jne.).

Lean Six SIgma 2.0 näkökulma lähtee liiketoiminnan organisaation tarpeesta samoin kuin tähänkin asti, mutta laadun suunnittelu ja ohjaus (stabilointi) alistetaan parannuksen alle. Tämän kokonaisuuden hallinnasta ei ole standardia. Vielä? Lue lisää Eero E. Karjalaisen kirjoittamasta artikkelista: Laatu 4.0 ja Lean Six Sigma 2.0.

Koulutussisältö

Six Sigmaa käsittelevä standardi (ISO 13053-1 ja 2) kuvaa eri vyötasoihin kuuluvat sisältövaatimukset. Green Belteille eli vihreän vyö osaajien koulutussisältöön ei kuulu DoE. Tämä ei poista Green Belteiltä koesuunnitteluosaamistarvetta, jos ja kun heidän tulee ratkaista suorituskykyongelmia. Suorituskyvyn parantaminen vaatii yleensä kolme-neljä muuttujaa, onnistuneen muutoksen tai investoinnin.

Oletuksena onkin, että Green Beltit käyttävät koesuunnittelua Black Belttien ohjauksessa. Organisaation kannattaakin aloittaa Six Sigma -koulutukset Black Belt -koulutuksesta, jotta varmistutaan riittävästä osaamisesta ja vältytään Six Sigma -menetelmän inflatisoitumisesta. On harmillista, jos parantaminen ja ongelmanratkaisu menevät organisaatiossa sekaisin.

Älä pelkää, vaan hyppää testaamisen maailmaa ja ota tutkimisen avuksi DoE, eli monimuuttajakokeet.

Lähteet:

1. https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.150272
2. Douglas C. Montgomery: Introduction to Statistical Quality Control, 2020
3. Taguchi, Chowdhury, Wu: Taguchi’s Quality Engineering Handbook, 2005
4. Standardi iso 13053-1 ja 2