Six Sigma – statistische Versuchsplanung

Der Entwicklung und Optimierung von Produkten gehen häufig umfangreiche Experimente und Versuchsreihen voraus. Dadurch entsteht eine große Menge an Daten, die es auszuwerten gilt, was wiederum einen großen personellen, finanziellen und zeitlichen Aufwand mit sich bringt. Demgegenüber steht der Wunsch, diesen Prozess sowie das spätere Endergebnis möglichst wirtschaftlich zu gestalten. Die statistische Versuchsplanung (engl. Design of Experiment, DoE) ist ein wirkungsvolles Instrument, um im Entwicklungs- und Optimierungsprozess Zeit und Ressourcen einzusparen.

Die statistische Versuchsplanung geht davon aus, dass in allen Versuchsergebnissen unvermeidbare Zufallsfehler vorhanden sind. Diese werden idealerweise von Beginn an berücksichtigt und nicht erst am Ende ausgewertet. Die Folgen sind eine effizientere Datenanalyse sowie die vergleichsweise einfache Möglichkeit, Wechselwirkungen von Einflussfaktoren und einen optimalen Versuchsaufbau zu ermitteln und mathematisch zu beschreiben.

Der besondere Vorteil der statistischen Versuchsplanung liegt darin, dass im Gegensatz zu herkömmlichen Vorgehensweisen mehrere Einflussparameter simultan variiert werden können, um Wirkungszusammenhänge aufzudecken und so die für die Qualitätsmerkmale entscheidenden Variablen schnell und zuverlässig zu identifizieren. Durch die Auswertung der so ermittelten Daten lassen sich die Erreichbarkeit und die Vereinbarkeit der gesteckten Zielvorgaben für den fraglichen Prozess oder das geplante Produkt einschätzen. Mit der DoE-Methodik ist so die Durchführung von Versuchen mit deutlich geringerem Aufwand an Personal, Zeit und Kosten möglich als mit herkömmlichen Methoden wie etwa „Versuch und Irrtum“ oder „One factor at a time“.

Meine Dienstleistung

Wenn Ihr Projekt oder Unternehmen die statistische Versuchsplanung benötigt oder Sie in einem DoE-Training lernen möchten, die Methode zielgerichtet anzuwenden, bin ich Ihr erfahrener Ansprechpartner. Als Six Sigma Master Black Belt bin ich dazu berechtigt, Dritte bezüglich der Prozessoptimierung oder statistischen Versuchsplanung zu coachen und sie auf dem Weg zur Fehlerminimierung zu unterstützen. Nehmen Sie einfach Kontakt zu mir auf.

 

Design of Experiments: Mit statistischer Versuchsplanung ans Ziel

Die Grundlage für die statistische Versuchsplanung wurde bereits in den 1920er Jahren entwickelt und fand zunächst vor allem in der Landwirtschaft Anwendung. Mit wachsender Popularität und stetiger Weiterentwicklung hat das Verfahren heute Einzug in fast alle Industriezweige gehalten, die in verschiedener Weise mit Entwicklungs- und Forschungsaufgaben betraut sind. So ist vor allem in der chemischen Entwicklung die DoE bereits zu einem Referenzverfahren geworden, das die Reaktionsoptimierung deutlich beschleunigt. Aber auch wissenschaftliche Institutionen arbeiten mit dieser Methode.

Die statistische Versuchsplanung ist ein wichtiger Baustein der Six Sigma-Methodik und zeigt ihre Überlegenheit insbesondere bei Prozessen, bei denen eine Vielzahl an Parametern in Betracht zu ziehen sind. Aus diesem Grund kommt das Verfahren auch und gerade bei komplexen Entwicklungs- und Optimierungsaufgaben etwa in der Automobilindustrie oder der Verfahrenstechnik zur Herstellung von Kunststoffen, Papier, Glas, Batterien, Medikamenten etc. zum Einsatz. Mit der statistischen Versuchsplanung halten Sie den zeitlichen Aufwand bei der Produkt- oder Prozessoptimierung gering und sparen sowohl Ressourcen als auch Kosten ein.

Schritte der statistischen Versuchsplanung

Zu den typischen Phasen einer statistischen Versuchsplanung zählen:

  • Auswahl der für die Beantwortung der Forschungsfrage geeigneten Variablen
  • Auswahl verlässlicher Messmethoden für diese Variablen
  • Berechnung des erforderlichen Versuchsumfanges für statistisch aussagekräftige Ergebnisse
  • Auswahl des Verfahrens für die Stichprobenerhebung
  • Identifizierung und – wenn möglich – Eliminierung von Störgrößen
  • Aufstellung des Versuchsplans
  • Versuchsdurchführung
  • Datenauswertung mit statistischer und grafischer Aufarbeitung
  • Wiederholungsversuch zur Bestätigung der Ergebnisse

Meine Expertise

Als Chemiker sowie erfahrener Six Sigma-Berater bin ich nicht nur mit der konkreten Anwendung der statistischen Versuchsplanung im Bereich Polymerentwicklung sowie chemischer Synthese vertraut, sondern konnte die DoE-Methodik auch in zahlreichen Forschungsinstituten und Unternehmen erfolgreich etablieren. Dazu gehören Unternehmen aus dem Bereich Glasverarbeitung, optische Bauteile und Klebstoffherstellung sowie Forschungsprojekte zum Thema Batterien. Aber auch Pharma-Unternehmen sowie Textilhersteller konnte ich mit dem Verfahren bereits unterstützen. Werfen Sie einen Blick auf meine weiteren Tätigkeitsfelder.

Aber auch andere Projekte habe ich im Laufe meiner Tätigkeit als Six Sigma-Berater betreut. Die statistische Versuchsplanung ist in nahezu allen Branchen anwendbar. Die in großer Zahl erfolgreich umgesetzten Projekte konnten in den meisten Fällen eine deutliche Zeitersparnis von mehreren Wochen oder Monaten und damit eine gesteigerte Effizienz durch die Anwendung dieser Methode verzeichnen.

Mein Schulungskonzept

Eine intuitive Vorgehensweise bei Versuchen bringt kaum das optimale Versuchsergebnis hervor. In meinen Schulungen lernen die Teilnehmer die statistische Versuchsplanung deshalb zunächst methodisch und praktisch anhand verschiedener Beispiele kennen. Ziel ist dabei immer der direkte Einsatz für ein spezifisches Projekt, das reproduzierbare und damit belastbare Ergebnisse liefert. Die Auswertung der Daten erfolgt dabei anhand der Varianzanalyse (ANOVA) und der multiplen Regressionsanalyse, unterstützt durch eine Statistik-Software. Die Schulung zur statistischen Versuchsplanung umfasst in der Regel mehrere Tage, um die einzelnen Anwendungsfelder lernen und trainieren zu können.

Dabei ist mir als Trainer der Bezug zur Praxis sehr wichtig. Aus diesem Grund halte ich die mathematische Theorie bei meinen DoE-Schulungen auf einem Minimum. Denn ebenso wie ein Fahrschüler für das Einparkenlernen keinerlei Kenntnisse über die Funktionsweise der Servolenkung benötigt, müssen sich auch meine Schulungsteilnehmer nicht mit langatmigen mathematischen Erläuterungen abmühen. Ziel ist es vielmehr, das Prinzip der Methodik zu verstehen und direkt im Anschluss an das Training in die berufliche Praxis umzusetzen. Genau das ist mein Konzept: Aus der Praxis – für die Praxis!