Y | Testtrilogie | Taguchi DoE | Deel 1 - TQE

Taguchi | DoE Deel 1: Huidige werkwijze en betrouwbaarheid

Hoe werkt u nu? Hoe gaat u nu om met betrouwbaarheid? Hoe meet u dat? Hoe verbetert u dat? Welke analysen en testen zet u in? Welke werkwijze?

Neem een reflectiemoment.

Een voorbeeld ter herkenning, waarom?

Zou u zich kunnen verplaatsen in de ontwikkeling c.q. engineering van een all-seasons-band? Als betrokkene in het proces? In hun werkwijze? Ik moest er aan denken toen het weer in december 2017 omsloeg en het winterse weer zijn intrede deed. Welke parameters zou ik veranderen als ik een all-seasons-band engineer was? Wat u en ik gemeenschappelijk hebben? We zijn allebei waarschijnlijk geen rubbertechnoloog. Dus, als niet-specialist kunnen we dan al onze aandacht op de werkwijze richten. In mijn 25-jarige consultant-bedrijfservaring kom ik wel in alle branches eenzelfde werkwijze tegen. Een aansprekend voorbeeld is dan een mooi leermiddel om de eigen werkwijze onder de loep te nemen. Een betere effectiever werkwijze kan dan hieraan gerefereerd worden.

Het voorbeeld en uw branche: Stel eens dat u betrokken bent bij de ontwikkeling van een all-seasons-band.
Inleving is makkelijk. U hebt er als techneut vast wel eens bij stilgestaan als u in de winter voor de keuze staat: winterbanden monteren of niet?

Maar u mag ook uw eigen product of proces kiezen, of een product uit Figuur 1, welke de analoge branches weergeeft.
Want of je nu deeg-recepten, hoge-snelheid-frezen of een nieuw product op een spuitgietmachine inregelt; of je een complexe machine of instrument of nieuwe materialen ontwikkelt…….de werkwijze blijft analoog.

Welke ontwikkel-engineering-werkwijze hanteert u op dit moment in uw bedrijf? Vergelijk die eens met Figuur 2? Ziet u paralellen? Een logische sequentie van het opbouwen van een betrouwbaar product/processen vastleggen van kennis en het afbouwen van risico’s. Toch?

Laten we het proces eens uitdiepen op een aantal aspecten: product betrouwbaarheid, werkwijze-efficiency, doorlooptijd en psychisch factoren welke het proces beïnvloeden.

Laten wij deze werkwijze eens in detail bekijken. En laten wij ons eens verplaatsen in de rol van de gedreven ontwikkelaar/engineer Hans die werkt voor een up-coming merk in de all-seasons-banden-markt. Hij wordt geconfronteerd met de slechte prestaties van het nieuwste en belangrijkste exportproduct naar Scandinavië, welk een cumulatief uitvalpercentage bij productie én in het veld van 30% kent. Slechts 70% van de banden zijn goed. De kosten van opnieuw bewerken zijn hoog.

Hoe gaat hij (u) te werk om te (her)ontwerpen?……

Als we Figuur 2 verder uitdiepen en stilistisch weergeven in een test-overzicht, verkrijgen we een beeld, zoals in Figuur 4. Hierbij zijn de sequentiële verbeteringen door Hans, gekarakteriseerd met “2” en eventueel “3” ten opzichte van de begintoestand “1”, bij de verschillende systeem-parameters (gekarakteriseerd als A, B, C, etc. …) weergegeven.

De begintoestand (I functioneel model) kent bij de functionele test (II) een output van 70%. Hans kan gebruik maken van een R&D-test-installatie met een output Q die een relatie legt met de uitval in productie en in het veld. Bij de analyse (III) c.q. de brainstorm (IV) ter verbetering identificeert Hans een drietal belangrijke parameters A, B en C, welke hij anders wil gaan instellen om een beter resultaat te verkrijgen:

A = tapsheid profiel
B = ander top-materiaal
C = profielvorm

Hans stelt de verandergrootte vast (de mate waarin hij de parametersetting verandert). Als engineer kiest hij – toch vasthoudend aan de historische kennis – voor kleine stappen in de verandering van de parameters A en B. (respectievelijk test 2 en 3). De output kent een kleine verbetering.

Zou hij nu de parameters toch nog een grotere variatie geven of zou hij aan de profielvorm gaan sleutelen?

Wat zou u doen?…..

Bij parameter C durft de engineer een grotere stap qua verandering aan die ook nog goed uitpakt. Test 4 kent een significante verbetering van 10%. Hans slaapt die nacht beduidend beter en besluit de volgende morgen om de parameter nog een keer verder te veranderen (weergegeven als een wijziging van 2 naar 3). Dit levert echter een teleurstellend resultaat op (test 5). Zou er een optimum zijn bij level 2?
Dan maar terug naar de oude toestand. De R&D-manager wordt echter nerveus en wil dat Hans meer kennis van vakbroeders en QA bij zijn problematiek gaat betrekken. Hij wil dat Hans wederom een brainstorm organiseert.

Hans voelt zich aangetast in zijn engineerings-trots. Hij heeft toch al heel wat ervaring, veel kennis opgedaan bij rubber-technologische cursussen. Maar ja. Als de baas het wil, dan brainstormen we maar. Een conclusie van het team is dat de profielvorm in toestand 2 wel eens op zijn top kan zitten qua output. Het advies is om terug te gaan naar toestand 2. Dat wist Hans natuurlijk al. Maar vanuit ‘productie’ en ‘QA’ komen er nog meer nieuwe parameters boven tafel: D, E, F en G. Zie Tabel 1.

Hans gaat weer aan de slag. Parameter D blijkt ook een goede greep te zijn. (Test 6) Wel jammer dat we die niet eerder genomen hebben, verzucht de QA-man miskend. Hij had deze optie al eens eerder met Hans gedeeld bij het koffieapparaat. Gelukkig is er nu iets van eerherstel herkregen.

Hans besluit D nog verder te veranderen. Dit blijkt een goede keus (test 7). Bij test 8 wordt nog een poging ondernomen om met parameter F de output te verbeteren. Jammer, een verslechtering. Dan maar weer terug naar de instelling van test 7. De vrijgave nadert. Proberen we verder te optimaliseren met Parameter C of D? We hebben de parameters G nog niet uitgeprobeerd? Wat te doen? Ja, de vrijgave nadert……en dan wordt de acteervrijheid minder en de impact op de integrale kosten hoger. Zie Figuur 6.

En we zitten nog steeds pas in de ontwerpfase (Stap V in Figuur 1). Hans is blij met zijn behaalde resultaat van 90%. Het bedrijf zal hier toch zeker ook blij mee zijn?

Betrouwbaarheid en reproduceerbaarheid. “Heb je daar een beeld bij?” vroeg de QA-man aan Hans.

Hebt u daar een beeld bij?…..

Hans gaat alvast een klimaatkamer reserveren. Tja, wat kan ik zeggen aangaande Betrouwbaarheid en reproduceerbaarheid, mijmert Hans. Ik ben via ‘gezond verstand’ en iteraties bij een werkend functiemodel gekomen. Hoe betrouwbaar zijn dan grotere series??? Tolerantietesten en betrouwbaarheidstesten? Een duurtest is al jaren een beproefde methode. Er bestaat toch ook niets anders. Zou hij eens wat gaan lezen of op internet opzoeken? Nee, geen tijd voor. Hij heeft zijn baas trouwens ook nog nooit iets ‘helpends’ over betrouwbaarheid horen zeggen. “En waar je niet op afgerekend kan worden, hoef je ook geen tijd aan te besteden”, denkt hij triomfantelijk. Hij vertelt aan zijn baas dat hij een significante verbetering bereikt heeft en dat hij de klimaatkamers gaat reserveren voor de validatie. En nog een duurproef uitzetten, natuurlijk! En hij heeft nog enkele parameters in zijn achterzak waarmee hij nog kan sleutelen. Zijn baas drukt hem nog op het hart om ook aan de rapportage te denken. De BU-manager rekent hem immers óok af op een documentatie-pakket.

Is bovenstaande werkwijze herkenbaar? Nogmaals, het is maar een voorbeeld. En ik ben geen rubbertechnoloog of bandenspecialist. In mijn 25-jarige bedrijfservaring kom ik wel in alle branches bovenstaande werkwijze tegen.

De consequenties van deze werkwijze zijn samengevat in Tabel 2.

Wordt u er blij van?….

Tabel 2 neemt de gevolgde werkwijze aangaande een vijftal punten onder de loep. Product-betrouwbaarheid, Werkwijze efficiency en Doorlooptijd worden grotendeels bepaald door de iteratieve sequentiële werkwijze. Omdat Ontwikkeling c.q. Engineering expertise mist aangaande tools aangaande structureel ‘inbakken van betrouwbaarheid middels testen’ wordt er enkel geprobeerd en validerend getest. Structureel testen en analyseren, met een focus op betrouwbaarheid ontbreekt.

De grootste psychologische uitdaging voor Engineering is Veranderangst!. Immers, er is weinig ruimte om structurele verbeteringen toe te passen. Zie Figuur 6. Enerzijds in tijd door de vrijgave-stress. Anderzijds omdat de psychologische barrière van historisch opgebouwd vertrouwen doorbroken moet worden. Angst om het bestaande ontwerp te verlaten. Niet nieuw! In 1513 schreef Niccolo Machiavelli reeds in zijn Il Principe: ‘Er is niets moeilijker om aan te pakken en gevaarlijker om uit te voeren, niets onzekerder wat succes betreft dan het voortouw te nemen bij de invoering van een nieuwe orde van zaken’.

Aangaande het documentatie -pakket nog het volgende. Een documentatiepakket waarin de ontwerpkeuzen (parameters, settings en achtergronden voor de analyse) toegelicht worden op basis van sequentiële historische gegevens, vermindert van waarde in de tijd gezien. Het is niet duurzaam. Als er een probleem in de toekomst ontstaat doordat bijvoorbeeld een toeleverancier een bepaald product door een faillissement niet meer kan leveren, is er vaak geen alternatief uit de ontwikkeltijd bekend. En ook geen richting aangaande de kwaliteits-impact op het product. De opmerking “ja, maar dat is later weer veranderd” is dan valide genoeg om – vanaf scratch – wederom een uitgebreide test-validatie te gaan doen voor de voorgenomen wijziging. De sequentiële trial and error ontwikkeltrein loopt door.

Wat zijn de Macro-gevolgen voor uw bedrijf ten gevolge van deze werkwijze?
– Minieme gestaag vooruitgaande kleine verbeteringen, welke echter geen uitspraak doen over het eigenlijke engineeringsdoel: betrouwbaarheid verhogen!
– Engineering kiest voor veiligheid door middel van nauwer getolereerde onderdelen. Nauwkeurigere onderdelen zijn echter ook duurdere onderdelen. Hogere kwaliteit/betrouwbaarheid c.q. betere specificaties ten gevolge van duurdere onderdelen.
– Een andere oplossingsrichting is segmentatie: een ontwerp voor Noord-Scandinavië én een aangepast ontwerp voor Denemarken. Zou het vanuit de balans Markt/Prijs/ERP gezien niet beter zijn om voor één ontwerp te kiezen?

De volgende vragen komen dan op:
a. Bovengenoemde sequentie…kan dat niet sneller? Een kortere doorlooptijd? Want een kortere doorlooptijd, betekent eerder op de markt. Eerder op de markt betekent een hogere ROI (Return on Investment) en een betere concurrentiepositie in de markt.
b. Een betere testvolgorde? Met slimmere testen kan ik wellicht meer parameters testen in dezelfde tijd, c.q. betere levels kiezen, c.q. betere informatie verkrijgen?
c. Is er geen werkwijze waarbij de kwaliteit van een product of proces verhoogd kan worden tegen lagere onderdeelkosten (lees: breder getolereerde c.q. minder nauwkeurige producten). Deze gedachtegang lijkt heel innovatief. Het druist in tegen de gevestigde gedachte dat “hogere Q (kwaliteit) impliciet hogere C (kosten) inhoudt”. Een Westers paradigma.
d. Bovengenoemde sequentie leidt tot voortdurende aanpassing van het documentatiepakket. Men blijft veranderen tot aan de vrijgave (en daarna natuurlijk ook nog).

Zou het anders kunnen? Beter op alle fronten?

Ja, dat kan.

Benieuwd? Lees dan hier verder.