Dise O De Experimentos DOE

La metodología de diseño de experimentos (DOE) es una herramienta estadística para la mejora de la calidad usada frecuentemente en proyectos Seis Sigma. Esta metodología sirve para diseñar las condiciones ideales de un producto, proceso o servicio para que cumpla con nuestras expectativas usando el mínimo número de experimentos o pruebas. DOE es muy útil cuando tenemos entre manos un productocomplicado cuyo resultado puede depender de una gran cantidad de variables que no controlamos y que debemos ajustar para optimizarlo.
1. Introducción al Diseño de experimentos (DOE)
Para explicar el DOE vamos a poner un ejemplo sencillo: A nuestro teléfono móvil se le descarga la batería muy rápido, y queremos que la batería dure lo máximo posible sin perder mucha funcionalidad. Nosotros sabemos quelos factores que más afectan a la duración de la batería son los siguientes:
Factor A: Tener el WIFI activado.
Factor B: Tener la pantalla encendida con el brillo alto.
Factor C: Hacer muchas llamadas.
Factor D: Usar el modo “powersafe” de ahorro de batería.
Factor E: Ponerle al teléfono una batería de mayor capacidad.
De forma intuitiva podemos pensar que para maximizar la duración de la bateríadebemos hacer lo siguiente: Factor A=0, Factor B=0, Factor C=0, Factor D=1, Factor E=1. (Siendo 0=No y 1=Sí). Por lo que estableciendo estas variables así nuestra batería duraría lo máximo posible. Pero ahora llegan las siguientes dudas… ¿cuánto duraría si sólo hago muchas llamadas (C=1)? ¿tiene más efecto tener el WIFI encendido (A=1) o hacer muchas llamadas (C=1)? ¿Tener las dos cosas a la vez(A=1, C=1) potencia mucho más el gasto de batería? etc…
Para resolver estas dudas la metodología del diseño de experimentos nos dará una solución a todo esto haciendo el mínimo número de pruebas posible. Por lo tanto tras aplicar esta metodología sabremos exactamente cómo influye cada factor (y cada combinación de factores, ya que a veces varios factores producen efectos inesperados) para asípoder tomar una decisión de qué nos conviene poner o quitar en nuestro producto.
Al final tendremos una función de regresión que nos relaciona el resultado (duración de la batería) con cada una de las variables:
Resultado = constante0 + constante1 * Factor A + constante2 * Factor B + constante3 * Factor C
Cada uno de los sumandos de la función nos da la aportación de cada uno de los factores, pudiendoser estos valores discretos o “niveles” (0=No, 1=Sí), o bien pudiendo ser valores continuos. Además a veces conviene considerar también los posibles efectos potenciadores que tienen los factores entre sí, en este caso la función sería así:
Resultado = constante0 + constante1 * Factor A + constante2 * Factor B + constante3 * Factor C + constante4 * Factor AB + constante5 * Factor AC + constante6 *Factor BC + constante7*Factor ABC
Por lo tanto, continuando con el ejemplo del teléfono móvil, el DOE nos permitirá calcular cuánto va a durar la batería en función de si tenemos activo o no el WIFI, si hacemos muchas llamadas, etc.
2. Realizar un diseño de experimentos con Minitab
Existen varias formas de realizar un diseño de experimentos. Aquí expicaremos dos de ellas: Usando la aplicacióninformática Minitab (lo más fácil) y haciendo los cálculos a mano.
Minitab es una aplicación para ordenador para Windows (o para Linux/Mac si tienes Wine instalado), la ventaja de usar esta aplicación es que simplifica mucho las cosas ya que sólo tienes que introducir los datos y el programa calcula lo demás.
El primer paso para realizar un DOE es determinar los factores a analizar y sus niveles.Siguiendo el ejemplo del móvil:
Factor A: Nivel 1=WIFI apagado, Nivel -1=WIFI encendido
Factor B: Nivel 1=Pantalla encendida 1hora/día, Nivel -1=Pantalla encendida 5horas/día
Factor C: etc…
En este ejemplo hemos puesto sólo 2 niveles para cada factor por ser lo más sencillo, pero se podrían poner más (por ejemplo, Factor B: Nivel 0=1hora/día, Nivel 1=2horas/día, Nivel 2=5horas/día).
En Minitab,...