Przejdź do treści
PKPatryk Korpyta

Optymalizacja

DoE (planowanie eksperymentów, design of experiments)

Definicja

DoE, czyli planowanie eksperymentów, to metoda statystyczna, w której zmienia się kilka czynników procesu jednocześnie, by ocenić ich wpływ i interakcje.

Planowanie eksperymentów (DoE) pozwala ustalić, które ustawienia procesu rzeczywiście wpływają na wynik i jak czynniki działają razem. Zamiast zmieniać jeden parametr na raz, zespół z góry planuje zestaw prób obejmujący kombinacje poziomów kilku czynników, a następnie oblicza efekty. Takie podejście wymaga mniej prób niż testowanie bez planu i wykrywa interakcje, których metoda „jeden czynnik na raz” nie widzi.

Podstawy metody opracował Ronald A. Fisher w latach 20. i 30. XX wieku przy doświadczeniach rolniczych. W doskonaleniu procesów DoE stosuje się najczęściej w fazie Improve cyklu DMAIC.

Jak to działa

Każdy czynnik ustawia się na dwóch poziomach: niskim (−) i wysokim (+). Pełny plan czynnikowy dla k czynników ma 2^k prób, czyli osiem dla trzech czynników. Efekt główny czynnika to różnica średnich wyników:

efekt = średnia z prób na poziomie (+) − średnia z prób na poziomie (−)

Interakcja występuje, gdy wpływ jednego czynnika zależy od poziomu drugiego. Przy wielu czynnikach zaczyna się od planów ułamkowych (przesiewowych), a optimum doprecyzowuje planami powierzchni odpowiedzi.

Przykład

Linia pakująca miała zbyt słabe zgrzewy folii; wymaganie to co najmniej 22 N. Zbadano trzy czynniki: temperaturę (140/160 °C), czas zgrzewania (0,5/1,0 s) i docisk (2/3 bar).

Próba Temperatura Czas Docisk Wytrzymałość [N]
1 − − − 15,8
2 + − − 21,2
3 − + − 16,1
4 + + − 26,8
5 − − + 16,2
6 + − + 20,8
7 − + + 15,9
8 + + + 27,2

Efekty: temperatura +8,0 N (średnio 24,0 wobec 16,0), czas +3,0 N (21,5 wobec 18,5), docisk +0,05 N, czyli praktycznie zero. Interakcja temperatury i czasu wynosi +3,0 N: przy 140 °C dłuższy czas nic nie zmienia (16,0 N w obu przypadkach), a przy 160 °C podnosi wytrzymałość z 21,0 do 27,0 N. Gdyby zespół badał czas tylko przy niskiej temperaturze, uznałby go za nieistotny. Wymaganie spełnia jedynie kombinacja 160 °C i 1,0 s, a docisk można zostawić na 2 bar. Po zmianie ustawień warto potwierdzić zdolność procesu.

Najczęstsze błędy

  • Wykonywanie prób w kolejności z tabeli zamiast losowej. Zmiany w czasie, np. nagrzewanie się maszyny, mieszają się wtedy z efektami czynników.
  • Brak powtórzeń lub punktów centralnych. Bez nich nie da się ocenić, czy efekt jest większy od zwykłej zmienności procesu.
  • Eksperyment na niestabilnym procesie lub z niesprawdzonym systemem pomiarowym. Najpierw trzeba ustabilizować proces, np. narzędziami SPC, i ocenić pomiar.
Patryk Korpyta

Autor: Patryk Korpyta

Konsultant Lean i AI ze Szczecina. 9 lat w operacjach — Amazon, IKEA Industry, Gusti Leder i Faraone Poland. Aktualizacja: październik 2026.

O mnie

Zobaczmy, gdzie Twoja firma traci czas

Opowiedz mi w kilku zdaniach, co dziś spowalnia pracę. W 30 minut ustalimy, od czego warto zacząć — nawet jeśli finalnie nie będziemy współpracować.