Six Sigma e Design For Six Sigma – DFSS sono talvolta associati come se fossero la stessa cosa, ma in realtà affrontano problemi diversi e si collocano in momenti differenti del ciclo di vita di un prodotto o di un processo. Il Six Sigma tradizionale, tipicamente applicato attraverso il percorso DMAIC, interviene su un prodotto, servizio o processo già esistente con l’obiettivo di ridurre i difetti, contenere la variabilità e migliorare le performance rispetto a una progettazione e una configurazione già definite. Il DFSS è invece una metodologia pensata per progettare prodotti, servizi e processi con un elevato livello di qualità fin dalla nascita, con un approccio fortemente preventivo. A differenza, pertanto, del classico DMAIC, che interviene per migliorare o correggere ciò che è già stato lanciato in produzione, il DFSS interviene sui “tavoli” dei progettisti traducendo la voce del cliente in requisiti misurabili, strutturando il progetto con logiche rigorose e riducendo il rischio di difetti futuri già nelle fasi iniziali di ideazione e sviluppo. Usando un termine talvolta abusato, questo approccio rende il progetto “robusto”.
Il framework DMADV
Se nel Six Sigma classico il framework di riferimento è il DMAIC (Define-Measure-Analyse-Improve-Control), il DFSS introduce invece i percorsi DMADV ed IDOV. DMADV segue le fasi Define-Measure-Analyse-Design-Verify, mentre IDOV propone una sequenza alternativa ma analoga, Identify-Design-Optimise/Analyse-Validate. L’IDOV propone soltanto una struttura più sintetica, ma i principi e strumenti dei due percorsi sono di fatto i medesimi. In entrambi i casi, il concetto di fondo è lo stesso: ridurre il rischio di non qualità a valle attraverso una progettazione strutturata e robusta a monte, integrando analisi dei bisogni, valutazione dei rischi, definizione delle CTQ, ottimizzazioni e verifica/validazione della soluzione finale prima del rilascio. La tabella sottostante presenta un riepilogo di tutti gli strumenti disponibili nell’ambito del DFSS. Chiaramente, questa è la “cassetta degli attrezzi” e vengono scelti quelli più confacenti alla tipologia di progetto. Di seguito un breve commento sui più importanti.
DEFINE: capire davvero il problema prima di progettare le soluzioni
La prima fase, Define, serve ad evitare uno degli errori più comuni nei nuovi progetti: partire subito da una supposta soluzione, per poi dover riprogettare n volte a suon di modifiche.
Come primo step il DFSS parte invece dalla voce del cliente, la cosiddetta VOC, che può arrivare da interviste, focus group, reclami dal campo, dati di assistenza, analisi dei bisogni latenti, modelli come Kano, etc. L’obiettivo è capire che cosa il cliente si aspetta davvero, anche se magari in maniera non così misurabile. Compito del team di DFSS è trasformare questa voce in caratteristiche misurabili, ovvero CTQ, Critical To Quality.
Nel webinar di seguito, tratto dal nostro canale YouTube, trattiamo ad esempio il caso di una riprogettazione del sistema venturi di una pompa; progetto seguito dai nostri consulenti assieme ad un candidato Black Belt ed un team di NPI (New Product Introduction) formato da ufficio tecnico, qualità, laboratorio e produzione.
In questo caso, la voce del cliente dice semplicemente “dovrebbe durare di più” che diventa una CTQ primaria quale l’MTTF, cioè il tempo medio prima del guasto. Tramite una prima applicazione del QFD, la CTQ primaria si scompone poi in “deve avviarsi sempre”, “deve ri-adescare in modo affidabile”, “deve funzionare anche in condizioni sporche, umide o fredde”, e “deve richiedere poca manutenzione”.
Al termine della fase Define nasce anche il documento di project charter da sottoporre per approvazione allo Sponsor aziendale. In questo documento sono contenuti elementi quali:
- obiettivi e tempi di progetto
- perimetro e vincoli
- stakeholder e team
- rischi preliminari
- business case
- budget, KPI, impatti sui COPQ (Cost Of Poor Quality), ROI, etc.
Il Define è quindi il momento in cui il progetto prende forma. Non si sta ancora progettando il dettaglio tecnico, ma si sta costruendo la cornice corretta: quale problema vogliamo risolvere, per chi, con quali vincoli e con quale impatto atteso.
MEASURE: tradurre la voce del cliente in requisiti tecnici
Una volta chiarito il problema e le CTQ, la fase Measure serve a rendere misurabile e fattibile ciò che, all’inizio, spesso è espresso in modo qualitativo.
Il cliente dice: “dovrebbe durare di più”. Il team traduce questa richiesta qualitativa in CTQ (WHATs) e poi in caratteristiche tecniche (gli HOWs). Lo strumento chiave in questa fase è sempre il QFD, Quality Function Deployment, che aiuta a collegare tramite dei coefficienti di correlazione i “WHAT”, cioè ciò che il cliente vuole, con gli “HOW”, cioè le caratteristiche ingegneristico tecniche che permettono di soddisfare quei bisogni.
Nel caso del Venturi, il QFD mette in relazione le aspettative del cliente con elementi tecnici come:
- controllo della concentricità e del gap assiale ugello-gola
- resistenza all’usura del getto e del condotto
- tolleranza a contaminanti e umidità
- controllo delle tenute e del leak rate
- robustezza a scarico e contropressione.
Nella fase Measure si definiscono anche le baseline ed i target. Se oggi l’MTTF è pari a 4.000 ore, se il miglior competitor arriva a 4.500 e il progetto punta a 5.000, allora il team ha un riferimento chiaro. Sa da dove parte, dove vuole arrivare e quali caratteristiche tecniche deve misurare. È qui che si prepara anche il piano di raccolta dati, esempio: test di vita accelerata, misure di usura, contaminazione, prove di laboratorio, etc. verificano la “bontà” del sistema di misura tramite il Gage R&R.
ANALYSE: capire quali fattori contano davvero
La fase Analyse è il passaggio in cui il progetto comincia a diventare selettivo. Dopo aver raccolto bisogni, CTQ, requisiti tecnici e rischi, il team deve capire quali fattori hanno davvero un impatto sulle prestazioni finali e la CTQ primaria (nel nostro esempio l’MTTF). In questa fase si lavora su due fronti: analisi funzionale e analisi del rischio.
L’analisi funzionale scompone il sistema nei suoi elementi principali: quali funzioni deve svolgere il prodotto? Quali sottosistemi sono critici? Quali interfacce possono generare variabilità? Nel caso del Venturi, il ragionamento porta a vedere il componente non più come un singolo pezzo isolato, ma come un sottosistema. Il gruppo ugello, il percorso dei contaminanti, le tenute, il materiale, il gap e le condizioni ambientali diventano parti di una stessa storia tecnica: quella della robustezza del sistema nel tempo.
L’analisi del rischio, tramite strumenti come DFMEA, PFMEA o FTA, permette poi di individuare i modi di guasto più critici. Nel caso studio emergono rischi come:
- usura o corrosione della geometria critica
- intasamento o ritenzione di umidità
- gap fuori target o perdita di concentricità
- leak rate elevato
- variabilità dovuta all’assemblaggio.
Questi rischi vengono poi tradotti in fattori, le X da testare. Per esempio, dal rischio di usura derivano fattori come il materiale, la rugosità superficiale e le condizioni del fluido. Dal rischio di intasamento deriva il passaggio minimo anti-intasamento. Dal controllo geometrico derivano il diametro della gola e il gap ugello-gola.
A questo punto il progetto non è più guidato da opinioni, ma da ipotesi tecniche da verificare. E il DOE, Design of Experiment, diventa lo strumento per capire quali variabili influenzano davvero la CTQ principale, cioè l’MTTF.
DESIGN: trasformare l’analisi in una soluzione robusta
La fase Design è quella in cui le informazioni raccolte diventano scelte progettuali. Qui il team lavora su specifiche, tolleranze, costi, simulazioni, prototipi e soluzioni tecniche. Non si tratta solo di disegnare un nuovo componente, ma di progettare un sistema capace di funzionare in modo robusto anche quando le condizioni reali non sono perfette.
Nel nostro caso studio, i risultati del DOE mostrano che il materiale è il fattore che influenza maggiormente l’MTTF. Il gap aiuta, mentre la rugosità ha un impatto limitato. Questa evidenza orienta le decisioni: investire di più sul materiale può avere senso, purché il progetto rimanga entro i vincoli di costo. A questo punto possono entrare in gioco strumenti come:
- Design To Cost, per allocare il budget sulle funzioni che generano più valore
- Design For Assembly, per ridurre errori di montaggio e variabilità tra operatori
- Robust Design e Tolerance Design, per rendere il prodotto meno sensibile alla variabilità produttiva
- prototipi e simulazioni, per verificare le soluzioni prima del rilascio.
Per la pompa ed il modulo venturi, il Design porta a soluzioni come una cartuccia venturi con centraggio controllato e arresto assiale, geometrie guida per evitare montaggi errati, porte di test separate per leak e vacuum, un pacchetto più robusto contro contaminanti e umidità, e materiali più resistenti nelle zone soggette a usura.
È il momento in cui il progetto trova il suo equilibrio: prestazioni, robustezza, assemblabilità, costo e manutenibilità devono stare insieme compatibilmente con il budget a disposizione.
VERIFY: dalla progettazione alla validazione finale
Il percorso DMADV non finisce con il Design. La fase finale, Verify/Validate, serve a dimostrare che il nuovo progetto funziona davvero e soddisfa le aspettative dei clienti.
Le verifiche rispondono alla domanda: “Il progetto fa tecnicamente ciò per cui è stato progettato?”. Si controllano ad esempio gap, concentricità, test funzionali, leak test, vacuum test, ripetibilità dei test di fine linea e mitigazione dei rischi emersi in FMEA.
La validazione, invece, guarda al cliente: “Il progetto soddisfa realmente il bisogno iniziale?”. Qui entrano in gioco test comparativi tra vecchio e nuovo design, prove ambientali con sporco, umidità e condensa, test di vita e conferma della riduzione dei problemi di campo.
In fondo, il DMADV è tutto qui: trasformare la voce del cliente in un prodotto che funziona davvero quando esce dal foglio dei progettisti e incontra il mondo reale.
Per ulteriori informazioni sui nostri servizi sul DFSS e più in generale sul Design Management potete compilare, senza alcun impegno, questo form di richiesta.
