Design of Experiment – DOE – การออกแบบทดลอง
เรื่องราวของ DOE นี้มันก็เป็นธรรมชาติอย่างหนึ่งของคนเรา แต่บางทีเราก็ไม่รู้ว่าเรื่องแบบนี้
เราทำมันอยู่ทุกวัน ใน ชีวิตประจำวันตั้งแต่ตื่นนอนขึ้นมาตอนเช้า หรือบางคนอาจตื่นบ่าย หรือเย็นเพราะทำงานกลางคืน เราอยู่กับการทดลองมาตลอด ตื่น
นอนมาก่อนจะสีฟัน เราต้องใช้ยาสีฟัน หากยาสีฟันหมด แล้วเกิดอยากจะเปลี่ยนยี่ห้อใหม่ เราก็ต้องทดลองซื้อยี่ห้อใหม่มาใช้ จะถูกปากหรือไม่ มันจะแก้
เสียวฟันได้จริงหรือไม่ ก็ต้องลองดู จะกินข้าวที่เราต้องไปกินนอกบ้านตามสมัยใหม่เพราะต้องออกเช้า เราก็อาจต้องลองร้านใหม่ ลองกับข้าวใหม่ จะขับรถไป
เส้นทางใหนดี รถติดหรือเปล่าก็ไม่รู้ เราก็ต้องลองดู เห็นไหมครับมันต้องลองกันทั้งนั้น
นี่เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันและการทำแบบนี้เขาเรียกว่า “ลองผิดลองถูก” หรือ trial and error ครับ มันก็พอจะถูไถกันไปได้ แต่หากเข้ามา
เกี่วข้องกับเรื่องของระบบการบริหารจัดการ หรือเป็นเรื่องการวิจัย การลองผิดลองถูกแบบนี้มันไปไม่ไหว เพราะในบางกรณีปัจจัยมันมากมายเสียจนหมด
ปัญญาที่จะไปลองผิดลองถูกได้ สมมุติคุณทำงานเกี่ยวกับไฟฟ้า แล้วสายไฟฟ้าที่ฝังอยู่ใต้ดินมันขาด คุณไม่รู้ว่าเส้นใหนขาด สมมุติมันมีอยู่ 5 เส้น มันก็ง่าย
แค่ตัดไฟ ลองวัดความต้านทานมันทีละเส้น เดี๋ยวก็รู้ แต่หากเป็นสายโทรศัพท์มี 300 เส้นมัดอยู่รวมกัน การมานั่งวัดแบบนี้อาจเป็นวัน และยิ่งเป็นกรณีที่มี
หลายปัจจัย แต่ละปัจจัยก็มีระดับต่างๆกันไปอีกหลายชั้น เช่นคุณต้องการทดลองเลี้ยงปลา ที่อยากจะได้ปลาดีๆ โตไวๆ เนื้อเยอะ มันก็มีปลาอยู่หลายพันธุ์
อาหารปลาก็มีหลายระดับ อุณหภูมิของน้ำก็เกี่ยวข้อง และอาจมีอีกหลายปัจจัย แบบนี้ลองผิดลองถูกไม่ได้แน่นอนครับ หากจะออกแบบการทดลองโดยคิด
ให้ครบถ้วน แล้วใช้คณิตศาสตร์แฟคทอเรียล อาจจะได้ถึง 50000 ครั้ง
ด้วยปัญหาลักษณะเดียวกันนี้จึงมีคนพยายามคิดที่จะลดปริมาณการทดลองลงมาให้อยู่ในระดับที่พอทำได้ โดยใช้หลักสถิติเข้าช่วย และผลออกมา
เป็นที่ยอมรับ เรื่องนี้ก็ต้องยกความชอบให้กับท่าน เก็นนิชิ ทากูชิ (Genichi Taguchi) ที่ได้ใช้ความพยายามและความสามารถกำหนดสิ่งนี้ออกมาได้ ภาย
ให้ชื่อว่า Design of Experiment ก็เช่นเคยสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ว่าท่านจะคิดขึ้นมาเองจากที่ไม่เคยมีอะไรมาก่อนเลย แต่มันมีประวัติอันยาวไกล ก่อนที่ ทากูชิ
ท่านจะคิด และเผยแพร่อย่างเป็นเรื่องเป็นราวจนโลกยอมรับมาตั้งแต่ปี 1747 ที่มีเรื่องราวเผยแพร่วิธีการทดลองรักษาคนที่เป็นโรคลักปิดลักเปิด เนื่องจากมี
คนเป็นกันมากจึงถุกเลือมา 12 คน แบ่งเป็น 6 กลุ่ม ทดลองกินสมุนไพรต่างชนิดกัน 6 ชนิดปรากฎว่ากลุ่มที่กินส้มรสเปรี้ยว หายภายใน 6 วัน นี่ก็เป็นพื้นฐาน
ของ DOE เช่นกัน
หลังจาก DOE ของโรคลักปิดลักเปิดที่ว่าไปแล้ว ที่เห็นต่อมาก็เป็น ท่านเซอร์ โรนัลด์ เอ ฟิชเชอร์ – Ronald A. Fisher ที่เป็นนักสถิติได้ให้ชื่อdoe4
วิชาการแขนงนี้ไว้ตรงกับชื่อนี้เลยทีเดียวคือ The Design of Experiment ที่เป็นการทำในรูปแบบของการทดสอบสมมุติฐานที่ตั้งขึ้น
มาในการวิจัย เผยแพร่ ออกมาในรูปของหนังสือชื่อ The Design of Experiments (1935) ฟิชเชอร์ท่านก็มีโมเดลของท่าน ลองยก
ตัวอย่างมาดูกันว่าหลักการของท่านเป็น อย่างไร
ท่านได้อธิบายวิธีการทดสอบสมมุติฐานว่าผู้หญิงคนหนึ่งสามารถแยกแยะรสชาดออกได้ใหมว่าในการชงชาด้วยวิธีการที่ต่างกัน ชาถ้วยใดที่ใส่นมเข้าไปก่อน หรือใส่ชาเข้าไปก่อน แม้ว่าการทดลองนี้จะดูพิกลๆไปหน่อยแต่มันก็แสดงให้เห็นหลักการเบื้อง ต้นของ
DOE ได้
ต่อจากนั้นก็ผ่านมาเรื่อยๆจนถึงท่านทากูชิ (ผมได้เขียนเรื่องนี้ไว้ในหนังสือ “46 ระบบงานสร้างสรรค์องค์กรขึ้น
สู่มาตรฐานสากล” ไว้ระดับหนึ่งครับ)
สรุปหลักการของ DOE นั้นก็คือการออกแบบกระบวนการเพื่อที่จะทำการทดลองหรือค้นหาคำตอบจากสิ่งต่างๆที่ไม่รู้ หรือเป็น
การทดสอบสมมุติฐานหรือเป็นการแสดงในสิ่งที่รู้อยู่แล้วให้เกิดความชัดเจน ซึ่งทั้งหมดจะต้องดำเนินการอย่างเป็นระบบ และคุณควรจะมีความรู้ในทางสถิติ เช่นฮีสโตแกรม SPC การวิเคราะห์การถดถอยและสหสัมพันธ์ อยู่บ้าง เป็นต้น
โดยทั่วๆไป DOE ที่มีปรากฎอยู่จะมีอยู่หลายรูปแบบด้วยกันเช่น การลองผิดฃองถูก (Trial and Error) การทดลองทีละปัจจัย (One factor one
time) การทดลองทุกปัจจัยพร้อมกัน (All Factors at a Time) การแบ่งสัดส่วนแฟคทอเรียล (Fractional Factorial) หรือที่เรียกว่า Taguchi Method ซึ่ง
น่าสนใจ และไม่ยากมากนัก ที่ผมก็ได้แสดงไว้พอสมควรในหนังสือนั้น
ลองมาดูองค์ประกอบของ DOE กันบ้าง (ดูรูปที่ 1 ประกอบ ที่สมมุติเรื่องของการทำ cake)
1 Factors หรือ ปัจจัย ความหมายของ Factor ก็คือ input ที่ป้อนเข้าสู่กระบวนการ ที่สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 อย่างคือ ควบคุมได้ กับ ควบคุมไม่ได้ ที่
ควบคุมได้ก็เป็นพวกส่วนผสมของวัสดุที่ใช้ทำ cake และเตาอบ ส่วนผสมของวัสดุก็ยังมีตัวแปรอีกมากมายซึ่งถือเป็นปัจจัย ในด้านของตัวแปรที่ควบคุม
ไม่ได้ก็มีมากเช่นอุณหภูมิที่อาจผันแปรไปบ้าง
2 Levels หรือ ระดับ ความหมายของ Levels คือการปรับตั้งค่าต่างๆของแต่ละ Factor ตามตัวอย่างเป็นการปรับตั้งอุณหภูมิ ปริมาณน้ำตาล แป้ง ไข่ เกลือ
และผงฟู
รูปที่ 1
3 Responses หรือ ผลที่ได้ ความหมายก็คือผลที่ได้จากการทดลอง ในที่นี้ก็คือขนมเค๊ก รสชาด ลักษณะ ความน่ากิน ที่สัมพันธ์กับ Factors และ Levels
เราอาจต้องทดลองหลายครั้งกับส่วนผสมต่างๆ
ตัวการสำคัญในที่นี้คือปัจจัยกับระดับ เราลองมาดูกันว่า ปัจจัยเท่าไร ระดับเท่าไร เราจะต้องทดลองกี่ครั้ง
รูปที่ 2
ถ้าเป็น Taguchi Factorial จะเห็นว่าจำนวนครั้งในการทดลองจะลดลงไปมากมาย ก็ไม่ต้องสงสัยหรอกนะครับว่าจำนวนเหล่านี้มันออกมาได้อย่างไร
ไม่เช่นนั้นก็คงต้องไปพิสูจน์สูตรเอาตามหลักวิชาสถิติ
แม้จะใช้เทคนิคของทากูชิแล้ว ในการทำงานจริงๆเราคงต้องเลือกว่าจะเอากี่ปัจจัย และจะเอากี่ระดับ เพราะถ้ามันมากเกินไป ทากูชิ ก็ ทากูชิเถอะ
ต้องทดลองกันมากมายเหมือนกัน ปกติเขาจะเลือกประมาณ 3 ปัจจัย ปัจจัยละ 2 ระดับ ดังนั้นคุณก็ต้องคัดเลือกปัจจัยที่สำคัญ และระดับที่เห็นว่าเหมาะสม
มาทำการทดลอง 4 ครั้ง โดยใช้สูตรดังรูปที่ 3
รูปที่ 3
ที่มา : http://topofquality.com/sdoe/indexdoe.html
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น