An Application of Six Sigma Principle for Reducing Non-Conforming Product in Beverage Filling Process

Abstract

This article aims to reduce nonconforming product from filling the beverages process by applying Six Sigma principles to minimize process variation in beverage filling process. This research follows the DMAIC methodology, which includes: 1) Define Phase, an analysis using a Pareto chart revealed that the highest loss was due to improper fill levels at the Full Bottle Inspector1 machine. Therefore, this issue was chosen as the research topic. 2) Measure Phase, data was collected before improvement to assess the current state of the process and machinery using statistical engineering tools. 3) Analyze Phase, brainstorming was conducted to identify factors that might affect fill levels. These factors were then subjected to a Design of Experiment (DOE) to determine the true causes and interaction effects. 4) Improve Phase, the optimal values for each factor were identified to achieve the company's fill level specifications using the Respond Optimizer method. The appropriate factor levels were found to be an increase in vent tube length by 3 mm, an increase in ring bowl pressure by 0.1 bar, and an increase in water level in the ring bowl by 20 mm. 5) Control Phase, variables were controlled using a Statistical Process Control Chart to monitor process trends for abnormalities. The experimental results showed that setting the machinery to these optimal values reduced the overfill waste from 16.31% to 0%. The standard deviation decreased from 1.661 to 0.827. The process capability index (Cp) increased from 0.58 to 1.03, the process capability (Cpk) increased from 0.33 to 0.85, and the level sigma increased from 0.94 to 2.93.

งานวิจัยฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อลดปริมาณของเสียที่เกิดจากการเติมปริมาณเครื่องดื่มไม่ได้ตามข้อกำหนดการผลิต โดยประยุกต์ใช้หลักการของทฤษฎีซิกซ์ ซิกม่าในการช่วยปรับปรุงกระบวนการบรรจุเครื่องดื่มให้มีการแปรผันน้อยที่สุด ซึ่งงานวิจัยนี้ดำเนินการตามขั้นตอนของ DMAIC ประกอบไปด้วย 1) ขั้นตอนการกำหนดปัญหา (Define Phase) ทำการวิเคราะห์โดยใช้กราฟพาเรโต พบว่าที่เครื่อง Full Bottle Inspector1 มีของเสียประเภทระดับเครื่องดื่มไม่ได้ตามที่กำหนดมีมูลค่าสูญเสียสูงที่สุดจึงเลือกมาเป็นหัวข้อศึกษาวิจัย 2) ขั้นตอนการตรวจวัดสภาพปัญหา (Measure Phase) เริ่มจากการเก็บข้อมูลก่อนการปรับปรุง เพื่อประเมินสภาพ ณ ปัจจุบันของกระบวนการและเครื่องจักร โดยใช้เครื่องมือทางสถิติวิศวกรรม 3) ขั้นตอนการวิเคราะห์หาสาเหตุของปัญหา (Analyze Phase) จะทำการระดมสมองเพื่อหาปัจจัยที่อาจจะส่งผลต่อระดับการเติมเครื่องดื่ม และนำปัจจัยที่ได้มาทำการออกแบบการทดลอง (Design of Experiment: DOE) เพื่อพิสูจน์หาปัจจัยที่แท้จริงและหาปัจจัยที่ Interaction Effect ต่อกัน 4) ขั้นตอนการปรับปรุง (Improve Phase) ในขั้นตอนนี้จะทำการหาค่าที่เหมาะสมของแต่ละปัจจัย เพื่อให้ได้ระดับการเติมเครื่องดื่มตามทางบริษัทกำหนด โดยใช้วิธี Response Optimizer พบว่าระดับของปัจจัยที่เหมาะสม คือ ความยาวของ Vent tube เพิ่มขึ้นจากเดิม 3 มิลลิเมตร แรงดันใน Ring Bowl เพิ่มขึ้นจากเดิม 0.1 บาร์ ระดับน้ำใน Ring Bowl เพิ่มขึ้นจากเดิม 20 มิลลิเมตร และ 5) ขั้นตอนการควบคุม (Control Phase) ทำการควบคุมตัวแปรต่าง ๆ และใช้ Statistical Process Control Chart เพื่อให้ทราบถึงแนวโน้มของกระบวนการที่จะเกิดความผิดปกติขึ้น ผลการทดลองพบว่าเมื่อตั้งค่าเครื่องจักรด้วยค่าที่เหมาะสม ส่งผลให้ของเสียประเภทเติมเครื่องดื่มเกินมาตรฐานกำหนด (Overfill) จากเดิม 16.31% ลดลงเหลือ 0% ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation) จากเดิม 1.661 ลดลงเป็น 0.827 ค่าศักยภาพของความสามารถ (Cp) จากเดิม 0.58 เพิ่มขึ้นเป็น 1.03 ค่าความสามารถของกระบวนการ (Cpk) จากเดิม 0.33 เพิ่มขึ้นเป็น 0.85 และระดับการเติมเครื่องดื่มจากเดิม 0.94 ซิกม่า เพิ่มขึ้นเป็น 2.93 ซิกม่า