INGENIERIA DE CALIDAD UNIDAD I.- La ingeniería de calidad y la función de pérdida. Introducción Dos conceptos comprenden el título de este capítulo: ingeniería de calidad y
variabilidad funcional. El elemento nodal de ambos conceptos es la calidad. ¿Cómo se define la calidad La palabra
calidad tiene diversas interpretaciones:
!uran "#$%&' la define como (conveniencia para el uso.) *rosby "#$+$' la describe de (conformidad a las necesidades.) Deming "#$,%' dice ue la (calidad est relacionada con las necesidades presentes y futuras del consumidor. consumidor.)) /aguc0i "#$,%' la define (como la p1rdida ue un producto causa a la sociedad desde ue es embarcado2 así como otras p1rdidas causadas por sus funciones intrínsecas.
Hacer bien (producto o servicio) desde la primera vez, lo que el cliente necesita, muy costoso, uso exclusivo, etc. La calidad es una propiedad o cualidad medible de un producto o servicio, con varios grados o niveles de calidad, estas variaciones en la calidad son de tipo intenciona intencional; l; cuando cuando los
factores factores que influyen influyen en la calidad por ejemplo: ejemplo: la
selección de la materia prima, el proceso de manufactura, la capacitación y adie adiest stra rami mien ento to del del pers person onal al,, la supe superv rvis isió ión, n, hast hasta a el punt punto o de apli aplic car motivadores para alcanzar la calidad, son elementos controlados. Se necesita decisiones consientes durante la etapa de diseo del producto, del proc proces eso o y aseg asegur urar ar el cump cumpli limi mien ento to sati satisf sfac acto torio rio de cier cierto tos s requ requis isit itos os funcionales. Si
la cali calida dad d de un produc producto to o serv servic icio io,, en por por ejem ejempl plo: o: Un celular la
cualidad (propiedad) que el cliente califica como CAL!A! puede ser" el poder comunicarse, el precio, q tome fotos, redes sociales!internet", su diseo de forma, forma, #ifi, #ifi, mensa mensajer$ jer$a a instan instant%n t%nea, ea, &&'!pi &&'!pin", n", (hats) (hats)pp, pp, S'S,'' S'S,''S, S, m*sica m*sica,, juegos juegos,, soft#a soft#are, re, calend calendario ario aplica aplicacio ciones nes de notas, notas, calcu calculad ladora ora,, alarma, marcación de voz. , etc +odas odas estas caracter$sticas que el cliente pide estad$sticamente son variables y ocasionan problemas de calidad al momento que el celular no funcione seg*n las necesidades que el cliente reporta en el buzón de quejas. La ngenier$a de calidad seg*n +aguchi: define la calidad como la pérdida !ue un producto causa a la sociedad desde !ue es em"arcado# así como otras pérdidas causadas por sus funciones intrínsecas.$
#
%ara &aguc'i# la pérdida de la sociedad incluye( )* Los costos incurridos por no cumplir el producto o ser+icio con las e,pectati+as del cliente. -* Los costos por no cumplir el producto con todas las características de funcionamiento. * Los costos causados por los efectos peligrosos secundarios !ue ocasiona el producto.
-ara resolver el problema de calidad se necesita identificar una caracter#stica
de calidad $% que ocasiona con m%s frecuencia ese problema de calidad a los clientes y que la ing. e calidad requiere resolver. Las caracter$sticas de calidad pueden de los siguientes tipos: /" Caracter#stica &#sica.0 por ejemplo: la longitud, el peso, dureza, maleabilidad, +emperatura !punto de fusión, congelación," solubilidad, -1, resistencia, voltaje, elasticidad, etc 2" Caracter#stica 'ensorial.0 por ejemplo: sabor, te3tura, color, suavidad, satanizado, presentación, etc.
) Caracter#stica dependiendo del tiempo.0 por ejemplo la confiabilidad, conservación, funcionalidad, reparabilidad, seguridad, etc . En la industria manufacturera2 las actividades ue estn relacionadas con la calidad se dividen en seis etapas: #. 3laneaci4n del producto 5. Dise6o del producto 7. Dise6o del proceso &. 3roducci4n 8. 9entas %. ervicios despu1s de la venta "ervicio posventa'
/na empresa necesita construir un sistema de calidad completo.
;as actividades interact
5
5. Calidad de conformidad: calidad de la producci4n seg
#. El desarrollo de las especificaciones para satisfacer las necesidades de los consumidores "*alidad del dise6o'. 5. 4anufactura del producto2 la cual satisface auellas especificaciones "calidad de conformidad "aceptaci4n''. 7. %roporcionar los ser+icios después de la +enta. "E>emplo de la llanta para e=plicar el concepto de p1rdida'.
La Ingeniería de la Calidad el costo de un producto se di+ide en dos partes( Antes de la +enta y después de la +enta.
•
Los costos incurridos antes de las +entas son los costos de manufactura. Los costos después de la +enta son a!uellos de"ido a la pérdida de calidad.
Ingeniería de calidad es una ciencia interdisciplinaria, la cual comprende no sólo la
producción de productos satisfactorios para los consumidores, sino además reducir la pérdida total (costo de la manufactura más la pérdida de calidad). Por consiguiente la
ingeniería de calidad abarca: la ingeniería de diseño, operaciones de proceso, servicios post-venta, economía y estadística. #
El Es!uema de la Ingeniería de calidad es(
# 3ar?2 ung @. #$$%. Robust Design and Analysis for Quality Engineering . ;ondon: *0apman @all2 pp. #- !ER" #$erramientas Despliegue de la %unci&n de calidad y ' (control estadístico para métrico).
7
Ingeniería de calidad
** fuera de línea
Actividades 3rincipales
Dise6o del producto Dise6o del proceso
** en línea
Actividades 3rincipales
Dise6o del proceso Dise6o del producto
B1todos
Dise6o del sistema Dise6o de parmetros Dise6o de tolerancias
B1todos
Diagn4stico del proceso 3redicci4n y correcci4n Bedici4n y acci4n
@erramientas
Despliegue de la Cunci4n de calidad Dise6o de e=perimentos
@erramientas
@erramientas del 3* Dise6o de e=perimentos
).)a.5 %ro"lemas de calidad y +aria"ilidad funcional
4l 5ontrol de la calidad.0 4s la actividad donde se miden la caracter$stica de calidad para el producto o servicio, cuando se comparó la calidad real con la calidad est3ndar del producto o ser+icio. Los problemas de calidad de tienen cuando: La calidad real es 6 que la calidad est%ndar.0 -ara hacer una retroalimentación para alcanzar la calidad planeada !est%ndar". Si !La calidad real 7 calidad planeada".0 4l problema de calidad es mantenerla la calidad o realizar la mejora continua. •
•
La existencia de los problemas de calidad requiere tomar acciones correctivas para resolver el problema de calidad y arantizar la calidad. ;a calidad se puede garantiar por medio de varios m1todos:
#. or medio de la inspecci&n" inspecci4n del cien por cien2 inspecci4n por muestreo2 inspecci4n de verificaci4n2 inspecci4n itinerante o inspecci4n aut4noma. 5. or medio del proceso" control del proceso2 investigaci4n de la capacidad del proceso y control aut4nomo. 7. Durante el desarrollo o la in*estigaci&n de nue*os productos.
6)* Garantía de calidad orientada a la inspección
i un productor produce bienes defectuosos2 estos se tienen ue eliminar por medio de una inspecci4n cuidadosa2 pero todavía 0ay algunas empresas ue no practican la inspecci4n final antes de la e=pedici4n.
&
;a garantía de la calidad comen4 con la implantaci4n de la inspecci4n rigurosa. ;as personas ue no saben del control calidad todavía creen euivocadamente ue consiste en 0acer ms estrictos los procedimientos de control. Este enfoue tiene muc0as desventa>as como las ue se enumeran a continuaci4n: #. El proceso de inspecci4n nunca es perfecto y nunca puede alcanarse el ob>etivo de cero defectos2 incluso con una inspecci4n del cien por cien. 5. El personal de inspecci4n es mano de obra superflua ue reduce la productividad. 7. *uando 0ay inspecci4n2 el personal del departamento de producci4n tiende a pensar ue es suficiente con conseguir ue los productos pasen. 3ero la responsabilidad de la garantía de calidad reside realmente en el productor y en el departamento de producci&n.
&. ;os datos del departamento de inspecci4n a menudo no estn estratificados y se retroalimentan demasiado despacio. Estos datos no sirven para el control del proceso y el anlisis. 8. ;a inspecci4n por muestreo estadístico no puede garantiar fracciones de unidades defectuosas del orden de .# F de partes por mill4n. %. Buc0os artículos no se pueden garantiar con la inspecci4nG no se pueden ensayar todos los monta>es comple>os y los materiales2 y no se pueden realiar los ensayos destructivos y de fiabilidad en todos los productos. +. *uando se detectan todas las unidades defectuosas y todos los defectos2 esto s4lo provoca un aumento de los desec0os2 los reprocesos y 0oras-0ombre en los a>ustes. ,. El aumento de la velocidad de producci4n significa ue 0ay ue automatiar el proceso de inspecci4n. $. i 0ay inspecci4n uiere decir ue el control de calidad tiende a de>arse en manos del departamento de inspecci4n. 3or supuesto ue la inspecci4n se tiene ue llevar a cabo mientras un proceso produca unidades defectuosas2 pero el control de calidad ue depende
6-* Garantía de calidad orientada al control del proceso
El control del proceso no puede por sí mismo dar una garantía de calidad satisfactoriaG por muc0o ue se controle un proceso es imposible garantiar la calidad o la fiabilidad de un producto ue est1 mal dise6ado o de un producto fabricado con materiales mal
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elegidos. El lema Introdu2ca la calidad durante el proceso$ aparece entonces las inspecciones.
6* Garantía de calidad orientada al desarrollo de nue+os productos
;a industria incorpora la calidad a sus productos 0aciendo una evaluaci4n cuidadosa en todas las etapas del desarrollo del producto2 desde la planificaci4n de un nuevo producto pasando por el dise6o2 0asta la fabricaci4n piloto2 y 0aciendo uso del enfoue del ** para investigar la fiabilidad en su sentido ms amplio. *on el lema es Incorporar calidad durante el dise0o y el proceso.$ Este enfoue 0ace necesario ue
todos los empleados de todos los departamentos participen en la puesta en prctica del control de calidad y la garantía de calidad. 5
).)".5 La +aria"ilidad funcional ;a variabilidad entre productos una ve ue 1stos estn en manos del cliente es inevitable. i se identifican las causas de tales variaciones2 se pueden tomar medidas con el fin de reducirlas. ;as causas ue originan tal variabilidad pueden englobarse en tres grupos: #. *ausas ue provocan variabilidad en el proceso ue da lugar al producto2 y ue determinan la capacidad de au1l: variaciones en la materia prima2 m1todos de traba>o2 mantenimiento2 etc. 5. *ausas en el entorno en ue se usa el producto : variaciones 0umanas en el uso del producto2 condiciones ambientales2 etc. 7. *ausas relacionadas con las características internas del producto: enve>ecimiento2 deterioro de partes2 etc. El efecto ue estas causas producen sobre las características de interés se denomina (ruido). H
;as causas de tal variabilidad se les denomina factores ruido.
H
3ara reducir el ruido la empresa puede adoptar varias posturas: #. Una sería controlar los factores de ruido ue est1n a su alcance "auellos ue
aparecen antes de ue el producto salga de la empresa'2 y segmentar la producci4n de acuerdo con los 0bitos del consumidor "esta postura es muy costosa2 y una de las estrategias es reducir proveedores'. 5 Is0i?aa2 Jaoru. #$$&. Introducci&n al control de calidad . Badrid: Día de antos2 pp. #8-7$. %
5. /omar contramedidas contra cada una de las causas de variabilidad a lo largo de las etapas de desarrollo de un nuevo producto "estrategia ms econ4mica y efica'.
En la fase del desarrollo de un producto se puede minimiar el efecto de cada una de las causas de variabilidad aplicando contramedidas en las etapas siguientes: #. Etapa de dise+o del producto de acuerdo con las e=pectativas del cliente. 5. Etapa de dise+o del proceso ue 0a de generar los productos dise6ados en la etapa anterior. 7. Etapa de producci&n de acuerdo con las etapas anteriores en la ue obtendr el producto final. ;a estadística2 ue cuantifica la informaci4n2 es de una gran ayuda en estas fases. En la fase de producci4n2 mediante la utiliaci4n del Control Estadístico del %roceso 61%C*2 se controla el proceso para identificar la aparici4n de (causas asignables) de
variabilidad. En general2 la reducci4n de variabilidad utiliando s4lo 3* reuiere inversiones econ4micas considerables "seleccionar los me>ores proveedores2 aumentar el mantenimiento de muinas2 etc.'G y el resultado final2 una ve ms2 depender de lo bien ue est1 dise6ado el proceso. 1ólo en la fase de dise0o del
+
producto se pueden tomar medidas contra cada una de las diferentes causas de +aria"ilidad ,as técnicas estadísticas -ue se denominan dise+o de eperimentos robustos son técnicas -ue/ aplicadas en las etapas del dise+o del producto y del proceso/ producen una reducci&n considerable de la *ariabilidad final del producto en manos del cliente y con una in*ersi&n econ&mica/ en general/ inferior a cuando se utili0a s&lo ' .7 %ro"lemas calidad y +aria"ilidad Causas de la +aria"ilidad
5on el siguiente ejemplo se mostrar%n las causas de la variabilidad.
*+emplo 81a visto alguna vez un corredor de /99 metros libres -ues bien, considere el
proceso el correr /99 metros libres por parte de un atleta. 4n principio cada carrera
representa
una
repetici-n de ciertos pasos del proceso:
precalentamiento, colocación en los tacos de salida, la salida en aceleración, mantenimiento de la velocidad, etc. La evidencia indica que, a pesar de que se intenta repetir todos los pasos en
forma idntica, el resultado no es el mismo en todas las carreras. 4sta variación en el producto< !resultado de la carrera en nuestro ejemplo" recibe el nombre de variabilidad y est% presente en todo proceso real, de tal modo que no se puede predecir con e3actitud el resultado de una carrera antes de que =sta se celebre. *llo no sinifica que la variabilidad no se pueda
medir . 4n nuestro ejemplo, '/ suele ser posible saber el tiempo apro3imado en que acostumbra a correr la prueba el atleta en cuestión, o con qu= frecuencia corre por debajo de /9.2 segundos por ejemplo, ya que no hay que confundir la
variabilidad con ausencia total de regularidad. 4n la vida real, casi siempre hay que tomar decisiones en presencia de ruido o variabilidad, y es la estad$stica la disciplina especializada en el tema.
7 3rat Kart1s Albert2 Lavier /ort-Bartorell ;labr1s2 3ere Mrima *intas y ;ourdes 3oueta Cernnde. 5. 1étodos estadísticos/ ontrol y me2ora de la calidad . B1=ico: Alfaomega2 pp. 55&-558.
,
0ariabilidad en un proceso Figura 1
4>+?))S
-?@A5+@
B1todos Bano de obra Buinas Bateria prima
3O*EO
Entorno 9ariabilidad 4n la pr%ctica e3isten siempre variaciones en las entradas de un proceso y, en consecuencia, e3istir%n diferencias !variaciones" entre las caracter$sticas de las distintas unidades de producto obtenidas como salida del proceso. -or ejemplo, si se considera un cierto proceso de mecanización de piezas de acero y de cada pieza medimos su di%metro, el histograma de la figura / representar% la variabilidad del di%metro de las distintas piezas producidas.
1oda variabilidad tiene sus causas: el hecho de que los di%metros de dos piezas fabricadas por el mismo proceso sean distintos es la consecuencia de variaciones en la materia prima !diferencias en el porcentaje de carbono entre distintas partidas de acero", de la variabilidad en la mano de obra !los
$
operarios no trabajan siempre de la misma manera", o de la variabilidad en cualquier otra entrada del proceso. An hecho de trascendental importancia y que justifica la utilidad de la estad$stica en el estudio de la variabilidad, consiste en que, aunque los di%metros de las distintas piezas sean distintos, si se mantiene constante el sistema de causas que producen la variabilidad en las entradas, las frecuencias con que se observan los distintos valores tienden a estabilizarse en forma de una distribución predecible. 4n otras palabras, si bien el di%metro de una pieza individual es impredecible, cuando el sistema de causas de variabilidad es estable, se pueden hacer predicciones estadísticas sobre grupos de piezas. e lo anterior se intuye que las causas de variabilidad podr%n tener consecuencias muy distintas, dependiendo de que su presencia en el proceso sea estable o espor2dica. 5uando la 0ariabilidad de la calidad !dispersión de la calidad" se debe a una causa determinada, por ejemplo: 4L )BAS+4 4C45+A@S@ 4 L) ')DA>), 4??@? 4L @-4?)?@, ')+4?) -?')S >)45A)) 5@'-@>4>+4S 4C45+A@S@S, 4SE)S+4 4 L) ')DA>)?). • • • • •
-ero lo m%s importante es que, seg*n cuales sean las caracter$sticas de una causa de la variabilidad, su eliminación del proceso o, por lo menos, la reducción de sus efectos corresponder%n a distintos niveles de autoridad dentro de la organización. Fisto de otra manera, bajo supuestos muy generales, las p=rdidas que un producto causa a la sociedad cuando se utiliza son directamente proporcionales a la variabilidad de la caracter$stica de calidad del producto en cuestión. -or ello, en general ser% cierto que: Be>orar ;a calidad
educir la variabilidad
La estrategia b%sica para la mejora de la calidad pasa por la identificación de las causas que producen variabilidad y por una correcta
#
asignación de la misma a una u otra de las dos categor$as definidas ya por She#hart !/GH/": /. Causas comunes, cuya eliminación es responsabilidad de la dirección de la empresa y que acostumbran ser responsables de m%s del G9I de los problemas de calidad. 2. Causas asignables, cuya eliminación es m%s sencilla y son responsabilidad del operario, si bien representan menos del /9I de los problemas de calidad de un cierto proceso.
Caracter#sticas de las causas comunes y causas asinables •
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5ausas comunes Suelen ser muchas y cada una produce pequeas variaciones. Son parte permanente del proceso. Su suma !superposición" determina la capacidad del proceso. Son dif$ciles de eliminar. Corman parte del sistema y es responsabilidad de la dirección disminuir sus efectos. )fectan al conjunto de m%quinas, operarios, etc. La variabilidad debida a estas causas admite representación estad$stica !densidad de probabilidad"
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5ausas asignables !espec$ficas" Suelen ser pocas pero defectos importantes. )parecen espor%dicamente en el proceso. 4ste hecho facilita su identificación y eliminación !Er%ficos de control". Son relativamente f%ciles de eliminar por parte de los operarios yJo t=cnicos. )fectan espec$ficamente a una m%quina, operario, etc. >o admite representación estad$stica.
Condiciones asociadas a las causas de la variabilidad 5ondiciones asociadas a causas comunes nevitable 4stable 1omog=neo 5onstante >ormal 4stacionario 5ontrolado -redecible 5onsistente -ermanente >o significativo 4stad$sticamente estable
5ondiciones asociadas a causas asignables Evitable nestable 1eterog=nea 4rr%tico )normal escontrolado mpredecible nconsistente 4spor%dico iferente Significativo ##
'*ltiple
esgaste -ocas
La Fariabilidad del proceso
#5
