Informe Diseño Robusto Diego Triana, Michael Díaz, Oscar Pachón, Andrés Sánchez Universidad Distrital Francisco José de Caldas
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Abstract Resumen –
A lo largo de este reporte se hablara del diseño robusto y del método d e taguchi, y como este es implementado para la experimento de aviones de papel, el cual tiene como objetivo principal escoger la mejor configuración de variables que haga que el modelo se sostenga más tiempo en el aire bajo el concepto de diseño diseño robusto. 1. Introducción
El diseño robusto es aquel producto que funciona como se desea aún bajo condiciones no ideales como son variaciones del proceso de manufactura o una variedad de situaciones de operación El método de Taguchi es muy importante en la industria ya que con son técnicas estadististicas para realizar experimentos que pretender determinar las mejore variables de producto y proceso para fabricar un producto. El objetivo de este método es encontrar aquella combinación de factores que n os proporcione el desempeño más estable y confiable al precio de manufactura mas bajo. 2. Marco teórico 2.1. Diseño Robusto
Definimos un producto (o proceso) robusto como aquel que funciona como se desea aún bajo condiciones no ideales como son variaciones del proceso de manufactura o una variedad de situaciones de operación. Usamos el término ruido para ruido para describir variaciones no controladas que pueden afectar al funcionamiento y decimos que un producto de c alidad debe ser robusto ante factores de ruido. Un diseño robusto es la actividad de desarrollo de un producto para mejorar el desempeño deseado del producto al mismo tiempo que se minimizan los efectos de ruido. En diseño
robusto empleamos experimentos y análisis de datos para identificar puntos de referencia robustos para los parámetros de diseño que podemos controlar. Un punto de referencia robusto es una combinación de valores de parámetro de diseño para los cuales el desempeño del producto es como se desea bajo una amplia variedad de condiciones de operación y variaciones de manufactura. 2.2. Factor de control
Son las variables de diseño bajo control durante el experimento, se usan para explorar el desempeño del producto bajo las numerosas combinaciones de puntos de referencia de parámetro. Los experimentos generalmente se ejecutan en dos o tres niveles discretos (valores de punto de referencia) de cada factor. Estos parámetros se denominan factores de control porque están entre las variables que se pueden especificar para producción y/u operación del producto. Por ejemplo, la rigidez del tejido y coeficiente de fricción son factores de control de interés para el experimento. 2.3. Factores de ruido
Son variables que no se pueden controlar de manera explícita durante la manufactura y operación del producto. Los factores de ruido incluyen varianzas de manufactura, cambios en propiedades de materiales, múltiples situaciones o condiciones de operación de usuario, y hasta deterioro o mal uso del producto. Si por medio de técnicas especiales el equipo puede controlar los factores de ruido durante el experimento (pero no en producción u operación), entonces la varianza se puede inducir de manera deliberada durante el experimento para evaluar su efecto. De otro modo, el equipo simplemente deja que el ruido ocurra durante el experimento, analiza los resultados en presencia de una variación típica y busca minimizar los efectos de esta variación.
Entre los tipos más comunes de factores de ruido están los siguientes: Externos
Factores ambientales, uso por parte de los clientes, etc.
Variaciones en la manufactura
Variaciones entre las partes.
Deterioro del producto
Degradación que se produce por causa del uso y la exposición ambiental.
2.4. Métricas de desempeño
Son las especificaciones de interés del producto en el experimento. Por lo general, el experimento se analiza con una o dos especificaciones clave del producto, como métricas de
desempeño, para hallar puntos de referencia d e factor de control y optimizar este desempeño. Estas métricas se pueden derivar de manera directa a partir de especificaciones clave donde la robustez es de interés crítico. 2.5. Diseño o modelo de Taguchi
Un diseño de Taguchi es un experimento diseñado que permite elegir un producto o proceso que funciona con mayor consistencia en el entorno operativo. Los diseños de Taguchi reconocen que no todos los factores que causan variabilidad pueden ser controlados. Estos factores que no se pueden controlar se denominan factores de ruido. Los diseños de Taguchi intentan identificar factores controlables (factores de control) que minimicen el efecto de los factores de ruido. Durante el experimento, usted manipula los factores de ruido para hacer que haya variabilidad y luego determina la configuración óptima de los factores de control para que el proceso o producto sea robusto o resistente ante la variación causada por los factores de ruido. Un proceso diseñado con esta meta producirá una salida más consistente. Un producto diseñado con esta meta tendrá un rendimiento más consistente, independientemente del entorno en el que se utilice. 2.6. Desviación estándar
En un diseño de Taguchi, la desviación estándar es la variabilidad en la respuesta debido al ruido. Por lo general, su objetivo es elegir niveles de factores que minimicen la desviación estándar.
2 ∑ X − Xprom = √ − 1 2.7. Relación señal a ruido
Este tipo de función se usa particularmente para medir robustez. Taguchi formula esta métrica como una razón con la respuesta deseada en el numerador y la varianza en la respuesta como el denominador. Generalmente el valor medio de la respuesta deseada, como es el ángulo medio de la espalda al valor máximo, no es difícil de ajustar si se cambian factores de control. En el denominador ponemos la varianza de esta respuesta (respuesta de ruido) que ha de minimizarse, por ejemplo la varianza en el ángulo de la espalda que resulte de condiciones de ruido. En la práctica, reducir la varianza es más difícil que cambiar la media. Al calcular esta relación, podemos destacar ajustes de factor robusto para los que la respuesta de ruido es relativamente baja en comparación con la respuesta de señal. Una forma común de maximización de esta función objetivo es:
2 = 10 ( )
3. Materiales
Modelo Taguchi del avión Clips Cinta adhesiva Cinta métrica Tabla de registro de vuelo
4. Procedimiento
Se procede a doblar cada avión con cada configuración dada, en total son 9 configuraciones posibles que se pueden realizar del avión.
Ilustración 1. Tomado 1
Con cada configuración se realiza lanzamientos, en específico 9 por cada modelo, para un total de 81 lanzamientos de cada configuración.
Ilustración 2. Tomado de 4
A cada configuración se procede a tomar medición de longitud de vuelo, llevando así un registro de todos los lanzamientos.
5. Datos y observaciones
6. Cálculos y Resultados
7. Análisis
8. Conclusiones
9. Bibliografía
[1] Karl T. Ulrich. Diseño y desarrollo de productos. 5 edición 2004. Págs. 304-310 [2] http://support.minitab.com/es-mx/minitab/17/topic-library/modelingstatistics/doe/taguchi-designs/what-is-the-standard-deviation/ [3] http://adrva.blogspot.com.co/2010/12/metodo-de-taguchi.html [4] https://www.google.com.co/search?q=lanzamiento+de+aviones+de+papel&sour ce=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiptZio5YHUAhXC6CYKHWqmD HoQ_AUIBigB&biw=1366&bih=638#imgrc=ZG8xM51YaV2gWM
