Ingeniería de calidad en el diseño del producto Podemos reducir el tiempo de desarrollo de un producto a un tercio del actual Como reducir el tiempo de ciclo de desarrollo de productos es un gran reto para la mayoría de las empresas de todos los sectores, sobre todo teniendo en cuenta el hecho de que los productos se fabrican fabrican en series cada vez más cortas, en variedad creciente y con ciclos de vida más cortos. C!mo podemos disminuir el tiempo de desarrollo y, al mismo tiempo, proporcionar una gran variedad de productos, manteniendo la competitividad" #$isten otros m%todos para reducir el ciclo de desarrollo de productos para que podamos cumplir nuestros ob&etivos competitivos" #ste artículo es un resumen resumen de los enfoques más recientes y avanzados desarrollados por el 'r. (aguchi) #l 'esarrollo de (ecnología utilizando la relaci!n señal * ruido para características dinámicas.
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-# # #/ '#0112//2 '# (#C32/24I0"
/o que el 'r. (aguchi quiere decir por desarrollo de tecnología es lo siguiente) #l desarrollo de tecnología es realizar una investigaci!n, tras completar el diseño de un sistema, para optimizar la robustez de la funci!n básica de una familia de productos. /a investigaci!n es realizada en un laboratorio, a pequeña escala, antes de la plani5caci!n del producto concreto, y su robustez puede ser evaluada mediante el uso de la relaci!n señal * ruido de tipo dinámico, de forma que la informaci!n pueda ser utilizada en el diseño de un grupo de futuros productos.
6. P21 -7 #/ CIC/2 '#/ '#0112//2 '# (#C32/2480 (01'0 (03(2 (I#9P2"
#$isten varias razones por las cuales la duraci!n del desarrollo de tecnología es demasiado larga. Para empezar, el diseño de un nuevo producto producto empieza despu%s de recoger la informaci!n del mercado en cuanto a los gustos o disgustos de los clientes. /a me&ora de calidad empieza cuando el producto está en manos de los consumidores. #n este momento es demasiado tarde para empezar un nuevo diseño, y se tarda demasiado tiempo en conseguirlo. #n segundo t%rmino, los esfuerzos por me&orar la calidad se realizan cada vez que se diseña un nuevo producto. #n tercer t%rmino, el diseño de un producto
se concentra inicialmente en c!mo :dar en el blanco: sin ,,contemplar la robustez o la reproductibilidad de la funci!n de todos los problemas anteriores que pueden ser minimizados utilizando el enfoque del desarrollo de tecnología.
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C-0(12 3I<#/# '# C0/I'0'.
Por supuesto, la calidad debe estar relacionada con las necesidades y las e$pectativas del cliente. in embargo, para que la investigaci!n y el desarrollo sean efectivos, la calidad debe ser e$presada en t%rminos compatibles con los ob&etivos de ingeniería del desarrollo. Podemos identi5car cuatro niveles de calidad.
=.
/a calidad del cliente.
+.
/a calidad especi5cada.
6
./a calidad robusta.
;.
/a calidad funcional.
=. /0 C0/I'0' '#/ C/I#3(# > /0 C0/I'0' #P#CI?IC0'0 /a calidad del cliente es la calidad e$presada por el cliente, en su propio lengua&e, tal como aspecto o :facilidad de conducir de un coche. #l t%rmino
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Pasa A no pasa
@
?racci!n defectuosa
@
3Bmero de defectos
@
Producci!n
@
#$actitud de una funci!n
@
?acilidad para abrir la puerta de un coche 0pariencia
@
/a calidad en PP9
+. /0 C0/I'0' ?-3CI230/
(odos los productos tienen una funci!n especí5ca. /a calidad funcional es la calidad de conseguir la funci!n pretendida de un producto. /a funci!n del producto e$iste antes que la voz del cliente. #s imprescindible que la funci!n del producto sea optimizada antes de emitir los planos de ingeniería.
'#0112//2 '# /0 (#C32/24I0 3uestro procedimiento !ptimo puede ser resumido de la siguiente forma) @
9a$imizar la sensibilidad
@
9a$imizar la linealidad 9inimizar la variabilidad
+.6 ?unci!n de p%rdida #l control de calidad ha tenido como ob&etivo controlar la variaci!n funcional y los problemas relacionados con esto.
#l ob&etivo de la funci!n p%rdida es evaluar cuantitativamente la p%rdida de calidad debido a variaciones funcionales.
#l doctor (aguchi ha descubierto que la representaci!n cuadrática de la funci!n de p%rdida, es una forma e5ciente y efectiva para establecer la p%rdida debido a la desviaci!n de una característica de calidad del valor meta esto es la p%rdida debida a la mala calidad.
#s importante recordar que)
=. Conformarse con los l8mites de especi5caci!n es un indicador inadecuado de la calidad o p%rdida debida a la mala calidad. +. /a p%rdida de calidad es causada por la insatisfacci!n del consumidor. 6. /a p%rdida de calidad puede relacionarse con las características del producto. ;. /a p%rdida de calidad es una p%rdida 5nanciera. D. /a funci!n de p%rdida es una herramienta e$celente para evaluar la p%rdida en la etapa inicial del desarrollo del producto. +.6.= Indice CP9 o indice (04-CEI #s de todos conocidos el índice de capacidad potencial FCpG y el índice de capacidad real FCpHG para los cuales lo más importante es reducir la variabilidad y cumplir con las especi5caciones. in embargo el Cpm está orientado a reducir la variabilidad alrededor del valor nominal, no solo estar orientada a cumplir con las especi5caciones. #l Cpm mide me&or que el CpH el centrado del proceso y la variabilidad.
Cuando el índice Cpm es mayor a uno, entonces eso quiere decir que el proceso cumple con las especi5caciones, y en particular que la media del proceso está dentro de la tercera parte media de la banda de las especi5caciones. i el Cpm es mayor que =.66 entonces la media del proceso estará dentro de la quinta parte media del rango de especi5caciones.
i la estimaci!n del Cpm se hace con base en una muestra aleatoria del proceso, el Cpm encontrado podrá ser menor o mayor que el verdadero valor. +.6.+ ?unci!n de P%rdida para una Característica /a funci!n de p%rdida que el doctor (aguchi usa es una apro$imaci!n de una e$pansi!n de la serie de (aylor alrededor de un valor meta :m:.
/a funci!n de p%rdida de calidad se e$presa con la ecuaci!n siguiente)
/FyG JFy*mG+
#n donde) /FyG p%rdida en dinero por unidad de producto cuando las características de calidad son igual a ;= y DD y valor de la característica de calidad, esto es, longitud, anchura, etc.,
m valor nominal de :y: H constante de proporcionalidad. +.; /a raz!n de señal a ruido /os factores que causan que una característica funcional, como por e&emplo, la e5ciencia del combustible, los cambios de presi!n, la maniobrabilidad, etc., se desvíe de su valor ob&etivo, se llaman factores de ruido. /os factores de ruido causan variaci!n y p%rdida de calidad. 'urante su larga e$periencia, el 'r. (aguchi ha observado que %sta p%rdida de calidad, en t%rminos de tiempo y dinero, tanto a los consumidores como a los fabricantes, y en Bltimo t%rmino a la sociedad. #n la siguiente grá5ca se muestra los diferentes tipos de ruido que desvían la característica de su valor ob&etivo.
(aguchi llama a los factores incontrolables factores de ruido. 1uido es cualquier cosa que causa a una característica de la calidad desviarse de su ob&etivo, el cual subsecuentemente causa una p%rdida de calidad. /a temperatura, altura, y nivel de combustible, son considerados factores e$ternos de ruido porque ocurren fuera del producto. 2tros dos tipos de factores que e$isten son) los internos Fe&.) partes criticas de la maquinaria se deterioran y los factores producto a producto cuando por e&emplo la variabilidad pieza a pieza en los componentes fabricados del carroG.
9ucha gente cree que las interacciones no son consideradas en los 9%todos (aguchi sin embargo, esto no es cierto. 'e hecho, el 'r. (aguchi considera las interacciones como uno de los puntos más importantes de su enfoque. /a proporci!n señal * ruido es un índice de robustidad de calidad, y muestra la magnitud de la interacci!n entre factores de control y factores de ruido. /os factores de control y ruido deben ser asignados en diferentes grupos para el estudio de la robustidad, el cual es signi5cativamente diferente del enfoque tradicional, donde no hay distinciones entre los factores de ruido y control. -na diferencia clave de los 9%todos (aguchi es el %nfasis en medir las cosas correctas para recolecci!n de informaci!n. #n lugar de medir síntomas causados por la variabilidad de la funci!n, como la tasa de defectos o fallas, medimos una respuesta relacionada con la energía. Cualquier sistema usa energía de transformaci!n para cumplir una funci!n deseada. 1educir la variabilidad de las transformaciones de energía minimizará o eliminará los síntomas. Cuando tenemos ruido, nos lleva a crear un producto o proceso robusto que es aquel que es menos sensible al ruido. +.;.= Como 9edir la 1obustidad aG (%cnicamente
'iseño robusto es un proceso para optimizar. -na t%cnica para au$iliarlo es la proporci!n señalAruido, la cual proporciona una medida de como acercar el diseño al !ptimo funcionamiento de un producto o proceso. Ea sido utilizado en la industria de comunicaciones para comparar una señal en línea Fla salida deseadaG con los ruidos de la misma Flas salidas indeseadasG. #ste concepto fue aplicado por el 'r. (aguchi en los DKLs a otros sistemas, ya sean mecánicos, el%ctricos, electromecánicos, químicos y muchos más.
/a ?unci!n de P%rdida de Calidad es el standard por el cual los factores relacionados con el diseño de calidad son estudiados y medidos. #sta noci!n di5ere del concepto convencional de calidad. #n lugar de de5nir la calidad como un atributo positivo de un producto, es de5nida como la p%rdida 5nanciera o el costo causado a la sociedad por la variaci!n indeseada del precio del producto. #sto incluye costos tales como garantía, rentabilidad y p%rdida de la con5anza del cliente. /a consecuencia importante de este concepto es que trae las opciones de ingeniería dentro del campo de la economía, algo en lo que los cientí5cos e ingenieros frecuentemente tienen di5cultades. 2tro resultado importante de la funci!n de p%rdida de la calidad es que el diseño del producto más le&ano varía del valor ob&etivo, el má$imo costo, el cual implica que sea una funci!n continua. #sto puede servir como un lengua&e muy poderoso que permite a los e$pertos en equipos multidisciplinarios de desarrollo de productos comunicarse más fácilmente. #sto se debe a que todas las elecciones ingenieriles tienen en comBn el dinero. del índice Cpm por lo que es riesgoso cali5car al proceso con base a la estimaci!n puntual proporcionada por la muestra, y es me&or hacer una estimaci!n por el intervalo de manera similar para Cp y CpH. +.;.+ ?unci!n de P%rdida para una Característica /a funci!n de p%rdida que el doctor (aguchi usa es una apro$imaci!n de una e$pansi!n de la serie de (aylor alrededor de un valor meta :m:.
/a funci!n de p%rdida de calidad se e$presa con la ecuaci!n siguiente)
/FyG JFy*mG+
#n donde) /FyG p%rdida en dinero por unidad de producto cuando las características de calidad son igual a ;= y DD y valor de la característica de calidad, esto es, longitud, anchura, etc.,
m valor nominal de :y: H constante de proporcionalidad.
+.D Control de Calidad fuera de la línea y sobre la línea. Ingeniería de la calidad en línea) Calidad en el área de fabricaci!n, se encarga del control y la correcci!n de procesos así como del mantenimiento preventivo.
*
Producci!n actual del producto.
*
ervicio al consumidor.
Ingeniería de la calidad fuera de línea) e encarga de la optimizaci!n del diseño de productos y de procesos. -na de sus herramientas es el diseño de e$perimentos.
* 'iseño del producto) Investigaci!n y desarrollo de un prototipo. * 'iseño del proceso) 'iseño de un proceso de producci!n para manufacturar el producto.
#l profesor (aguchi propone una 5losofía de la ingeniería de calidad fuera de línea que es ampliamente aplicable. #l considera tres etapas en el desarrollo de un producto o proceso) diseño del sistema, diseño de parámetros y diseño de tolerancias.
=. #n el diseño del sistema, el ingeniero utiliza principios cientí5cos y de ingeniería para determinar la con5guraci!n básica. +. #l diseño de parámetros, determina los valores especí5cos para los parámetros del sistema. 6. #l diseño de tolerancias se utiliza con ob&eto de determinar las me&ores tolerancias para los parámetros.
'I#M2 '# I(#90.
#s la etapa primaria de desarrollo en la cual la arquitectura básica de un producto o proceso es determinado. 'urante el diseño de sistema, el ingeniero diseñador aplica su conocimiento y e$periencia en el área de especializaci!n para crear un producto o proceso con capacidades distintivas que más tarde servirán como puntos de venta. #l diseñador del sistema usa su e$periencia en el diseño de sistemas similares para generar un nuevo sistema que sea superior de alguna forma a los diseños previos.
'I#M2 '# P0109#(12.
'urante el diseño de parámetro, el diseño o proceso ingenieril busca optimizar el diseño de sistema a trav%s de la r$perimentaci!n para minimizar la variaci!n del rendimiento, al enfrentarse al usuario incontrolable y a factores ambientales. (aguchi comienza por identi5car esas características de calidad que más afecta al rendimiento del sistema, especí5camente si afecta al cliente.
Por e&emplo, una característica de calidad para un coche podría ser que siempre arranque fácil y rápidamente, sin importar cuáles son las condiciones e$ternas.
'urante el diseño de parámetro, el ingeniero selecciona las características de calidad más adecuadas para la e$perimentaci!n y busca todos los factores que tienen un efecto en %l. #ntonces, separa los factores que puede controlar de los que no tiene control.
#n el caso del autom!vil los factores sobre los que no tiene control podrían ser la temperatura e$terior, los niveles de humedad, el rango de altitud en el cual el coche va a ser operado durante su uso, etc. /a compañía del autom!vil no puede decirle a su cliente que no debería operar su vehículo cuando la temperatura esta ba&o cero o arriba de cierto punto. #ntonces el ob&etivo del ingeniero es hacer el auto resistente a estos factores incontrolables, o como diría (aguchi, :robustidad contra ruido: +.D.= 'iseño de (olerancia 'urante el diseño de tolerancia, el ingeniero especi5cará sistemáticamente cuánto tendrán que aumentar los niveles de funcionamientos de ciertos factores para completar los requerimientos para la característica de la calidad.
#n el diseño de tolerancia, el ingeniero determina el porcenta&e que cada uno de los ruidos contribuye para alcanzar el funcionamiento requerido por la característica de calidad. Con %l puede decidir cuánto debe reducir los limites de tolerancia de cada factor para alcanzar su ob&etivo. #l limitar las tolerancias de los factores casi siempre tiene que ver con actualizar con partes o componentes de alto costo.
2NO#(I<2
0dquirir conocimientos que permitan aplicar el diseño de e$perimentos para me&orar la calidad de procesos y productos, reduciendo la variabilidad de los mismos.
03(#C#'#3(#
#l diseño de e$perimentos F''#G ha llegado a ser una de las más populares t%cnicas estadísticas de los KLs. #n =+K, el cientí5co británico 1is 1.0. ?isher, lo cre! como un m%todo para ma$imizar el conocimiento obtenido de datos e$perimentales y ha ido evolucionando durante los Bltimos QK años. 'esafortunadamente, la mayor parte del desarrollo del ''# fue matemáticamente comple&o y es por eso que su uso se ha restringido a aquellos bien versados en matemáticas. /a reciente popularidad alcanzado por el ''# está asociada con los traba&os de (aguchi, un ingeniero &apon%s que se enfoc! en el uso práctico, en lugar de perfeccionar la t%cnica matemática. #n corto tiempo, el traba&o de (aguchi comenz! a revolucionar la presentaci!n del material de ''# de la teoría matemática que fue casi ignorada, para alcanzar la claridad y practivalidad de %ste. #s así como cientí5cos, ingenieros, t%cnicos y administradores que no son e$pertos en matemáticas son ahora los mayores practicantes del diseño e$perimental. in embargo, un escrutinio cercano al m%todo de (aguchi revel! limitantes, lo cual ha conducido a la más reciente evoluci!n del ''#) -n acercamiento que consiste en una mezcla de las t%cnicas de (aguchi y las t%cnicas clásicas. Para entender el ''#, considere un área especí5ca de la ciencia, ingeniería, física, etc., como un proceso o actividades de la naturaleza.
-n conocimiento completo o perfecto de cualquier aspecto de la naturaleza es solamente conocido por ella, mientras que cientí5cos, ingenieros, etc., típicamente tienen un subcon&unto de este conocimiento. C232CI9I#3(2 P#1?#C(2 P21 P01(# '# /0 30(-10/#R0
#l vacío entre el nivel actual de conocimientos por parte de la gente y el conocimiento perfecto por parte de la naturaleza, tiende a ampliarse a medida que la industria busca entender procesos más comple&os. /a forma típica de disminuir el vacío por parte de los cientí5cos, ingenieros, o físicos es dedicar muchos años a la investigaci!n, tratando de adquirir un conocimiento te!rico. #l ''#, por otra parte, nos permite disminuir rápidamente este vacío a trav%s del uso adecuado de planeaci!n de diseño, recolecci!n de datos, análisis y con5rmaci!n.
