ITSM CARRERA: INGENIERIA INDUSTRIAL
MATERIA: INGENIERÍA DE CALIDAD
UNIDAD 1: LA INGENIERÍA DE LA CALIDAD Y LA FUNCIÓN DE PÉRDIDA
SEMESTRE: OCTAVO
NOMBRE DEL DOCENTE: ING. MARIO ESTRADA GARCIA
Macuspana, Tabasco a 17 de junio del 2016
Unidad 1 La ingeniería de la calidad y la función de pérdida. Objetivo de la materia
El alumno será capaz de aplicar y conocer las estrategias que propone el Dr. Genichi Taguchi, con el fin de crear productos y procesos más consistentes, que permitan una menor perdida a la sociedad por el uso de los mismos, aplicando el método del diseño por experimentos.
Integrantes No.
2
No. De
Nombres de los integrantes del equipo
control 1
13E40086
Domingo Hernández Jiménez
2
13E40122
Carlos Eduardo Salvador Pérez
3
13E40111
Álvaro Alejandro Pérez Sánchez
Índice
1.1
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Temas Introducción Problemas de calidad y variabilidad funcional…………………...
Pág. 6
1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.4 1.5
Ingeniería de calidad en el diseño del producto, proceso de producción en el servicio del cliente…………………………….... La función de perdida………………………………………………. Índice, CPM o Taguchi……………………………………………... Función de perdida para una característica……………………… Tipos de tolerancia………………………………………………..... Diseño de tolerancia………………………………………………... Conclusión Bibliografía
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INTRODUCCIÓN Antes de entrar un producto en el mercado, o transferir los componentes para su montaje, los productos son inspeccionados en algunas de sus características. Esta inspección tiene especial importancia para asegurar que las partes van ajustar adecuadamente durante el montaje, y para identificar productos cuya mala calidad puede acarrear serios daños en la seguridad del trabajador, en la economía de la
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empresa u otra fatalidad cualquiera. Ejemplos típicos son la fractura de cables, de frenos, de alabes de turbinas, etc. En este trabajo se describen algunos métodos muy usados para inspeccionar los productos fabricados. La Ingeniería de la Calidad está diseñada para generar procesos de calidad. Basado en los fines de la Ingeniería de la calidad, TAGUCHI desarrolló una aproximación al diseño de experimentos con el objetivo de reducir los costos emanados de la experimentación, esta aproximación es más práctica que teórica y se interesa más por la productividad y los costos de producción que por las reglas estadísticas. Los conceptos de estas técnicas están basados en las relaciones de costos y ahorros. Existen algunos factores de ruido que afectan los procesos, y son aquellos que causan que una característica funcional se desvíe de un valor objetivo, estos son causantes de variabilidad y pérdida de calidad. De acuerdo con TAGUCHI esta pérdida de calidad constituye a largo plazo, una pérdida de tiempo y dinero tanto para el consumidor como para el fabricante. Dentro de las actividades del control de la calidad, la Ingeniería de la calidad consta de las actividades dirigidas a la reducción de la variabilidad y de las pérdidas.
1.1 Problemas de calidad y variabilidad funcional Para Taguchi la calidad de un producto está en función de la mínima perdida causada a la sociedad en el momento en el que el producto se embarca. El problema ocurre en mayor o menor grado en los productos y servicios proporcionados por el hombre empiezan a fallar. Las máquinas se estropean, fallas de poder eléctrico, los trenes llegan tarde, goteras de los tejados.
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Determinando la calidad subjetiva que es por ejemplo, para una persona puede ser más importante la estética, para otro la funcionalidad, y para otro la durabilidad. Cada una de estas personas va a valorar la calidad del objeto con criterios distintos del valor de mercadeo y producto planeando el problema de vital importancia para una compañía, pero no es un problema de ingeniería. Es un problema de clasificación humana, un problema del tamaño del segmento del mercado. Otro problema es el significado de pérdida. En el contexto de la definición de calidad, la pérdida debe restringirse en dos categorías: 1. Pérdida causada por la variabilidad de la función. 2. Pérdida causada por defectos de tipos dañinos. Si el control de costo se preocupa por reducir las diferentes pérdidas antes de que el producto sea enviado, el control de calidad se preocupa por reducir los dos tipos de pérdidas que puede causar a la sociedad después de que se envía. El control de calidad no es, sin embargo, interesado en reducir la pérdida del producto que puede infligir en la sociedad a través de sus funciones intrínsecas. La pregunta sobre las funciones de la sociedad sobre los productos que deberían permitir tener, es un problema cultural ilegal, no un problema de la ingeniería. Si el control de calidad no se restringe a los problemas pérdida causados por variabilidad de función y efectos del tipo dañinos no relacionados, se resbalará fuera del dominio de la ingeniería en el dominio psicológico de valores culturales. Si nosotros nos enfocamos en la industria, encontramos que sus actividades entran en seis fases. 1. Planeación de productos (que incluye estimando la demanda para una función dada a un precio dado y poniendo la vida del plan). 2. Diseño del producto (diseñando el producto para tener las funciones que decidieron posteriormente en la fase de la planificación). 3. Diseño del proceso de producción. 4. Producción. 5. Mercadotecnia (incluyen la información del mercado sobre la existencia del nuevo producto). 6. Ventas. 1.2. Ingeniería de calidad en el diseño de productos, procesos de producción del servicio al cliente. CONCEPTO DE INGENIERÍA DE CALIDAD:
Es un conjunto de conocimientos técnicos para la formulación de una política, así como planear, proyectar y analizar la calidad de un producto, a fin de establecer
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un sistema de calidad que pueda ser de satisfacción plena al consumidor a un costo mínimo. La ingeniería de calidad lleva a cabo actividades dirigidas a reducir las pérdidas causadas por la variabilidad. Las actividades de ingeniería de calidad se incorporan en cada paso del desarrollo del producto y de la manufactura a fin de prevenir los efectos de los factores de ruido. La secuencia de manufactura desde el desarrollo del prototipo y del producto hasta el servicio al cliente incluye las siguientes fases: Ingeniería de calidad fuera de línea. Se encarga de la optimización del diseño del producto y los procesos, una de las herramientas es el diseño de experimentos. La Ingeniería de la Calidad se enfoca directamente a la consecución de la Calidad por Diseño, introduciendo la Calidad en el diseño en lugar de extraer la mala calidad del producto manufacturado. DISEÑO DE SISTEMAS. Es la etapa primaria del desarrollo en la cual se da la arquitectura básica de un producto o proceso. Durante el diseño del sistema, el ingeniero aplica su conocimiento y experiencia en el área de su especialización para crear un producto o proceso con capacidades distintivas. El diseñador del sistema usa su experiencia en el diseño de sistemas similares para generar un nuevo sistema que sea superior de alguna forma a los diseños previos.
El concepto de Calidad por Diseño se ilustra muy bien con la imagen de la palanca de la calidad, en la que vemos que, cuanto más lejos de la producción apliquemos el esfuerzo, mayor será su efecto sobre la calidad del producto.
1.- DISEÑO DE SISTEMAS: Consiste en el Desarrollo de un sistema que funcione bajo una condición normal. Requiere conocimientos técnicos en ciencia e ingeniería. Originalidad/inventiva/estrategias de mercadotecnia. Objetivo.
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•
Diseñar un producto seleccionando las condiciones óptimas (parámetros), de tal manera que el producto sea menos sensible al ruido. Estrategia.
•
Diseñar un producto partiendo de componentes o materias primas de menor calidad y bajo costo.
•
Reducir la variación sin quitar la causa.
•
Quitar la causa es costoso.
•
No hay incremento en el costo en el diseño de parámetros.
•
Identifica los factores de control y los factores de ruido, tratándolos en forma separada en el diseño de experimentos.
El PROCESO DE DISEÑO. •
El diseño de sistemas requiere experiencia y conocimientos técnicos en una área, es la especialización en dicha área.
•
En el método de Taguchi el diseño de experimentos se usa con mayor frecuencia en la etapa de diseño de parámetros.
ETAPAS DEL DISEÑO DEL PRODUCTO. 1.- Diseño de Parámetros Técnica utilizada en el diseño de Parámetros. Diseño convencional de experimentos. Detecta y elimina causas. Tiene que ver únicamente con promedios. •
El método Taguchi tiene que ver con promedios y variaciones.
•
Toma ventaja de efectos lineales y de la interpretación entre los factores de control y de ruido, con el fin de obtener robustez.
•
Es aplicable al diseño del producto, a la mejora del producto y del proceso. Mejora la calidad sin incrementar los costos.
Diseño de parámetros Metodología Taguchi. •
Determina los valores de los parámetros menos susceptibles al ruido.
•
Involucrar el uso de arreglos ortogonales de la relación señal/ruido.
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Durante el diseño de parámetros, el diseño o proceso ingenieril, se busca optimizar el diseño del sistema a través de la Experimentación para minimizar la variación del rendimiento, al enfrentarse a factores incontrolable y ambientales. Taguchi comienza por identificar esas características de calidad que más afectan el rendimiento del sistema, específicamente si afecta al cliente. 2.- Diseño de tolerancias. Cuando el diseño de parámetros no es suficiente para reducir la variación, es necesario utilizar el diseño de tolerancias. Especificaciones de rangos permitidos para la desviación con respecto a los valores de los parámetros, Involucra describir y eliminar las causas. Incrementa los costos de producción (se deben minimizar, haciendo experimentos que conduzcan a las tolerancias adecuadas sin afectar la calidad). El diseño de tolerancias es la aplicación del diseño de experimentos, para hacer cambios sistemáticos en las tolerancias, con el fin de determinar qué factores son los que más contribuyen a la variación del producto final.
1.3 La función de perdida
El control de calidad ha tenido como objetivo controlar la variación funcional y los problemas relacionados con esto. El objetivo de la función pérdida es evaluar cuantitativamente la pérdida de calidad debido a variaciones funcionales. El doctor Taguchi ha descubierto que la representación cuadrática de la función de pérdida, es una forma eficiente y efectiva para establecer la pérdida debido a la desviación de una característica de calidad del valor meta; esto es la pérdida debida a la mala calidad. Es importante recordar que: 1. Conformarse con los límites de especificación es un indicador inadecuado de la calidad o pérdida debida a la mala calidad. 2. La pérdida de calidad es causada por la insatisfacción del consumidor. 3. La pérdida de calidad puede relacionarse con las características del producto 4. La pérdida de calidad es una pérdida financiera. 5. La función de pérdida es una herramienta excelente para evaluar la pérdida en la etapa inicial del desarrollo del producto. 2.3.1 Índice CPM o TAGUCHI
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La parte fundamental de la metodología ideada por el matemático japonés G. Taguchi es la optimización de productos y procesos, a fin de asegurar productos robustos, de alta calidad y bajo costo. La metodología de Taguchi consta de tres etapas:
a) Diseño del sistema b) Diseño de parámetros c) Diseño de tolerancias De estas tres etapas, la más importante es el diseño de parámetros cuyos objetivos son: a) Identificar qué factores afectan la característica de calidad en cuanto a su magnitud y en cuanto a su variabilidad. b) Definir los niveles “óptimos” en que debe fijarse cada parámetro o factor, a fin de optimizar la operación del producto y hacerlo lo más robusto posible. c) Identificar factores que no afectan substancialmente la característica de calidad a fin de liberar el control de estos factores y ahorrar costos de pruebas. Para lograr lo anterior se ha manejado una serie de herramientas estadísticas conocida como diseño de experimentos, tratadas anteriormente. Indice CPM o indice TAGUCHI Índice de capacidad general que mide si el proceso satisface la especificación y si se encuentra dentro del objetivo. El CPM compara la dispersión de las especificaciones con la dispersión de sus datos, tomando en cuenta la desviación de los datos con respecto al objetivo en vez de su desviación de la media del proceso.
Las distancias grandes entre el objetivo y sus observaciones resultan en un valor CPM pequeño. Valor de referencia de 1.33. Si los valores de su índice son menores que el valor de referencia, debe tomar acciones para mejorar su proceso.
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La línea vertical media es el valor objetivo. Las líneas verticales derecha e izquierda son los límites de especificación superior e inferior. Otro concepto menciona que el Cpm está orientado a reducir la variabilidad alrededor del valor nominal, no solo estar orientada a cumplir con las especificaciones. El Cpm mide mejor que el Cpk 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 especificaciones, y en particular que la media del proceso está dentro de la tercera parte media de la banda de las especificaciones. Si el Cpm es mayor que 1.33 entonces la media del proceso estará dentro de la quinta parte media del rango de especificaciones. Si la estimación del Cpm se hace con base en una muestra aleatoria del proceso, el Cpm encontrado podrá ser menor o mayor que el verdadero valor.
Desde el punto de vista de Taguchi, cumplir con las especificaciones no es sinónimo de buena calidad y la reducción de la variabilidad debe darse en torno al valor nominal. La mejora debe estar orientada a reducir su variabilidad alrededor del valor nominal, N y no sólo orientada a cumplir con especificaciones. SI el proceso está centrado el Cpm es igual a Cp.
Interpretación. Cuando el índice Cpm es mayor que 1,33, entonces eso quiere decir que el proceso cumple con especificaciones y la media está dentro de la quinta parte media de la banda de especificaciones.
2.3.2 Función de Pérdida para una Característica
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La función de pérdida que el doctor Taguchi usa es una aproximación de una expansión de la serie de Taylor alrededor de un valor meta "m". La función de pérdida de calidad se expresa con la ecuación siguiente: Se expresa con la siguiente ecuación: L(y) = K(y-m)2 L (y) = Pérdida en dinero por unidad de producto cuando las características de calidad son iguales a y. y = Valor de la característica (longitud, anchura, etc.) m = Valor nominal de y. K = Constante de proporcionalidad. L (y) = Es mínima cuando y=m L (y) = Aumenta en la medida en que y se desvía de m. L (y)= Se expresa en unidades monetarias Ejemplo: Fuente de poder de un televisor. La característica de cualquier producto tiene como límite el 50% a partir del cual los consumidores consideran que el producto no funciona. Este límite representa el punto de vista del consumidor estándar y se le llama tolerancia del consumidor o LD-50. Con información acerca de las tolerancias del consumidor, el Dr. Taguchi usa la función continua de perdida para determinar las tolerancias finales de la producción. Determinaremos la función de perdida para el circuito de la fuente de poder de un televisor, en donde el valor nominal de y (voltaje de salida) es m= 115 volts, la tolerancia del consumidor es de ± 20 volts y que el costo promedio por reparar o reemplazar el televisor es de $ 100. Esto ocurre cuando y esta fuera del rango, estando el aparato ya en manos del consumidor.
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Determine
la
constante
de
proporcionalidad
Cuando el voltaje de salida llega a ser 95 o 135 Voltios, alguien paga $100. Mientras la salida es 115 Voltios la pérdida es mínima
Funcion Perdida, Dr Taguchi En los años ochenta, el Dr. Genichi Taguchi desarrolló en Japón un método aproximado para calcular las pérdidas que ocasiona a la sociedad un producto de mala calidad. En su definición de la calidad deja claro este concepto: "(evitar) la pérdida que un producto causa a la sociedad después de embarcarlo, excepto las pérdidas causadas por funciones intrínsecas". Para Taguchi, la pérdida de la sociedad incluye Los costos incurridos por no cumplir el producto con las expectativas del cliente los costos por no cumplir el producto con las características de funcionamiento. Los costos causados por los efectos peligrosos secundarios causados por el producto.
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En las empresas de manufactura, la Función Taguchi de Pérdida también se puede aplicar en el "cumplimiento de las especificaciones" de un producto. Modelo Tradicional de los costos asociados en el cumplimiento de las especificaciones. Muchas empresas, quedan satisfechas o conformes cuando las características de calidad de un producto quedan dentro de las especificaciones. Según este modelo, erróneamente se piensa que mientras se está dentro de la tolerancia, no existen pérdidas asociadas. Según Taguchi, es que mientras menor sea la variación con respecto al valor objetivo, mejor será la calidad. La pérdida aumenta, como función cuadrática, cuando uno se aleja más del valor objetivo.
La Función de Está representada por
Pérdida la siguiente ecuación:
Donde L(x) es la función de pérdida x es cualquier valor de la característica de la calidad T el valor deseado k una constante Ejemplo El tiempo de entrega de material de la planta hacia los centros de distribución es aproximado de 4 hrs, pero por diversas causas este se puede retrasar, si se calcula un promedio de entregas se tiene que normalmente se lleva 6hrs, el costo de cada embarque es de $2.500 usd, entonces: Y = 4 hrs X = 6 hrs $ c/u = $2.500 USD 1hr Se tiene que determinar K = 2500/1hr L = 2500 ( 4 - 6 )2
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1hr L= 10.000 usd de perdida
1.4.- Tipos de tolerancia Tolerancias dimensionales: Se establece un límite superior y otro inferior, dentro de las cuales tienen que estar las piezas buenas. Según este criterio, todas las dimensiones deseadas, llamadas también dimensiones nominales, tiene que ir acompañadas de unos límites, que les definen un campo de tolerancia.
Tolerancias geométricas: Se especifican para aquellas piezas que han de cumplir funciones importantes en un conjunto, de las que depende la fiabilidad del producto.
Estas tolerancias pueden controlar formas individuales o definir relaciones entre distintas formas.es usual la siguiente clasificación de estas tolerancias: Formas primitiva :Rectitud, planicidad,redondez,cilindricidad Formas complejas: perfil, perpendicularidad, inclinacion.
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superficie,
orientación
paralelismo,
Ubicación: concentricidad, posición. Oscilacion: circular radial, axial o total.
1.5.- Diseño de tolerancias El diseño de tolerancias es la aplicación del diseño de experimentos, para hacer cambios sistemáticos en las tolerancias, con el fin de determinar qué factores son los que más contribuyen a la variación del producto final. 2.- Diseño de tolerancias. •
Cuando el diseño de parámetros no es suficiente para reducir la variación, es necesario utilizar el diseño de tolerancias.
•
Especificaciones de rangos permitidos para la desviación con respecto a los valores de los parámetros, Involucra describir y eliminar las causas.
•
Incrementa los costos de producción (se deben minimizar, haciendo experimentos que conduzcan a las tolerancias adecuadas sin afectar la calidad).
El diseño de tolerancias es la aplicación del diseño de experimentos, para hacer cambios sistemáticos en las tolerancias, con el fin de determinar qué factores son los que más contribuyen a la variación del producto final. •
En lugar de reducir el grado de tolerancias de la variación, el análisis nos dice en qué casos debe restringirse y en qué casos deben ampliarse, para esto debemos encontrar los parámetros más afectados por los factores de ruido y reducir el grado de tolerancias.
Durante el diseño de tolerancias, el ingeniero especificará sistemáticamente cuánto tendrán que aumentar los niveles de funcionamientos de ciertos factores para completar los requerimientos para la característica de la calidad. En el diseño de tolerancias, el ingeniero determina el porcentaje que cada uno de los ruidos contribuye para alcanzar el funcionamiento requerido por la característica de calidad. Con él puede decidir cuánto debe reducir los límites de tolerancia de cada
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factor para alcanzar su objetivo. El limitar las tolerancias de los factores casi siempre tiene que ver con actualizar con partes o componentes de alto costo.
Objetivo. •
Determinar los rangos de variación para los parámetros producto/proceso una vez que se ha determinado los niveles óptimos.
del
Estrategias •
Como paso inicial, usar tolerancias amplias, materiales y componentes de bajo costo. Usando el mejor conjunto de condiciones que haya quedado determinado en el experimento del diseño de parámetros, establece la variación global de nuestras características de calidad.
•
Si la variación está dentro de nuestros requerimientos mantener las tolerancias amplias y los materiales y componentes de bajo costo.
Si la variaron es excesiva, reducirla tomando tolerancias más cerradas y/o mejorando los materiales y componentes.
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CONCLUSIÓN En el diseño y fabricación de un producto todos los parámetros de este y de su proceso de fabricación deben estar controlados. Una desviación en estos parámetros supone una pérdida en la calidad, por ello debemos manejarnos en unos rangos donde el producto sea válido, es decir, poder fluctuar en rangos de acción donde dentro de los mismos el producto cumpla las características que se especifican. Para ello puede ser importante definir cuáles son los parámetros clave donde se pueden dar con mayor facilidad las pérdidas de calidad, y tener más controlados estos parámetros clave. Con la interpretación de resultados obtenidos, de este modo podemos hacer una valoración global de las pérdidas de calidad a nivel económico e implantar soluciones para minimizar estas pérdidas a medida de lo posible. La función de perdida de la calidad, comúnmente llamada función de perdida de Taguchi (por su creador Genichi Taguchi, en la segunda mitad del siglo XX), es una herramienta de cálculo usada en ingeniería para el control de calidad. Esta herramienta sirve para evaluar de forma numérica la “pérdida de calidad” en un proyecto, producto o servicio, con respecto a su nivel de calidad óptimo. La idea fundamental de las metodologías creadas por Genichi Taguchi son poder diseñar y fabricar productos en poco tiempo con alta calidad, evitando tener que usar el método de prueba y error, que es más caro y lento. Para conseguir estas mejoras, se intentan optimizar los diseños de los productos y de los procesos de fabricación a través de la ingeniería de calidad y la estadística.
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BIBLIOGRAFÍA http://prezi.com/s630oc-oy3hx/la-funcion-de-perdida-en-la-calidad-de-genichitaguchi/ http://ihanamelss.blogspot.mx/2009/02/funcion-perdida-dr-taguchi.html www.itch.edu.mx/academic/industrial/ingcalidad/unidad2.html prezi.com/yhs1d7zmdsit/ingenieria-de-la-calidad/ Tawfik, Louis (1998). Administración de la producción. Edit. Mc. Grawhill. Mexico. http://latolerancia-valorimportante.blogspot.mx/2011/03/tipos-de-tolerancia.html
APA
Jesús Felipe MENDOZA MUÑOZ. (2014). LA INGENIERÍA DE LA CALIDAD Y LA FUNCIÓN DE PÉRDIDA. 2016, de instituto tecnológico superior de los ríos Sitio web: http://myslide.es/documents/unidad-1-ingenieria-de-calidad.html
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