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Dr. Genichi Taguchi
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El sistema integrado de Ingeniería de Calidad
del Dr. Genichi Taguchi es uno de los grandes logros
en ingeniería del siglo XX.
Ha sido ampliamente reconocido como líder del
movimiento de la Calidad Industrial en los Estados
Unidos, y fue el iniciador del movimiento de Diseño
Robusto en Japón.
La filosofía del Dr. Taguchi empezó a ser considerada a
principios de los años 50, cuando fue reclutado para
ayudar a subsanar el débil sistema telefónico de
Japón de la postguerra. Buscando deficiencias en el
sistema tradicional de prueba y error para identificar
problemas de diseño, llegó a desarrollar su propia
metodología para el diseño de experimentos.
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El Dr. Taguchi, ha contribuido significativamente al
progreso de las industrias japonesas en la fabricación a
corto plazo de productos de clase mundial, a bajo coste, y
con alta calidad.
Su contribución más importante ha sido la combinación de
métodos estadísticos y de ingeniería para conseguir
rápidas mejoras en costes y calidad mediante la
optimización del diseño de los productos y sus procesos
de fabricación.
Además de la rápida mejora del diseño de productos y
procesos, los métodos del Dr. Taguchi proporcionan un
lenguaje común y un enfoque que mejora la integración
del diseño del producto y los procesos de fabricación. La
formación de ingenieros de diseño y de personal de
fabricación en estos métodos proporciona perspectivas y
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El método Taguchi busca hacer productos y procesos
con calidad robusta, que se pueden
producir en forma uniforme y consistente,
en condiciones ambientales y de manufactura adversa.
La idea es quitar los efectos de condiciones adversas
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Taguchi sugiere que el remover los efectos es muchas veces mas barato que eliminar las causas y que es más efectivo para producir un producto consistente. De esta manera las
pequeñas variaciones en materiales y procesos no destruyen la calidad del producto.
Taguchi también ha definido lo que la llama función de pérdida de calidad. Una función de pérdida de calidad identifica todos los costos asociados con la baja calidad y muestra la manera en que estos costos se incrementan cuando el producto se separa de lo que exactamente pidió el cliente. Mientras menor sea la pérdida, más deseable es el producto, mientras más
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Función de Pérdida
.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:
“Calidad es la pérdida que un producto causa a la
sociedad después de embarcarlo”
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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, y
Los costos causados por los efectos peligrosos secundarios causados por el producto.
En las empresas de manufactura, la Función de Pérdida también se puede aplicar en el "cumplimiento de las especificaciones" de un producto.
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Factores de ruido.
•
Causan que una característica funcional se desvié
de su valor objetivo.
•
Los factores de ruido causan variación y pérdida de
calidad....
•
Taguchi ha observado que esta perdida de calidad
constituye una perdida de tiempo y dinero tanto a
los consumidores como a los fabricantes y en ultimo
termino a la sociedad.
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Tipos de ruido
•
Ruido externo: Este ruido se da durante el uso del
producto y puede ser producido por cambios de
temperatura, humedad y polvo.
•
Ruido interno: (Deterioro) Este es un gasto de los
componentes del producto.
•
Ruido entre productos: Variación entre productos
que son manufacturados bajo especificaciones
similares.
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El objetivo de la función de perdida del Dr. Taguchi
es evaluar cuantitativamente la perdida de calidad
debido a variaciones funcionales.
•
Para cada característica de calidad existe una
función que define la relación entre la pérdida
económica y la desviación de la característica de
calidad de su valor meta.
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L (Loss) Y Función Objetivo M Meta L Mínima Pérdida Pérdida Fabricante Pérdida ConsumidorLEAN
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Es importante recordar.
• Conformarse con los límites de la especificación es un
indicador inadecuado de calidad o de perdida debido a la mala calidad.
• La pérdida de calidad resulta en la inspección del consumidor.
• La pérdida de calidad se relaciona con las características del producto.
• La pérdida de calidad es una pérdida financiera.
• La función de perdida es una herramienta excelente para evaluar la perdida en la etapa inicial del desarrollo de
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Distribución de salida de 4 fabricas. Producen el mismo artículo bajo las mismas especificacionesLEAN
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Ejemplo:
Pieza critica del sistema de frenos de un automóvil.
Todos los productos se inspeccionan al 100 %.
El costo es el mismo en cualquiera de las fábricas.
¿Cómo consumidor, que fabrica escogería usted?
¿Porqué?
En cual fabrica se da la mayor variación.
Que fabricas tienen la misma variación.
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Función de pérdida para una característica del tipo: Nominal es mejor.
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.
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Ejemplo: Nominal es mejor.
Se fabrican aparatos de televisión con los
valores nominales deseados para un voltaje
de salida m= 118 volts, cuando el voltaje de
salida adquiere un rango de
±
25 volts el
costo promedio para reemplazarlo o reparar
el aparato es de $ 185.
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Ejemplo:
Menor es mejor.
Porcentaje de encogimiento.
•
Cuando el porcentaje de encogimiento de una
cubierta del velocímetro es del 1.5%, el 50% de los
consumidores se queja del estuche y lo regresa para
reemplazarlo por otro.
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Ejemplo:
Mayor es mejor.
•
Se desea maximizar la tensión de la
soldadura protectora de las terminales de un
motor.
•
Cuando la tensión de la soldadura es de 0.2
Ib/pulg
2. Algunas soldaduras se quebraran y
tendrán un costo promedio de reemplazo de
$200
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Tipos de Salidas
Las salidas se clasifican de acuerdo con nuestros objetivos.
3. El Valor Máximo es el Mejor
• Tiempo de Ciclo • Contracción de la Parte • Desviación • Fuerza • Durabilidad
Objetivo Ejemplos de Salidas
1. El Valor Meta es el Mejor
Meta
Lograr un valor meta con variación mínima
• Dimensión de la Parte • Voltaje
• ILD de Uretano
2. El Valor Mínimo es el Mejor
0
Tendencia de salida hacia arriba Tendencia de salida hacia cero
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• La Ingeniería de Calidad se puede definir como el conjunto de actividades del control de Calidad que se incorporan en cada paso del desarrollo del producto y su fabricación para minimizar el efecto de los factores de ruido.
• Todo producto, en su camino desde que se inicia su desarrollo hasta que se sirve al cliente, pasa por las siguientes etapas:
•Diseño de Producto
•Diseño de Proceso
•Producción
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INGENIERÍA DE CALIDAD
CONTROL DE CALIDAD FUERA DE LÍNEA CONTROL DE CALIDAD EN LÍNEALEAN
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CONTROL DE CALIDAD FUERA DE LÍNEA
• Se presenta en la etapa del diseño de productos y procesos mediante el diseño experimental e incluye:
– Diseño de Sistemas - INNOVACION
– Diseño de Parámetros - OPTIMIZACION
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CONTROL DE CALIDAD EN LÍNEA:
• Se presenta en la etapa de producción e incluye sistemas de control de procesos, ajuste de factores e inspección. El SPC
(CONTROL ESTADISTICO DE PROCESOS) es una de las formas más comunes de control de calidad en línea.
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Niveles de calidad.
La calidad debe estar relacionada con las necesidades y
expectativas del cliente. Sin embargo, para que la
investigación y desarrollo sean efectivos, la calidad debe
ser expresada en términos compatibles con los objetivos
de ingeniería y desarrollo.
Los niveles de calidad que debemos ejemplificar:
a) Calidad del costo: (calidad del cliente)
• Calidad expresada por el cliente con su propio lenguaje.
Para satisfacer las necesidades del cliente, los ingenieros
intentan convertir la voz del cliente en características
específicas de calidad.
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Niveles de calidad.
b) Calidad especificada.
• Especificación de los diseños de ingeniería. Son
características de calidad que se constituyen en
objetivos
para los ingenieros.
Son las características a partir de las cuales se desarrollan
los productos.
c) Calidad robusta.
• Calidad protegida contra los factores de ruido.
d) Calidad funcional.
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• El diseño de sistemas:
Requiere experiencia y conocimiento técnico en un área determinada, pues es la especialización la que permite diseñar el producto y proceso. Una de las características a la hora de diseñar un sistema es la innovación.•
El diseño de parámetros:
Se caracteriza por la optimización. En él, se utiliza la técnica del diseño experimental para aprovechar la mejor combinación de niveles de los parámetros, los menossensibles al cambio debido al ruido, de una forma económica, intentando conseguir alta calidad a bajo coste.
•
El diseño de tolerancias:
También se caracteriza por laoptimización, se diferencia del diseño de parámetros, en que intenta optimizar los procesos o productos eliminando directamente las
causas que producen la variación. Es por tanto una metodología costosa dejándose para optimizaciones de productos o proceso
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Proceso
Factores de ruido Y1 Y2 Respuesta (Salidas) X2 Factores controlables X1 (Entradas) DiseñoLEAN
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Opciones de experimentación
•
“Un factor cada vez”
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¿Cómo maximizaríamos la respuesta del proceso (Y)cambiando un factor cada vez ?
Y
Experimentación: “Un factor cada vez”
2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 2 1 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 2 1 2 … 1 1 1 1 1
A B C D E
Una prueba factorial completa
prueba todas las
combinaciones posibles
Para 3 factores, cada uno
en 2 niveles, hay 2x2x2 = 8
combinaciones de los
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Arreglos ortogonales
Por definición, un diseño es ortogonal cuando sus columnas
son linealmente independientes, es decir si la multiplicación de dos
columnas cualesquiera es igual a cero, esto es cumple con la propiedad de ortogonalidad.
En la filosofía Taguchi un arreglo ortogonal puede se factorial, completos, fraccionados o mixtos,
dependiendo del número de factores a estudiar en un caso particular.
Así desarrolló una serie de arreglos particulares que denominó:
L a (b) c
Donde:
a: Es el número de pruebas o condiciones experimentales que se tomarán.
b: Representa los diferentes niveles a los que se tomará cada factor.
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Arreglo L4 Número de corrida Número de columna 1 2 3 1 1 1 1 2 1 2 2 3 2 1 2 4 2 2 1LEAN
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Arreglo L8 Número de corrida Número de columna 1 2 3 4 5 6 7 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2 2 2 2 3 1 2 2 1 1 2 2 4 1 2 2 2 2 1 1 5 2 1 2 1 2 1 2 6 2 1 2 2 1 2 1 7 2 2 1 1 2 2 1 8 2 2 1 2 1 1 2LEAN
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DISEÑO DE EXPERIMENTOS
Usado para identificar los factores o pasos que más
contribuyen a la generación de variaciones dentro de las
especificaciones de un producto.
Tres enfoques distintos:
- Clásico. Fisher, agricultura
- Taguchi. Japón
- Shainin. Estados Unidos
Uno de los usos más importantes del DOE es el Diseño de
Parámetros, es decir las tolerancias y los valores nominales
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• Identificar el impacto de los factores en las respuestas • Identificar las interacciones específicas entre factores
• Máxima información – Mínimos recursos • Poder obtener respuestas pronosticadas
Objetivos del DoE
• Optimización: ajuste de factores respuesta deseada
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La Voz del Cliente
Voz del Consumidor
Información en Continuo
Define los Límites de las Especificaciones y los Objetivos
OK
Límite Inferior de Especificaciones LSL
Objetivo Límite Superior de Especificaciones USL
Frecuencia Voz del proceso
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Objetivos del proceso de mejora
LSL USL
Y
LSL USL
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Con el objetivo de entender de qué manera
influyen las diferentes Longitudes de las partes
del helicóptero en el tiempo de permanencia en
el aire se decidió realizar un diseño de experimentos
Tipo Taguchi.
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Las 6 fases de un experimento (considerar la teoría y la práctica)
• A. Preparación
– Presupuestos, literatura relacionada, completar Definir y Medir del DMAIC e iniciar la fase de Análisis
• B. Identificar respuestas, factores y niveles de factores – Seleccionar una o más respuestas medibles, definir el
procedimiento de medición, identificar todos los factores que puedan impactar la respuesta de interés
– Considerar todos los pares de factores que puedan interactuar – Fijar los niveles bajo y alto para cada nivel
– Revisar las combinaciones de factores para identificar posibles problemas
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• C. Colectar los datos
– Preparar un formato para colectar toda la información – Programar el equipo, personal, materiales, etc.}
– Capacitar al personal que participará en el experimento – Etiquetar y guardar todas las muestras de ser posible – Monitorear el desarrollo de los experimentos, llevar una
bitácora detallada de eventos con desviaciones
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• E. Analizar los datos
– Graficar los datos de varias formas
– Si el experimento incluye replicas, calcular medias, desv, est., y residuales para cada condición experimental y
graficarlas de varias formas, en caso necesario transformar los datos
– Calcular los efectos de los factores y las interacciones y graficarlas de diversas formas
– Cuando sea útil desarrollar un modelo de predicción para relacionar los factores a la respuesta
– Cuando sea posible confirmar resultados de gráficas con análisis estadísticos apropiados
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• F. Obtener, verificar y reportar conclusiones
– Interpretar los resultados del experimento usando toda la información conocida (teórica y observada)
– Formular y registrar conclusiones en un lenguaje no estadístico entendible por todos
– Verificar las conclusiones con corridas adicionales – Si es necesario ir a la próxima iteración en el estudio – Preparar un reporte escrito de las conclusiones y
recomendaciones para finalizar la fase de Análisis del DMAIC
• Implementar recomendaciones
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A. Preparación
Metas, problema, balance de recursos B. Planeación
C. Diseño
Especificaciones, controles, instrucciones, planes D. Implementación
Organizar, dirigir, controlar, monitorear E. Proceso
Revisión, editar, tabular, entrada de datos F. Interpretación
Cálculos y análisis estadístico G. Evaluación