LEAN MANUFACTURING Dr. Genichi Taguchi. JAVIER MEJIA NIETO CONSULTOR EMPRESARIAL

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1 Dr. Genichi Taguchi

2 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.

3 LEAN 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 objetivos comunes (un gran paso adelante para derribar las tradicionales barreras entre estos dos grupos).

4 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 en lugar de remover las causas.

5 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 alejado se encuentra del valor objetivo, más severa es la pérdida.

6 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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8 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.

9 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.

10 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.

11 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.

12 L (Loss) Pérdida Consumidor SOCIEDAD= Fabricante+ Consumidor Pérdida Fabricante L Mínima Pérdida M Meta Y Función Objetivo

13 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 productos y procesos.

14 SEIS SIGMA - 6σ

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16 Distribución de salida de 4 fabricas. Producen el mismo artículo bajo las mismas especificaciones

17 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.

18 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. L (y)= Se expresa en unidades monetarias

19 Nominal es mejor

20 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.

21 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. El costo de reemplazo es de $80

22 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

23 Tipos de Salidas Las salidas se clasifican de acuerdo con nuestros objetivos. Objetivo Ejemplos de Salidas 1. El Valor Meta es el Mejor Lograr un valor meta con variación mínima Dimensión de la Parte Voltaje ILD de Uretano Meta 2. El Valor Mínimo es el Mejor 0 3. El Valor Máximo es el Mejor Tendencia de salida hacia cero Tendencia de salida hacia arriba Tiempo de Ciclo Contracción de la Parte Desviación Fuerza Durabilidad

24 Ingeniería de la Calidad- DISEÑO

25 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 Servicio al cliente

26 INGENIERÍA DE CALIDAD CONTROL DE CALIDAD FUERA DE LÍNEA CONTROL DE CALIDAD EN LÍNEA

27 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 Diseño de tolerancias ELIMINAR CAUSAS

28 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.

29 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.

30 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. Confiabilidad de un producto, para conseguir la función de calidad pretendida.

31 LEAN 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 menos sensibles al cambio debido al ruido, de una forma económica, intentando conseguir alta calidad a bajo coste. El diseño de tolerancias: También se caracteriza por la optimización, 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 finales.

32 Factores de ruido Factores controlables Diseño X 1 X 2 Proceso Y 1 Y 2 Respuesta (Salidas) (Entradas)

33 Opciones de experimentación Un factor cada vez Experimentación diseñada

34 Experimentación: Un factor cada vez Cómo maximizaríamos la respuesta del proceso (Y) cambiando un factor cada vez? A B C D E Y Una prueba factorial completa prueba todas las combinaciones posibles Para 3 factores, cada uno en 2 niveles, hay 2x2x2 = 8 combinaciones de los niveles de factores (23)

35 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. c: Es el número de efectos independientes que se pueden analizar, esto es el número de columnas.

36 Arreglo L4 Número de columna Número de corrida

37 Arreglo L8 Número de columna Número de corrida

38 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 que formarán parte de los objetivos de calidad.

39 Objetivos del DoE Identificar el impacto de los factores en las respuestas Identificar las interacciones específicas entre factores Optimización: ajuste de factores respuesta deseada Máxima información Mínimos recursos Poder obtener respuestas pronosticadas

40 La Voz del Cliente Define los Límites de las Especificaciones y los Objetivos Voz del Consumidor Límite Inferior de Especificaciones LSL Información en Continuo Objetivo Límite Superior de Especificaciones USL OK Voz del proceso Frecuencia Defectos Medidas de Salidas del Proceso Defecto

41 Objetivos del proceso de mejora LSL USL Y LSL LSL USL USL

42

43

44 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.

45 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

46 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 Revisar los datos y corregir los errores de ser necesario

47 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

48 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 Continuar con la mejora y control del DMAIC

49 Dirigiendo el experimento 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 Evaluar la efectividad del estudio respecto a las metas

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