GUÍA DE APRENDIZAJE UNIVERSIDAD VIRTUAL. Herramientas de los Sistemas de la Gestión de Calidad. Aprendizaje sin fronteras

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1 GUÍA DE APRENDIZAJE UNIVERSIDAD VIRTUAL Herramientas de los Sistemas de la Gestión de Calidad

2 ÍNDICE 1. Introducción a las herramientas básica Origen de las herramientas básicas Las causas de los defectos en el producto terminado 4 2. Resumen Herramientas de la Calidad El Diagrama de Pareto El Diagrama Causa Efecto El Histograma Los Gráficos de Control Diagrama de Dispersión La estratificación Resumen MAPA CONCEPTUAL GLOSARIO.29 2

3 1. INTRODUCCIÓN A LAS HERRAMIENTAS BÁSICAS Objetivo de aprendizaje: Al finalizar el estudio de esta lección, el participante será capaz de indicar aspectos sobre el origen de las herramientas y de los defectos de los productos terminados. 1.1 ORIGEN DE LAS HERRAMIENTAS BÁSICAS En 1924, el Dr. Walter Shewhart inicia el estudio del control de calidad estadístico. Éste se basa en el uso de gráficas y métodos de cálculo simplificado. Debido a que es más importante surtir a tiempo grandes volúmenes, con las especificaciones que el mercado demanda, en comparación a los costos, no hay tiempo de inspeccionar todos los productos al final del proceso de operación. El Dr. Shewhart, junto con otros ingenieros, desarrolló métodos que ayudan a observar los pasos del proceso que más inciden en la calidad del producto terminado. 3

4 1.2 LAS CAUSAS DE LOS DEFECTOS EN EL PRODUCTO TERMINADO La principal conclusión a la que llegó el Dr. Shewhart, con respecto a los defectos de los productos, es la siguiente: Existen dos tipos de causas: Las especiales son debido a los empleados, al día, entre otras. Las comunes son debido al proceso, la planeación, los sistemas de trabajo y otros. Al llevarse a cabo cualquier tipo de proceso productivo, ya sea de transformación o de servicio, intervienen una serie de pasos o etapas. Al final de estas etapas, se tienen productos buenos o malos. Para que el consumidor final reciba sólo productos o servicios buenos, las empresas hacen actividades de inspección para separar los productos malos que pueden ser procesados o desechados. Estos productos se consideran en los presupuestos y por consiguiente afectan el precio del producto bueno a disposición del cliente. NOTA: Para el productor o proveedor éste problema es poco importante. Por lo tanto, es a él a quien deben de enfocarse los primeros datos que permitan reconocer dicho problema. En las pequeñas empresas se piensa que las estrictas especificaciones son la principal causa de los productos malos, pues es difícil cumplir tantos requisitos sin tener los medios tecnológicos adecuados, los especialistas de apoyo disponibles y la materia prima sin los controles correspondientes. Si se considera, por ejemplo, un caso ideal, se tiene un proceso que emplea la mejor materia prima, máquinas y equipos en perfecto estado de mantenimiento, los mejores métodos de trabajo, instalaciones adecuadas y la mano de obra más experimentada. 4

5 Sin embargo, será difícil lograr dos productos exactamente iguales. La variación aunque mínima, aparecerá de producto en producto o de servicio en servicio. Al crecer las variaciones, aparecerán los defectos, mismos que se alternarán con los productos y servicios buenos. Los defectos los producen en su mayoría, los equipos y/o maquinaria, los métodos de trabajo, las materias primas, el tipo de información y la actuación del personal. Lo que se recomienda es controlar y disminuir estas variaciones, y al hacerlo defectos disminuirán. El primer elemento de la organización que debe comprometerse con el esfuerzo es la alta dirección. Para lograr disminuir las dispersiones en el proceso, se requiere de herramientas que permitan determinar con mayor fidelidad tales desviaciones para llevarlas al mínimo. NOTA: Cada una de las siete herramientas tiene su procedimiento particular y la utilización de cada una de ellas depende del tipo de estudios a realizar. Las funciones de las herramientas residen en descubrir problemas, detectar sus causas, comprobar si los factores seleccionados son verdaderas causas o no, evitar el sentimiento, la experiencia y el uso del poder en la toma de decisiones, confirmar el efecto de la mejora, determinar anormalidades en el proceso, y utilizar análisis lógico, sistemático y ordenado en la búsqueda de mejoras. 5

6 RESUMEN En 1924 el Dr. Walter Shewhart inicia el control de calidad estadístico. Éste se basa en el uso de gráficas y métodos de cálculo simplificado. Existen dos tipos de causas de los defectos en los productos: las especiales y las comunes. Al llevarse a cabo cualquier tipo de proceso productivo, ya sea de transformación o de servicio, intervienen una serie de pasos o etapas. Al final de estas etapas, se tienen productos buenos o malos. Para que el cliente o consumidor final reciba sólo productos o servicios buenos, las empresas hacen actividades de inspección para separar los productos malos que pueden ser reprocesados o desechados. Los defectos los producen, en su mayoría, los equipos y/o maquinaria, los métodos de trabajo, las materias primas, el tipo de información y la actuación del personal. Lo que se recomienda es controlar y disminuir estas variaciones, y al hacerlo los defectos disminuirán. Cada una de las siete herramientas tiene su procedimiento particular y la utilización de cada una de ellas depende del tipo de estudios a realizar. 6

7 3. HERRAMIENTAS DE LA CALIDAD Objetivo de aprendizaje: Al finalizar el estudio de esta lección, el participante será capaz de reconocer las diferentes herramientas que existen para el control estadístico del proceso. 3.1 EL DIAGRAMA DE PARETO El diagrama de Pareto es un histograma en el cual las frecuencias aparecen ordenadas de mayor a menor y de izquierda a derecha. De esta manera, resultan evidentes las frecuencias más altas, las características vitales, y se utilizan todos los recursos necesarios para llevar una acción correctiva. El diagrama de Pareto ilustra el llamado Principio de Pareto. También se le conoce como la regla del 80/20 del Dr. Joseph Juran, la cual expresa que el 20% de las causas resuelven el 80% del problema, mientras que el 80% de las causas resuelven el 20% del problema. Un ejemplo lo ilustra una minoría de clientes que representa la mayoría de las ventas En cuanto a la tecnología de calidad, se denominan a esas pocas causas como el 20% y a la mayoría el 80%, que representan los muchos útiles. 7

8 En términos sencillos, el principio de Pareto sugiere que la mayoría de los efectos provienen de pocas causas. NOTA: El nombre de Pareto fue dado por el Dr. Joseph Juran en 1950, en honor al economista italiano Wilfredo Pareto ( ), quien realizó un estudio sobre la distribución de la riqueza. Este diagrama ayuda a identificar de manera objetiva los principales problemas y sus causas, los cuales no necesariamente son los más costosos. También se pueden analizar diferentes grupos de datos. En este sentido, si no emergen diferencias claras, éstos se agrupan. Una dificultad para interpretar el diagrama, es que en ocasiones los datos no indican una clara distinción entre las categorías, por lo tanto, las barras están casi a la misma altura. Otra, es que se necesita más de la mitad de las categorías para sumar más del 60% del efecto de calidad, por lo que un buen análisis e interpretación depende de su mayoría de un buen análisis previo de las causas y la posterior recolección de datos. El primer paso para construir el diagrama de Pareto es determinar el problema o área de análisis del producto. Se reúnen y clasifican los datos en tipos de defectos y sus detalles en una tabla. Es importante notar que los informes de producción deben ser de los últimos meses. Después se desarrolla un enunciado que cuestione a los clientes. A veces, es necesario combinar elementos de la mayoría útil en la clasificación denominada otros, la cual se colocará en el extremo derecho. Se selecciona la unidad de medición y los intervalos de tiempo para medir. Una vez hecho esto, se revisa el producto y se registran los defectos en una sala de cálculo. En dicha tabla, se ordenan los factores por orden de importancia de mayor a menor. En la penúltima columna, se representa la frecuencia de aparición de cada defecto, y en la última, la frecuencia porcentual relativa y acumulada por cada tipo de defecto. 8

9 Finalmente, se desarrolla la gráfica como si fuese un histograma, teniendo en el eje de las x los tipos de defecto y en el eje de la y las frecuencias. Se dibuja en la gráfica las respectivas barras por cada intervalo. En este sentido, los intervalos deben de estar en orden de mayor a menor en el eje x, y de menor a mayor en el eje de la y. Una vez que se grafique el histograma, se puede apreciar que la minoría vital aparece a la izquierda y la mayoría útil hacia la derecha. 9

10 3.2 EL DIAGRAMA CAUSA EFECTO El diagrama causa-efecto es un método que analiza la relación entre algunos efectos y sus posibles causas. Un diagrama bien detallado tomará la forma de un esqueleto de pescado. De aquí que tome el nombre de diagrama de pescado. Los diagramas pueden ser del tipo de análisis de la dispersión, clasificación del proceso o de enumeración de causas, identificando el problema o área de oportunidad. NOTA: Kaoru Ishikawa desarrolló el diagrama causa-efecto en la Universidad de Tokio en 1943, para explicar a los ingenieros de Kawasaki Steel Works cómo los factores se relacionan El diagrama de causa-efecto sirve para obtener una clara visualización de las relaciones entre las causas y sus efectos, y conocer de manera profunda los procesos en general. Es una forma de analizar problemas complejos que aparentan tener muchas causas interrelacionadas. Permite explorar varias categorías de causas y fomenta la creatividad a través de lluvia de ideas. NOTA: El diagrama causa-efecto ayuda a ubicar los orígenes de un problema así como las causas asignables cuando el proceso se desvía de su funcionamiento habitual. Para construir un diagrama causa efecto se deben seguir ciertos pasos: 1.Establecer o determinar un problema de calidad. 2.Reunir a un grupo de personas que se relacionen con este. 10

11 3.Anotar una definición corta del problema. Una vez definido, se traza una flecha gruesa que representa el proceso apuntando hacia dicho problema. La flecha sirve de espina dorsal de la cual surgen las causas mayores y menores. 4.Indicar las causas potenciales más importantes y generales que puedan influenciar a la característica. Esto se realiza al trazar flechas secundarias hacia la principal. Se tiene que agrupar en categorías mayores a través de la lluvia de ideas con el grupo, y se debe de dejar suficiente espacio para incluir más información. Se puede proponer el método de las cinco Ms como causas principales (materiales, métodos, mano de obra, medio ambiente y maquinaria) y el de las cuatro Ps (políticas, personas, procedimientos y proveedores). 5.Incorporar a cada flecha secundaria factores más detallados que se consideren causantes. Las líneas deben dibujarse de forma perpendicular. En este punto, es importante preguntarse por qué hay variantes y en dónde se encuentran (como en las materias primas), hasta anotar todas las posibles causas y sus tres o cuatro niveles de subcausas. 11

12 6.Interpretar el diagrama y tomar acciones. Algunos factores son las causas que aparecen repetidas o consensuadas con el grupo. Se debe dar prioridad a las subcausas del último nivel. Es necesario desarrollar un equipo para erradicarlas siempre con la participación del mismo y determinar cuales son las causas verdaderas o las más promisorias, depurando la información. 7.Verificar que los factores que puedan causar dispersión se agreguen al diagrama. En este punto, es importante empezar a clasificar las diferentes causas debido a que el método para recopilar información fue la lluvia de ideas. Una vez que se realizó lo anterior, se debe discutir cómo cada elemento impacta el problema. 8.Finalmente, se debe generar un plan de acción para solucionar la causa y tomar en cuenta las interpretaciones que existen entre ellas. Si siguen siendo complejas, éstas deberán ser asignadas a una o más personas para un mayor análisis fuera de la sesión de trabajo. Un punto importante es detallar las causas mayores y sus respectivos niveles, así como distinguirlas de las soluciones. Por otro lado, durante la lluvia de ideas se debe enfocar en el problema principal para que la dinámica no resulte caótica. Si una categoría crece demasiado y empieza a dominar el diagrama, se puede construir un segundo diagrama aparte. En el diagrama se deben escribir las ideas concretas usando un mínimo de palabras. No se debe explorar los problemas más allá del área de control del grupo y buscar soluciones. Para esto, un facilitador externo puede ayudar. 12

13 3.3 EL HISTOGRAMA EL histograma es un diagrama que muestra el número de veces que se repiten los resultados en mediciones sucesivas. De esta manera, se puede observar en cual valor se agrupan las mediciones y la dispersión alrededor del valor central. Dentro de la estadística descriptiva, el histograma es una herramienta gráfica que permite observar la variación en un conjunto de datos, además de los patrones que llegan a formarse. NOTA: Esta herramienta organiza los datos en forma ordenada, y fue propuesta por un investigador francés llamado A.M. Guerra, en Para construir un histograma, primero se reúne un grupo de datos que tengan la misma medición (metro, kilogramos). Después se deben ordenar los datos de mayor a menor o viceversa (serie estadística) y determinar el rango de la muestra (R= VMax Vmin). Hay que determinar el número de clases K de acuerdo al tamaño de la muestra (menor a 50, , ) y número de clases (de 5 a 7, 6 a 10, 7 a 12 y de 10 a 20). 13

14 Se agrupan los datos en intervalos contando cuántos resultados de mediciones hay dentro de cada intervalo. Es necesario determinar la amplitud A= (R/K) + m donde: m = unidad prima Y calcular las fronteras inferior y superior para cada intervalo: F1i = Vmin (1/2) m ; F1s = F1i + A F2i = F1s ; F2s = F2i + A = F1i + 2A Se construye la tabla de frecuencias absolutas y relativas. Las frecuencias obtenidas se representan en un gráfico. Éste se elabora al poner los intervalos en el eje horizontal y las frecuencias en el eje vertical a la izquierda. Finalmente, se elaboran las columnas tomando en cuenta los intervalos. Es decir, que por cada intervalo se marca la frecuencia, elaborando así las columnas del histograma. 14

15 Algunos patrones típicos son el tipo campana (con forma normal de la distribución y dispersión de datos), plana (procesos no definidos y carencia de entrenamiento), combinada (donde hay errores en la operación o en el procedimiento de medición), doble pico (en donde se sugiere dos procesos), sesgada (cuando existe un solo valor nominal y puede ser positiva o negativa) y truncada (como la anterior). 15

16 3.4 LOS GRÁFICOS DE CONTROL Un gráfico de control es un diagrama donde se anotan diferentes valores de alguna característica de calidad que se controle. El gráfico tiene una línea central que representa el promedio histórico de la característica que se quiere controlar, así como límites de control superior e inferior. Los gráficos de control fueron propuestos por Walter Shewhart, y son el resultado de la búsqueda de las causas de variación. Fundamentó sus investigaciones en el teorema del límite central, el cual fue postulado en 1800 por Pierre Laplace, del que existen tres elementos que son fundamentales para las cartas de control. Los elementos de las cartas de control suman tres. El primero es que si las muestras son tomadas de la distribución en grupos y los valores individuales son promediados, la distribución de los promedios se aproxima a la distribución normal a la medida que las muestras sean más. El segundo consiste en que la distribución de promedios tendrá la misma media que todos los valores individuales. Finalmente, la desviación estándar de la distribución de promedios será más pequeña que la distribución de las lecturas individuales. 16

17 Existen seis formas de interpretación de los gráficos de control: Corrida. Se conoce así por la forma en que los puntos se mueven por arriba o por debajo de la línea central. Si la longitud de corrida es de más de siete puntos, se considera que el proceso no es normal, ya que no sigue un comportamiento estadísticamente válido. Esto es efecto de que algo es aleatorio. Tendencias: Cuando los puntos que se grafican tengan un comportamiento ascendente o descendente, se dice que se tiene una tendencia. Se considera que se produce una cuando hay 6 puntos o más en el comportamiento arriba descrito. Adhesión a los límites de control: Para detectar esta anomalía, cada mitad del gráfico de control se divide en tres partes. Si dos o más puntos caen dentro del área cercana a los límites de control, se considera que el proceso está siendo alterado por algo. Adhesión a la línea central: Esta anomalía consiste en detectar si hay concentración de puntos en la parte central del gráfico de control, para esto se secciona el gráfico de control en la misma manera que en el caso anterior y se observa si 5 o más puntos caen en el área cercana a la línea central. 17

18 Periodicidad: Se dice que hay periodicidad cuando se observa un comportamiento más o menos regular (no aleatorio) de los puntos en la gráfica. Comportamiento aleatorio: Significa el comportamiento normal de un proceso cuando está controlado y estabilizado, representa la variabilidad natural y aleatoria del proceso. Cuando los gráficos de control, los valores fluctúan al azar alrededor del valor central o promedio histórico, y dentro de los límites. Cuando un punto se sale del gráfico puede ser un indicio de que algo anda mal en el proceso. En este caso, se debe investigar para encontrar el problema (causa asignable) y corregir. 18

19 3.5 DIAGRAMA DE DISPERSIÓN Un diagrama de dispersión es usado para estudiar las posibles relaciones entre una variable y otra. En ocasiones se usa para probar la posible relación causa efecto de dos características de calidad, o bien dos factores relacionados con una característica. Como en cualquiera de las herramientas, este diagrama deberá interpretarse por quien conozca el proceso y el producto. NOTA: Los gráficos de dispersión muestran si existe una correlación. Para construir un diagrama de dispersión se deben de seguir varios pasos: 1.Obtener lecturas de paredes de datos (x,y) con los cuales se desea estudiar la dispersión. Al menos 30 pares de datos se recomiendan como cantidad mínima de datos. 2.Dibujar los ejes cartesianos, encontrar los valore máximos y mínimos para cada variable y escoger una escala adecuada. Recordar que las variables independientes serán graficadas en el eje horizontal y las dependientes en el eje vertical. 3. Graficar los pares de datos. Cuando se tengan los mismos valores de diferentes observaciones, marcar círculos concéntricos. 19

20 Para calcular el coeficiente de correlación se utiliza la fórmula: Donde: R= Coeficiente de correlación SCXY = Suma de cuadrados en X y en Y SCX = Suma de cuadrados en X SCY = Suma de cuadrados en Y Una vez que todos los puntos sean representados en el gráfico, éste puede quedar de diferentes maneras. Así se puede observar si existe una correlación positiva para ambas variables, o si no existe una correlación total absoluta. 20

21 3.4 LA ESTRATIFICACIÓN La estratificación es una herramienta estadística que es utilizada para mejorar la calidad del producto. Consiste en la clasificación de elementos en categorías o clases, que tienen afinidad para analizarlos, y así determinar más fácilmente las causas del comportamiento de alguna característica. La agrupación se puede hacer al considerar: materiales, materia prima, proveedores, operarios, turnos, diseño, entre otros. Cuando los datos se clasifican en grupos con características semejantes se dice que se han estratificado. A cada categoría se le llama estrato. NOTA: La agrupación se puede clasificar en tipo de defecto, causa y efecto, localización del efecto y otras clasificaciones generales como producto, fecha de producción, grupo de trabajo, operador, proveedor, lote y otras. Los estratos a utilizar dependerán de la situación analizada. Ejemplo 1: Si se tiene un conjunto de reclamaciones de garantías en partes vitales de un auto, podemos estratificar estas reclamaciones de acuerdo con la planta ensambladora. Ejemplo 2: Si se tienen accidentes de trabajo, los podremos clasificar según el departamento, turno y hora en el que ocurrieron. 21

22 Una vez que los resultados de la estratificación de una indicación clara de las causas del problema que se estudia, el equipo validará los resultados iniciales o investigará sobre los detalles de la causa. Si no se obtienen resultados útiles se procede a estratificar otras variables. NOTA: La estratificación es la base para otras herramientas como el análisis de Pareto y diagrama de dispersión. Para realizar una estratificación, se deben de seguir varios pasos: Seleccionar las variables a estratificar y establecer las categorías para cada variable. Después se necesita clasificar las observaciones dentro de las categorías da las variables. Una vez realizado, calcular el fenómeno que se mide en cada categoría. Finalmente, mostrar los resultados, los cuales puede ser graficados en barras. Se exponen los resultados para otras variables y se planifica una confirmación adicional. 22

23 RESUMEN Para construir un diagrama de Pareto se debe determinar el problema o área de análisis, se selecciona la unidad de medición y los intervalos de tiempo para medir, y se construye una tabla de cálculo de mayor a menor frecuencia. El diagrama causa efecto de Ishikawa es un método para analizar la relación entre algunos efectos y sus posibles causas. Toma la forma de un esqueleto de pescado. Para construir un diagrama causa- efecto se deben seguir siete pasos. El histograma es una herramienta que organiza los datos en forma ordenada. Permite observar la variación en un conjunto de datos, además de los patrones que llegan a formar. Algunos patrones típicos son el tipo de campana, plana, combinada, doble pico, sesgada y truncada. Los gráficos de control fueron propuestos para determinar las causas de variación. Tienen tres elementos. Existen seis interpretaciones de gráficos de control de la corrida, las tendencias, la adhesión a los límites de control y a la línea central, la periodicidad y el comportamiento aleatorio. Un diagrama de dispersión es usado para estudiar las posibles relaciones entre una variable y otra. En ocasiones se usa para probar la posible relación causa efecto de dos características de calidad o bien dos factores relacionados con una característica. Algunos patrones resultantes son la alta y baja correlación lineal positiva, nula correlación y alta correlación lineal negativa. La estratificación es una herramienta estadística que es utilizada para mejorar la calidad del producto. Consiste en la clasificación de elementos que tienen afinidad para analizarlos y así determinar más fácilmente las causas del comportamiento de alguna característica. A cada categoría se le llama estrato. 23

24 5. MAPA CONCEPTUAL 24

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29 6. GLOSARIO Histograma: Es una representación gráfica que permite observar la distribución y variación de un conjunto de datos en una serie de intervalos que cubre el rango de los valores. Estos intervalos están representados por columnas de altura proporcional que llegan a formar patrones. Principio de Pareto: Establece que la mayor parte de los defectos encontrados pertenecen a 2 ó 3 tipos, y una vez que se eliminan las causas que los provocan, desaparecen la mayor parte de éstos. 29

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