Cómo medir la capacidad de un proceso de fabricación

 

Proceso de fabricación: análisis

Un proceso de fabricación es un conjunto de operaciones en el que intervienen equipos, materiales, personas y métodos de trabajo, con el propósito de generar un producto fabricado.

Para analizar el comportamiento de un proceso de fabricación se siguen los siguientes pasos:

1.    Se selecciona una característica de calidad del producto. (Si hay varias que son importantes, se hacen varios análisis).

2.    Se toma una muestra.

3.    Se analizan las medidas tomadas a la muestra.

 

Especificaciones

Se denominan especificaciones de un producto al rango de medidas dentro del cual se dice que el producto es conforme.

Por ejemplo, si las especificaciones del voltaje de las casas en el Perú fuesen: 220 V ± 5 V, entonces:

·        - La tolerancia sería: ± 5 V.

·        - El voltaje nominal sería: 220 V.

·        - Los límites de especificación serían: LEI: 215 V; LES: 225V.

Más ejemplos de especificaciones:

·        Especificaciones del diámetro interno de un tubo de concreto:

    LEI: 900 mm; LES: 925 mm.

·        Especificaciones del contenido de azúcar en la piña seleccionada para elaborar néctar:

    LEI: 12 °Brix; LES: 13 °Brix

·        Especificación de la finura del cemento portland (para ensayo de turbidímetro):

    LEI: 160 m²/kg. En este caso solo existe un límite.

Los límites de especificación pueden ser fijados por los clientes, por los fabricantes, o por el estado, mediante una norma.

Capacidad de un proceso

Si se conocen las especificaciones de un producto, es posible medir si el proceso es capaz de cumplir con dichas especificaciones.

Si se cuenta con un histograma, se pueden trazar dos líneas verticales sobre este, correspondientes a las medidas de las especificaciones. Así, se podrá observar si el histograma se encuentra razonablemente dentro de dichos límites. En la Figura 1 se describen dos casos típicos donde aparentemente se cumplen las especificaciones del producto. En el primer histograma se ve que el proceso es capaz de cumplir con las especificaciones con cierta holgura; pero en el segundo caso parece que cumple con las especificaciones ajustadamente. Se dice que parece que las cumple, pues, si se trazara el histograma con una muestra mucho más grande, podría darse el caso de que algunas medidas de esta muestra no cumplan con las especificaciones.

En la Figura 2 se describen dos casos típicos donde se ve claramente que no se cumplen las especificaciones del producto. En el primer caso se ve que el proceso no es capaz de cumplir con las especificaciones porque está muy descentrado. En el segundo caso tampoco cumple con las especificaciones; pero esta vez ocurre porque, además de estar un poco descentrado, el proceso tiene mucha variabilidad.

Figura 1

Figura 2

Si se conoce la media y la desviación estándar de un conjunto de datos obtenidos en un proceso, se puede calcular el índice de capacidad del proceso:

Como se ve, un índice de capacidad exactamente igual a 1 indicará que el proceso es capaz; pero que está a punto de no serlo.

Si la media del conjunto de datos no coincide con el punto medio de los límites de especificación, es decir, si el proceso está descentrado respecto a las especificaciones (es lo usual), conviene emplear el siguiente índice de capacidad:

En la Figura 3 se aprecia que d representa la distancia entre la media del conjunto de datos y el centro de los límites de especificación:

Figura 3

Siempre conviene emplear esta última fórmula para calcular el índice de capacidad, pues cuando el proceso no está descentrado (no es lo usual), el desfase d es igual a 0.

A continuación se presenta una interpretación, basada en la experiencia, de los valores que puede tomar el índice de capacidad de un proceso:

               Si:     0  < C_pk < 1               Þ          Proceso inadecuado

               Si:     1  < C_pk < 1,33         Þ          Proceso adecuado

               Si: 1,33 < C_pk <  ¥             Þ          Proceso satisfactorio

El valor numérico del índice de capacidad indica qué tan capaz es el proceso. Si es menor que 1, en la medida que se aleje de este valor, el proceso será menos capaz. Si es mayor que 1, en la medida que se aleje de ese valor, será más capaz.

Índice de capacidad para procesos con una sola especificación

Si el proceso solo tiene límite de especificación inferior:

Si el proceso solo tiene límite de especificación superior:

Requisitos para hacer un estudio de capacidad de un proceso

·      El proceso debe estar bajo control: la variabilidad de los datos tendría que darse solamente por causas no asignables.

·      Los datos de la característica de calidad deben seguir una distribución normal.

·      Los datos obtenidos deben ser aleatorios.

Capacidad a corto y a largo plazo

La capacidad de un proceso se puede medir a corto y a largo plazo.

A corto plazo:

Solo influyen en la medición de la capacidad los factores que actúan a corto plazo. La muestra se extrae durante un solo turno, un solo día, o una sola semana.

A largo plazo:

Influyen factores que actúan en el largo plazo: varios turnos, varios operarios, varios proveedores, etc. La muestra se extrae durante varias semanas o varios meses.

Ejemplo de cálculo del índice de capacidad

Luz del Sur quiere medir qué tan capaz es de cumplir con las especificaciones establecidas por OSINERGMIN: LEI: 215 V.; LES: 225 V. Para esto se miden voltajes en una muestra de 200 casas de la ciudad de Lima:

Cálculos realizados con Excel:

·        Promedio: 218,275 V.

·        Desviación estándar: 1,13871 V.

·        Voltaje nominal: 220 V.

·        Desfase: 220 – 218,275 = 1,7248 V.

El proceso de distribución de energía eléctrica de Luz del Sur no es capaz de cumplir con las especificaciones de voltaje.