Embed Size (px)
Citation preview
MONITOREO Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE PROCESOS CON APLICACIONES
MONITOREO Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE PROCESOS CON APLICACIONES
Rodrigo Barbosa Correa
Barranquilla(Colombia), 2016
edici
ones
de la
© Universidad del Norte, 2016Rodrigo Barbosa Correa
Coordinación editorialZoila Sotomayor O.
Diseño y diagramaciónLuis Gabriel Vásquez M.
Diseño de portadaAndrés Racedo Llanos
Corrección de textosEduardo Franco Martínez
Barbosa Correa, Rodrigo.
Monitoreo y análisis estadístico de proceso con aplicaciones / Ro-drigo Barbosa Correa. -- Barranquilla : Editorial Universidad del Norte, 2016.
186 p. ; il. col ; 24 cm.Incluye referencias bibliográficas (p. 185-186)ISBN 978-958-741-700-5 (impreso)ISBN 978-958-741-701-2 (PDF)
1. Control de calidad—Métodos estadísticos. 2. Control de proceso--Métodos estadísticos. I. Tít.
(658.562 B238 ed. 23) (CO-BrUNB)
Impreso y hecho en ColombiaLa Imprenta Editores (Bogotá)Printed and made in Colombia
www.uninorte.edu.coKm 5, vía a Puerto ColombiaA.A. 1569, Barranquilla (Colombia)
© Reservados todos los derechos. Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio reprográfico, fónico o informático, así como su transmisión por cualquier medio mecánico o electrónico, fotocopias, microfilm, offset, mimeográfico u otros sin autorización previa y escrita de los titulares del copyright. La violación de dichos derechos puede constituir un delito contra la propiedad intelectual.
www.edicionesdelau.comCarrera 27 nº 27-43, Barrio TeusaquilloBogotá (Colombia)
edici
ones
de la
EL AUTOR
Rodrigo Barbosa Correa
Doctor en Ingeniería. Magíster en Informática y Análisis de Datos. Ingeniero Químico, especializado en Gerencia de la Calidad y en Normalización de procesos. Profesor investigador del Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidad del Norte (Colombia). Miembro del grupo de investigación de Productividad y Competitivi-dad de dicha institución
vii
CONTENIDO
Prefacio ......................................................................................................................... vii
Capítulo 1
Conceptos y principios básicos del control de la calidad ................................................ 1
1.1 Definiciones de calidad, control de la calidad y aseguramiento de la calidad ...............11.2 Estructura básica del control de la calidad ...................................................................21.3 Ingeniería de la calidad ................................................................................................21.4 Control total de la calidad ............................................................................................31.5 Métodos para monitoreo y análisis estadístico de la calidad de los procesos ...............61.6 Control estadístico de procesos ....................................................................................61.7 Costos de la no calidad ................................................................................................71.8 Función de pérdida de Taguchi .....................................................................................8
Capítulo 2
Modelos estadísticos en control de la calidad ............................................................. 11
2.1 Distribuciones de probabilidad ...................................................................................112.2 Teorema del límite central ...........................................................................................132.3 Ley de los grandes números .......................................................................................142.4 Límites de especificación ...........................................................................................142.5 Límites de fluctuación natural de un proceso ..............................................................152.6 Análisis de capacidad de un proceso .........................................................................162.7 Parametrización de un proceso ...................................................................................182.8 Exactitud y precisión ...................................................................................................21
Capítulo 3
Conceptos generales sobre los gráficos de monitoreo .................................................. 25
3.1 Causas naturales y causas especiales de variación en un proceso .............................253.2 Cartas de monitoreo y análisis estadístico de proceso ................................................273.3 Base estadística de una carta de monitoreo ...............................................................29
viii
Capítulo 4
Cartas de monitoreo por variables y por atributos ........................................................ 30
4.1 Diseño estadístico de una carta de monitoreo ............................................................304.2 Determinación del tamaño de la muestra o subgrupo .................................................314.3 Cartas de monitoreo por variable ................................................................................314.4 Cartas de monitoreo por atributos ..............................................................................334.5 Cartas de monitoreo para valores individuales ............................................................364.6 Criterios para interpretar una carta de monitoreo y seguimiento .................................374.7 Potencia de las cartas de monitoreo ...........................................................................40
Capítulo 5
Muestreo por aceptación ............................................................................................. 46
5.1 Definición de planes de muestreo ..............................................................................465.2 Muestreo de aceptación por atributo ..........................................................................525.3 Muestreo de aceptación por variable ..........................................................................595.4 Inspección con rectificación .......................................................................................635.5 Inspección total media ...............................................................................................66
Capítulo 6
Planes de muestreo para producción en serie ............................................................. 67
6.1 Planes de muestreo CSP ............................................................................................676.2 Análisis estadístico de los planes CSP ........................................................................69
Capítulo 7
Problemas prácticos y estudio de casos ....................................................................... 72
Capítulo 8
Guías de laboratorio ................................................................................................... 111
Referencias................................................................................................................. 145
ix
PREFACIO
Acerca del libro
Este libro fue desarrollado a partir de un conjunto de notas de clase y casos aplicados a la industria en la asignatura Control y Gestión Integral de la Cali-dad de la Carrera de Ingeniería Industrial y de la Especialización en Gerencia de la Calidad de la Universidad del Norte, pero está dirigido a un público amplio.
Enfoque
El enfoque empleado en este texto hace énfasis en la aplicación e interpreta-ción del comportamiento estadístico de los procesos de producción de bienes o de servicios.
Estructura
Este texto está compuesto por ocho capítulos. El capítulo 1 introduce los con-ceptos básicos y terminología del control de la calidad. El capítulo 2 expone una descripción de los modelos estadísticos para el control de la calidad en procesos. Además, presenta conceptos estadísticos fundamentales en la teoría del control de la calidad. El capítulo 3 introduce conceptos generales sobre los gráficos de monitoreo y seguimiento de procesos. El capítulo 4 expone una amplia descripción de las cartas de monitoreo por variables y por atri-butos para procesos. El capítulo 5 estudia los conceptos relacionados con el muestreo por aceptación, así como los planes de muestreo por variables y por atributos. El capítulo 6 expone los planes de muestreo para procesos de pro-ducción en serie. El capítulo 7 presenta diferentes casos de estudio y aplica-ciones. Por último, el capítulo 8 presenta las guías de laboratorio para apoyo de clases prácticas de la asignatura Control y Gestión Integral de la Calidad.
x
Características principales
Este texto presenta características que permiten crear un entorno que facilite el aprendizaje de lo siguiente:
• Escritura de índole conversacional.
• Ejemplos que ilustran conceptos aprendidos a lo largo del capítulo.
• Problemas y casos de estudio con diferentes niveles de dificultad.
• Explicaciones e ilustraciones de tablas estadísticas.
Observación final
Este libro se trabajó con mucha dedicación para que resultara eficaz en lo peda-gógico. Amable lector, si tiene preguntas, comentarios, observaciones o suge-rencias que hacer, si según su parecer algún tema requiere aclaración o detectó errores evidentes, por favor, póngase en contacto con nosotros a través de la siguiente dirección: [email protected]
Agradecimientos
Sinceros agradecimientos a la Editorial Universidad del Norte por darme la oportunidad de publicar este texto.
Agradecimiento especial a los ingenieros María Amalia Júbiz, Daniel Rivera y Nafeth de la Cruz, estudiantes de la Maestría en Ingeniería Industrial y profe-sores asistentes del Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidad del Norte.
Finalmente, dedico este libro a mi esposa Luz Stella y a mi hija Claudia Patri-cia por su apoyo, paciencia, comprensión, amor y ayuda para hacer de este libro una realidad.
1
1. CONCEPTOS Y PRINCIPIOS BÁSICOS DEL CONTROL DE LA CALIDAD
1.1 Definiciones de calidad, control de la calidad y aseguramiento de la calidad
Cada producto tiene un propósito específico y está dirigido a un grupo homogéneo de consumidores al cual se propone llegar con el objetivo de satisfacer una necesidad existente. Todo pro-ducto cuenta con una serie de elementos que describen la idea que se forma el usuario final de la calidad. A estos parámetros se les conoce como características de calidad, las cuales pueden ser físicas (longitud, peso), sensoriales (color, sabor) y orientadas al tiempo (durabilidad, confiabilidad) (Montgomery, 2004).
Para definir la calidad, se debe tener en cuenta el propósito, la función o el servicio que prestará dicho producto y la utilización que le dará el consumidor.
La calidad se define como el grado en el que un producto o servi-cio cumple los fines para los cuales se fabrica o se presta, y le da total satisfacción al consumidor, incluso superando sus expecta-tivas, en un mercado específico, a un precio justo y minimizando el impacto que se genera en la sociedad.
Lo anterior implica una reducción de la variabilidad y coincidir con el valor objetivo de las características importantes de un pro-ducto. Esto se traduce en costos más bajos, menos reparaciones y menos garantías reclamadas por parte de los consumidores; se incurre en menos reprocesamiento, tiempo, esfuerzo y dinero no aprovechados debidamente (Montgomery, 2004).
CAPÍTULO 1
MONITOREO Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE PROCESOS CON APLICACIONES
2
Por tanto, el control de la calidad consiste en la ejecución de una serie de inspecciones y mediciones para determinar si los productos que se es-tán fabricando u ofreciendo al mercado cumplen con los estándares de calidad que la organización ha definido, mientras que el aseguramiento de la calidad hace referencia al sistema de políticas, procedimientos y lineamientos establecidos para alcanzar y mantener la calidad.
1.2 Estructura básica del control de la calidad
El control de la calidad está compuesto por los siguientes ejes princi-pales:
• Ingeniería de control de la calidad: tiene a su cargo el planteamien-to de la calidad para establecer el marco de referencia del siste-ma de control de calidad de una organización.
• Ingeniería de control de procesos: supervisa la aplicación del siste-ma del control de calidad en la etapa de producción.
• Ingeniería de equipos de información de calidad: diseña y desarrolla el equipo para inspección y ensayo requerido a fin de obtener las mediciones necesarias para el control de procesos.
1.3 Ingeniería de la calidad
La ingeniería de la calidad es el conjunto de actividades que se emplean en una empresa con el propósito de asegurar que las características de calidad de un producto se encuentren en los niveles requeridos (Mont-gomery, 2004).
A la mayoría de las organizaciones les resulta difícil y costoso ofre-cer productos cuyas características de calidad siempre cumplan con las expectativas del consumidor dada la variabilidad existente en los procesos. Debido a que dicha variabilidad solo se puede describir en términos estadísticos, los métodos estadísticos son centrales en la conse-cución del mejoramiento de la calidad.
Conceptos y principios básicos del control de la calidad
3
1.4 Control total de la calidad
Las industrias han comprendido que su razón de ser se justifica en la existencia de un mercado estable y creciente para sus productos. Esta orientación hacia los consumidores implica el reconocimiento de la importancia de la calidad como un objetivo fundamental para tener consumidores satisfechos y mercados seguros que garanticen su creci-miento a corto, mediano y largo plazo.
Con el solo control estadístico, no se puede alcanzar la satisfacción to-tal del mercado. Para alcanzar la calidad y un producto apto para satis-facer la necesidad de los consumidores, se requiere fundamentalmente una labor integrada a partir de la alta dirección de la empresa y del enlace de los siguientes elementos:
• Calidad de investigación del mercado: identificar la necesidad que va a suplir el producto y las características del mercado al cual va dirigido.
• Calidad del diseño: el diseño del producto debe interpretar los datos suministrados por la investigación del mercado y definir el producto de acuerdo con esta investigación.
• Calidad de fabricación o calidad de concordancia: el producto, al ser fabricado, debe reproducir fielmente el diseño previamente es-tablecido.
• Calidad de distribución o calidad de disponibilidad: el producto debe conservar las características impresas durante la fabricación, llegar oportunamente al consumidor y recibir en el momento de adquirirlo las instrucciones para su utilización correcta.
• Confiabilidad: el producto debe funcionar correctamente y pres-tar el servicio durante toda su vida útil.
• Calidad de servicio: el producto pueda ser sometido a reparación o cambio de componente cuando falle durante su vida útil o se desgaste alguna de sus partes.
MONITOREO Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE PROCESOS CON APLICACIONES
4
Este enfoque de la calidad se conoce como control total de la calidad, el cual abarca los siguientes aspectos:
• Calidad percibida.
• Calidad requerida.
• Calidad producida.
Los principios básicos del control total de la calidad son los siguientes:
• Calidad es lo primero.
• Orientación hacia el cliente.
• El siguiente paso en el proceso es su cliente.
• Trabajarles a las pocas cosas, pero importantes y no a las mu-chas, pero triviales.
• Trabajar con hechos y datos.
• Controlar las causas.
• Control de proceso.
• Respeto por la persona.
• Trabajo en equipo.
La implementación del control total de la calidad se basa principal-mente en los siguientes factores:
• El objetivo primordial de una empresa es satisfacer necesida-des y por tanto mantener un mercado.
• La calidad es el instrumento más eficaz para hacer posible lo-grar el anterior objetivo.
