3 control de calidad procesos

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  • Carrera de Ingeniera Mecnica Facultad de Ingeniera - UMSA

    Luis Armando Rosas Rivera

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    Control Estadstico de Procesos El control estadstico surge como una necesidad de poder vigilar y controlar la estabilidad de los procesos y as determinar cundo las causas de falla han dejado de ser fortuitas para considerarse causas atribuibles a alguna causa o momento del proceso que afecte el proceso en general. Por ello, el Control Estadstico de Procesos se puede definir con la actividad tcnica mediante la cual se miden la variabilidad de un producto, con respecto a especificaciones o requisitos, permitiendo efectuar las acciones correctivas apropiadas cuando exista una discrepancia entre el funcionamiento real y los estndares. Es conocido tambin, como el mtodo cientfico-tcnico para el aseguramiento de la calidad. 6.1 Ciclo de Control de la Calidad A lo largo de toda una lnea de trabajo o proceso de fabricacin, los productos se ven sometidos a toda forma de manipulaciones para poder alcanzar el estado final de producto terminado. Sin embargo, puede ocurrir que, aunque el diseo de las piezas que componen el producto sea bueno o el mantenimiento de las mquinas o herramientas sea el adecuado, exista cierta variabilidad de un producto a otro motivado por una acumulacin de causas fortuitas. Es as que un proceso es considerado bajo control estadstico siempre y cuando existan slo causas fortuitas de variabilidad. En el caso de estar presentes causas de variabilidad debido a un ajuste incorrecto de maquinaria, , defectos en las materias primas o alguna combinacin de estos y otros factores, nos encontraremos ante una variabilidad mayor debido a causas fortuitas por un lado y a factores descontrolado por otro. Esa situacin dar entonces lugar a un nivel inaceptable de funcionamiento del proceso que se traducir en una mayor cantidad de productos defectuosos y por consiguiente un proceso fuera de control. Recordemos que el ciclo de control de calidad contiene las siguientes fases: Especificacin. Seala aquello que se desea como paso previo al establecimiento de una norma de calidad. Se tienen en cuenta la opinin tanto del fabricante como del consumidor, seleccionando las caractersticas de calidad ms importantes de acuerdo con la finalidad del producto. Fabricacin. El control de fabricacin tambin llamado control de procesos o control en lnea (SPC) se ejerce durante el proceso productivo. Su objetivo es mantener una calidad uniforme del producto, previniendo la produccin de artculos que se salgan de la especificacin. Inspeccin. La inspeccin o control de recepcin se realiza en productos ya existentes, para verificar la calidad de las partidas presentadas corresponde a la especificacin de aceptacin. La inspeccin no impide la fabricacin de artculos defectuosos, pero permite separar los artculos conformes de los disconformes. El principal dispositivo para el control estadstico de recepcin son las tablas de muestreo 6.2 Atributos y Variables Para controlar y medir las caractersticas de calidad considerando la variacin de un artculo a otro; debemos considerar caractersticas del tipo de atributos y variables. Atributos. No siempre ocurre que la evaluacin de una caracterstica de calidad deba implicar necesariamente una medicin; la variacin de la calidad del artculo se puede describir por la presencia o ausencia de un determinado atributo (pasa o no pasa). El resultado de la evaluacin de un atributo podr expresarse por un nmero, como consecuencia de un conteo. Se suele atribuir el valor uno (1) cuando se comprueba la ausencia de atributo en el artculo (no pasa) y el

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    valor cero (0) cuando se verifica su presencia (pasa). La evaluacin de la caracterstica es por tanto discreta. El uso de atributos para los grficos de control tiene como principal ventaja su facilidad de implementacin y su bajo coste econmico; sin embargo, no permite hacer mediciones ms complejas imprescindibles en ciertos procesos productivos. Su aplicacin generalmente depende del uso de una matriz o modelo. Variables. Se denominan variables a las caractersticas de calidad basadas en mediciones y que se corresponden con la lectura de una escala. Por tanto, cada medicin origina un nico nmero que describir la caracterstica que est siendo examinada, es decir, el valor de una variable. La variable ser entonces continua, pudiendo tomar cualquier valor en un intervalo de escala. La desventaja que presenta este tipo de medicin es el mayor coste econmico por el hecho de requerirse muchas veces, el uso de equipos capaces de medir magnitudes fsicas que no podran evaluarse con un simple pasa no pasa. Los modelos probabilsticos asociados a la tcnica de control estadstico de calidad, dependen del tipo de control realizado; es decir, si se traba de atributos, las variables aleatorias son de Bernoulli, binomial, de Poisson y la hipergeomtrica. La tcnica de variables se fundamenta en la distribucin ms importante conocida como la normal o de Gauss. Cuando las caractersticas de calidad son dependientes del tiempo (fiabilidad), son de uso comn la distribucin normal, la exponencial, la distribucin T, la distribucin de Erlang y la distribucin de Weibull. Tambin se presenta especial inters en las variables asociadas con muestras como la 2 de Pearson, y la F de Fisher. 6.3 Comportamiento esperado de un proceso en estado de control Se define proceso en estado de control como aquel proceso en el que solamente acta un sistema estable de causas de variabilidad (causas no asignables) y cuya calidad final es, en consecuencia, predecible estadsticamente. la calidad del producto final ser entonces inversamente proporcional a esta variabilidad. Esta variabilidad conseguida en estado de control es medida a travs de la varianza de la variable que se emplee para caracterizar la calidad. Dichas variables cuantitativas generalmente son longitudes, pesos, tiempos, etc. Si la variabilidad de estas variables slo procede de causas asignables, ser muy razonable esperar que mediante la aplicacin del Teorema del Lmite Central, la distribucin de muestras se aproxime en gran medida a la normal. Las causas asignables sern muy numerosas y cada una de ellas tendr una aportacin que afectar al proceso. Consecuentemente, si el proceso est bajo control, todas las observaciones deben tener un comportamiento esencialmente aleatorio. 6.4 Grficos de Control Para la implementacin del control estadstico de procesos, ser el uso de los grficos de control o cartas de control, la ms importante herramienta utilizada, ya que el grfico de control representa los valores de algn tipo de medicin realizada durante el funcionamiento de un proceso continuo y que sirve para controlar dicho proceso. Supongamos que tenemos una mquina de inyeccin que produce piezas de plstico, por ejemplo de PVC. Una caracterstica de calidad importante es el peso de la pieza de plstico, porque indica la cantidad de PVC que la mquina inyect en la matriz. Si la cantidad de PVC es poca la pieza de plstico ser deficiente (dbil y posiblemente amorfa), y si la cantidad es excesiva, la produccin se encarecer por consumir mas materia prima. Para verificar que el proceso est bajo control, se ubicar un operario en el lugar de salida de las piezas producidas, que pesar en una balanza y registra la observacin muestras de las piezas de

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    plstico producidas. Supongamos que estos datos se registran en un grfico de lneas en funcin del tiempo. Observaremos una lnea quebrada irregular que nos muestra las fluctuaciones del peso de las piezas a lo largo del tiempo. Los valores se mueven alrededor de un valor central (El promedio de los datos), la mayor parte del tiempo cerca del mismo, pero puede ocurrir que algunos valores se alejen bastante del promedio. Cmo podemos saber si esto se produce por casualidad o porque el proceso ya no est funcionando bien? Esta es la pregunta que el control estadstico de procesos trata de responder y a continuacin veremos como lo hace:

    Figura 6.1 Proceso de Inyeccin de piezas de plstico

    Figura 6.2 Grfico de Observaciones de produccin de piezas de plstico

    En principio, todo proceso de fabricacin funciona bajo ciertas condiciones o variables que son establecidas por las personas que lo manejan para lograr una produccin satisfactoria. Estas son variables controlables:

    Figura 6.3 Esquema de variables controlables en procesos

    En el caso de la produccin de piezas de plstico, las variables a controlar podrn ser la temperatura de fusin del plstico, la velocidad de trabajo, la presin del pistn, la materia prima que se utiliza (Proveedor del plstico), etc. Un proceso de fabricacin es una suma compleja de eventos grandes y pequeos. Hay una gran cantidad de variables que sera imposible o muy difcil controlar. Estas se denominan variables no controlables. Para nuestro ejemplo, las variables

    Piezas

    55,10 grs 55,60 grs 52,60 grs 55,30 grs 57,90 grs

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    difciles de controlar son pequeas variaciones de calidad del plstico, pequeos cambios en la velocidad del pistn, ligeras fluctuaciones de la corriente elctrica que alimenta la mquina, etc. Estos efectos que producen las variables no controlables son aleatorios; la contribucin de cada una de las variables no controlables a la variabilidad total es cuantitativamente pequea. Por lo tanto, son las variables no controlables las responsables de la variabilidad de las caractersticas de calidad del producto. Por el contrario, son los cambios en las variables controlables (denominadas Causas Asignables

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