ANÁLISIS DE SEÑAL A RUIDOAlejandro Carranza Zatarain

Janzel Alfonso Paredes Huerta

Marco Luciano Camacho Hernández

Mario Alberto Velázquez Cota

• Taguchi llama a los factores incontrolables factores de ruido.  Ruido es cualquier cosa que causa a una característica de la calidad desviarse de su objetivo, el cual subsecuentemente causa una pérdida de calidad.  La temperatura, altura, y nivel de combustible, son considerados factores externos de ruido porque ocurren fuera del producto.  Otros dos tipos de factores que existen son: los internos (ej.: partes criticas de la maquinaria se deterioran y los factores producto a producto cuando por ejemplo la variabilidad pieza a pieza en los componentes fabricados del carro).

COMO MEDIR LA ROBUSTIDAD

• a) Técnicamente

Diseño robusto es un proceso para optimizar.  Una técnica para auxiliarlo es la proporción señal/ruido, la cual proporciona una medida de como acercar el diseño al óptimo funcionamiento de un producto o proceso.  Ha sido utilizado en la industria de comunicaciones para comparar una señal en línea (la salida deseada) con los ruidos de la misma (las salidas indeseadas).  Este concepto fue aplicado por el Dr. Taguchi en los 50's a otros sistemas, ya sean mecánicos, eléctricos, electromecánicos, químicos y muchos más.

Variabilidad en un producto/proceso es enemiga de la calidad.  El Dr. Taguchi relaciona esta desviación del ideal a un concepto llamado ruido.  Ruido, visto simplemente, es variabilidad.  Además, los factores que causan variaciones se denominan como "Factores de Ruido." Por definición, los factores de ruido no están controlados desde un punto de vista económico o de costo.

• b) Económicamente

La Función de Pérdida de Calidad es el standard por el cual los factores relacionados con el diseño de calidad son estudiados y medidos.  Esta noción difiere del concepto convencional de calidad.  En lugar de definir la calidad como un atributo positivo de un producto, es definida como la pérdida financiera o el costo causado a la sociedad por la variación indeseada del precio del producto.  Esto incluye costos tales como garantía, rentabilidad y pérdida de la confianza del cliente.  La consecuencia importante de este concepto es que trae las opciones de ingeniería dentro del campo de la economía, algo en lo que los científicos e ingenieros frecuentemente tienen dificultades.  Otro resultado importante de la función de pérdida de la calidad es que el diseño del producto más lejano varía del valor objetivo, el máximo costo, el cual implica que sea una función continua.  Esto puede servir como un lenguaje muy poderoso que permite a los expertos en equipos multidisciplinarios de desarrollo de productos comunicarse más fácilmente.  Esto se debe a que todas las elecciones ingenieriles tienen en común el dinero.  del índice Cpm; por lo que es riesgoso calificar al proceso con base a la estimación puntual proporcionada por la muestra, y es mejor hacer una estimación por el intervalo de manera similar para Cp y Cpk.

• 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.

• 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.

CONCEPTO

• En ingeniería de calidad, el concepto de relación S/R ha sido adaptada por el doctor Genichi Taguchi para evaluar la calidad de un producto o un proceso de fabricación.

• Desde otro punto de vista, la relación S/R representa la relación entre la sensibilidad (o media en el enfoque no dinámico) y la variabilidad, la investigación de un producto o proceso de fabricación se dirige hacia un valor objetivo definido en primer término.

• Una idea sugerida por varios expertos en calidad es estudiar media y sensibilidad de forma separada. Si el estudio sugiere ese paradigma, la mejor condición para minimizar la variabilidad podría ser aquella que minimizara la media.

BENEFICIOS

• La relación S/R es inversamente proporcional a la función de perdida.

• Según en su fórmula, la relación S/R es la relación entre los cuadrados de la sensibilidad y la variabilidad. Por lo tanto, su inversa es la varianza por unidad por entrada, siendo así posible su evaluación monetaria. En la función de perdida, la perdida es proporcional a la varianza.

• 2. Simplificación del diseño directo del producto.

• Cuando se conduce a través de la investigación de las interacciones entre los factores de control y factores de ruido la robustez es mejorada.

• Se realizan la comparación de relaciones S/R entre los niveles de factores de control, seleccionándose aquellas con mayor relación S/R como condiciones más robustas.

• 3. Simplificación de diseño robusto.• En el diseño de producto o proceso

tradicionales, cuando el técnico quiere tratar con factores de ruido tales como la temperatura, una de las condiciones de contorno con las que el producto va a ser usado, tiene que cambiar o ajustar el diseño de los parámetros para encontrar el valor objetivo. El análisis de relación S/R permite al ingeniero maximizar la robustez por simple selección de los niveles de los factores de control que dan una mayor relación S/R. Consiguiendo así la robustez

• 4. Simplificación de ajuste o calibración• Uno de los elementos clave es la linealidad.

Cuando la relación entrada/ salida no es lineal, la desviación desde la linealidad se evalúa como el error después de la descomposición en variación. En consecuencia, la relación S/R disminuya. Cuando se mejora la linealidad, la relación crece. Por lo tanto, el ajuste del sistema se vuelve más sencillo.

• 5. Evaluación eficiente para sistemas de medida.

• En un sistema de medida, la calibración se consigue haciendo la salida igual a entrada. Después de la calibración, la pendiente de la relación entrada/salida es igual a uno. Cuando tomamos la inversa de una relación S/R, el valor muestra la variabilidad cuando la pendiente es igual a uno, sugiriendo que la estimación de la varianza después de la calibración es posible sin calibrar físicamente. Esto mejora grandemente la eficiencia en la optimización de sistemas de medida.

¿QUE ES LA RELACIÓN SEÑAL/RUIDO (S/R)?• Genichi Taguchi adapto este concepto para

evaluar la calidad de un producto o proceso • La relación S/R es la relación entre la señal

y el ruido en términos de potencia• representa la relación entre la sensibilidad

(o media en el enfoque no dinámico) y la variabilidad, la investigación de un producto o proceso de fabricación se dirige hacia un valor objetivo definido en primer término.

¿DONDE PUEDEN USARSE LAS RELACIONES S/R?• La primera aplicación en

ingeniería de calidad fue en la década de los 70’s con la evaluación y medida de sistemas de análisis y métodos.

• Originalmente la evaluación de un sistema de medida era conducida bajo la desviación y variabilidad. Sin embargo no siempre pueden ser distinguidos estos elementos, por ejemplo, un reloj.

• En la industria automotriz se evalúa sus sistema desde tres aspectos,

• Repetitividad, es la variación causada por los resultados de medida realizadas por la misma persona midiendo la misma muestra.

• Reproductibilidad, variación causada por los resultados de medida realizados por diferentes personas midiendo la misma muestra.

• Estabilidad, variación causada por los resultados de medidas realizadas en tiempos diferentes.

• Las mejoras de un sistema de medición de calidad se consiguen localizando las causas de variación en las contribuciones de repetitividad, reproductibilidad y estabilidad

• Una vez identificados, se realizan esfuerzos para eliminar y reducir dichas causas (diseño de tolerancias)

• Previo a esto, se debe realizar un diseño de tolerancias

• Relación señal- ruido• Los factores que causan que una característica

funcional, como por ejemplo, la eficiencia del combustible, los cambios de presión, la maniobrabilidad, etc., se desvíe de su valor objetivo, se llaman factores de ruido. 

• Los factores de ruido causan variación y pérdida de calidad.  El Dr. Taguchi ha observado que ésta pérdida de calidad, afecta en términos de tiempo y dinero, tanto a los consumidores como a los fabricantes, y en último término a la sociedad.

• Taguchi llama a los factores incontrolables factores de ruido. 

• Ruido es cualquier cosa que causa a una característica de la calidad desviarse de su objetivo, el cual subsecuentemente causa una pérdida de calidad.  La temperatura, altura, y nivel de combustible, son considerados factores externos de ruido porque ocurren fuera del producto. 

• • La proporción señal - ruido es un índice de

robusticidad de calidad, y muestra la magnitud de la interacción entre factores de control y factores de ruido. 

• Los factores de control y ruido deben ser asignados en diferentes grupos para el estudio de la robusticidad, el cual es significativamente diferente del enfoque tradicional, donde no hay distinciones entre los factores de ruido y control.

• En lugar de medir síntomas causados por la variabilidad de la función, como la tasa de defectos o fallas, medimos una respuesta relacionada con la energía.

• Cualquier sistema usa energía de transformación para cumplir una función deseada. Reducir la variabilidad de las transformaciones de energía minimizará o eliminará los síntomas.

• Cuando consideramos el ruido, esto nos lleva a crear un producto o proceso robusto que es aquel que es menos sensible al ruido.

• 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

FUNCIÓN DE PERDIDA PARA UNA CARACTERÍSTICA

• La función de pérdida que el doctor Taguchi usa es una aproximación de una expansión de la serie de Taylor alrededor de un valor meta "m".

La función de pérdida de calidad se expresa con la ecuación siguiente:

L(y) = K(y-m)2

En donde: L(y)= pérdida en dinero por unidad de producto cuando las características de calidad son igual a 41 y 55 y = valor de la característica de calidad, esto es, longitud, anchura, etc.,

m = valor nominal de "y" k = constante de proporcionalidad.