Seis Sigma Programa de certificación de Black Belts ASQ

1. Seis SigmaPrograma de certificación de Black Belts ASQ 11. Diseño para Seis Sigma P. Reyes / Octubre 2003

2. 11. Diseño para Seis Sigma • Introducción a DFSS • A. Despliegue de la función de calidad QFD • B. Diseño y proceso robusto • C. Modo de falla y análisis de efectos (FMEA) • D. Diseño para X • E. Herramientas especiales de diseño

3. 11 Introducción a DFSS • Diseño para Seis Sigma es el método sugerido para hacer diseños de producto. • Hockman opina que el 70-80% de los problemas de calidad están relacionados con el diseño, por tanto el énfasis debe ser en la parte inicial del desarrollo del producto • Corregir el producto en producción es mucho más costoso • Con la reducción en inversiones (ROI) cada vez es más importante pensar en forma diferente

4. 11 Introducción a DFSS • De cada 10 nuevas ideas surge el desarrollo de 4 productos de los que se lanzan 1.3 y sólo uno es exitoso, por lo que se requieren muchas ideas. Los productos exitosos se obtienen: • Productos únicos con valor para el cliente • Fuerte orientación al mercado hacia satisfacer necesidades • Esfuerzo de equipo: ventas, ingeniería, mercadotecnia • Preparación del lanzamiento • Selección adecuada de proyectos, eliminar a tiempo los malos proyectos

5. 11 Introducción a DFSS • Trabajo previo al desarrollo: • Filtraje • Análisis de mercados • Evaluaciones técnicas • Investigación de mercados • Análisis del negocio • Buena definición del producto y del proyecto • Calidad en la ejecución de los pasos del desarrollo y del diseño

6. 11 Introducción a DFSS • Esfuerzos de equipo incluyendo miembros de desarrollo del producto, investigación y desarrollo, mercadotecnia y operaciones • Liderazgo de la alta dirección • Rapidez de introducción al mercado • Nuevos procesos para los productos • Mercados atractivos • Fortaleza de las habilidades de la empresa con sinergia

7. 11 Introducción a DFSS • El proceso de desarrollo de producto consta de dos partes: Generación de ideas y selección y el desarrollo del nuevo producto (NPD) consistiendo de: • Estudio del concepto: para identificar incógnitas acerca del mercado, tecnología o proceso de manufactura • Investigaciones de factibilidad: para identificar las limitaciones del concepto o nuevas investigaciones Requeridas

8. 11 Introducción a DFSS • Desarrollo del nuevo producto: arranque del NPD, incluye las especificaciones, necesidades del cliente, mercados objetivo, equipo multifuncional y determinación de las etapas clave de desarrollo • Mantenimiento: son actividades posteriores a la liberación asociadas con el desarrollo del producto • Aprendizaje continuo: reportes de estatus del proyecto y evaluaciones

9. 11 Introducción a DFSS • Clarificación de etapas del proyecto, cada una tiene sus propios requerimientos a ser alcanzados, si no se logran pueden ser cancelados: • Etapa: ideas – Pre concepto, idea • Etapa: probar que funcione – concepto, eval. Inicial • Evaluación financiera - especificaciones de mercado • Desarrollo y prueba – Demostraciones, verificaciones • Escalamiento – Producción, validación • Lanzamiento – Lanzamiento comercial • Soporte post liberación – mantenimiento, obsoleto • Aprendizaje continuo - revisión

10. 11 Introducción a DFSS • Tipos de nuevos productos (Crawford y Cooper): • Productos completamente nuevos: impresoras Laser • Entrada de nuevas categorías: nuevas para la empresa • Adiciones a líneas de productos: café descafeinado • Mejoras a productos: mejores productos actuales • Reposiciones: producto para nuevo uso o aplicación • Reducciones de costos: reemplazo de productos actuales por otros de menor costo

11. 11 Introducción a DFSS • GE Plastics sugiere usar las mejores prácticas en cada etapa de desarrollo de los productos como son: • Entender las características críticas de calidad (CTQs) para los clientes internos y externos • Realizar un estudio de modos y efectos de falla FMEA • Realizar Diseño de experimentos para identificar variables clave • Hacer Benchmarking de otras plantas

12. 11 Introducción a DFSS • Modelo de DFSS de Treffs de cuatro pasos: • Identificar: usar propuesta (team charter), Voz del cliente (QFD), FMEA y Benchmarking • Diseñar: enfatizar los CTQs, identificar los requerimientos funcionales, desarrollar alternativas evaluarlas y seleccionar • Optimizar: usar información de capacidad de procesos, análisis de tolerancias, diseño robusto y otras herramientas de Seis Sigma • Validar: Probar y validar el diseño

13. 11 Introducción a DFSS • Modelo de DFSS de Simon (2000) DMADV: • Definir: metas del proyecto y necesidades del cliente • Medir: medir necesidades del cliente y especificaciones • Analizar: Determinar las opciones del proceso • Diseñar: Desarrollar los detalles para producir y cumplir los requerimientos del cliente • Verificar: Validar y verificar el diseño

14. 11 Introducción a DFSS El diseñador del nuevo producto es responsable de Coordinar todo su desarrollo participando con el Gerente de producto, mercadotecnia, ventas, Operaciones, diseño y finanzas en un equipo

15. 11A. Despliegue de la función de calidad (QFD) – Casa de calidad • El principal beneficio de la casa de la calidad es calidad en casa, permite a la gente pensar en la dirección adecuada y unida • La voz del cliente interno y externo es cuantificada y presentada en la forma de casa de la calidad. • Los diferentes grupos (ingeniería, ventas, etc.) pueden visualizar el efecto de cambios de planeación y diseño de forma de balancear las necesidades del cliente, costos y características de ingeniería en el desarrollo de productos y servicios nuevos o mejorados

16. 11A. Despliegue de la función de calidad (QFD) – Casa de calidad • Tiene una sección de QUE’s indicando los requerimientos del cliente clasificados con un ceirto peso • La sección de COMO’s (características de ingeniería, requerimientos de diseño, descriptores técnicos y detalles técnicos) • La pared derecha representa la “comparación” y la parte de abajo el “Cuanto”

17. 11A. Despliegue de la función de calidad (QFD) – Casa de calidad • Su techo ayuda a los ingenieros a especificar varias diversas características de ingeniería que deben ser mejoradas colateralmente • Los cimientos de la casa contiene los valores objetivo o benchmarking (“cuánto de cada valor”). • Los elementos de la casa de la calidad son personalizados de acuerdo al servicio o producto específico

18. 11A. Despliegue de la función de calidad (QFD) – Casa de calidad • De esta forma se despliegan y enlazan las casas de la calidad como sigue (Hauser 1988): • Casa de la calidad principal (QUE’s = Atributos del cliente, COMO’s = Características de ingeniería) • Casa de la calidad de las partes (QUE’s = características de Ingeniería, COMO’s = Características de las partes) • La planeación del proceso (QUE’s = características de las partes y COMO’s = Operaciones clave del proceso) • La planeación de la producción (QUE’s = Operaciones clave del proceso y COMO’s = requerimientos de producción)

19. 11B. Diseño y proceso robustos • Requerimientos funcionales • Estrategias de ruido • Diseño de tolerancias • Tolerancias y capacidad del proceso

20. 11B. Diseño y proceso robustos • Genichi Taguchi ha denominado Ingeniería de Calidad a su sistema de robustez para la evaluación y mejora del proceso de desarrollo de productos. • Usa el concepto de control de parámetros para indicar donde posicionar el diseño donde el “ruido” aleatorio no causa falla

21. 11B. Diseño y proceso robustos • Factores del proceso: • Los factores de señal sirven para mover la respuesta sin afectar la variabilidad • Los factores de control son los que puede controlar el experimentador (se dividen entre los que agregan costo y los que no agregan costo) • Los factores que agregan costo al diseño se denominan factores de tolerancia • Los factores de ruido son factores no controlables por el diseñador

22. 11B. Diseño y proceso robustos

23. 11B. Diseño y proceso robustos • Ejemplo de fabricación de ladrillos con mucha variación dimensional:

24. 11B. Diseño y proceso robustos • Un equipo identificó 7 factores de control que pensaron afectaban las dimensiones: • Contenido de caliza en la mezcla • Finura de los aditivos • Contenido de amalgamato • Tipo de amalgamato • Cantidad de materia prima • Contenido de material reciclado • Tipo de feldespato • Factores de ruido: Temperatura del horno

25. 11B. Diseño y proceso robustos • Se realizaron los experimentos utilizando un arreglo ortogonal • Con los resultados del experimento se identificó como factor significativo al Contenido de caliza en la mezcla, cambiándola de 1% a 2% el rechazo bajaba de 30% a menos de 1% • Como el amalgamato era caro se redujo su cantidad sin afectar las dimensiones y reduciendo el costo

26. 11B. Diseño y proceso robustos • Etapas del diseño: • Diseño del concepto es la selección de la arquitectura del producto o proceso basado en tecnología, costo, requerimientos del cliente, etc. • Diseño de parámetros utilizando los componentes y técnicas de manufactura de menor costo. La respuesta se optimiza para control y se minimiza para el ruido • Diseño de tolerancias, si el diseño no cumple los requerimientos, entonces se usan componentes de tolerancia más cerrada pero más caros

27. 11B1. Requerimientos funcionales • Requerimientos de un diseño robusto: • Que el producto pueda desempeñar su función y ser robusto bajo diversas condiciones de operación y exposición • Que el producto sea fabricado al menor costo posible • Después de la selección del nuevo sistema, se determinan sus valores nominales y tolerancias para obtener un diseño óptimo

28. 11B1. Diseño de parámetros para productos robustos • Determinar los factores de señal y los factores de ruido y sus rangos • Seleccionar los factores de control y sus niveles y asignarlos a arreglos ortogonales apropiados, estos factores pueden ser ajustados para mejorar la robustez • Correr los experimentos de acuerdo a los arreglos ortogonales

29. 11B1. Diseño de parámetros • Calcular las relaciones Señal / Ruido de los datos experimentales de acuerdo a lo que se busque: • Menor es mejor: desgaste, encogimiento, deterioración • Mayor es mejor: resistencia, vida, eficiencia de combustible • Nominal es mejor: espacios, pesos, viscosidades, etc. • Determinar las condiciones óptimas para el proceso, derivadas de los datos experimentales, usar los niveles que proporcionen el valor S/N máximo y correr experimentos adicionales de verificación de óptimos • Realizar corridas normales de producción

30. 11B1. Diseño de parámetros • Relaciones Señal a ruido:

31. 11B1. Diseño de parámetros • Ejemplo: Minimizar el esfuerzo de ensamble de un conector de elastómero a un tubo de nylon. • Los factores de control son (usa dos niveles): • A=Interferencia; B=espesor de pared; C=profundidad de inserción; D=Porcentaje de adhesivo cada uno en tres niveles • Los factores de ruido no controlables (pero si durante el experimento en dos niveles) son: • E= tiempo; F= temperatura; G= Humedad relativa

32. 11B1. Diseño de parámetros • Usando la experimentación Full factorial tendríamos 4 factores en 3 niveles = 81 experimentos, Taguchi propone un arreglo L9 con 9 experimentos. • Los 3 factores de ruido pueden ser puestos en un arreglo L8 con 8 corridas de condiciones de ruido. Este arreglo induce ruido al experimento para ayudar a identificar los factores de control que sean menos sensibles a un cambio en los niveles de ruido

33. 11B1. Diseño de parámetros

34. 11B1. La función de pérdida • La función de pérdida, se usa para determinar la pérdida financiera que ocurre cuando se desvía una característica Y de su valor objetivo. Vale 0 en el el valor objetivo m:

35. 11B1. La función de pérdida • Ejemplo: • Si m = 7; • y = 7.5; • A = $ 50; • Tolerancia = (7.25-6.75)

36. 11B2. Estrategias de ruido • Hay tres fuentes primarias de variación que afectan el producto, no es económico reducir esas fuentes: • Efectos ambientales • Efectos de deterioración • Imperfecciones de manufactura • El objetivo del diseño robusto es hacer que el producto sea poco sensible a los efectos en lugar de reducir estas fuentes de variación en forma directa • Diseño del sistema • Diseño de parámetros • Diseño de tolerancias

37. 11B2. Diseño de tolerancias • Diseño de tolerancias: • Debe haber un equilibrio entre un nivel de calidad dado y el costo del diseño, el indicador es la pérdida de calidad (desviación respecto al objetivo) • El punto LD50 es donde el producto fallará el 50% del tiempo o la mediana, aquí se establecen los límites funcionales • El cliente tiene unas tolerancias funcionales y la organización tiene tolerancias de especificación

38. 11B2. Diseño de tolerancias • Diseño de tolerancias:

39. 11B3. Tolerancias nominal es mejor • Para el caso de una puerta se tiene: • Por tanto la tolerancia de manufactura debe tener una tolerancia de 36” 0.173 para cumplir con el factor de seguridad Phi = 2.89

40. 11B3. Tolerancias para mayor es mejor • Para el caso de la resistencia de un alambre se tiene: • Por tanto la tolerancia de manufactura debe tener una tolerancia de cuando menos 173.1 lbs.

41. 11B3. Tolerancias para menor es mejor • Se aplican las mismas fórmulas utilizadas para el cálculo de toelrancias:

42. 11B4. Diseño robusto de Taguchi • La robustez es una función del diseño del producto • Los productos robustos tienen una alta relación S/N • Optimizar los nuevos productos con diseño de experimentos • Para construir productos robustos utilizar condiciones de uso del cliente

43. 11B4. Diseño robusto de Taguchi • El objetivo es que los productos se encuentren en su valor medio, uno en el límite es igual que otro fuera • Se deben fabricar productos con mínima variabilidad • Reduciendo los defectos en planta, se reducen en campo • Las propuestas para nuevos equipos deben tomar en cuenta la función de pérdida

44. 11B4. Diseño robusto de Taguchi • Con productos robustos se mejora la satisfacción del cliente, reduce costos y acorta el tiempo de desarrollo. • La reducción de retrabajo en el proceso de desarrollo permite una introducción más rápida y fluida al mercado.

45. 11C. Análisis del Modo yEfecto de Falla (AMEF)

46. 11C. ¿ Qué es el AMEF? • El Análisis de del Modo y Efectos de Falla es un grupo sistematizado de actividades para: • Reconocer y evaluar fallas potenciales y sus efectos. • Identificar acciones que reduzcan o eliminen las probabilidades de falla. • Documentar los hallazgos del análisis. • Existe el estándar MIL-STD-1629, Procedure for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis

47. 11C. Definición y tipos de AMEFs • El AMEF es un procedimiento disciplinado para identificar las formas en que un producto o proceso puede fallar, y planear la prevención de tales fallas. Se tienen los sig.: • AMEF de Diseño: Se usa para analizar componentes de diseños. Se enfoca hacia los Modos de Falla asociados con la funcionalidad de un componente, causados por el diseño. • AMEF de Proceso: Se usa para analizar los procesos de manufactura y ensamble. Se enfoca a la incapacidad para producir el requerimiento que se pretende, un defecto. Los Modos de Falla pueden derivar de Causas identificadas en el AMEF de Diseño. • Otros: De Sistema, Funcional (Black Box FMEA), Seguridad, Servicio

48. 11C. Definiciones Modo de Falla - La forma en que un producto o proceso puede fallar para cumplir con las especificaciones. - Normalmente se asocia con un Defectoo falla. ejemplos: Diseño Proceso roto Flojo fracturado de mayor tamaño Flojo equivocado

49. 11C. Definiciones • Efecto • - El impacto en el Cliente cuando el Modo de Falla no se previene ni corrige. • - El cliente o el siguiente proceso puede ser afectado. • Ejemplos: DiseñoProceso • ruidoso Deterioro prematuro • operación errática Claridad insuficiente • Causa • - Una deficiencia que genera el Modo de Falla. • - Las causas son fuentes de Variabilidad asociada con variables de Entrada Claves • Ejemplos: Diseño Proceso • material incorrecto error en ensamble • demasiado esfuerzo no cumple las especificaciones

50. 11C. Preparación del AMEF • Se recomienda que sea un equipo multidisciplinario • El ingeniero responsable del sistema, producto o proceso de manufactura/ ensamble se incluye en el equipo, así como representantes de las áreas de Diseño, Manufactura, Ensamble, Calidad, Confiabilidad, Servicio, Compras, Pruebas, Proveedores y otros expertos en la materia que sea conveniente.