La descarga está en progreso. Por favor, espere

La descarga está en progreso. Por favor, espere

1 Programa de certificación de Black Belts ASQ 11. Diseño para Seis Sigma P. Reyes / Septiembre 2007.

Presentaciones similares


Presentación del tema: "1 Programa de certificación de Black Belts ASQ 11. Diseño para Seis Sigma P. Reyes / Septiembre 2007."— Transcripción de la presentación:

1 1 Programa de certificación de Black Belts ASQ 11. Diseño para Seis Sigma P. Reyes / Septiembre 2007

2 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 16 11A. Despliegue de la función de calidad (QFD) – Casa de calidad Tiene una sección de QUEs indicando los requerimientos del cliente clasificados con un ceirto peso La sección de COMOs (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 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 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 (QUEs = Atributos del cliente, COMOs = Características de ingeniería) Casa de la calidad de las partes (QUEs = características de Ingeniería, COMOs = Características de las partes) La planeación del proceso (QUEs = características de las partes y COMOs = Operaciones clave del proceso) La planeación de la producción (QUEs = Operaciones clave del proceso y COMOs = requerimientos de producción)

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

20 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 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 22 11B. Diseño y proceso robustos

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

24 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 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 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 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 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 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 30 11B1. Diseño de parámetros Relaciones Señal a ruido:

31 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 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 33 11B1. Diseño de parámetros

34 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 35 11B1. La función de pérdida Ejemplo: Si m = 7; y = 7.5; A = $ 50; Tolerancia = ( )

36 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 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 38 11B2. Diseño de tolerancias Diseño de tolerancias:

39 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 para cumplir con el factor de seguridad Phi = 2.89

40 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 lbs.

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

42 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 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 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 45 11C. Análisis del Modo y Efecto de Falla (AMEF)

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

49 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: Diseño Proceso 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: DiseñoProceso material incorrecto error en ensamble demasiado esfuerzo no cumple las especificaciones 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: Diseño Proceso 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: DiseñoProceso material incorrecto error en ensamble demasiado esfuerzo no cumple las especificaciones

50 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.

51 51 Al diseñar los sistemas, productos y procesos nuevos. Al cambiar los diseños o procesos existentes o que serán usados en aplicaciones o ambientes nuevos. Después de completar la Solución de Problemas (con el fin de evitar la incidencia del problema). El AMEF de sistema, después de que las funciones del sistema se definen, aunque antes de seleccionar el hardware específico. El AMEF de diseño, después de que las funciones del producto son definidas, aunque antes de que el diseño sea aprobado y entregado para su manufactura. El AMEF de proceso, cuando los dibujos preliminares del producto y sus especificaciones están disponibles. 11C. ¿Cuando iniciar un FMEA?

52 52

53 53 11C. Identificar Funciones del Diseño Propósito - Determinar las funciones que serán evaluadas en el AMEFD; describir la función relacionada con los Artículos del Diseño. Proceso Desarrollar lista de Entradas, Salidas y Características/Artículos - diagrama de bloque de referencia, Matriz de Causa Efecto. Evaluar entradas y características de la función requerida para producir la salida. Evaluar Interfaz entre las funciones para verificar que todos los Posibles Efectos sean analizados. Asumir que las partes se manufacturan de acuerdo con la intención del diseño.

54 54

55 55

56 56 11C. Efecto(s) Potencial(es) de falla Evaluar 3 (tres) niveles de Efectos del Modo de Falla Efectos Locales –Efectos en el Area Local –Impactos Inmediatos Efectos Mayores Subsecuentes –Entre Efectos Locales y Usuario Final Efectos Finales –Efecto en el Usuario Final del producto

57 57

58 11C. Rangos de Severidad (AMEFD) EfectoRangoCriterio No1Sin efecto Muy poco2Cliente no molesto. Poco efecto en el desempeño del artículo o sistema. Poco3Cliente algo molesto. Poco efecto en el desempeño del artículo o sistema. Menor4El cliente se siente un poco fastidiado. Efecto menor en el desempeño del artículo o sistema. Moderado5El cliente se siente algo insatisfecho. Efecto moderado en el desempeño del artículo o sistema. Significativo6El cliente se siente algo inconforme. El desempeño del artículo se ve afectado, pero es operable y está a salvo. Falla parcial, pero operable. Mayor7El cliente está insatisfecho. El desempeño del artículo se ve seriamente afectado, pero es funcional y está a salvo. Sistema afectado. Extremo8El cliente muy insatisfecho. Artículo inoperable, pero a salvo. Sistema inoperable. Serio9Efecto de peligro potencial. Capaz de descontinuar el uso sin perder tiempo, dependiendo de la falla. Se cumple con el reglamento del gobierno en materia de riesgo. Peligro10Efecto peligroso. Seguridad relacionada - falla repentina. Incumplimiento con reglamento del gobierno.

59 59

60 60 11C. Identificar Causa(s) Potencial(es) de la Falla Causas relacionadas con el diseño - Características de la Parte –Selección de Material –Tolerancias/Valores objetivo –Configuración –Componente de Modos de Falla a nivel de Componente Causas que no pueden ser Entradas de Diseño, tales como: –Ambiente, Vibración, Aspecto Térmico Mecanismos de Falla –Rendimiento, Fatiga, Corrosión, Desgaste

61 61

62 11C. Rangos de Ocurrencia (AMEFD) OcurrenciaCriterios RemotaFalla improbable. No existen fallas asociadas con este producto o con un producto casi idéntico Muy PocaSólo fallas aisladas asociadas con este producto o con un producto casi idéntico PocaFallas aisladas asociadas con productos similares ModeradaEste producto o uno similar ha tenido fallas ocasionales AltaEste producto o uno similar han fallado a menudo Muy altaLa falla es casi inevitable Probabilidad de Falla Rango en 150,000Zlt > en 30,000 Zlt > 4 41 en 4,500Zlt > en 800Zlt > 3 61 en 150Zlt > en 50Zlt > 2 81 en 15Zlt > en 6Zlt > 1 10>1 en 3Zlt < 1 Nota: El criterio se basa en la probabilidad de que la causa/mecanismo ocurrirá. Se puede basar en el desempeño de un diseño similar en una aplicación similar.

63 63

64 64 11C. Identificar Controles Actuales de Diseño Verificación/ Validación de actividades de Diseño usadas para evitar la causa, detectar falla anticipadamente, y/o reducir impacto: Cálculos Análisis de Elementos finitos Revisiones de Diseño Prototipo de Prueba Prueba Acelerada Primera Línea de Defensa - Evitar o eliminar causas de falla Segunda Línea de Defensa - Identificar o detectar falla Anticipadamente Tercera Línea de Defensa - Reducir impactos/consecuencias de falla

65 65

66 66 11C. Rangos de Detección (AMEFD) Rango de Probabilidad de Detección basado en la efectividad del Sistema de Control Actual; basado en el cumplimiento oportuno con el Plazo Fijado 1Detectado antes de la ingeniería prototipo 2 - 3Detectado antes de entregar el diseño 4 - 5Detectado antes de producción masiva 6 - 7Detectado antes del embarque 8Detectado después del embarque pero antes de que el cliente lo reciba 9Detectado en campo, pero antes de que ocurra la falla 10No detectable hasta que ocurra la falla en campo

67 67

68 68 Producto de Severidad, Ocurrencia, y Detección RPN / Gravedad usada para identificar CTQs Severidad mayor o igual a 8 RPN mayor a C. Calcular RPN (Número de Prioridad de Riesgo)

69 69

70 70 11C. Planear Acciones Requeridas para todos los CTQs Listar todas las acciones sugeridas, qué persona es la responsable y fecha de terminación. Describir la acción adoptada y sus resultados. Recalcular número de prioridad de riesgo. Reducir el riesgo general del diseño

71 71

72 72 11C. AMEFP o AMEF de Proceso Su estructura es básicamente la misma, el enfoque diferente Fecha límite: Concepto Prototipo Pre-producción /Producción FMEAD FMEAP FMEAD FMEAP Artículo Característica de Diseño Paso de Proceso Falla Forma en que el Forma en que el proceso falla producto falla al producir el requerimiento que se pretende Controles Técnicas de Diseño de Controles de Proceso Verificación/Validación

73 73 11C. Rangos de Severidad (FMEAP) EfectoRangoCriterio Menor1Irracional para esperar que la naturaleza menor de esta falla, causará un efecto visible en el desempeño del artículo o sistema, o proceso subsecuente u operación de ensamble. El cliente probablemente no será capaz de detectar la falla. Bajo2-3Debido a la naturaleza de esta falla, el cliente experimenta únicamente poco disgusto. El cliente probablemente notará poco deterioro en el desempeño del artículo o sistema, o poca inconveniencia con un proceso subsecuente u operación de ensamble, es decir un trabajo duplicado poco significativo. Moderado4-5-6La falla causa alguna insatisfacción por parte del cliente, incluyendo inconformidad o disgusto. El cliente notará que el desempeño del artículo o sistema se deteriora. Esto puede tener como consecuencia en trabajo duplicado no programado/reparación y/o daño del equipo. Alto7-8Alto grado de insatisfacción por parte del cliente, debido a la naturaleza de la falla, como artículo o sistema inoperable. La falla no involucra seguridad o reglamentos gubernamentales. Puede resultar en interrupción seria del proceso subsecuente u operaciones de ensamble y/o requerir un trabajo duplicado mayor. Muy Alto9-10La falla afecta la seguridad o involucra incumplimiento con los reglamentos gubernamentales. Puede dañar la máquina o al operador de ensamble (9 veces con advertencia, 10 sin advertencia).

74 74 11C. Rangos de Ocurrencia (FMEAP) OcurrenciaCriterio RemotaFalla improbable. No existen fallas asociadas con este proceso o con un proceso casi idéntico Muy PocaSólo fallas aisladas asociadas con este proceso o con un proceso casi idéntico PocaFallas aisladas asociadas con procesos similares ModeradaEste proceso o uno similar ha tenido fallas ocasionales, aunque no en grandes proporciones AltaEste proceso o uno similar han fallado a menudo Muy altaLa falla es casi inevitable Probabilidad de Falla Rango en 150,000Zlt > en 30,000 Zlt > 4 41 en 4,500Zlt > en 800Zlt > 3 61 en 150Zlt > en 50Zlt > 2 81 en 15Zlt > en 6Zlt > 1 10>1 en 3Zlt < 1

75 11C. Rango de Detección (FMEAP) DetecciónRangoCriterio Muy Alta1-2El (los) control(es) actuales casi siempre detectan el modo de falla. Los controles confiables de detección son conocidos con procesos similares. El proceso evita automáticamente el proceso futuro. Alta3-4Los controles tienen una gran oportunidad de detectar el modo de falla. El proceso automáticamente detecta la falla. Moderada5-6Los controles pueden detectar la existencia de un modo de falla. Baja7-8Los controles tienen poca oportunidad de detectar la existencia de un modo de falla. Muy Baja9Los controles probablemente no detectarán la existencia del modo de falla. Absoluta certeza10Los controles no detectarán o no podrán detectar la existencia de no detección de un modo de falla. Se desconocen controles disponibles para detectar el modo de falla. Nota: El criterio se basa en la probabilidad de que la existencia de un defecto será detectado por los Controles de Proceso, antes del proceso siguiente o subsecuente, o antes de que una parte o componente salga del área de manufactura o ensamble.

76 76 11C. Resumen de AMEFs Mecanismos de falla vs modos de fallas El modo de falla es el síntoma real de la falla (desgaste prematuro del motor; 70% de degradación de función). Mecanismos de falla son las razones simples o diversas que causas el modo de falla (Corrosión; contaminación; o cualquier otra razón que cause el modo de falla

77 77 11C. Resumen de AMEFs Tipos de FMEAs FMEA de Diseño, su propósito es analizar como afectan al sistema los modos de falla y minimizar los efectos de falla en el sistema. Se usan antes de la liberación de productos a producción, para corregir las deficiencias de diseño. FMEA de Proceso, su propósito es analizar como afectan al proceso los modos de falla y minimizar los efectos de falla en el proceso. Se usan durante la planeación de calidad y como apoyo durante la producción.

78 78 11C. Resumen de AMEFs Tipos de FMEAs FMEA de Sistema, su propósito es analizar como afectan al sistema los modos de falla y minimizar los efectos de falla en el sistema. Se usan antes de la liberación de productos a producción, para corregir las deficiencias del sistema. FMEA funcional (FMEA de caja negra), su propósito es analizar el desempeño de la parte o dispositivo de interés más que sus características específicas. Todos los tipos de FMEA se pueden aplicar al software

79 79 11D. Uso de técnicas y herramientas de DFX Es un método basado en el conocimiento para diseñar productos que tengan tantas características deseables como sea posible (calidad, confiabilidad, serviciabilidad, seguridad, facilidad de uso, etc..) 1. Los métodos DFX se presentan como guías de diseño. Por ejemplo para incrementar la eficiencia del ensamble es necesaria una reducción en el número de partes y los tipos de estas. La estrategia será verificar que cada parte es necesaria. 2. Cada método o herramienta debe tener alguna forma de verificar su efectividad por el usuario

80 80 11D. Uso de técnicas y herramientas de DFX 3. Determinar la estructura de herramientas DFX Se pueden requerir otros cálculos antes de que la herramienta se considere completa 4. Efectividad y contexto de la herramienta Evaluada por el usuario en exactitud de análisis e integridad 5. Enfoque en el proceso de desarrollo del producto 6. Mapeo de herramientas por nivel

81 81 11D. Características de los proyectos DFX Función y desempeño: Factores vitales para el producto Seguridad: El diseño debe hacer al producto seguro para manufactura, venta, uso y disposición Calidad: El diseño debe asegurar la calidad, confiabilidad y durabilidad

82 82 11D. Características de los proyectos DFX Confiabilidad Usando el AMEF de diseño se pueden anticipar fallas, se puede usar redundancia Facilidad de prueba: Los atributos de desempeño deben poder medirse fácilmente Manufacturabilidad (DFM): El diseño debe simplificar el producto para su manufactura por medio de partes y operaciones necesarias reducidas, incluye facilidades de prueba y embarque

83 83 11D. Características de los proyectos DFX Ensamble (DFA): El producto debe ser fácil de ensamblar para reducir tiempo de servicio, tiempo de reparación, tiempo de ciclo de lanzamiento. Se logra al usar menos partes, menos documentos, menos inventarios, menos inspecciones, menos ajustes y menos manejo de materiales, etc. Serviciabilidad (mantenabilidad y reparabilidad): Facilidad de servicio al presentar falla

84 84 11D. Diseño para X (DFX - AT&T) Mantenabilidad: El producto debe tener un desempeño satisfactorio durante su vida esperada con mínimo gasto, la mejor forma es asegurar la confiabilidad de los componentes. Debe haber menos tiempos muertos para mantenimiento, menos horas hombre de reparación, requerimientos reducidos para las partes y menores costos de mantenimiento Uso de sistemas de construcción modular, uso de partes nuevas, retiro de partes sospechosas, autodiagnóstico interconstruido, cambio periódico de partes, etc.

85 85 11D. Diseño para X (DFX - AT&T) Ergonomía, facilidad de uso: El producto debe adaptarse al ser humano. Anticiparse a errores humanos, prevenir un uso incorrecto, acceso de componentes mejorado, simplificación de las tareas del usuario, identificación de componentes Apariencia: Que el producto sea atractivo, requerimientos especiales para el usuario, estilo, compatibilidad de materiales y forma, aspecto proporcional, protección de daño por servicio

86 86 11D. Diseño para X (DFX - AT&T) Empaque: Considerar el tamaño y características físicas del producto, el método de empaque, automatización deseable Features: Accesorios, opciones disponibles para el producto Tiempo de entrada al mercado: Es deseable tener tiempos cortos de ciclo, es una gran ventaja salir antes que la competencia

87 87 11E. TRIZ Es una abreviación de Teoría de solución de problemas inventiva (del ruso Genrich Altshuller) La creatividad tradicional es de prueba y error lo que resulta muy costoso La evolución técnica e invención tienen ciertos patrones, se deben conocer para resolver problemas

88 88 11E. TRIZ Hay tres grupos de métodos para resolver problemas técnicos: Varios trucos (con referencia a una técnica) Métodos basados en utilizar los fenómenos y efectos físicos (cambiando el estado de las propiedades físicas de las substancias) Métodos complejos (combinación de trucos y física)

89 89 11E. TRIZ – Algoritmo para resolver problemas Analizar el problema Análisis del modelo del problema Uso de un diagrama de bloques definiendo la zona de operación Formulación del resultado final ideal (IFR) Uso de substancias externas y recursos de campo Uso de un banco de información. Determinando las restricciones físicas o químicas en el problema

90 90 11E. TRIZ – Algoritmo para resolver problemas Cambio o reformulación del problema Análisis del método que remueve la contradicción física: ¿Se proporciona una solución de calidad? Utilización de la solución hallada: Búsqueda de efectos secundarios hacia otros procesos Análisis de los pasos que orientan hacia la solución: Un análisis puede probar utilidad después

91 91 11E. TRIZ – 40 herramientas Segmentación Extracción Calidad local Asimetría Combinación/Consolidación Universalidad Anidamiento Contrapeso Contramedida previa Acción previa Compensación anticipada Acción parcial o excesiva Transición a una nueva dim. Vibración mecánica Acción periódica Continuidad de acción útil Apresurarse Convertir lo dañino a benéfico Construcción Neumática o hidráulica Membranas flexibles de capas delgadas Materiales porosos

92 92 11E. TRIZ – 40 herramientas Equipotencialidad Hacerlo al revés Retroalimentación Mediador Autoservicio Copiado Disposición Esferoidicidad Dinamicidad Cambio de color Homogeneidad Rechazar o recuperar partes Transformación de propiedades Fase de transición Expansión térmica Oxidación acelerada Ambiente inerte Materiales compuestos

93 93 11E. Diseño axiomático Es una metodología que busca reducir la complejidad de los procesos de diseño, por medio de la aplicación de un conjunto de principios o axiomas guía (Nam P. Suh del MIT) El propósito del diseño axiomático es hacer que los diseñadores sean más creativos, que reduzcan los procesos de búsqueda aleatoria, minimicen los procesos iterativos de prueba y error y determinen el mejor diseño entre las propuestas

94 94 11E. Diseño axiomático El proceso de diseño axiomático consiste de los siguientes pasos básicos: Establecer objetivos de diseño para cumplir requerimientos del cliente Generar ideas para crear soluciones Analizar las posibles soluciones para el mejor ajuste e los objetivos de diseño Implementar el diseño seleccionado

95 95 11E. Diseño axiomático El diseño axiomático es un proceso sistemático, científico que divide los requerimientos de diseño en 4 partes o dominios: Dominio del cliente: sus requerimientos Dominio funcional: son requerimientos funcionales (FRs) que el cliente quiere. Un FR es el conjunto mínimo de requerimientos independientes que describen los objetivos de diseño

96 96 11E. Diseño axiomático Dominio físico: son los parámetros de diseño (DPs) para cumplir los requerimientos de diseño Dominio de proceso: son variables de manufactura Para producir el producto

97 97 11E. Diseño axiomático El dominio previo indica los QUEs o atributos deseados y el dominio receptor representa los COMOs para cumplir el requerimiento

98 98 11E. Diseño axiomático Cada requerimiento (FR) es cubierto por una variable (DP), de otra forma la metodología es violada Las soluciones para cada dominio son las siguientes: Mapeo entre los dominios del cliente y funcionales: concepto de diseño Mapeo entre los dominios funcional y físico: diseño de productos (dibujos, especificaciones, tolerancias) Mapeo entre los dominios físico y del proceso: diseño del proceso

99 99 11E. Diseño axiomático Una empresa desea reducir su costo de materiales sin perder ciertas propiedades mecánicas: FR1 = Reducir costo de material en 20% FR2 = Mantener propiedades mecánicas originales Restricción = Costos totales de mfra. Menores a los actuales

100 100 11E. Diseño axiomático - Ejemplo Los parámetros de diseño se seleccionan para satisfacer los FRs. El diseñador en forma creativa genera soluciones DP1 = Obtener un material de relleno más barato DP2 = El material de relleno debe tener una resistencia similar La definición de FRs y DPs determinan el nuevo material

101 101 11E. Diseño axiomático - Ejemplo El Axioma 1 no se viola si FR1 se satisface con DP1 y FR2 con DP2 El mapeo de proceso se describe por medio de matrices matemáticas

102 102 11E. Diseño axiomático Suh propone que deben existir un conjunto fundamental de principios que determinan buenas prácticas de buen diseño. Esos principios se transformaron en dos axiomas: Un axioma es una afirmación formal de aquello que se conoce o utiliza en forma rutinaria, si se evidencia lo contrario, el axioma es descartado Axioma 1: Axioma de independencia Los requerimientos funcionales (FRs) son independientes uno de otro

103 103 11E. Diseño axiomático Axioma 2: Axioma de información El mejor diseño tiene la mínima cantidad de contenido de información Hay dos clases de restricciones que acotan la solución a minimizar las FRs: De entrada y de sistema Restricciones de entradaRestricciones de sistema TamañoForma geométrica PesoCapacidad de máquina MaterialesLocalización de planta CostosTiempo

104 104 11E. Diseño axiomático Las restricciones no tienen tolerancia, las FRs si. Hay tres definiciones de diseño usadas para enlazar FRs (requerimientos funcionales) a DPs (parámetros de diseño): No acoplamiento: un FR es independiente de otros FRs Acoplamiento: hay un enlace de FRs, se pueden desacoplar agregando componentes extra con más DPs Desacoplamiento: un FR acoplado puede ser separado pero puede requerirse contenido de información extra

105 105 11E. Diseño axiomático El axioma 2 de información trata con la complejidad. Si varios diseños satisfacen el axioma 1, el mejor diseño será el que tenga la menor información (medida de la incertidumbre) Suh define la información como: la medición del conocimiento requerido para satisfacer un FR dado en un nivel dado de la jerarquía FR El mejor diseño requiere menos información (obtenida por métodos matemáticos)

106 106 11E. Diseño axiomático Ejemplo: Requerimiento para maquinar una flecha de 4m +-0.1mm Probabilidad (p) = relación de tolerancia a dimensión P = 2(0.1) / 4 = 1 / 20 Información = I = log2 (1/p) = 4.32 bits Dada una serie de eventos FR pueden agregarse para obtener un índice I, entre menor sea es mejor

107 107 11E. Diseño axiomático Para facilidad de cálculo se puede usar e base de los logaritmos naturales. Cambiando la unidad de medida a NATS = bits Para el caso anterior I = ln(20) = 3.00 Nats Los axiomas son verdades fundamentales que siempre son observadas: Los teoremas y corolarios se derivan de axiomas Suh desarrolló 2 axiomas, 8 corolarios y 16 teoremas que forman la estructura del diseño axiomático

108 108 11E. Diseño axiomático TópicoDescripciónComentario Axioma 1De independenciaLos FRs son independientes Axioma 2De informaciónMinimizar el contenido de inf. Corolario 1Diseños acoplados o desacoplados Desacoplar o separar FRs Corolario 2Minimización de FRsRestricciones y FRs mínimas Corolario 3Integración de partes físicasIntegrar features de diseño Corolario 4EstandarizaciónUsar partes intercambiables Corolario 5Uso se simetríaUsar formas simétricas

109 109 11E. Diseño axiomático TópicoDescripciónComentario Corolario 6La mayor toleranciaEspecificar la mayor tolerancia permitida Corolario 7Diseño desacoplado con menos información Buscar un diseño desac. Que requiera menos información Corolario 8Reangularidad efectiva de un escalar El valor de la matriz de acoplamiento es la unidad Teorema 1Acoplamiento por insuficientes DPs DPs <= FRs Teorema 2Diseños acoplados o desacoplados Buscar igualar DPs con FRs Teorema 3Diseños redundantesDiseño acoplado si DPs>FRs Teorema 4Diseño idealDPs = FRs

110 110 11E. Diseño axiomático TópicoDescripciónComentario Teorema 5Necesidad de un nuevo diseñoCuando se incrementan FRs Teorema 6Indep. De trayectoria en diseños desacoplados El contenido de inf. del dis. Desac. es independiente Teorema 7Dependencia de la trayectoria de diseños acoplados y desac. El contenido de la inf. No es independiente Teorema 8Independencia y toleranciaCálculos matriciales (Suh) Teorema 9Diseño para manufacturabilidadCálculos matriciales (Suh) Teorema 10Modularidad de mediciones de independencia Cálculos matriciales (Suh) Teorema 11InvarianciaCálculos matriciales (Suh)

111 111 11E. Diseño axiomático TópicoDescripciónComentario Teorema 12Suma de informaciónInf. Para un conjunto de eventos puede agregarse Teorema 13Contenido de información del sistema total Si DPs son indep., el contenido de la inf. Es la suma de los eventos indiv. Teorema 14Contenido de inf. De diseños acoplados vs desacoplados El contenido de inf. Para cambios será mayor para diseños acoplados Teorema 15Interfase diseño - manufacturaCuando el sistema de mfra. Compromete la indep. de los FRs, se deben hacer cambios Teorema 16Igualdad de contenido de información Todo el contenido de información es relevante y no debe ponderarse

112 112 11E. Diseños basados en conjuntos Es una metodología de diseño de ingeniería concurrente de Toyota (SBCE) Inicia con una gama amplia de posibles soluciones, convergiendo a un conjunto menor de alternativas y a una solución final Los equipos de las diversas funciones pueden trabajar en diversas alternativas en paralelo, reduciendo gradualmente el conjunto de soluciones Es de gran apoyo la información de desarrollo, pruebas, clientes, etc. Para estrechar el conjunto de decisiones

113 113 11E. Diseños basados en conjuntos Los conjuntos de ideas son analizados y retrabajados para lograr proyectos más eficientes, robustos, óptimos. Es mejor que trabajar con una idea a la vez Es una analogía a un juego de 20 preguntas. Donde un jugador se le requerirá que identifique un objeto o problema desconocido con sólo 20 preguntas. Por ejemplo preguntar si se trata de un animal, vegetal o mineral, eliminará las posibilidades rápidamente Toyota es la única empresa que utiliza este método

114 114 11E. Diseños sistemáticos Proporciona una estructura de diseño alemana, en forma muy racional y produce soluciones válidas (VDI 2221 Systematic Aproach the Design of Technical Systems and Products) De acuerdo a Phal y Beitz se tienen 4 fases de diseño Clarificación de la tarea Diseño conceptual: identificar problemas esenciales y subfunciones Diseño del producto: desarrollo de conceptos, layouts, distribuciones Diseño detallado: finalizar dibujos, conceptos y generar documentación

115 115 11E. Diseños sistemáticos La estructura alemana usa la estructura siguiente: Determinación de los requerimientos de diseño Selección de los elementos de proceso adecuados Un método paso a paso transforma los puntos cualitativos a cuantitativos Se utiliza una combinación deliberada de elementos de complejidades diferentes

116 116 11E. Diseños sistemáticos Los pasos principales de la fase conceptual son: Clarificar la tarea Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras funcionales Búsqueda de soluciones con creatividad y tormenta de ideas Combinar principios de las soluciones y seleccionar cualitativamente Afirmar variantes del concepto, cálculos preliminares y layouts Evaluar variaciones del concepto

117 117 11E. Selección de conceptos de Pugh El QFD puede utilizarse para determinar los requerimientos técnicos del cliente como inicio para el desarrollo de nuevos productos Pugh sugiere un equipo multifuncional para el desarrollo de conceptos mejorados, iniciando con un conjunto de alternativas de diseño, los pasos se muestran a continuación: Seleccionar criterios: Criterios en base a los requerimientos técnicos Formar la matriz

118 118 Matriz de evaluación de Pugh CONCE PT OS Criterios A---SDS- B-S--AS- C++--T-- D+--+U-+ E++--M-- Más Menos Mismo010120

119 119 11E. Selección de conceptos de Pugh Clarificar los conceptos: Pueden requerir visualización Seleccionar el concepto Datum: El mejor diseño disponible Correr la matriz: Comparar cada concepto con el Datum (+ para el mejor concepto, - para el peor diseño, s para el mismo diseño) Evaluar los resultados: (sumar los + y -; los + contribuyen a la visión interna del diseño)

120 120 11E. Selección de conceptos de Pugh Atacar los negativos y reforzar los positivos: Activamente discutir los conceptos más prometedores. Cancelar o modificar los negativos Seleccionar un nuevo Datum y recorrer la matriz: se puede introducir un nuevo híbrido Planear tareas futuras: trabajo adicional para refinar Iterar: para llegar a un nuevo concepto ganador

121 121 11E. Selección de conceptos de Pugh Aplicando estos conceptos el equipo adquirirá: Mejor entendimiento de los requerimientos Mejor entendimiento de los problemas de diseño Mayor entendimiento de las soluciones potenciales Mayor entendimiento de la iteración de conceptos Mayor entendimiento de porque ciertos diseños son mejores que otros El deseo de crear conceptos adicionales

122 Preguntas 1. Un número de autores han recomendado las secuencias por las cuales la casa de la calidad (QFD) puede capturar las necesidades del cliente en el diseño. Por favor arreglar los siguientes detalles de diseño en una secuencia apropiada de inicio a fin: I. Requerimientos de producción II. Operaciones clave del proceso III. Características de las partes IV. características de ingeniería a. I, II, III y IVc. IV, II, III y I b. II, I, IV y IIId. IV, III, II, I 2. Los pasos de diseño en la secuencia del diseño robusto de Taguchi son: I. Diseño del concepto II, Diseño de parámetros III. Diseño de tolerancias a. I, II y IIIc. II, I y III b. I, III y IId. III, I y II 3. El análisis del modo y efecto de falla involucra la siguiente actividad: a. La determinación de la probabilidad de falla en un cierto periodo de tiempo b. El número esperado de fallas en un periodo de tiempo específico c. El análisis de la física de la falla para determinar exactamente como falla un producto y que causa la falla d. Un estudio de la probabilidad de éxito en un periodo de tiempo dado

123 Preguntas 4. Identificar los acrónimos que pueden ser considerados subconjuntos de DFX: I. DFSS II. DFA III. DFM a. Sólo Ic. I y III b. II y IIId. I, II y III 5. Cuando se enfrenta un problema complejo que requiere una solución inventiva, el método que produce resultados con el menor tiempo, esfuerzo y recursos es: a. Prueba y error b. Inventiva innata c. Uso de pasos de ARIZ en el método TRIZ d. Ciclo Planear-Hacer-Verificar-Actual (PDCA) 6. Los dominios de cliente, funcionales, físicos y de proceso se consideran elementos componentes de ¿cuál de los siguientes procesos DFSS? a. Diseño axiomático b. Diseño para X (DFX) c. TRIZ d. Ingeniería concurrente con base en conjuntos (SBCE)


Descargar ppt "1 Programa de certificación de Black Belts ASQ 11. Diseño para Seis Sigma P. Reyes / Septiembre 2007."

Presentaciones similares


Anuncios Google