Upload
truongtuong
View
216
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
DISEÑO PARA SEIS SIGMA
(DFSS)
Primitivo Reyes Aguilar
Noviembre 2008
Página 1 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
11. Diseño para Seis Sigma
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
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
Trabajo previo al desarrollo:
Filtraje
Análisis de mercados
Evaluaciones técnicas
Investigación de mercados
Análisis del negocio
Página 2 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Buena definición del producto y del proyecto
Calidad en la ejecución de los pasos del desarrollo y del diseño
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
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
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
Página 3 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Mantenimiento: son actividades posteriores a la liberación asociadas con el
desarrollo del producto
Aprendizaje continuo: reportes de estatus del proyecto y evaluaciones
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
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
GE Plastics sugiere usar las mejores prácticas en cada etapa de desarrollo de los productos
como son:
Página 4 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
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
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
Página 5 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Diseñar: Desarrollar los detalles para producir y cumplir los requerimientos del
cliente
Verificar: Validar y verificar el diseño
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
Página 6 de 55
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
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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”
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
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)
Página 7 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
La planeación de la producción (QUE’s = Operaciones clave del proceso y COMO’s =
requerimientos de producción)
IX.C Diseño y proceso robustosGenichi 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
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
Página 8 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Ejemplo de fabricación de ladrillos con mucha variación dimensional:
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
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
Página 9 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
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
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
Calcular las relaciones Señal / Ruido de los datos experimentales de acuerdo a lo
que se busque:
Página 10 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
Relaciones Señal a ruido:
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
Página 11 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
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:
Ejemplo:
Si m = 7;
y = 7.5;
Página 12 de 55
2
2 2
2 2
( ) ( )
( ) var
L y k y mCosto producto defectivo Ak
Toleranciamedia de y m Noes ianza
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
A = $ 50;
Tolerancia = (7.25-6.75)
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
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
Página 13 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
El cliente tiene unas tolerancias funcionales y la organización tiene tolerancias de
especificación
Diseño de tolerancias:
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
Tolerancias para mayor es mejor
Página 14 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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.
Tolerancias para menor es mejor
Se aplican las mismas fórmulas utilizadas para el cálculo de toelrancias:
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
Página 15 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
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.
Análisis del Modo y Efecto de Falla (AMEF)
¿ 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.
Página 16 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Existe el estándar MIL-STD-1629, Procedure for Performing a Failure Mode, Effects and
Criticality Analysis
Definición y tipos de AMEFs
Definiciones:
Página 17 de 55
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),
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 Flojofracturado de mayor tamañoFlojo equivocadoEfecto
- 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 Procesoruidoso Deterioro
prematurooperación errática Claridad
insuficienteCausa - 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
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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.
¿Cuando iniciar un FMEA?
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.
Página 18 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Página 19 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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.
Página 20 de 55
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de FMEA ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Sev.
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Controles de Diseño
Actuales
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLA AMEF de Diseño
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de AMEF ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Sev.
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Controles del Diseño Actual
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
ciona una aber-tura de aire entrediente y diente
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLA AMEF de Diseño
Relacione lasfunciones deldiseño de la
parte o ensamble
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Página 21 de 55
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de AMEF ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Sev.
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Controles del Diseño Actual
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
ciona una aber-tura de aire entrediente y diente
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLA AMEF de Diseño
Relacione lasfunciones deldiseño de la
parte o ensamble
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
Página 22 de 55
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de AMEF ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Div
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Controles de Diseño
Actuales
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
La abertura delengrane propor La abertura nociona una aber- es suficientetura de aire entrediente y diente
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLAAMEF de Diseño
Identificar modos de falla Tipo 1 inherentes al
diseño
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
11C. Rangos de Severidad (AMEFD)Efecto Rango Criterio
No 1 Sin efecto
Muy poco 2 Cliente no molesto. Poco efecto en el desempeño del artículo o sistema.
Poco 3 Cliente algo molesto. Poco efecto en el desempeño del artículo o sistema.
Menor 4 El cliente se siente un poco fastidiado. Efecto menor en el desempeño del artículo o sistema.
Moderado 5 El cliente se siente algo insatisfecho. Efecto moderado en el desempeño del artículo o sistema.
Significativo 6 El cliente se siente algo inconforme. El desempeño del artículo se ve afectado, pero es operable y está a salvo. Falla parcial, pero operable.
Mayor 7 El cliente está insatisfecho. El desempeño del artículo se ve seriamente afectado, pero es funcional y está a salvo. Sistema afectado.
Extremo 8 El cliente muy insatisfecho. Artículo inoperable, pero a salvo. Sistema inoperable.
Serio 9 Efecto 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.
Peligro 10 Efecto peligroso. Seguridad relacionada - falla repentina. Incumplimiento con reglamento del gobierno.
Página 23 de 55
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de AMEF ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Div
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Diseño Actualde Controles
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
La abertura delengrane propor La abertura no LOCAL:ciona una aber- es suficiente Daño a sensortura de aire entre de velocidad ydiente y diente engrane
MAXIMO PROXIMOFalla en eje
CON CLIENTEEquipo parado
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLA AMEF de Diseño
Describir los efectos de modo de falla en:
LOCALEl mayor subsecuente
Y Usuario final
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
Página 24 de 55
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de AMEF ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Sev.
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Diseño Actualde Controles
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
La abertura delengrane propor La abertura no LOCAL:ciona una aber- es suficiente Daño a sensortura de aire entre de velocidad ydiente y diente engrane
MAXIMO PROXIMOFalla en eje 7
CON CLIENTEEquipo parado
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLA AMEF de Diseño
Usar tabla para determinar severidad o
gravedad
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
11C. Rangos de Ocurrencia (AMEFD)Ocurrencia CriteriosRemota Falla improbable. No existen fallas
asociadas con este producto o con un producto casi idéntico
Muy Poca Sólo fallas aisladas asociadas con este producto o con un producto casi idéntico
Poca Fallas aisladas asociadas con productos similares
Moderada Este producto o uno similar ha tenido fallas ocasionales
Alta Este producto o uno similar han fallado a menudo
Muy alta La falla es casi inevitable
Probabilidad de FallaRango1 <1 en 1,500,000 Zlt > 5
2 1 en 150,000 Zlt > 4.5
3 1 en 30,000Zlt > 4
4 1 en 4,500 Zlt > 3.5 5 1 en 800 Zlt > 3 6 1 en 150 Zlt > 2.5
7 1 en 50 Zlt > 2 8 1 en 15 Zlt > 1.5
9 1 en 6 Zlt > 1 10 >1 en 3 Zlt < 1Nota:
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.
Página 25 de 55
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de AMEF ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Sev.
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Diseño Actualde Controles
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
La abertura delengrane propor La abertura no LOCAL:ciona una aber- es suficiente Daño a sensortura de aire entre de velocidad ydiente y diente engrane
MAXIMO PROXIMOFalla en eje 7
CON CLIENTEEquipo parado
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLA AMEF de Diseño
Identificar causas de diseño de causas, y mecanismos de falla
que pueden ser señalados para los
modos de falla identificada.
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
Página 26 de 55
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de AMEF ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Sev.
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Controles de Diseño Actual
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
La abertura delengrane propor La abertura no LOCAL:ciona una aber- es suficiente Daño a sensortura de aire entre de velocidad ydiente y diente engrane
MAXIMO PROXIMOFalla en eje 7 3
CON CLIENTEEquipo parado
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLA AMEF de Diseño
Rango de probabilidades en que la causa identificada
ocurra
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Tercera Línea de Defensa - Reducir impactos/consecuencias de falla
Página 27 de 55
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de AMEF ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Sev.
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Controles de Diseño Actual
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
La abertura delengrane propor La abertura no LOCAL:ciona una aber- es suficiente Daño a sensortura de aire entre de velocidad ydiente y diente engrane
MAXIMO PROXIMOFalla en eje 7 3
CON CLIENTEEquipo parado
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLA AMEF de Diseño
¿Cuál es el método de control actual que usa
ingeniería para evitar el modo de falla?
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
1 Detectado antes de la ingeniería prototipo
2 - 3 Detectado antes de entregar el diseño
4 - 5 Detectado antes de producción masiva
6 - 7 Detectado antes del embarque
8 Detectado después del embarque pero antes de que el
cliente lo reciba
9 Detectado en campo, pero antes de que ocurra la falla
10 No detectable hasta que ocurra la falla en campo
Página 28 de 55
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de AMEF ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Sev.
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Controles de Diseño Actual
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
La abertura delengrane propor La abertura no LOCAL:ciona una aber- es suficiente Daño a sensortura de aire entre de velocidad ydiente y diente engrane
MAXIMO PROXIMOFalla en eje 7 3 5
CON CLIENTEEquipo parado
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLA AMEF de Diseño
¿Cuál es la probabilidad de detectar la causa de
falla?
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Calcular RPN (Número de Prioridad de Riesgo)
Producto de Severidad, Ocurrencia, y Detección
RPN / Gravedad usada para identificar CTQs
Severidad mayor o igual a 8
RPN mayor a 150
Página 29 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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 .
Página 30 de 55
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________ AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de AMEF ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Sev.
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Controles de Diseño Actual
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
La abertura delengrane propor La abertura no LOCAL:ciona una aber- es suficiente Daño a sensortura de aire entre de velocidad ydiente y diente engrane
MAXIMO PROXIMOFalla en eje 7 3 5 105
CON CLIENTEEquipo parado
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLA AMEF de Diseño
Riesgo = Severidad x Ocurrencia x Detección
Reducir el riesgo general del diseño
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
AMEFP o AMEF de ProcesoSu 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 ProcesoFalla Forma en que el Forma en que el proceso falla
producto falla al producir el requerimientoque se pretende
Controles Técnicas de Diseño de Controles de Proceso Verificación/Validación
Página 31 de 55
Componente ______________________ Responsable del Diseño ____________ AMEF Número _________________Ensamble ________________ Preparó _______________ Pagina _______de _______Equipo de Trabajo ___________ FECHA (orig.) de AMEF ______(rev.) ______
Funciónde
Artículo
Modos de FallaPotenciales
Efecto (s)Potencial (es)
de falla
Sev.
Causa(s)Potencial(es)
de los Mecanismosde falla
Occur
Controles de Diseño Actual
Detec
RPN
AcciónSugerida
Responsabley fecha límite
de Terminación
AcciónAdoptada
Sev
Occ
Det
RPN
La abertura delengrane propor La abertura no LOCAL:ciona una aber- es suficiente Daño a sensortura de aire entre de velocidad ydiente y diente engrane
MAXIMO PROXIMOFalla en eje 7 3 5 105
CON CLIENTEEquipo parado
Resultados de Acción
ANALISIS DEL MODO Y EFECTO DE FALLA AMEF de Diseño
Usar RPN para identificar acciones futuras. Una vez que
se lleva a cabo la acción, recalcular el RPN.
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Página 32 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
11C. Rangos de Severidad (FMEAP)Efecto Rango CriterioMenor 1 Irracional 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.
Bajo 2-3 Debido 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.
Moderado 4-5-6 La 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 consecuenciaen trabajo duplicado no programado/reparación y/o daño del equipo.
Alto 7-8 Alto 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 Alto 9-10 La 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).
11C. Rangos de Ocurrencia (FMEAP)
Ocurrencia CriterioRemota Falla improbable. No existen fallas
asociadas con este proceso o con un proceso casi idéntico
Muy Poca Sólo fallas aisladas asociadas con este proceso o con un proceso casi idéntico
Poca Fallas aisladas asociadas con procesos similares
Moderada Este proceso o uno similar ha tenido fallas ocasionales, aunque no en grandes proporciones
Alta Este proceso o uno similar han fallado a menudo
Muy alta La falla es casi inevitable
Probabilidad de FallaRango1 <1 en 1,500,000 Zlt > 5
2 1 en 150,000 Zlt > 4.5
3 1 en 30,000Zlt > 4
4 1 en 4,500 Zlt > 3.5 5 1 en 800 Zlt > 3 6 1 en 150 Zlt > 2.5
7 1 en 50 Zlt > 2 8 1 en 15 Zlt > 1.5
9 1 en 6 Zlt > 1 10 >1 en 3 Zlt < 1
Página 33 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
11C. Rango de Detección (FMEAP)Detección Rango CriterioMuy Alta 1-2 El (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.
Alta 3-4 Los controles tienen una gran oportunidad de detectar el modo defalla. El proceso automáticamente detecta la falla.
Moderada 5-6 Los controles pueden detectar la existencia de un modo de falla.
Baja 7-8 Los controles tienen poca oportunidad de detectar la existencia de un modo de falla.
Muy Baja 9 Los controles probablemente no detectarán la existencia del modo de falla.
Absoluta certeza 10 Los 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.
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
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.
Página 34 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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.
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
Página 35 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
IX.B Uso de técnicas y herramientas de DFXEs 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
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
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
Página 36 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Calidad: El diseño debe asegurar la calidad, confiabilidad y durabilidad
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
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
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.
Página 37 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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.
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
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
IX.D Herramientas de diseño especiales
2. Tácticas
Página 38 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Teoría y uso de la teoría de solución creativa de problemas 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
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)
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
Cambio o reformulación del problema
Análisis del método que remueve la contradicción física:
Página 39 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
¿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
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
Página 40 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Materiales porosos
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
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
El proceso de diseño axiomático consiste de los siguientes pasos básicos:
Página 41 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
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
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
El dominio previo indica los QUE’s o atributos deseados y el dominio receptor
representa los COMOs para cumplir el requerimiento
Página 42 de 55
Necesidadesdel Cliente
Requerimientos
funcionales
Variables dediseño
Variables deproceso
Dominiodel cliente
Dominiofuncional
Dominiofísico
Dominio deProceso
Mapa de dominios
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
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
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
Página 43 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
DP2 = El material de relleno debe tener una resistencia similar
La definición de FRs y DPs determinan el nuevo material
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
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
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
Las restricciones no tienen tolerancia, las FRs si.
Página 44 de 55
TiempoCostosLocalización de plantaMaterialesCapacidad de máquinaPeso
Forma geométricaTamañoRestricciones de sistemaRestricciones de entrada
TiempoCostosLocalización de plantaMaterialesCapacidad de máquinaPeso
Forma geométricaTamañoRestricciones de sistemaRestricciones de entrada
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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
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)
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
Página 45 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Para facilidad de cálculo se puede usar e base de los logaritmos naturales. Cambiando
la unidad de medida a NATS = 1.443 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
Página 46 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
DISEÑO AXIOMÁTICO
Página 47 de 55
Usar formas simétricasUso se simetríaCorolario 5Usar partes intercambiablesEstandarizaciónCorolario 4Integrar features de diseñoIntegración de partes físicasCorolario 3Restricciones y FRs mínimasMinimización de FRsCorolario 2
Desacoplar o separar FRsDiseños acoplados o desacoplados
Corolario 1Minimizar el contenido de inf.De informaciónAxioma 2Los FRs son independientesDe independenciaAxioma 1
ComentarioDescripciónTópico
Usar formas simétricasUso se simetríaCorolario 5Usar partes intercambiablesEstandarizaciónCorolario 4Integrar features de diseñoIntegración de partes físicasCorolario 3Restricciones y FRs mínimasMinimización de FRsCorolario 2
Desacoplar o separar FRsDiseños acoplados o desacoplados
Corolario 1Minimizar el contenido de inf.De informaciónAxioma 2Los FRs son independientesDe independenciaAxioma 1
ComentarioDescripciónTópico
DPs = FRsDiseño idealTeorema 4Diseño acoplado si DPs>FRsDiseños redundantesTeorema 3
Buscar igualar DPs con FRsDiseños acoplados o desacoplados
Teorema 2
DPs <= FRsAcoplamiento por insuficientes DPs
Teorema 1
El valor de la matriz de acoplamiento es la unidad
Reangularidad efectiva de un escalar
Corolario 8
Buscar un diseño desac. Que requiera menos información
Diseño desacoplado con menos información
Corolario 7
Especificar la mayor tolerancia permitida
La mayor toleranciaCorolario 6ComentarioDescripciónTópico
DPs = FRsDiseño idealTeorema 4Diseño acoplado si DPs>FRsDiseños redundantesTeorema 3
Buscar igualar DPs con FRsDiseños acoplados o desacoplados
Teorema 2
DPs <= FRsAcoplamiento por insuficientes DPs
Teorema 1
El valor de la matriz de acoplamiento es la unidad
Reangularidad efectiva de un escalar
Corolario 8
Buscar un diseño desac. Que requiera menos información
Diseño desacoplado con menos información
Corolario 7
Especificar la mayor tolerancia permitida
La mayor toleranciaCorolario 6ComentarioDescripciónTópico
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Página 48 de 55
Cálculos matriciales (Suh)InvarianciaTeorema 11
Cálculos matriciales (Suh)Modularidad de mediciones de independencia
Teorema 10Cálculos matriciales (Suh)Diseño para manufacturabilidadTeorema 9Cálculos matriciales (Suh)Independencia y toleranciaTeorema 8
El contenido de la inf. No es independiente
Dependencia de la trayectoria de diseños acoplados y desac.
Teorema 7
El contenido de inf. del dis. Desac. es independiente
Indep. De trayectoria en diseños desacoplados
Teorema 6Cuando se incrementan FRsNecesidad de un nuevo diseñoTeorema 5
ComentarioDescripciónTópico
Cálculos matriciales (Suh)InvarianciaTeorema 11
Cálculos matriciales (Suh)Modularidad de mediciones de independencia
Teorema 10Cálculos matriciales (Suh)Diseño para manufacturabilidadTeorema 9Cálculos matriciales (Suh)Independencia y toleranciaTeorema 8
El contenido de la inf. No es independiente
Dependencia de la trayectoria de diseños acoplados y desac.
Teorema 7
El contenido de inf. del dis. Desac. es independiente
Indep. De trayectoria en diseños desacoplados
Teorema 6Cuando se incrementan FRsNecesidad de un nuevo diseñoTeorema 5
ComentarioDescripciónTópico
Todo el contenido de información es relevante y no debe ponderarse
Igualdad de contenido de información
Teorema 16
Cuando el sistema de mfra. Compromete la indep. de los FRs, se deben hacer cambios
Interfase diseño - manufacturaTeorema 15
El contenido de inf. Para cambios será mayor para diseños acoplados
Contenido de inf. De diseños acoplados vs desacoplados
Teorema 14
Si DPs son indep., el contenido de la inf. Es la suma de los eventos indiv.
Contenido de información del sistema total
Teorema 13
Inf. Para un conjunto de eventos puede agregarse
Suma de informaciónTeorema 12ComentarioDescripciónTópico
Todo el contenido de información es relevante y no debe ponderarse
Igualdad de contenido de información
Teorema 16
Cuando el sistema de mfra. Compromete la indep. de los FRs, se deben hacer cambios
Interfase diseño - manufacturaTeorema 15
El contenido de inf. Para cambios será mayor para diseños acoplados
Contenido de inf. De diseños acoplados vs desacoplados
Teorema 14
Si DPs son indep., el contenido de la inf. Es la suma de los eventos indiv.
Contenido de información del sistema total
Teorema 13
Inf. Para un conjunto de eventos puede agregarse
Suma de informaciónTeorema 12ComentarioDescripciónTópico
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Diseños basados en conjuntosEs 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
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
Página 49 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Diseños sistemáticosProporciona 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
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
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
Página 50 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Evaluar variaciones del concepto
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
Matriz de evaluación de Pugh
Clarificar los conceptos: Pueden requerir visualización
Seleccionar el concepto Datum:
Página 51 de 55
021010Mismo433522Menos101023Más--M--++E+-U+--+D--T--++C-SA--S-B-SDS---A7654321CriteriosST OE PCNOC
021010Mismo433522Menos101023Más--M--++E+-U+--+D--T--++C-SA--S-B-SDS---A7654321CriteriosST OE PCNOC
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
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)
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
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
Página 52 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Página 53 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
Preguntas de examen
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 producciónII. Operaciones clave del procesoIII. Características de las partesIV. características de ingeniería
a. I, II, III y IV c. IV, II, III y Ib. II, I, IV y III d. IV, III, II, I
2. Los pasos de diseño en la secuencia del diseño robusto de Taguchi son:
I. Diseño del conceptoII, Diseño de parámetrosIII. Diseño de tolerancias
a. I, II y III c. II, I y IIIb. I, III y II d. 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 determinado periodo de tiempob. El número esperado de fallas en un periodo de tiempo específicoc. El análisis de la física de la falla para determinar exactamente como falla un producto y que causa la fallad. Un estudio de la probabilidad de éxito en un periodo de tiempo dado
Resp. 1. d, 2 a, 3 c
4. Identificar los acrónimos que pueden ser considerados subconjuntos de DFX:
I. DFSSII. DFAIII. DFM
a. Sólo I c. I y IIIb. II y III d. 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:
Página 54 de 55
DISEÑO PARA SEIS SIGMA BLACK BELTS P. Reyes / Abril 2009
a. Prueba y errorb. Inventiva innatac. Uso de pasos de ARIZ en el método TRIZd. 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. TRIZd. Ingeniería concurrente con base en conjuntos (SBCE)
4 b, 5 c, 6 a
Página 55 de 55