Actividad1 Sanchez Campoy CM
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8/12/2019 Actividad1 Sanchez Campoy CM
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TRABAJO REALIZADO POR: CARMEN M SNCHEZ CAMPOY
PROFESORES: RAMN GUTIRREZ SNCHEZMARIA DOLORES RUIZ MEDINA
CURSO: DISEO ESTADSTICO EXPERIMENTAL Y CONTROL DE CALIDAD.APLICACIONES EN BIOCIENCIAS E INGENIERA
- MASTER ESTADSTICA APLICADA -
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ENUNCIADO
Realizar un resumen de la introduccin general, expuesta en el Tema 1, sobre los
elementos fundamentales que intervienen en el diseo de experimentos y control de
la calidad.
Exponer de forma razonada cules son los elementos bsicos que deben ser
considerados en la experimentacin estadstica.
Determinar las diferentes metodologas empleadas en el control estadstico de la
calidad, de acuerdo a las fases fundamentales que lo definen: Revisin, verificacin
y prevencin
Realizar un resumen de la introduccin general, expuesta en el Tema 1, sobre
los elementos fundamentales que intervienen en el diseo de experimentos y
control de la calidad.
El diseo de experimentos surge en todos los campos aplicados dada la necesidad de
extraer informacin sobre un proceso o sistema a partir de la realizacin de una serie
de pruebas o ensayos (experimentos virtuales). Se determinan las pruebas que
proporcionarn la informacin necesaria para identificar las causas de cambios
apreciados en la variable respuesta (variable output), cuando se modifican las
condiciones a travs de las variables de entrada que intervienen en el comportamiento
de la variable respuesta.
Las variables involucradas en el proceso pueden ser controlables ( )1,..., px x o nocontrolables ( )1,..., pz z , como objetivosdel diseo cabe destacar:
Determinar qu variables tienen una mayor influencia sobre la respuesta.
Determinar los valores ptimos de las variables controlables que influyen en
la respuesta para conseguir una mayor aproximacin de dicha variable a un
valor nominal deseado.
Determinar los valores ptimos de las variables controlables que permiten
reducir la variabilidad de la respuesta.
Determinar los valores ptimos de las variables controlables que permitenminimizar los efectos de las variables no controlables.
Uno de los objetivos primordiales del diseo es generar un proceso consistente y
robusto. En el campo de la ingeniera, por ejemplo, mejorar el rendimiento de procesos
de manufactura proporcionando resultados como la mejora del rendimiento del
proceso, la disminucin de la variabilidad, del tiempo de desarrollo as como de los
costos.
Como aspectos fundamentales que estn presentes en cualquier problema
experimental, tenemos: el diseo del experimento y el anlisis estadstico de los datos.
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Los tres principios bsicos del diseo estadstico de experimentos son:
La obtencin de rplicas (permiten obtener una estimacin del error
experimental y determinar con mayor exactitud el efecto de un factor en el
experimento).La aleatorizacin(permite suponer el hecho de que las observaciones y los
errores sean independientes, adems elimina los efectos de factores extraos).
El anlisis por bloques (incrementar la precisin del experimento. Bloque:
porcin ms homognea del material experimental).
Metodologa del diseo estadstico en la experimentacin:
El programa experimental debe ser progresivo y secuencial. La aplicacin del enfoque
estadstico en el diseo de experimentos requiere:
Deteccin y formulacin del problema: determinar el problema y realizar un
planteamiento claro del mismo y de los objetivos que conlleva su resolucin.
Seleccin de factores y niveles: especificar los factores que definen las
condiciones del experimento y que actan sobre la variable respuesta, los
intervalos de variacin de dichos factores y los niveles concretos que se
considerarn en cada experimento.
Diseo de la variable respuesta (o dependiente): de la caracterstica
medida usualmente se considera como variable respuesta el promedio o
desviacin estndar o ambos.
Seleccin del diseo experimental: debe tenerse en cuenta el tamao
muestral (nmero de rplicas), un orden adecuado de los ensayos
experimentales y determinar si se deben considerar bloques u otras
restricciones de la aleatorizacin.
Control sobre la realizacin del experimento: verificar que se cumplen las
condiciones programadas para la realizacin del experimento.
Anlisis de datos: se utilizarn mtodos estadsticos para obtener resultados
y conclusiones objetivas. Anlisis de residuos, verificacin de idoneidad del
modelo, etc..
Conclusiones y correcciones: Tras extraer de la interpretacin de los
resultados unas conclusiones vlidas, se debe proponer un mtodo de
actuacin para mejorar dichos resultados y corregir posibles defectos.
Directrices para la aplicacin de los mtodos estadsticos en la experimentacin
La adecuacin de las tcnicas de diseo y anlisis es la principal premisa que
generalmente se suele alcanzar con mtodos relativamente simples. El diseo
experimental se basa en el conocimiento sobre el sistema o proceso de inters. En
una primera fase, cuando el conocimiento es escaso, se disean experimentos no
demasiado extensos o complejos. Conforme se incrementa este conocimiento en
diferentes fases del programa experimental, se podrn incluir un mayor nmero de
factores, niveles, intervalos de variacin, etc. Es decir, el diseo es un procedimientoiterativo y progresivo.
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Una de las aplicaciones fundamentales del diseo estadstico de experimentos es la
determinacin de las condiciones ptimas para que un proceso de fabricacin
presente un determinado nivel de calidad.
Introduccin al control de la calidad en la empresa
Definicin1: (Dada por: American Standards Institute y American Society for Quality Control).
Calidades la totalidad de rasgos y caractersticas de un producto o servicio
que reflejan su capacidad para satisfacer unas necesidades concretas.
El crecimiento y desarrollo de la industria motiva la obtencin de tcnicas para el
control de la calidad en la empresa. La variabilidad inherente a los mtodos de
medicin en los que se basan estas tcnicas de control origina un planteamiento
estadstico de las mismas.
Las tcnicas estadsticas clsicas que inicialmente se aplicaron en el control de la
calidad fueron: La inspeccin por muestreo y los diagramas de control. Posteriormente,la incorporacin de las tcnicas de experimentos y series temporales han contribuido
al desarrollo de mtodos estadsticos para la prevencin de errores y mejora
continuada de la calidad.
Elementos bsicos relacionados con la calidad
Las exigencias sobre la calidad del producto expresadas por los consumidores han
originado en parte el que la empresa utilice dicha exigencia como argumento clave
para la competitividad. Se crean as sistemas de calidad en la empresa para llevar a
cabo la poltica y gestin de la calidad.
En la medida que dichas exigencias sean satisfechas, as ser la calidad que para
dichos consumidores tenga el mencionado producto. Generalmente, las expectativas
del cliente incluyen, entre otros, los aspectos relacionados con la amplitud del uso, la
seguridad, la fiabilidad y la economa.
La calidad se controla y mejora a lo largo de todo el proceso productivo, es decir, en el
diseo, en la fabricacin del producto, en la prestacin del servicio, en la
comercializacin, en el servicio tras la venta, etc.
Definicin2: (Dada por: Taguchi).
La calidaddel producto es la mnima prdida impuesta por este producto a
la sociedad durante la vida de dicho producto. La prdida impuesta a la
sociedad coincide con la prdida a largo plazo de la empresa.
En relacin con la definicin clsica de calidad, se tiene que un producto que cumple
las especificaciones ocasionar una prdida nula a la sociedad. Mientras que esta
prdida se incrementar segn nos alejemos de dichas especificaciones.
Funcin de prdida de Taguchi
Se establecen un valor (o varios valores) N nominales que reflejan las especificaciones.
Dicho valor (respectivamente valores) interviene en la funcin de prdida L como sigue:
( )2
L K x N= (resp.2
L K x N= )
(en caso en que x y N sean multidimensionales)
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Donde x es el valor de la caracterstica numrica de la calidad estudiada, N es el valor
nominal y K es una constante de proporcionalidad, que se calcula a partir de un punto
dado de la curva anterior. Cuando se incorporan errores de medicin en el modelo, as
como otras fuentes de variabilidad, la caracterstica estudiada se representa mediante
una variable aleatoria X con media y desviacin tpica (resp. medias y matriz de
covarianzas ). En este caso, el valor medio de la prdida representa mediante la
siguiente ecuacin:
[ ] ( )2 2( )E L K N = + .
Por tanto, la prdida media por unidad fabricada es menor cuanto menor es la
variabilidad de X y cuanto menor es el descentrado (sesgo).
El diseo de experimentos es utilizado por Taguchi para efectuar el llamado control Off
Line, cuyo objetivo es obtener productos robustos, disminuyendo la prdida mediante
un diseo adecuado del producto y del proceso.
A continuacin se describen brevemente los elementos fundamentales que intervienen
en la gestin y organizacin de la calidad en la empresa:
Poltica de la calidad: conjunto de directrices y objetivos generales de la
empresa relativos a la calidad, expresados formalmente por la direccin
general.
Gestin de la calidad: mediante ella se fijan los objetivos de la calidad, se
organizan los medios y material humano, se forma y motiva al personal, se
realizan auditoras, etc. Determina y aplica la poltica de la calidad.
Sistema de calidad: conjunto de acciones relacionadas con la organizacin,
el desarrollo de infraestructura y los recursos que se establecen para llevar a
cabo la gestin de la calidad.
Calidad total: es una modalidad de la gestin de la calidad cuyo objetivo
consiste en obtener un elevado y permanente nivel de competitividad de la
empresa mediante una mejora continuada de la calidad.
Aseguramiento de la calidad: conjunto de acciones planificadas y
sistemticas que son necesarias para garantizar que el nivel de calidad
propuesto se va a alcanzar.
Mejora continuada de la calidad: modalidad de poltica de calildad, en la
que se establecen objetivos dinmicos en materia de calidad que permiten
mejorar el proceso y el producto de forma continuada de acuerdo con su
evolucin.
Calidad del diseo y calidad de conformidad: estn relacionados con el
producto que se quiere obtener y el producto que realmente se obtiene,
respectivamente.
Control de la calidad: Tras fijar la calidad del diseo, es necesario obtener
una alta calidad de conformidad. Se deben establecer entonces mtodos de
trabajo que nos permitan comprobar la calidad de conformidad, comparando
las medidas del producto fabricado con las medidas ideales establecidas por lacalidad del diseo. Asimismo se deben desarrollar mtodos para interpretar las
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diferencias y actuar sobre ellas. Dichos mtodos definen el control de la calidad,
y su diseo cumple un doble objetivo:
- Mantener el proceso bajo control.
- Eliminar las causas atribuibles que ocasionan el incumplimiento de lasespecificaciones.
Modelos de actuacin de la empresa en materia de calidad
El concepto de proceso en este mbito es bastante amplio e incluye diversos factores,
tales como el material, la maquinaria, la mano de obra, el mtodo, el medio, etc. Se
pueden considerar tres actitudes claramente diferenciadas:
(i)No actuar: se retiran aquellas unidades defectuosas que son observadas.
Puesto que no se ha establecido una estructura sistemtica para inspeccin o
revisin, habr muchas unidades defectuosas que no sean defectuosas y que
lleguen al consumidor.(ii) Efectuar una inspeccin al 100%: Las unidades defectuosas sern
retiradas y en algunos casos reparadas. Por tanto, se evita el consumo de
unidades defectuosas. En cambio, no se corrigen los errores y,
consiguientemente, el proceso continuar fabricando unidades defectuosas.
(iii) Aplicar los mtodos estadsticos para controlar y mejorar la calidad
(prevencin de errores): Se produce tras el elevado costo que supone la
aplicacin de efectuar una inspeccin al 100% y ante la competitividad que
surge con el desarrollo de nuevas tecnologas en la empresa. La aplicacin de
mtodos estadsticos reduce costos y produce una mejora de la calidad del
proceso, incluyendo el desarrollo de tcnicas de prevencin que exigen unconocimiento ms amplio de las caractersticas del proceso.
Podemos distinguir los siguientes costos:
Costos de prevencin: son los costos asociados al diseo del producto y del
proceso desde el punto de vista de la calidad, as como los costos de
produccin dirigidos a prevenir la aparicin de defectos.
Costos de inspeccin: Comprenden los costos de medicin, revisin y
evaluacin de cada unidad producida para controlar la calidad.
Este tipo de costos aparecen en la inspeccin 100% y en la inspeccin por
muestreo.
Costos internos por defecto: aparecen cuando se detectan defectos en los
productos antes de que sean comercializados. Las unidades defectuosas
deben ser corregidas o bien desechadas.
Costos externos por defectos. Se generan cuando productos defectuosos
llegan al consumidor. Estos costos incluyen gastos asociados a periodos de
garanta, reclamaciones, responsabilidad legal, prdida de clientes, etc.
En el caso de no actuacin en materia de revisin del proceso y de la produccin o de
mejora de la calidad, los costos de inspeccin y prevencin no existen. Los costos
internos por defectos son pequeos; en cambio, los costos externos por defectos sonmuy altos.
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Cuando la poltica de la calidad adoptada se enfoca fundamentalmente a la revisin
del proceso y de la produccin, es decir, a la deteccin de errores, los costos de
inspeccin y por defectos internos son muy elevados. En cambio, los costos de
prevencin y por defectos externos son muy pequeos.
Exponer de forma razonada cules son los elementos bsicos que deben ser
considerados en la experimentacin estadstica.
De lo explicado en el tema y lo expuesto en el resumen anterior podemos presentar
los siguientes elementos bsicos que deben considerarse en la experimentacin
estadstica:
El programa experimental debe ser progresivo y secuencial. La aplicacin del enfoque
estadstico en el diseo de experimentos requiere:
Deteccin y formulacin del problema: determinar el problema y realizar unplanteamiento claro del mismo y de los objetivos que conlleva su resolucin.
Seleccin de factores y niveles: especificar los factores que definen las
condiciones del experimento y que actan sobre la variable respuesta, los
intervalos de variacin de dichos factores y los niveles concretos que se
considerarn en cada experimento.
Diseo de la variable respuesta (o dependiente): de la caracterstica
medida usualmente se considera como variable respuesta el promedio o
desviacin estndar o ambos.
Seleccin del diseo experimental: debe tenerse en cuenta el tamaomuestral (nmero de rplicas), un orden adecuado de los ensayos
experimentales y determinar si se deben considerar bloques u otras
restricciones de la aleatorizacin.
Control sobre la realizacin del experimento: verificar que se cumplen las
condiciones programadas para la realizacin del experimento.
Anlisis de datos: se utilizarn mtodos estadsticos para obtener resultados
y conclusiones objetivas. Anlisis de residuos, verificacin de idoneidad del
modelo, etc..
Conclusiones y correcciones: Tras extraer de la interpretacin de losresultados unas conclusiones vlidas, se debe proponer un mtodo de
actuacin para mejorar dichos resultados y corregir posibles defectos.
Podemos completar la lista de elementos bsicos comentando que la adecuacin de
las tcnicas de diseo y anlisis es la principal premisa que generalmente se suele
alcanzar con mtodos relativamente simples.
El diseo experimental se basa en el conocimiento sobre el sistema o proceso de
inters. En una primera fase, cuando el conocimiento es escaso, se disean
experimentos no demasiado extensos o complejos. Conforme se incrementa este
conocimiento en diferentes fases del programa experimental, se podrn incluir un
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mayor nmero de factores, niveles, intervalos de variacin, etc. Es decir, el diseo es
un procedimiento iterativo y progresivo.
Determinar las diferentes metodologas empleadas en el control estadstico de lacalidad, de acuerdo a las fases fundamentales que lo definen: Revisin,
verificacin y prevencin
El concepto de proceso en este mbito es bastante amplio e incluye diversos factores,
tales como el material, la maquinaria, la mano de obra, el mtodo, el medio, etc. Se
pueden considerar tres actitudes claramente diferenciadas:
(i)No actuar: se retiran aquellas unidades defectuosas que son observadas.
Puesto que no se ha establecido una estructura sistemtica para inspeccin o
revisin, habr muchas unidades defectuosas que no sean defectuosas y que
lleguen al consumidor.(ii) Efectuar una inspeccin al 100%: Las unidades defectuosas sern
retiradas y en algunos casos reparadas. Por tanto, se evita el consumo de
unidades defectuosas. En cambio, no se corrigen los errores y,
consiguientemente, el proceso continuar fabricando unidades defectuosas.
(iii) Aplicar los mtodos estadsticos para controlar y mejorar la calidad
(prevencin de errores): Se produce tras el elevado costo que supone la
aplicacin de efectuar una inspeccin al 100% y ante la competitividad que
surge con el desarrollo de nuevas tecnologas en la empresa. La aplicacin de
mtodos estadsticos reduce costos y produce una mejora de la calidad del
proceso, incluyendo el desarrollo de tcnicas de prevencin que exigen unconocimiento ms amplio de las caractersticas del proceso.
Actualmente son tres las lneas en las que se centra el control y la gestin de la
calidad:
(i)El control estadstico de la calidad: en esta lnea destaca el control Off Linede
Taguchi, cuyo objetivo fundamental es el de obtener productos y procesos robustos,
poco sensibles a las causas de variacin. La metodologa utilizada es la de los diseos
de experimentos con peculiaridades propias establecidas por Taguchi. Tambin hay
que mencionar el auge adquirido por los grficos de control Multivariantes, basados en
el estudio conjunto de variables cuantitativas de la calidad que se hallancorrelacionadas.
(ii) Calidad Total: se desarrolla en un ambiente de gran competitividad donde el
cliente es el objetivo principal de la produccin. Consiste en el compromiso global de la
empresa en una mejora continuada de la calidad utilizando los medios necesarios para
que todo el personal se involucre en este objetivo comn.
(iii)Aseguramiento de la calidad: la inspeccin al 100% es muy cara, e inviable en
algunos casos. Surge as la tendencia actual de organizar la empresa para desarrollar
todo tipo de acciones planificadas y sistemticas para proporcionar a los clientes la
confianza en que los productos y servicios cumplirn las exigencias requeridas en
relacin con la calidad. Existen cinco normas que constituyen el modelo normalizado
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bsico de aseguramiento de la calidad: ISO-9000, ISO-9001, ISO-9002, ISO-9003 e
ISO-9004.
