CAPACIDAD DE PROCESO

La capacidad del proceso es la medida de la reproducibilidad intrínseca del producto resultante de un proceso.

Dado que los términos no científicos son inadecuados para la comunicación en el ámbito industrial, se define:

Proceso: Es una combinación única de maquinas herramientas, métodos materiales y hombres.

Capacidad: Esta palabra se usa en el sentido de posibilidad basada en realizaciones contrastadas y lograr resultados mensurables.

Medida: Se refiere al hecho de que la capacidad del proceso sea cuantificada con los datos que, a su vez, son el resultado de la medición del trabajo realizado por el proceso.

Reproductibilidad intrínseca: Se refiere ala uniformidad del producto resultante de un proceso que esta en estado de control estadístico.”Reproductibilidad instantánea” seria un sinónimo.

Producto: La medición se hace sobre el producto dado que la variación del producto es el resultado final.

Tipos de procesos

El concepto de capacidad del proceso puede ser comprendido mejor con la exposición de algunos de los conceptos mas frecuentes. La figura siguiente presenta el caso ideal de un proceso en estado de control estadístico, pero esta no será siempre la condición que se presente cotidianamente.

66σσ

Algunos tipos de procesos más comunes

a. Cambio repentino debido al ajuste de la herramienta, cambio en las características de la materia prima.

b. Interrupción, durante la cual la máquina se enfría y luego gradualmente se calienta de nuevo hasta que se restablece la dimensión original.

c. Puesta en marcha de una máquina el lunes en la mañana con el correspondiente ajuste del equipo.

d. Ajustes frecuentes o corrección.e. Cambos en la dispersión y en la cota debido a cambios en las condiciones

de operación o cambios en la materia prima.

c.

e.

d.

b.a.

Calculo de la capacidad del proceso

Capacidad del proceso = 6σDonde 6σ = Desviación estándar de proceso Bajo control estadístico, es decir sin cambios ni desviaciones repentinas.

La mayor parte de los procesos industriales, especialmente en las industrias de procesos químicos, funcionan bajo estado e control estadístico. Para estos procesos, la capacidad del proceso calculada de 6 σ puede ser comparada diferente a las especificaciones y se puede hacer juicio sobre su adecuación. Sin embargo la mayoría de los procesos industriales muestran desviaciones y cambios repentinos. Estas desviaciones de lo ideal son un hecho real y deben tenerse en cuenta en el momento de calcularse los índices de capacidad del proceso.

Medición de la capacidad del proceso

Un cierto número de procesos han sido desarrollados para medir la capacidad del proceso. Uno de estos el método de grafico de control es rigurosamente correcto, el resto son aproximaciones.

Método del grafico de control

Se seleccionan 10 grupos de 5 piezas cada uno (para mínimo 50 datos). Por medio de un grafico de control X – R se comprueba si existe falta de control estadístico, si no existe, la capacidad del proceso se calcula en 6σ, que incluye el 99.75% de los datos. Los 6σ son calculados por la formula:

2

66dR

Donde R = Recorrido o intervalo medio de los 10 subgrupos.d2 = Constante parar convertir los recorridos en desviaciones estándar, para el tamaño particular de subgrupos, 5 en este caso.

Si el proceso evidencia falta de control, el analista puede:

1. Descartar los datos, tratar de eliminar la causa que provoca la condición de fuera de control y repetir el estudio de capacidad del proceso.

2. Aceptar el cálculo como una buena aproximación de la capacidad del proceso.

Método de distribución de frecuencias

Se toma generalmente una muestra de 50 piezas consecutivas, durante cuyo tiempo no se hacen ajustes a las maquinas o herramientas. Se miden todas las

piezas, se anotan los datos en forma de distribución de frecuencias y se calcula la desviación estándar. Entonces la capacidad del proceso se considera igual a 6σ.Este método es aproximado dado que la distribución de frecuencias puede fallar y no descubrir desviaciones o cambios del proceso. En este caso se deberá recurrir a las cartas de control, para mayor seguridad en cuanto a la forma en que se presentan los datos.

Capacidad del proceso vs. Especificación del producto

La principal razón para cuantificar la capacidad de un proceso es la de calcular la habilidad del proceso para mantener dentro de las especificaciones del producto. Para procesos que están bajo control estadístico, una comparación de la variación de6σ con los límites de especificaciones permite un fácil cálculo del porcentaje de defectuosos mediante la tolerancia estadística convencional.

El índice de capacidad del proceso es la formula utilizada para calcular la habilidad del proceso de cumplir con las especificaciones y se expresa de la siguiente manera:

Donde: ICP: Índice de Capacidad del ProcesoLSE: Limite superior EspecificadoLIE: Limite inferior Especificadoσ: Desviación estándar de los datos individuales

Donde:

R = Promedio de los rangos de la carta de control.d2 = Constante de calculo.

El ICP puede asumir varios valores, que los analistas clasifican entre valor 1 y valor 4 según sea la habilidad del proceso para cumplir con las especificaciones:

ICP Clase de proceso

Decisión

ICP>1.33 1 Más que adecuado, incluso puede exigirse más en términos de su capacidad.

1<ICP<1.33 2 Adecuado para lo que fue diseñado. Requiere control estrecho si se acerca al valor de 1

0.67<ICP<1 3 No es adecuado para cumplir con el diseño inicial.ICP<0.67 4 No es adecuado para cumplir con el diseño inicial.

Análisis de la capacidad del proceso

Se utiliza con dos objetivos principales, implicando ambos las especificaciones del producto:

1. Como ayuda a la predicción. ¿Es este proceso capaz de cumplir permanentemente con las especificaciones del producto?

2. Como ayuda al análisis. ¿Por qué este proceso no cumple con las especificaciones establecidas?

El termino “Análisis de la capacidad del proceso” se refiere a la actividad de estudiar el proceso en un esfuerzo por responder ambas preguntas.

Relación entre los parámetros de la variable y los límites de especificación. Incluyendo los valores de Cpk que pueden asumir según su comportamiento frente a las especificaciones:

a. El proceso no esta en capacidad de cumplir con las especificaciones.b. Proceso cuyo centro esta desplazado y el proceso esta en peligro de

generar producto fuera de la especificación, sin embargo la amplitud del proceso indica que este puede cumplir la tolerancia demarcada por las especificaciones.

c. En este caso ya se han presentado productos fuera de las especificaciones, generando no conformidades del proceso

Cuando el problema esta en centrar correctamente el proceso con respecto a las especificaciones, la administración debe investigar la causas de la mala dirección técnica del proceso.

Promedio AceptableDesviación estándaraceptable. Cpk > 1

Promedio aun aceptableDesviación estándar aceptable. Cpk = 1

Promedio muy altoDesviación estándarpotencialmente aceptableCpk = Cpu < 1

Medidas

Medidas

Frecuencias

Frecuencias

Frecuencias

c.

b.

a.Especificaciones

Especificaciones

Especificaciones

Medidas

Promedio aceptableDesviación estándar muy grande Cpu y Cp1 < 1

Promedio muy altoDesviación estándar muygrandeCpk = Cpu < 1

Cpk

Otra medida para la cuantificación del índice de capacidad de proceso es el Cpk, que esta definido come el menor valor encontrado entre el Cpu y el Cpl, que se define como:

Donde Cpu: Capacidad de proceso teniendo en cuenta únicamente la especificación superior del proceso.LIE: Limite de especificación inferior de la variableLSE: Limite de especificación superior de la variable

Valor promedio encontrado de los datosσ: Desviación estándar del proceso

Cpu y Cpl solo evalúan la mitad de la distribución de los datos teniendo en cuenta solo 3σ. Es útil cuando la especificación de la variable, solo se expresa como un máximo o como un mínimo, para indicar al analista en que sector de la especificación (superior o inferior) se presenta mas riesgo de incumplimiento de los valores establecidos.

Los valores de Cpk, son ampliamente utilizados como indicadores de la calidad de un proceso o producto. El valor de Cpk = 1.33 se ha establecido como un parámetro deseado porque la obtención de este valor en un proceso o producto significa que por cada 10000 mediciones 3 de ellas existe la probabilidad estadística que se encuentre fuera de los limites d especificación.

Medidas

Medidas

Frecuencias

Frecuencias

e.

d.Especificaciones

Especificaciones

Esquema general para implementación de un programa de control estadístico o para el mejoramiento de los procesos con base en esta

herramienta

Más que un proceso operativo, la implementación de un programa de esta naturaleza es un proceso administrativo.

Inicio

Definir variables de proceso a medir

Definir plan de mediciones

Realizar las mediciones de acuerdo al plan establecido

Evaluar el comportamiento con gráficos de control

Evaluar la capacidad del proceso

Identificar causas

asignables de variación

Eliminar causas

asignables de variación

Decisión gerencial

Verificar centrado del

proceso

Programas de mejoramiento del proceso

Decisión gerencial

Procesoen controlestadístico

?

ICP>1?

ICP>1.33?

Si

No

No

Si

Si

No

Los dos primeros pasos deben ser definidos con el concurso de la persona o cargo que demarque los objetivos de calidad de la compañía. Básicamente se refiere al “que” medir y seguramente va ligado al “porque medir”.

El tercer paso, permite conocer en detalle el proceso y seguramente lo habilitara para la toma de mejores decisiones en el futuro. En este paso se debe implementar todo lo desarrollado en la sección de gráficos de control por variable y gráficos de control por atributos.

Siguiendo el esquema una vez obtenidos los gráficos de control debe evaluarse si el proceso esta o no en control estadístico, revisar tendencias, limites, etc., en síntesis verificar que el proceso esta estable y predecible. Si se descubre que el proceso presenta causas asignables de variación estas deben ser eliminadas y posteriormente repetirse el estudio, hasta encontrar el proceso en estado de control estadístico.

El que el proceso se encuentre “bajo control estadístico” no significa que cumpla con las especificaciones para cual fue diseñado. (Se verifica a través del cálculo del índice de capacidad del proceso.)

Si el proceso estando en estado de control estadístico presenta un Cpk inferior a 1, significa que la decisión debe ser tomada al nivel de la alta gerencia porque las causas de este comportamiento pueden estar en algunas de estas alternativas: Especificaciones mal establecidas. El procedimiento de operación no es adecuado para obtención de los

requerimientos exigidos. La tecnología utilizada no es adecuada para el efecto esperado.

Son decisiones que involucran reorientación de procesos, inversiones económicas fuertes o el acuerdo con los clientes de modificación de las especificaciones.

Si la capacidad del proceso se presenta ente los valores 1 y 1.33, significa que la dispersión del proceso puede ser igual a la dispersión esperada (especificación), pero pude haber puntos por fuera de los límites de control. Si este es el caso, se debe verificar el centramiento del proceso, recalcular los limites de control, continuar el control a través de los gráficos y proponer mejoras en el proceso para lograr mejores metas de calidad y aumento de la productividad.

Si por fortuna nuestro proceso posee un Cpk igual o mayor de 1.33, debemos tomar otro tipo de decisiones a nivel gerencial, por ejemplo: aumentar la tasa de producción, vender un “plus” de calidad, vender la optimización de un método de instalación o de operación, trasladar la operación de manufactura a otras maquinas y permitir que la primera se dedique a procesos mas delicados o especializados, etc.