Diseño de experimentos

Aplicación del Diseño de Experimentos (DoE) para la mejora de procesos1
Dr. Ing. Martín Tanco2 TECNUN, Universidad de Navarra, San Sebastián, España Dra. Laura Ilzarbe; Dra.Elisabeth Viles; Dra. M. J. Alvarez TECNUN, Universidad de Navarra, San Sebastián, España

Resumen Se presenta un caso de estudio realizado en una reconocida empresa del sector de la automoción, en la cual trabajan cerca de4000 empleados para producir un único modelo de auto3. El proceso analizado es la soldadura láser aplicada para unir los laterales del auto y su techo, la cual es realizada en una cabina cerrada por medio de dos robots. Este proceso presentaba problemas de calidad, ya que la aparición de poros en ambos cordones de la soldadura era frecuente. Por ello, se recurrió a la experimentación y enconcreto al Diseño de Experimentos (DoE) para mejorar el proceso. El proyecto obtuvo una reducción del 97% de los poros, ya que se comenzó con una tasa media de defectos del 3% y se concluyó con una tasa media de defectos del 0,09%. Introducción Las personas realizan experimentos frecuentemente; trabajadores de una ciudad buscan el camino más corto y/o rápido para llegar a trabajar, en cada casa seexperimenta con las recetas de cocina para mejorar el sabor de los platos servidos o se analizan distintas alternativas para mejorar el estado físico. En la industria, la experimentación suele utilizarse básicamente en dos áreas: el diseño y la mejora de procesos y productos. La experimentación proporciona en estos casos la descripción aproximada de cómo se comportan los procesos y/o productos,restringida a una región de interés. La mejora de los procesos es generalmente el objetivo hasta que este alcanza el nivel deseado [2]. Pero, la mayoría de los problemas industriales, están condicionadas por el tiempo y el presupuesto, lo que supone una limitación importante a la hora de experimentar. Por eso todas las empresas deberían intentar responder antes de realizar sus experimentos la siguientepregunta, ¿Cómo puedo obtener de los experimentos la mayor información posible y de la manera más eficiente? La bibliografía clasifica las estrategias utilizadas para llevar a cabo las experimentaciones en las empresas en tres categorías [3]: mejor acierto (Best Guess), un-factor-por-vez (OFAT) y siguiendo una metodología estadística (DoE). La estrategia de “mejor acierto” consiste en, utilizandoel conocimiento previo sobre el proceso en cuestión, modificar las variables involucradas y conducir las pruebas bajo condiciones en las cuales se esperan los mejores
Versión reducida y traducida del artículo “Applying Design of Experiments to improve a laser welding process”, Tanco et al, 2008 [1] 2 Esta publicación ha sido fruto de una aplicación incluida en la tesis doctoral titulada“Metodología para la aplicación del Diseño de Experimentos (DoE) en la industria” defendida por el Ing. Martín Tanco el 17 de Julio del 2008. 3 Por razones de confidencialidad se omite el nombre de la empresa y los valores específicos de los parámetros en los cuales se realizaron los experimentos.
1

MEMORIAS

Número 6, Año 2008

85

resultados. Dicho estrategia carece de rigor científico ya que sebasa únicamente en la intuición y la experiencia. La estrategia de “un-factor-por-vez” consiste en ir modificando cada vez un solo factor (variable) y distinguir los efectos que tiene sobre la respuesta cada factor por separado. Esta estrategia, a pesar de ser la más utilizada en las empresas y seguir el “método científico”, es ineficiente para hallar las mejores condiciones del proceso. Además, nodetectan sistemáticamente las posibles relaciones (interacciones) que pueden existir entre varios factores [4]. Es por ello necesario, y más eficiente en términos de los resultados obtenidos y número de experimentos, utilizar como estrategia para la experimentación una metodología estadística preestablecida para poder planificar y analizar correctamente los experimentos. Como afirma Deming...