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Diseños
Robustos
Aplicaciones
a la mejora
de procesos
En la primera parte de este articulo
se presenta el concepto de “diseño robusto”
y se resaltan las posibilidades que presenta para
la obtención de productos de elevada calidad y
bajo coste. En la segunda parte de artículo,
se indica el camino para aplicar los diseños
fraccionales clásicos en la consecución
de un proceso robusto y para ladisminución
de la variabilidad.

Arturo Ruiz-Faltó Rojas
Dr. Ing. Naval
Prof. Colaborador Adjunto E.T.S.
Ingeniería -ICAI. U.P. Comillas
TÉCNICAS DE OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS, S.L.
arturorf@iies.es

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a

anales

de mecánica y electricidad

Introducción a los
diseños robustos
n 1.953 la compañía japonesa INA TILE COMPANY tenía un problema. Había realizado recientemente
una inversión de 2 M$ en un
hornocon el que no era capaz
de producir tejas dentro de las
tolerancias dimensionales requeridas. Los ingenieros de
INA sabían que la razón de la
dispersión en las dimensiones
de las tejas era la falta de uniformidad de la distribución de
las temperaturas. Esta falta de
uniformidad era debida en parte a la propia geometría del
horno y en parte al apantallamiento que producían unas tejas sobre otras(ver Figura 1 y
Figura 2).

E

La consecuencia es que la
variabilidad del producto es demasiado grande para el intervalo de tolerancias admisible.
En ingeniería de calidad se
acostumbra a cuantificar este
fenómeno utilizando el índice
Cp, que relaciona la variabilidad natural 6_ con el intervalo
de tolerancias.
Volviendo al caso de INA
TILE ¿Qué alternativas tenían
sus ingenieros para resolver esteproblema? Desde luego las
dos más inmediatas son las siguientes:
a) Modificar el horno corrigiendo la falta de uniformidad
de las temperaturas. Es una alternativa que requiere volver a
realizar un inversión considerable. Se estimó en 0.5 M$ de
1.953.

DISEÑOS

b) Eliminar el producto fuera de tolerancias. En este caso
el coste en el que se incurre
también es alto, no sólo por la
fracción deproducto que se
desecha sino por que es preciso
realizar una inspección 100%.

FIGURA 1.

QUEMADORES

H
O
R
N
O

¿Qué se puede hacer entonces? Desde luego si se pudiera reformuIar la composición de
la teja de modo que su dimensión no se viera alterada por las
variaciones de temperatura, en
ese caso...
La maduración de estas
ideas en un cuerpo doctrinal se
debe al japonés Genichi Taguchi. Suplanteamiento es
una de las aportaciones más
interesantes de los últimos
años y desde luego ha marcado
un camino a seguir. Sin embargo es preciso advertir que la
metodología desarrollada por
Taguchi para la resolución del
problema es heterodoxa bajo el
punto de vista matemático estadístico. En principio no hay
ningún inconveniente en conjuntar las ideas básicas de Taguchi con una metodología estadística másconvencional,
según se expondrá en otro epígrafe.

H
O
R
N
O

TEJAS

FIGURA 2. ÍNDICE DE CAPACIDAD CP
Cp=

Ti

Intervalo de tolerancias Ts-Ti
=
Capacidad del proceso
6σ

CAPACIDAD

Ts

INT. TOLERANCIAS

FIGURA 3.

Taguchi visualiza un proceso de fabricación mediante el
llamado “diagrama p” (ver Figura 3).
Puede apreciarse que el input -output típico de un proceso, Taguchi los denomina utilizandoun lenguaje procedente
de la industria electrónica. Es
importante resaltar la diferencia siguiente entre ‘factores de
control’ y “ruido”.

ROBUSTOS

FACTORES DE RUIDO

SEÑAL

PRODUCTO
O
PROCESO

RESPUESTA

FACTORES DE CONTROL

a

anales

de mecánica y electricidad

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DISEÑOS

ROBUSTOS

•Señal. Son los parámetros que
fija el operador para producir la
respuesta deseada. Por ejemplo
puede ser lavelocidad de corte de
una herramienta, etc.
•Factores de control. Son aquellos parámetros cuyo valor puede
f1jar el diseñador. Por ejemplo el
punto de trabajo de un transistor.
•Variaciones introducidas por
el propio proceso de fabricación (ruido de fabricación). Es
sabido que las denominadas causas comunes provoca una variabilidad natural de los productos fabricados. A estas causas hay que sumar...