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DISEO DE EXPERIMENTOSDiseo Robusto1Entender los principios de la filosofa Taguchi y el concepto de robustez.2OBJETIVOMltiples factores/entradas/variables deben tomarse en cuenta al desarrollar un producto, especialmente uno nuevo.Hornear un pastel sin una receta.El mtodo de Taguchi es un enfoque estructurado para determinar la "mejor" combinacin de insumos para producir un producto o servicio.Basados en la metodologa de un diseo de experimentos (DOE, por sus siglas en ingls) se determinan los niveles de los parmetros.DOE es una herramienta importante para el diseo de procesos y productosUn mtodo para identificar cuantitativamente las entradas correctas y niveles de los parmetros para la fabricacin de un producto de alta calidad o servicio.Taguchi se acerca al diseo desde una perspectiva de diseo robustoDISEO DE EXPERIMENTOS TAGUCHI3"Los productos y servicios deben ser diseados para ser inherentemente libre de defectos y de alta calidad.Cumplir las expectativas de los clientes tambin en condiciones no ideales.

Los disturbios son eventos que causan que el rendimiento del diseo difiera de sus valores objetivo.

La metodologa Taguchi establece tres metas:

Diseos robustos (insensibles) ante el medio ambiente para productos y procesos.

Diseo y desarrollo de productos, de modo que sean robustos a la variacin de componentes.

Minimizacin de las variaciones con respecto a un valor objetivo.DISEO ROBUSTO4Estas tres metas se concretan en tres etapas del desarrollo de un producto:Diseo del sistema: el ingeniero utiliza principios cientficos y de ingeniera para determinar la configuracin bsica.

2. Diseo de parmetros: se determinan los valores especficos para los parmetros del sistema, minimizando la variabilidad aportada por las variables de ruido. Ejemplo: los procedimientos utilizados y el tipo y la cantidad materia primaLos niveles de los parmetros "ptimos" se pueden determinar a travs de la experimentacin

3. Diseo de tolerancias: se determinan las mejores tolerancias para los parmetros.Los lmites de tolerancia son necesarios, ya que siempre habr alguna variacin en el proceso de produccin.

DISEO ROBUSTO5MTODO TAGUCHIIntroducido por Dr. Genichi Taguchi (1987)Comparable en importancia con Statistical Process Control (SPC)

Diseo robusto (Diseo de parmetros)

Taguchi establece que la calidad de un producto debe ser medida en trminos de abatir al mnimo las prdidas que ese producto le trae a la sociedad, desde que inicia su fabricacin hasta que concluye su ciclo de vida.

El objetivo del diseo robusto de parmetros es lograr productos y procesos robustos frente a las causas de la variabilidad (ruidos), que hacen que las caractersticas funcionales de los productos se desven de sus valores ptimos provocando costos de calidad.6FUNCIN DE PRDIDA7Establece una medida financiera del impacto negativo a la sociedad (consumidor, productor, etc.) por el desempeo de un producto cuando se desva de un valor designado como meta (t = target).

Esto implica que la caracterstica de calidad de un producto, y, debe estar cada vez ms cerca de su valor ideal, t, y todo lo que se desve del ideal es considerado como una prdida para la sociedad.

donde k es una constante que depende de tolerancias y de los costos de reparacin del producto.

FUNCIN DE PRDIDA DE TAGUCHIQuality Loss Function (QLF)8

Modelo tradicionalTaguchiLSL, lower specification limit. USL, upper specification limitLa visin tradicional establece que no hay ninguna prdida en la calidad, siempre que el rendimiento del producto est dentro de una cierta tolerancia del valor objetivo.En el diseo robusto, cualquier desviacin del rendimiento objetivo se considera una prdida en la calidad. El objetivo es minimizar esta prdidaDISEO ROBUSTO9

En un experimento robusto se trata de lograr que el producto/proceso tenga el desempeo deseado sin que le afecten las fuentes de variacin no controladas.

El objetivo fundamental de un diseo robusto es determinar la combinacin de niveles de los factores controlables, en donde los factores de ruido no afecten al proceso, aunque estos ltimos no se controlen. EJEMPLOS10

EJEMPLOS11

12El diseo robusto se enfoca a la fabricacin de productos y procesos robustos, lo cual se logra mejor durante la etapa en que se concibe y disea un nuevo producto; adems, en esta etapa es posible reducir el costo al incluir materiales ms econmicos que cumplan la funcin deseada.

Tener un proceso robusto significa que ste funcione bien aunque varen una serie de factores (de ruido) que no se pueden controlar, como variables ambientales (temperatura, humedad, etc.), cansancio de los operadores, cambios de turno y de lotes, variaciones no controlables en variables deproceso, acumulacin de suciedad, etctera.

FACTORES DE CONTROL, DE RUIDO Y DE SEAL13Existen bsicamente dos tipos de factores: controlables y no controlables (o de ruido).I. Afecta la media y la variabilidad.II. Afecta slo la variabilidad.III. Afecta slo la media.IV. No afecta la media ni la variabilidad.Variabilidad (Factores y Error aleatorio)FACTORES DE CONTROL, DE RUIDO Y DE SEAL14

EFECTO PRINCIPALMENTE EN LA VARIABILIDADFACTOR DE AJUSTE

(AFECTA SLO LA MEDIA)

Este tipo de factor es til para llevar la media a su valornominal FACTORES DE CONTROL, DE RUIDO Y DE SEAL15* En el diseo robusto se trata de sacar ventaja principalmente de los factores de control clase II que interactan con factores de ruido: se trata de elegir el nivel del factor controlable que hace al proceso ms insensible al ruido.

* Despus, se busca ajustar la media al valor nominal con un factor de ajuste (clase III).

En una tostadora de pan el factor seal es el mecanismo que permite seleccionar el grado de tostado deseado.FACTORES DE CONTROL, DE RUIDO Y DE SEAL16

TIPOS DE ESTUDIO DE ROBUSTEZ17Entre ms pequea mejor. Son variables o caractersticas de calidad cuya nica exigencia es que no excedan cierto valor mximo tolerado o especificacin superior (ES), y entre ms pequeo sea su valor mejor. Entre ms grande mejor. Son variables o caractersticas de calidad a las que se les exige que sean mayores que un valor mnimo o que cierta especificacin inferior (EI), y entre ms grande sea el valor de la variable es mejor. Valor nominal es el mejor. Variables que deben tener un valor especfico y que, por lo tanto, no deben ser menores que una especificacin inferior (EI), pero tampoco mayores que una superior (ES).EJEMPLO18Una de las caractersticas importantes en el proceso de produccin de un pigmento es su color. El problema que se tena en este proceso era el exceso de variacin del color del pigmento.

EJEMPLO19 Se decide utilizar un arreglo ortogonal L8 para los factores de control y un L4 para los factores de ruido, con lo que el diseo resultante tiene 32 corridas (pruebas).

Exp. NumVariablesX1X2X31111212232124221L4(23) Arreglo ortogonalL4(23)Nmero de experimentosNmero de nivelesNmero de variablesARREGLO ORTOGONAL20Aqu, nuestro objetivo es elegir inteligentemente la informacin que recopilamos para que podamos determinar la relacin entre las entradas y salidas con la menor cantidad de esfuerzo.Nmero de experimentos debe ser sistema grados de libertad: GL = 1 + (# las variables) * (# de niveles - 1)

ARREGLO ORTOGONAL21Nmero de experimentoParmetros del diseoRuidoExperiment NumCaracterstica evaluada en los valores de los factores de los parmetros de diseo especfico y de ruidoArreglo Interior - matriz de parmetros de diseoMatriz exterior - matriz de factor de ruidoN31221N21212N111221234X1X2X3X4111112122231333421235223162312731328321393321y11 = f {X1(1), X2(1), X3(1), X4(1), N1(1), N2(1), N3(1)}y52 = f {X1(2), X2(2), X3(3), X4(1), N1(1), N2(2), N3(2)}