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Programa de certificación
de Black Belts ASQ
Diseño para Seis Sigma
P. Reyes / Febrero 2008
1
Diseño para Seis Sigma
Introducción a DFSS
A. Metodologías comunes DFSS
B. Diseño para X (DFX)
C. Diseño y procesos Robustos
D. Herramientas especiales de diseño
1. Estratégicas
2. Tácticas
2
Introducción a DFSS




Diseño para Seis Sigma es el método sugerido para hacer
diseños de producto.
El 70-80% de los problemas de calidad están relacionados
con el diseño, por tanto el énfasis debe ser en la parte
inicial del desarrollo del producto
Corregir el producto en producción es mucho más costoso
Una forma de incrementar las ventas debe incluir la
introducción de nuevos productos
3
Introducción a DFSS

Cooper sugiere que los productos exitosos:







Deben ser únicos y superiores
Con una orientación fuerte al mercado
Trabajo previo al desarrollo
Buena definición del producto
Calidad de la ejecución
Esfuerzo de equipo en el desarrollo del producto
Selección adecuada del proyecto
4
Introducción a DFSS

Cooper sugiere que los productos exitosos…






Preparar su lanzamiento
Liderazgo de la alta dirección
Velocidad al mercado
Proceso de nuevo producto (stage gate)
Mercado atractivo
Fortalezas de las capacidades de la empresa
5
Introducción a DFSS

El proceso de desarrollo de producto consta de dos
partes: Generación de ideas y selección y el
desarrollo del nuevo producto (NPD) consistiendo de:


Estudio del concepto: para identificar incógnitas acerca
del mercado, tecnología o proceso de manufactura
Investigaciones de factibilidad: para identificar las
limitaciones del concepto o nuevas investigaciones
Requeridas
6
Introducción a DFSS



Desarrollo del nuevo producto: arranque del NPD,
incluye las especificaciones, necesidades del cliente,
mercados objetivo, equipo multifuncional y
determinación de las etapas clave de desarrollo
Mantenimiento: son actividades posteriores a la
liberación asociadas con el desarrollo del producto
Aprendizaje continuo: reportes de estatus del proyecto
y evaluaciones
7
Proceso Stage Gate

Se usa para filtrar y pasar proyectos conforme
avanzan en sus etapas. Se revisa por la dirección y
en cada etapa se puede “cancelar”:








Obtener la idea
Probar que funciona
Evaluación financiera
Desarrollo y prueba
Ampliar a producción
Lanzar el producto
Soporte post venta
Aprendizaje continuo
8
Introducción a DFSS

Clarificación de etapas del proyecto, cada una tiene
sus propios requerimientos a ser alcanzados, si no se
logran pueden ser cancelados:








Etapa: ideas – Pre concepto, idea
Etapa: probar que funcione – concepto, eval. Inicial
Evaluación financiera - especificaciones de mercado
Desarrollo y prueba – Demostraciones, verificaciones
Escalamiento – Producción, validación
Lanzamiento – Lanzamiento comercial
Soporte post liberación – mantenimiento, obsoleto
Aprendizaje continuo - revisión
9
Desarrollo del producto
Definiciones:
 Nuevo en el mundo


Nuevas categorías del producto





Invenciones y descubrimientos
Innovaciones a productos actuales
Adiciones a líneas actuales de productos
Mejora a los productos
Reposionamiento de los productos en el mercado
Reducciones de costos
10
Introducción a DFSS

Tipos de nuevos productos (Crawford y Cooper):


Productos completamente nuevos: impresoras Laser
Entrada de nuevas categorías: nuevas para la empresa

Adiciones a líneas de productos: café descafeinado
Mejoras a productos: mejores productos actuales

Reposiciones: producto para nuevo uso o aplicación


Reducciones de costos: reemplazo de productos
actuales por otros de menor costo
11
Introducción a DFSS

De cada 10 nuevas ideas surge el desarrollo de 4
productos de los que se lanzan 1.3 y sólo uno es
exitoso, por lo que se requieren muchas ideas. Los
productos exitosos se obtienen:





Productos únicos con valor para el cliente
Fuerte orientación al mercado hacia satisfacer necesidades
Esfuerzo de equipo: ventas, ingeniería, mercadotecnia
Preparación del lanzamiento
Selección adecuada de proyectos, eliminar a tiempo los
malos proyectos
12
Introducción a DFSS

Trabajo previo al desarrollo:







Filtraje
Análisis de mercados
Evaluaciones técnicas
Investigación de mercados
Análisis del negocio
Buena definición del producto y del proyecto
Calidad en la ejecución de los pasos del desarrollo y
del diseño
13
Introducción a DFSS






Esfuerzos de equipo incluyendo miembros de desarrollo
del producto, investigación y desarrollo, mercadotecnia y
operaciones
Liderazgo de la alta dirección
Rapidez de introducción al mercado
Nuevos procesos para los productos
Mercados atractivos
Fortaleza de las habilidades de la empresa con sinergia
14
Introducción a DFSS

GE Plastics sugiere usar las mejores prácticas en
cada etapa de desarrollo de los productos como son:




Entender las características críticas de calidad (CTQs)
para los clientes internos y externos
Realizar un estudio de modos y efectos de falla FMEA
Realizar Diseño de experimentos para identificar
variables clave
Hacer Benchmarking de otras plantas
15
IX.A Metodologías
comunes DFSS
16
Metodologías comunes DFSS

IDOV

DMADV

DMADOV

Modelo Francés
17
Modelo IDOV

Modelo de DFSS de Treffs de cuatro pasos:




Identificar: usar contrato (team charter), Voz del
cliente (QFD), FMEA y Benchmarking
Diseñar: enfatizar los CTQs, identificar los
requerimientos funcionales, desarrollar alternativas
evaluarlas y seleccionar
Optimizar: usar información de capacidad de procesos,
análisis de tolerancias, diseño robusto y otras
herramientas de Seis Sigma
Validar: Probar y validar el diseño
18
Modelo DMADV

Modelo de DFSS de Simon (2000) DMADV:

Definir: metas del proyecto y necesidades del cliente

Medir: medir necesidades del cliente y especificaciones

Analizar: Determinar las opciones del proceso


Diseñar: Desarrollar los detalles para producir y
cumplir los requerimientos del cliente
Verificar: Validar y verificar el diseño
19
DMADOV
Sus 6 pasos son los siguientes
 Definir el proyecto
 Medir la oportunidad
 Analizar las opciones del proceso



Diseñar el proceso
Optimizar el proceso
Verificar el desempeño
20
Modelo de diseño francés
El diseñador del nuevo producto es responsable de
Coordinar todo su desarrollo participando con el
Gerente de producto, mercadotecnia, ventas,
Operaciones, diseño y finanzas en un equipo
Necesidad
Análisis del
problema
Definición
del problema
Diseño
conceptual
Selección de
esquemas
Diseño del
producto
Detallado
Dibujos de
trabajo, etc.
El modelo de diseño Francés
21
Modelo de diseño francés





El diseño captura las necesidades, proporciona
análisis, y produce una definición del problema.
El diseño conceptual genera una variedad de
soluciones al problema, y produce dibujos de trabajo
a partir del concepto abstracto
El paso detallado consolida y coordina los puntos
finos al producir el producto
El diseñador del nuevo producto es responsable de
llevar el concepto inicial hasta el lanzamiento final
La dirección dirige el proceso
22
IX.B Diseño para X
23
Uso de técnicas y herramientas
de DFX



Es un método basado en el conocimiento para
diseñar productos que tengan tantas características
deseables como sea posible (calidad, confiabilidad,
serviciabilidad, seguridad, facilidad de uso, etc..)
AT&T acuño el término DFX para describir el proceso
de diseño
La caja de herramientas de DFX ha crecido
continuamente para ofrecer hoy en día cientos de
herramientas
24
Uso de técnicas y herramientas
de DFX
1. Los métodos DFX se presentan como guías de
diseño.
Por ejemplo para incrementar la eficiencia del ensamble
es necesaria una reducción en el número de partes y
los tipos de estas. La estrategia será verificar que cada
parte es necesaria.
2. Cada método o herramienta debe tener alguna forma
de verificar su efectividad por el usuario
25
Uso de técnicas y herramientas
de DFX
3. Determinar la estructura de herramientas DFX
Se pueden requerir otros cálculos antes de que la técnica
se considere completa. Una herramienta independiente
no depende de la salida de otra herramienta
4. Efectividad y contexto de la herramienta
Evaluada por el usuario en exactitud de análisis y/o
integridad de la información generada
5. Enfoque en el proceso de desarrollo del producto
Al comprender las actividades permite determinar
cuando usar una herramienta
6. Mapeo de herramientas por nivel
26
Características de los proyectos
DFX

Función y desempeño:


Seguridad:


Factores vitales para el producto
El diseño debe hacer al producto seguro para
manufactura, venta, uso y disposición
Calidad:

El diseño debe asegurar la calidad, confiabilidad y
durabilidad
27
Características de los proyectos
DFX

Confiabilidad


Facilidad de prueba:


Usando el AMEF de diseño se pueden anticipar fallas,
se puede usar redundancia
Los atributos de desempeño deben poder medirse
fácilmente
Manufacturabilidad (DFM):

El diseño debe simplificar el producto para su
manufactura por medio de partes y operaciones
necesarias reducidas, incluye facilidades de prueba y
embarque
28
Características de los proyectos
DFX

Ensamble (DFA):



El producto debe ser fácil de ensamblar para reducir
tiempo de servicio, tiempo de reparación, tiempo de
ciclo de lanzamiento.
Se logra al usar menos partes, menos documentos,
menos inventarios, menos inspecciones, menos ajustes
y menos manejo de materiales, etc.
Serviciabilidad (mantenabilidad y reparabilidad):

Facilidad de servicio al presentar falla
29
Diseño para X (DFX - AT&T)

Mantenabilidad:

El producto debe tener un desempeño
satisfactorio durante su vida esperada con
mínimo gasto, la mejor forma es asegurar la
confiabilidad de los componentes.


Debe haber menos tiempos muertos para
mantenimiento, menos horas hombre de reparación,
requerimientos reducidos para las partes y menores
costos de mantenimiento
Uso de sistemas de construcción modular, uso de partes
nuevas, retiro de partes sospechosas, autodiagnóstico
interconstruido, cambio periódico de partes, etc.
30
Diseño para X (DFX - AT&T)

Ergonomía, facilidad de uso:


El producto debe adaptarse al ser humano. Anticiparse
a errores humanos, prevenir un uso incorrecto, acceso
de componentes mejorado, simplificación de las tareas
del usuario, identificación de componentes
Apariencia:

Que el producto sea atractivo, requerimientos
especiales para el usuario, estilo, compatibilidad de
materiales y forma, aspecto proporcional, protección
de daño por servicio
31
Diseño para X (DFX - AT&T)

Empaque:


Features:


Considerar el tamaño y características físicas del
producto, el método de empaque, automatización
deseable
Accesorios, opciones disponibles para el producto
Tiempo de entrada al mercado:

Es deseable tener tiempos cortos de ciclo, es una gran
ventaja salir antes que la competencia
32
IX.C Diseño y proceso robusto
33
IX.C Diseño y proceso robustos

Requerimientos funcionales

Estrategias de ruido

Diseño de tolerancias

Tolerancias y capacidad del proceso
34
Diseño y proceso robustos


Genichi Taguchi ha denominado Ingeniería de
Calidad a su sistema de robustez para la evaluación y
mejora del proceso de desarrollo de productos.
Usa el concepto de control de parámetros para
indicar donde posicionar el diseño donde el “ruido”
aleatorio no causa falla
35
Diseño y proceso robustos

Factores del proceso:




Los factores de señal sirven para mover la respuesta
sin afectar la variabilidad
Los factores de control son los que puede controlar el
experimentador (se dividen entre los que agregan
costo y los que no agregan costo)
Los factores que agregan costo al diseño se
denominan factores de tolerancia
Los factores de ruido son factores no controlables por
el diseñador
36
Diseño y proceso robustos
Factores de ruido
no controlables
por el diseñador
Factores
de señal
ajustados
para
obtener
la
respuesta
esperada
Productos y
procedimientos
Respuesta
Factores de control
por el diseñador
Esquema de producto robusto
37
Diseño y proceso robustos

Ejemplo de fabricación de ladrillos con mucha
variación dimensional:
Horno de quemado de ladrillos
Quemadores
Ladrillos internos
Ladrillo externos
38
Diseño y proceso robustos

Un equipo identificó 7 factores de control que
pensaron afectaban las dimensiones:








Contenido de caliza en la mezcla
Finura de los aditivos
Contenido de amalgamato
Tipo de amalgamato
Cantidad de materia prima
Contenido de material reciclado
Tipo de feldespato
Factores de ruido: Temperatura del horno
39
Diseño y proceso robustos



Se realizaron los experimentos utilizando un arreglo
ortogonal
Con los resultados del experimento se identificó como
factor significativo al Contenido de caliza en la
mezcla, cambiándola de 1% a 2% el rechazo bajaba
de 30% a menos de 1%
Como el amalgamato era caro se redujo su cantidad
sin afectar las dimensiones y reduciendo el costo
40
Diseño y proceso robustos
Etapas del diseño:
 Diseño del concepto es la selección de la arquitectura
del producto o proceso basado en tecnología, costo,
requerimientos del cliente, etc.


Diseño de parámetros utilizando los componentes y
técnicas de manufactura de menor costo. La
respuesta se optimiza para control y se minimiza para
el ruido
Diseño de tolerancias, si el diseño no cumple los
requerimientos, entonces se usan componentes de
tolerancia más cerrada pero más caros
41
Requerimientos funcionales

Requerimientos de un diseño robusto:



Que el producto pueda desempeñar su función y ser
robusto bajo diversas condiciones de operación y
exposición
Que el producto sea fabricado al menor costo posible
Después de la selección del nuevo sistema, se
determinan sus valores nominales y tolerancias para
obtener un diseño óptimo
42
Diseño de parámetros para
productos robustos - Pasos



Determinar los factores de señal y los factores de ruido y
sus rangos
Seleccionar los factores de control y sus niveles y
asignarlos a arreglos ortogonales apropiados, estos
factores pueden ser ajustados para mejorar la robustez
Correr los experimentos de acuerdo a los arreglos
ortogonales
43
Diseño de parámetros



Calcular las relaciones Señal / Ruido de los datos
experimentales de acuerdo a lo que se busque:
 Menor es mejor: desgaste, encogimiento, deterioración
 Mayor es mejor: resistencia, vida, eficiencia de combustible
 Nominal es mejor: espacios, pesos, viscosidades, etc.
Determinar las condiciones óptimas para el proceso, derivadas
de los datos experimentales, usar los niveles que proporcionen
el valor S/N máximo y correr experimentos adicionales de
verificación de óptimos
Realizar corridas normales de producción
44
Diseño de parámetros

Relaciones Señal a ruido:
n
S

 10 log10
N
S

N
S

N
2
Y
 i
i 1
n
...Menor es mejor
1
Y2
i
 10 log10
...Mayor es mejor
n
2
Y
 i ...No min al es mejor
 10 log10
2
S
45
Diseño de parámetros


Ejemplo: Minimizar el esfuerzo de ensamble de un
conector de elastómero a un tubo de nylon.
Los factores de control son (usa dos niveles):


A=Interferencia; B=espesor de pared; C=profundidad
de inserción; D=Porcentaje de adhesivo cada uno en
tres niveles
Los factores de ruido no controlables (pero si durante
el experimento en dos niveles) son:

E= tiempo; F= temperatura; G= Humedad relativa
46
Diseño de parámetros


Usando la experimentación Full factorial tendríamos 4
factores en 3 niveles = 81 experimentos, Taguchi
propone un arreglo L9 con 9 experimentos.
Los 3 factores de ruido pueden ser puestos en un
arreglo L8 con 8 corridas de condiciones de ruido. Este
arreglo induce ruido al experimento para ayudar a
identificar los factores de control que sean menos
sensibles a un cambio en los niveles de ruido
47
Diseño de parámetros
Arreglo externo para los
3 factores de ruido en
dos niveles
Arreglo
Interno
usando 4
columnas
para los
factores de
control en
3 niveles
L9
L8
Ocho columnas de
resultados
correspondientes a
los 9 experimentos
cada grupo bajo una
de las 8 condiciones
de los factores de
ruido
Relación
S/N en
Promedio base a
de cada
Menor
grupo de es mejor
ocho
para
lecturas
cada
Yprom
grupo
de 8
lecturas
Layout de diseño ortogonal
48
La función de pérdida

La función de pérdida, se usa para determinar la
pérdida financiera que ocurre cuando se desvía una
característica Y de su valor objetivo. Vale 0 en el el
valor objetivo m:
L ( y )  k ( y  m) 2
Costo producto defectivo A
k
 2
2
Tolerancia

 2  media de ( y  m)2   No es var ianza
49
La función de pérdida

Ejemplo:




Si m = 7;
y = 7.5;
A = $ 50;
Tolerancia = (7.25-6.75)
$50
k  2  $200
0.5
L( y)  $200(0.5)2  $50
50
Estrategias de ruido

Hay tres fuentes primarias de variación que afectan
el producto, no es económico reducir esas fuentes:




Efectos ambientales
Efectos de deterioración
Imperfecciones de manufactura
El objetivo del diseño robusto es hacer que el
producto sea poco sensible a los efectos en lugar de
reducir estas fuentes de variación en forma directa



Diseño del sistema
Diseño de parámetros
Diseño de tolerancias
51
Diseño de tolerancias

Diseño de tolerancias:



Debe haber un equilibrio entre un nivel de calidad dado
y el costo del diseño, el indicador es la pérdida de
calidad (desviación respecto al objetivo)
El punto LD50 es donde el producto fallará el 50% del
tiempo o la mediana, aquí se establecen los límites
funcionales
El cliente tiene unas tolerancias funcionales y la
organización tiene tolerancias de especificación
52
Diseño de tolerancias

Diseño de tolerancias:
Limite funcional
tolerancia especificada 
Limite de seguridad
 0i
Limite funcional  Ai 
..(i  1, 2..)
i
A0
Perdida al exceder lim funcional
Factor de seguridad 

Perdida al exceder toler especif .
A
A0
L ( y )  2 ( y  m) 2
0
53
Tolerancias nominal es mejor

Para el caso de una puerta se tiene:
m  36
 0  0.5
A0  $50  cos to prod defectivo
A  $6  Costo prom mfra.
A0
50

 factor economico de seguridad
A
6
  2.89
0
0.5


 0.173

2.89
 

Por tanto la tolerancia de manufactura debe tener
una tolerancia de 36” 0.173 para cumplir con el
factor de seguridad Phi = 2.89
54
Tolerancias para mayor es mejor

Para el caso de la resistencia de un alambre se tiene:
 0  30lbs.
A0  $100  cos to de falla
A  $3  cos to prom mfra.
A0
100
 

 5.77
A
3
   0  5.77(30)  173.1lbs

Por tanto la tolerancia de manufactura debe tener
una tolerancia de cuando menos 173.1 lbs.
55
Tolerancias para menor es mejor

Se aplican las mismas fórmulas utilizadas para el
cálculo de toelrancias:
 
 
A0
A
0

56
Diseño robusto de Taguchi

La robustez es una función del diseño del producto

Los productos robustos tienen una alta relación S/N


Optimizar los nuevos productos con diseño de
experimentos
Para construir productos robustos utilizar condiciones
de uso del cliente
57
Diseño robusto de Taguchi




El objetivo es que los productos se encuentren en su
valor medio, uno en el límite es igual que otro fuera
Se deben fabricar productos con mínima variabilidad
Reduciendo los defectos en planta, se reducen en
campo
Las propuestas para nuevos equipos deben tomar en
cuenta la función de pérdida
58
Diseño robusto de Taguchi


Con productos robustos se mejora la satisfacción del
cliente, reduce costos y acorta el tiempo de
desarrollo.
La reducción de retrabajo en el proceso de desarrollo
permite una introducción más rápida y fluida al
mercado.
59
IX.D Herramientas
especiales de diseño
60
Herramientas especiales de diseño
1. Estratégicas
2. Tácticas
61
IX.D.1 Herramientas
estratégicas
62
Herramientas Estratégicas

Las cinco fuerzas competitivas de Porter

Arquitectura del portafolio

Diseño basado en conjuntos
63
Las cinco fuerzas
competitivas de Porter
Michael Porter (Harvard) desarrolla las cinco fuerzas
competitivas, como estrategia para analizar el
mercado y tomar ventajas:
 Amenaza de nuevos competidores
 Poder de los proveedores
 Poder de los clientes
 Productos y servicios sustitutos
 Rivalidad en la industria
Porter mantiene que una estrategia competitiva permite
a la empresa tomar acciones proactivas ante la
competencia
64
Arquitectura del portafolio



Los procesos técnicos incluyen arquitectura del
portafolio, investigación y desarrollo de la tecnología
(R&TD), comercialización del productos e ingeniería
post – lanzamiento. Se trata de anticiparse a los
problemas
El R&TD de entrada se enfoca a la definición
estratégica del portafolio, su desarrollo, optimización
y transferencia
La ingeniería de post lanzamiento a la salida, se
enfoca a las actividades de soporte a producción y
servicio
65
Arquitectura del portafolio


El proceso de renovación del portafolio de producto y
tecnología, es el primero de dos procesos
estratégicos, en los cuales los investigadores pueden
utilizar los métodos de Seis Sigma
El segundo proceso es el desarrollo formal de nuevas
tecnologías que requiere el procesos de portafolio de
producto y tecnología
66
Arquitectura del portafolio


Los componentes estratégicos consisten de los
procesos técnicos de entrada e investigación y
desarrollo de la tecnología
Los componentes tácticos son la ingeniería del
producto realizada durante la comercialización
67
Proceso IDEA para definición y
desarrollo del portafolio




Identificar mercados, sus segmentos, y
oportunidades, utilizando benchmarking de
tecnología y mapas tecnológicos
Definir los requerimientos del portafolio y alternativas
de arquitectura del producto
Evaluar las alternativas del producto contra
portafolios competitivos y seleccionar
Activar los proyectos seleccionados de
comercialización de productos individuales
68
Diseños basados en conjuntos

Es una metodología de diseño de ingeniería
concurrente de Toyota (SBCE)



Inicia con una gama amplia de posibles soluciones,
convergiendo a un conjunto menor de alternativas y a
una solución final
Los equipos de las diversas funciones pueden trabajar
en diversas alternativas en paralelo, reduciendo
gradualmente el conjunto de soluciones
Es de gran apoyo la información de desarrollo,
pruebas, clientes, etc. Para estrechar el conjunto de
decisiones
69
Diseños basados en conjuntos



Los conjuntos de ideas son analizados y retrabajados
para lograr proyectos más eficientes, robustos,
óptimos. Es mejor que trabajar con una idea a la vez
Es una analogía a un juego de “20 preguntas”. Donde
un jugador se le requerirá que identifique un objeto o
problema desconocido con sólo 20 preguntas. Por
ejemplo preguntar si se trata de un animal, vegetal o
mineral, eliminará las posibilidades rápidamente
Toyota es la única empresa que utiliza este método
70
Principios de SBCE


Definir la regiones de factibilidad
Comunicar los conjuntos de posibilidades

Buscar intersecciones
Explorar desventajas al diseñar múltiples alternativas

Imponer restricciones mínimas


Reducir suavemente los conjuntos, balanceando la
necesidad de aprender y de decidir
71
Principios de SBCE

Buscar opciones de paralelo

Establecer la factibilidad antes del compromiso

Mantener los conjuntos una vez comprometidos


Control a través de gestión de incertidumbre en
puntos de revisión del proceso
Buscar soluciones robustas para diseñar variación
72
IX.D.2 Herramientas tácticas
73
Herramientas tácticas






Despliegue de la función de calidad (QFD)
Solución inventiva de problemas (TRIZ)
Diseño axiomático
Diseño sistemático
Gestión de parámetros críticos
Análisis de Pugh
74
Despliegue de la función
de calidad (QFD)
75
Despliegue de la función de
calidad (QFD) – Casa de calidad



El principal beneficio de la casa de la calidad es calidad en
casa, permite a la gente pensar en la dirección adecuada y
unida
La voz del cliente interno y externo es cuantificada y
presentada en la forma de casa de la calidad.
Los diferentes grupos (ingeniería, ventas, etc.) pueden
visualizar el efecto de cambios de planeación y diseño de
forma de balancear las necesidades del cliente, costos y
características de ingeniería en el desarrollo de productos y
servicios nuevos o mejorados
76
Despliegue de la función de
calidad (QFD) – Casa de calidad



Tiene una sección de QUE’s indicando los
requerimientos del cliente clasificados con un ceirto
peso
La sección de COMO’s (características de ingeniería,
requerimientos de diseño, descriptores técnicos y
detalles técnicos)
La pared derecha representa la “comparación” y la
parte de abajo el “Cuanto”
77
Despliegue de la función de
calidad (QFD) – Casa de calidad



Su techo ayuda a los ingenieros a especificar varias
diversas características de ingeniería que deben ser
mejoradas colateralmente
Los cimientos de la casa contiene los valores objetivo
o benchmarking (“cuánto de cada valor”).
Los elementos de la casa de la calidad son
personalizados de acuerdo al servicio o producto
específico
78
Despliegue de la función de
calidad (QFD) – Casa de calidad

De esta forma se despliegan y enlazan las casas de la
calidad como sigue (Hauser 1988):




Casa de la calidad principal (QUE’s = Atributos del
cliente, COMO’s = Características de ingeniería)
Casa de la calidad de las partes (QUE’s =
características de Ingeniería, COMO’s = Características
de las partes)
La planeación del proceso (QUE’s = características de
las partes y COMO’s = Operaciones clave del proceso)
La planeación de la producción (QUE’s = Operaciones
clave del proceso y COMO’s = requerimientos de
producción)
79
TRIZ
80
TRIZ



Es una abreviación de Teoría de solución de
problemas inventiva (del ruso Genrich Altshuller)
La creatividad tradicional es de “prueba y error” lo
que resulta muy costoso
La evolución técnica e invención tienen ciertos
patrones, se deben conocer para resolver problemas
81
TRIZ

Hay tres grupos de métodos para resolver problemas
técnicos:



Varios trucos (con referencia a una técnica)
Métodos basados en utilizar los fenómenos y efectos
físicos (cambiando el estado de las propiedades físicas
de las substancias)
Métodos complejos (combinación de trucos y física)
82
TRIZ – Algoritmo para resolver
problemas

Analizar el problema

Análisis del modelo del problema

Uso de un diagrama de bloques definiendo la “zona de
operación”

Formulación del resultado final ideal (IFR)
Uso de substancias externas y recursos de campo

Uso de un banco de información.


Determinando las restricciones físicas o químicas en el
problema
83
TRIZ – Algoritmo para resolver
problemas


Cambio o reformulación del problema
Análisis del método que remueve la contradicción
física:


Utilización de la solución hallada:


¿Se proporciona una solución de calidad?
Búsqueda de efectos secundarios hacia otros procesos
Análisis de los pasos que orientan hacia la solución:

Un análisis puede probar utilidad después
84
TRIZ – 40 herramientas











Segmentación
Extracción
Calidad local
Asimetría
Combinación/Consolidación
Universalidad
Anidamiento
Contrapeso
Contramedida previa
Acción previa
Compensación anticipada










Acción parcial o excesiva
Transición a una nueva dim.
Vibración mecánica
Acción periódica
Continuidad de acción útil
Apresurarse
Convertir lo dañino a benéfico
Construcción Neumática o
hidráulica
Membranas flexibles de capas
delgadas
Materiales porosos
85
TRIZ – 40 herramientas









Equipotencialidad
Hacerlo al revés
Retroalimentación
Mediador
Autoservicio
Copiado
Disposición
Esferoidicidad
Dinamicidad









Cambio de color
Homogeneidad
Rechazar o recuperar partes
Transformación de
propiedades
Fase de transición
Expansión térmica
Oxidación acelerada
Ambiente inerte
Materiales compuestos
86
Diseño axiomático
87
Diseño axiomático


Es una metodología que busca reducir la complejidad
de los procesos de diseño, por medio de la aplicación
de un conjunto de principios o axiomas guía (Nam P.
Suh del MIT)
El propósito del diseño axiomático es hacer que los
diseñadores sean más creativos, que reduzcan los
procesos de búsqueda aleatoria, minimicen los
procesos iterativos de prueba y error y determinen el
mejor diseño entre las propuestas
88
Diseño axiomático

El proceso de diseño axiomático consiste de los
siguientes pasos básicos:




Establecer objetivos de diseño para cumplir
requerimientos del cliente
Generar ideas para crear soluciones
Analizar las posibles soluciones para el mejor ajuste e
los objetivos de diseño
Implementar el diseño seleccionado
89
Diseño axiomático

El diseño axiomático es un proceso sistemático,
científico que divide los requerimientos de diseño en
4 partes o dominios:


Dominio del cliente: sus requerimientos
Dominio funcional: son requerimientos funcionales
(FRs) que el cliente quiere. Un FR es el conjunto
mínimo de requerimientos independientes que
describen los objetivos de diseño
90
Diseño axiomático


Dominio físico: son los parámetros de diseño (DPs)
para cumplir los requerimientos de diseño
Dominio de proceso: son variables de manufactura
Para producir el producto
91
Diseño axiomático

El dominio previo indica los QUE’s o atributos
deseados y el dominio receptor representa los
COMOs para cumplir el requerimiento
Mapa de dominios
Necesidades
del Cliente
Requerimien
tos
funcionales
Variables de
diseño
Variables de
proceso
Dominio
del cliente
Dominio
funcional
Dominio
físico
Dominio de
Proceso
92
Diseño axiomático


Cada requerimiento (FR) es cubierto por una variable
(DP), de otra forma la metodología es violada
Las soluciones para cada dominio son las siguientes:



Mapeo entre los dominios del cliente y funcionales:
concepto de diseño
Mapeo entre los dominios funcional y físico: diseño de
productos (dibujos, especificaciones, tolerancias)
Mapeo entre los dominios físico y del proceso: diseño
del proceso
93
Diseño axiomático

Una empresa desea reducir su costo de materiales
sin perder ciertas propiedades mecánicas:



FR1 = Reducir costo de material en 20%
FR2 = Mantener propiedades mecánicas originales
Restricción = Costos totales de mfra. Menores a
los actuales
94
Diseño axiomático - Ejemplo

Los parámetros de diseño se seleccionan para
satisfacer los FRs. El diseñador en forma creativa
genera soluciones



DP1 = Obtener un material de relleno más barato
DP2 = El material de relleno debe tener una resistencia
similar
La definición de FRs y DPs determinan el nuevo
material
95
Diseño axiomático - Ejemplo


El Axioma 1 no se viola si FR1 se satisface con DP1 y
FR2 con DP2
El mapeo de proceso se describe por medio de
matrices matemáticas
96
Diseño axiomático

Suh propone que deben existir un conjunto
fundamental de principios que determinan buenas
prácticas de buen diseño. Esos principios se
transformaron en dos axiomas:


Un axioma es una afirmación formal de aquello que se
conoce o utiliza en forma rutinaria, si se evidencia lo
contrario, el axioma es descartado
Axioma 1: Axioma de independencia

Los requerimientos funcionales (FRs) son
independientes uno de otro
97
Diseño axiomático

Axioma 2: Axioma de información


El mejor diseño tiene la mínima cantidad de contenido
de información
Hay dos clases de restricciones que acotan la
solución a minimizar las FRs:

De entrada y de sistema
Restricciones de entrada
Restricciones de sistema
Tamaño
Forma geométrica
Peso
Capacidad de máquina
Materiales
Localización de planta
Costos
Tiempo
98
Diseño axiomático


Las restricciones no tienen tolerancia, las FRs si.
Hay tres definiciones de diseño usadas para enlazar
FRs (requerimientos funcionales) a DPs (parámetros
de diseño):



No acoplamiento: un FR es independiente de otros FRs
Acoplamiento: hay un enlace de FRs, se pueden
desacoplar agregando componentes extra con más DPs
Desacoplamiento: un FR acoplado puede ser separado
pero puede requerirse contenido de información extra
99
Diseño axiomático

El axioma 2 de información trata con la complejidad.



Si varios diseños satisfacen el axioma 1, el mejor
diseño será el que tenga la menor información (medida
de la incertidumbre)
Suh define la información como: “la medición del
conocimiento requerido para satisfacer un FR dado en
un nivel dado de la jerarquía FR”
El mejor diseño requiere menos información (obtenida
por métodos matemáticos)
100
Diseño axiomático

Ejemplo: Requerimiento para maquinar una flecha de
4m +-0.1mm

Probabilidad (p) = relación de tolerancia a dimensión

P = 2(0.1) / 4 = 1 / 20

Información = I = log2 (1/p) = 4.32 bits

Dada una serie de eventos FR pueden agregarse para
obtener un índice I, entre menor sea es mejor
101
Diseño axiomático

Para facilidad de cálculo se puede usar e base de los
logaritmos naturales. Cambiando la unidad de
medida a NATS = 1.443 bits


Para el caso anterior I = ln(20) = 3.00 Nats
Los axiomas son verdades fundamentales que
siempre son observadas:


Los teoremas y corolarios se derivan de axiomas
Suh desarrolló 2 axiomas, 8 corolarios y 16 teoremas
que forman la estructura del diseño axiomático
102
Diseño axiomático
Tópico
Descripción
Comentario
Axioma 1
De independencia
Los FRs son independientes
Axioma 2
De información
Minimizar el contenido de inf.
Corolario 1
Diseños acoplados o
desacoplados
Desacoplar o separar FRs
Corolario 2
Minimización de FRs
Restricciones y FRs mínimas
Corolario 3
Integración de partes físicas
Integrar features de diseño
Corolario 4
Estandarización
Usar partes intercambiables
Corolario 5
Uso se simetría
Usar formas simétricas
103
Diseño axiomático
Tópico
Descripción
Comentario
Corolario 6
La mayor tolerancia
Especificar la mayor
tolerancia permitida
Corolario 7
Diseño desacoplado con
menos información
Buscar un diseño desac. Que
requiera menos información
Corolario 8
Reangularidad efectiva de un El valor de la matriz de
escalar
acoplamiento es la unidad
Teorema 1
Acoplamiento por
insuficientes DPs
DPs <= FRs
Teorema 2
Diseños acoplados o
desacoplados
Buscar igualar DPs con FRs
Teorema 3
Diseños redundantes
Diseño acoplado si DPs>FRs
Teorema 4
Diseño ideal
DPs = FRs
104
Diseño axiomático
Tópico
Descripción
Comentario
Teorema 5
Necesidad de un nuevo diseño
Cuando se incrementan FRs
Teorema 6
Indep. De trayectoria en
diseños desacoplados
El contenido de inf. del dis.
Desac. es independiente
Teorema 7
Dependencia de la trayectoria
de diseños acoplados y desac.
El contenido de la inf. No es
independiente
Teorema 8
Independencia y tolerancia
Cálculos matriciales (Suh)
Teorema 9
Diseño para manufacturabilidad Cálculos matriciales (Suh)
Teorema 10
Modularidad de mediciones de
independencia
Cálculos matriciales (Suh)
Teorema 11
Invariancia
Cálculos matriciales (Suh)
105
Diseño axiomático
Tópico
Descripción
Comentario
Teorema 12
Suma de información
Inf. Para un conjunto de
eventos puede agregarse
Teorema 13
Contenido de información del
sistema total
Si DPs son indep., el
contenido de la inf. Es la
suma de los eventos indiv.
Teorema 14
Contenido de inf. De diseños
acoplados vs desacoplados
El contenido de inf. Para
cambios será mayor para
diseños acoplados
Teorema 15
Interfase diseño - manufactura
Cuando el sistema de mfra.
Compromete la indep. de los
FRs, se deben hacer cambios
Teorema 16
Igualdad de contenido de
información
Todo el contenido de
información es relevante y no
debe ponderarse
106
Diseño sistemático
107
Diseño sistemático

Proporciona una estructura de diseño alemana, en
forma muy racional y produce soluciones válidas (VDI
2221 Systematic Aproach the Design of Technical Systems and
Products)

De acuerdo a Phal y Beitz se tienen 4 fases de diseño




Clarificación de la tarea: colección de información,
formulación de conceptos e identificación de
necesidades
Diseño conceptual: identificar problemas esenciales y
subfunciones
Diseño del producto: desarrollo de conceptos, layouts,
distribuciones
Diseño detallado: finalizar dibujos, conceptos y generar
documentación
108
Diseño sistemático

La estructura alemana usa la estructura siguiente:

Determinación de los requerimientos de diseño

Selección de los elementos de proceso adecuados


Un método paso a paso transforma los puntos
cualitativos a cuantitativos
Se utiliza una combinación deliberada de elementos de
complejidades diferentes
109
Diseño sistemático

Los pasos principales de la fase conceptual son:







Clarificar la tarea
Identificar los problemas esenciales
Establecer las estructuras funcionales
Búsqueda de soluciones con creatividad y tormenta de
ideas
Combinar principios de las soluciones y seleccionar
cualitativamente
Afirmar variantes del concepto, cálculos preliminares y
layouts
Evaluar variaciones del concepto
110
Gestión de parámetros críticos
111
Gestión de parámetros críticos
(CPM)
La gestión de parámetros críticos (CPM) es:



Una metodología disciplinada para administrar,
analizar y reportar del desempeño técnico del
producto
Es un proceso para ligar los parámetros del sistema,
para análisis de sensibilidad y optimización de
factores críticos de desempeño
Es una herramientas estratégica para mejorar el
desarrollo de productos al integrar sistemas,
software, diseño y manufactura
112
Gestión de parámetros críticos
(CPM)
Entre sus beneficios se incluyen:
 Facilitar el análisis
 Mejorar la colaboración
 Alinear los reportes

Sigue una ruta I2DOV para el desarrollo de
tecnologías genéricas con las fases siguientes:




I2= Invención e Innovación
D = Desarrollo de la tecnología
O = Optimización de la robustés de la tecnología de
linea base o actual
V = Verificación de la plataforma tecnológica
113
Gestión de parámetros críticos
(CPM)
114
Análisis de Pugh
115
Selección de
conceptos de Pugh



El QFD puede utilizarse para determinar los
requerimientos técnicos del cliente como inicio para
el desarrollo de nuevos productos
Pugh sugiere un equipo multifuncional para el
desarrollo de conceptos mejorados, iniciando con un
conjunto de alternativas de diseño, los 10 pasos se
muestran a continuación:
Seleccionar criterios:


Criterios en base a los requerimientos técnicos
Formar la matriz
116
Matriz de evaluación de Pugh
C O N
C
EP TO S
Criterios
1 2 3
4
5
6
7
A
-
-
-
S
D
S
-
B
-
S -
-
A
S
-
C
+ + -
-
T
-
-
D
+ -
+
U
-
+
E
+ + -
-
M
-
-
Más
3 2 0
1
0
1
Menos
2 2 5
3
3
4
Mismo
0 1 0
1
2
0
-
117
Selección de conceptos de Pugh




Clarificar los conceptos: Pueden requerir visualización
Seleccionar el concepto Datum:
 El mejor diseño disponible
Correr la matriz:
 Comparar cada concepto con el Datum (+ para el
mejor concepto, - para el peor diseño, s para el
mismo diseño)
Evaluar los resultados:
 (sumar los + y -; los + contribuyen a la visión
interna del diseño)
118
Selección de conceptos de Pugh

Atacar los negativos y reforzar los positivos:


Activamente discutir los conceptos más prometedores.
Cancelar o modificar los negativos
Seleccionar un nuevo Datum y re correr la matriz:

se puede introducir un nuevo híbrido. El concepto final
generalmente no será igual al concepto original

Planear tareas futuras: trabajo adicional para refinar

Iterar:

para llegar a un nuevo concepto ganador
119
Selección de conceptos de Pugh

Aplicando estos conceptos el equipo adquirirá:






Mejor entendimiento de los requerimientos
Mejor entendimiento de los problemas de diseño
Mayor entendimiento de las soluciones potenciales
Mayor entendimiento de la iteración de conceptos
Mayor entendimiento de porque ciertos diseños son
mejores que otros
El deseo de crear conceptos adicionales
120