Métodos de Taguchi: evolución, concepto y aplicación entre industrias. Sección temática

El científico japonés G. Taguchi en 1960 expresó la idea de que la calidad ya no puede considerarse como una medida del cumplimiento de los requisitos de diseño/documentación de diseño. El cumplimiento de la calidad en términos de límites de tolerancia no es suficiente. Es necesario luchar constantemente por el valor nominal, para reducir la propagación incluso dentro de los límites establecidos por el proyecto.

G. Taguchi sugirió que cumplir con los requisitos de tolerancia no es un criterio suficiente para juzgar la calidad. Al final, los costos de mantenimiento del producto después de que el consumidor lo haya recibido son mínimos, es decir, Se minimizan las alteraciones, los ajustes y los costos del servicio de garantía.

Un control dirigido únicamente a lograr el cumplimiento de los requisitos de tolerancia conduce a sus propios problemas específicos. Al mismo tiempo, cabe señalar que las tolerancias prestaron un servicio fiel a lo largo de los años: permitieron la producción de artículos que eran lo suficientemente buenos para su época.

• El método Taguchi le permite clasificar las prioridades en un programa de gestión de la calidad
• Cuantificar la mejora de la calidad

Veamos, por ejemplo, algunos de los problemas que pueden surgir si la coincidencia entre el eje y el orificio no es perfecta. Si su articulación corresponde a un ajuste más apretado, se producirá un rozamiento excesivo durante el funcionamiento de la máquina. Para superarlo, se requerirá más potencia o consumo de combustible.

En este caso, puede ocurrir un sobrecalentamiento local, lo que puede provocar algunas deformaciones y un bajo rendimiento. Si el ajuste es demasiado flojo, el lubricante puede tener fugas y causar daños en otros lugares. Como mínimo, cambiar el lubricante puede ser costoso, tanto por el costo del lubricante mismo como por la necesidad de detener la máquina con más frecuencia para realizar el mantenimiento. Un ajuste flojo también puede generar vibraciones que causan ruido, cargas pulsantes, que muy probablemente resulten en una reducción de la vida útil debido a fallas inducidas por el estrés.

Obviamente, se necesita un enfoque diferente, cualitativamente diferente, que no requiera una definición artificial de bueno y malo, bueno y malo, defectuoso y libre de defectos. Este enfoque, a su vez, asume que existe un mejor valor, y que cualquier desviación de este valor nominal provoca algún tipo de pérdida o complejidad, de acuerdo con el tipo de dependencia que se consideró en los ejemplos para el diámetro de ejes y agujeros. .

La función de pérdida de Taguchi está diseñada para hacer precisamente eso. Gráficamente, la función de pérdida de Taguchi se suele representar de la siguiente forma:

Arroz. 1. Función de pérdida gráfica de Taguchi

El valor de la puntuación de calidad se representa en el eje horizontal y el eje vertical muestra la "pérdida", el "daño" o la "importancia" relacionados con los valores de la puntuación de calidad. Se supone que estas pérdidas son cero cuando la característica de calidad alcanza su valor nominal.

La forma matemática de la función de Taguchi se presenta en el título del gráfico, donde X- el valor medido del indicador de calidad; x0- su valor nominal; L(x)- el valor de la función de pérdida de Taguchi en el punto X; Con- factor de escala.

Tazas de calidad

Junto con la existencia de un sistema de gestión de la calidad en toda la empresa, prácticamente todas las grandes empresas japonesas utilizan ampliamente los llamados círculos de calidad del producto, que operan a nivel de eslabones de producción de base y se centran en resolver una amplia gama de problemas relacionados con a aumentar la eficiencia de la producción a nivel de los lugares de trabajo, las secciones y los talleres. Estos círculos suelen reunir de 8 a 10 personas que trabajan en un área.
La idea de establecer círculos de calidad o grupos cero defectos dentro de una empresa fue importada de EE. UU. a fines de la década de 1950. Sin embargo, en Japón esta idea recibió un contenido cualitativamente nuevo y condujo a la creación de un mecanismo específico y, como muestra la práctica, muy efectivo para aumentar el rendimiento de cada empleado. Tal aumento en los rendimientos se logra en gran medida mediante el uso de un sistema de motivación cuidadosamente pensado, así como incentivos morales, psicológicos y materiales para que los empleados mejoren constantemente la productividad y la calidad del trabajo.

Hay varios puntos en común en la organización y funcionamiento de los círculos de calidad en las empresas japonesas.

Los círculos de calidad en las empresas se crean en el marco de programas cuidadosamente diseñados y llevados a cabo bajo la supervisión directa de la alta dirección de la empresa.
Los círculos de calidad funcionan utilizando un sistema desarrollado de motivación, normalmente en el marco de estructuras organizativas y económicas de tipo matricial.
Los representantes de varios niveles de gestión de empresas están necesariamente involucrados en el trabajo de los círculos y se garantiza la coordinación de acciones de todos los niveles y divisiones horizontalmente.

Los programas especiales centran las actividades de los círculos de calidad en la resolución de una amplia gama de problemas. Esto incluye la reducción de rechazos, la mejora de equipos, tecnología, equipos, la racionalización de las rutas para el movimiento de piezas y la carga de equipos en su sitio, la reducción de todo tipo de costos de producción y la mejora de las habilidades del personal. . Los trabajadores tienen la oportunidad de utilizar el equipo y los materiales necesarios para poner a prueba sus ideas, y se les permite celebrar reuniones circulares durante las horas de trabajo. Las empresas suelen costear la organización de concursos entre círculos, la participación en congresos industriales y regionales, la formación de los trabajadores en el marco de diversos programas de desarrollo profesional, etc. Mediante el esfuerzo de todo el grupo y con la participación de la dirección de esta unidad productiva , se presenta un conjunto de problemas que necesitan ser resueltos para un período de tiempo específico (trimestre, año); después de eso, los problemas se clasifican en términos de la prioridad de la solución. Una vez identificado un problema prioritario, se analiza colectivamente para determinar en qué medida las dificultades existentes afectan la calidad del trabajo y la productividad laboral. En esta etapa, se organizan debates colectivos sobre las formas de resolverlo para encontrar la mejor solución. El resultado de tal análisis colectivo suele ser el desarrollo de una forma común de resolver el problema, que es aceptada por todos los miembros del grupo como resultado de la creatividad conjunta y se implementa con un propósito, es decir, se introduce en la producción. Se otorga un papel importante en la preparación y conducción de dichas discusiones al líder del círculo de calidad, quienes son capacitados en seminarios especiales, donde se les enseñan los conceptos básicos de psicología, la capacidad de organizar discusiones, así como las disciplinas especiales necesarias para Identificar y analizar problemas de producción.
Además del efecto puramente económico, en el curso del trabajo de los círculos, aumentan las calificaciones del personal, se estimula la actividad creativa de los empleados, mejora el clima moral y psicológico en el equipo, es decir, la necesaria educación y calificación. se crea la base para la actividad creativa ..

El concepto de función de pérdida de Taguchi

Genichi Taguchi (años 50 del siglo XX) desarrolló su propio sistema, combinando ingeniería y métodos estadísticos, con el objetivo de mejorar rápidamente el rendimiento económico de la empresa y la calidad del producto mediante la optimización del diseño de los productos y sus procesos de fabricación. Se caracterizan por el hecho de que la preocupación por la calidad comienza en las primeras etapas de su formación, en el diseño de productos y procesos tecnológicos.

Utilizado en el diseño y producción de productos.

Objetivo- Asegurando la calidad del concepto (idea), la calidad del diseño y la calidad de la producción.

Plan de ACCION

1. Estudiar el estado de cosas con la calidad y eficiencia de los productos.

2. Determinación del concepto básico de un modelo viable de un objeto o un esquema de un proceso de producción (diseño del sistema). Se establecen los valores iniciales de los parámetros del producto o del proceso.

3. Determinar los niveles de factores controlados que minimicen la sensibilidad a todos los factores de interferencia (diseño paramétrico).

4. En esta etapa, se supone que las tolerancias son tan amplias que los costos de fabricación son bajos.

5. Cálculo de las desviaciones admisibles cercanas a los valores nominales suficientes para reducir las desviaciones del producto (ingeniería de tolerancia).

Resultado- Lanzamiento de productos competitivos.

ventajas- Brindar ventajas competitivas al mejorar simultáneamente la calidad y reducir el costo de producción.

Defectos- El uso generalizado de los métodos de Taguchi en el control de procesos basados ​​en métodos estadísticos probabilísticos no siempre es correcto en condiciones de alta dinámica de requisitos para los objetos de evaluación y ausencia de análogos.

G. Taguchi sugirió dividir las variables que afectan el desempeño de los productos y procesos en dos grupos, de modo que uno de ellos contenga los factores responsables de la respuesta principal (valor nominal) y el segundo, los responsables de la propagación. Para identificar estos grupos, G. Taguchi introduce una nueva respuesta generalizada: "relación señal-ruido".

El desafío es reducir la sensibilidad de los productos y procesos a factores incontrolables o ruido.

El concepto Taguchi incluye el principio de diseño robusto (sostenible) y la función de pérdida de calidad. La función de pérdida de Taguchi distingue los productos dentro de la tolerancia en función de su proximidad al valor nominal (valor objetivo). La base tecnológica del diseño robusto es la planificación del experimento.

Métodos básicos desarrollados o adaptados por G. Taguchi

1. Planificación de experimentos.

2. Gestione los procesos mediante el seguimiento de los costes con la función de pérdida de calidad.

3. Desarrollo e implementación de control robusto de procesos.

4. Optimización intencional de productos y procesos antes de la producción (control antes de iniciar el proceso).

5. Aplicación de la filosofía de calidad generalizada de Taguchi para garantizar una calidad óptima de productos, servicios, procesos y sistemas.

El enfoque de Taguchi permite clasificar las prioridades en un programa de gestión de la calidad

Cuantificar la mejora de la calidad

científico japonés G. Taguchi en 1960 sugirió que la calidad ya no puede considerarse como una medida del cumplimiento de los requisitos de diseño/documentación de diseño. El cumplimiento de la calidad en términos de límites de tolerancia no es suficiente. Es necesario luchar constantemente por el valor nominal, para reducir la propagación incluso dentro de los límites establecidos por el proyecto.

G. Taguchi sugirió que cumplir con los requisitos de tolerancia no es un criterio suficiente para juzgar la calidad. Al final, los costos de mantenimiento del producto después de que el consumidor lo haya recibido son mínimos, es decir, Se minimizan las alteraciones, los ajustes y los costos del servicio de garantía. Un control dirigido únicamente a lograr el cumplimiento de los requisitos de tolerancia conduce a sus propios problemas específicos. Al mismo tiempo, es imposible no notar que las tolerancias sirvieron fielmente a lo largo de los años: permitieron la producción de artículos que eran lo suficientemente buenos para su época.

Echemos un vistazo a algunos de los problemas que pueden surgir si los ejes y los orificios no coinciden perfectamente. Si su articulación corresponde a un ajuste más apretado, se producirá un rozamiento excesivo durante el funcionamiento de la máquina. Para superarlo, se requerirá más potencia o consumo de combustible. En este caso, puede ocurrir un sobrecalentamiento local, lo que puede provocar algunas deformaciones y un bajo rendimiento. Si el ajuste es demasiado flojo, el lubricante puede tener fugas y causar daños en otros lugares. Como mínimo, cambiar el lubricante puede ser costoso, tanto por el costo del lubricante mismo como por la necesidad de detener la máquina con más frecuencia para realizar el mantenimiento. Un ajuste flojo también puede generar vibraciones que causan ruido, cargas pulsantes, que muy probablemente resulten en una reducción de la vida útil debido a fallas inducidas por el estrés.

Obviamente, se necesita un enfoque diferente, cualitativamente diferente, que no requiera una definición artificial de bueno y malo, bueno y malo, defectuoso y sin defectos. Este enfoque, a su vez, asume que existe un mejor valor, y que cualquier desviación de este valor nominal provoca algún tipo de pérdida o complejidad, de acuerdo con el tipo de dependencia que se consideró en los ejemplos para el diámetro de ejes y agujeros. .

La función de pérdida de Taguchi está diseñada para hacer precisamente eso. Gráficamente, la función de pérdida de Taguchi se suele representar de la siguiente forma:

El valor de la puntuación de calidad se traza en el eje horizontal y el eje vertical muestra la pérdida, el daño o la importancia relacionada con los valores de la puntuación de calidad. Se supone que estas pérdidas son cero cuando la característica de calidad alcanza su valor nominal. La forma matemática de la función de Taguchi se presenta en el título del gráfico, donde x es el valor medido del indicador de calidad; x0 - su valor nominal; L(x) es el valor de la función de pérdida de Taguchi en el punto x; c es el factor de escala.

En las décadas de 1950 y 1980, el famoso científico japonés G. Taguchi propuso una serie de métodos para optimizar el diseño y la producción de productos, que pueden mejorar significativamente su calidad y son ampliamente utilizados en varios países, especialmente en Japón y Estados Unidos. Toyota, Ford, General Electric se encuentran entre las empresas de mayor reputación que utilizan los métodos de Taguchi.

Genichi Taguchi estudió la mejora de procesos y productos industriales. Desarrolló las ideas de las estadísticas matemáticas relacionadas, en particular, con los métodos estadísticos de diseño de experimentos y control de calidad.

Genichi Taguchi una vez desarrolló su propio sistema, combinando ingeniería y métodos estadísticos, con el objetivo de mejorar rápidamente el rendimiento económico de la empresa y la calidad del producto mediante la optimización del diseño del producto y los procesos de fabricación. Esta metodología, que incluye tanto una filosofía general como un conjunto de herramientas prácticas de gestión de la calidad, se denomina "Métodos de Taguchi".

Los métodos de Taguchi se basan en métodos estadísticos bien conocidos (diseño estadístico de experimentos, método del valor nominal óptimo, etc.). No todos los supuestos matemáticos que subyacen a sus métodos son reconocidos por los expertos como indiscutibles. Sin embargo, dado que los métodos de Taguchi son de varias etapas y requieren una serie de controles y ajustes, estas deficiencias no reducen su eficacia.

Las ideas más famosas de Taguchi incluyen las siguientes.

1. Solo se consideran de alta calidad aquellos productos cuyas características coinciden plenamente con sus valores nominales según el dibujo. Cualquier desviación resulta en una pérdida en términos de valor, proporcional al cuadrado de esta desviación. Esta dependencia de las pérdidas de las desviaciones del nominal se denominó función de pérdida de calidad(FPK) y se utiliza para seleccionar tolerancias de productos que aseguren la igualdad de pérdidas del productor y del consumidor.

2. Se puede realizar el diseño, el producto y el proceso de producción. robusto, eso es sostenible, insensible a diversas interferencias durante el funcionamiento y la producción del producto. La responsabilidad principal de la calidad recae en el desarrollador del producto, no en los organizadores de la producción.

3. El criterio para el diseño correcto es la previsibilidad modelos objeto de diseño, que se estima por la relación señal/ruido y minimizando la dispersión de la característica de salida del objeto (calculado usando análisis de varianza).

4. Para optimizar los parámetros de productos y procesos, se debe utilizar la planificación material del experimento;

Los principios más importantes de Taguchi en el campo de la calidad incluyen los siguientes.

1. Una medida importante de la calidad de un producto es la pérdida total en que incurre la sociedad a causa de él.

2. En una economía competitiva, las condiciones para la supervivencia en los negocios son la mejora continua simultánea de la calidad del producto y la reducción de los costos de producción y operación.

3. El programa de mejora continua de la calidad incluye la reducción continua de los diferenciales en las características de salida del producto en relación con sus valores nominales especificados.

Función de pérdida de Taguchi

La principal orientación al objetivo del concepto Taguchi es mejorando la calidad mientras se reducen los costos.

Tradicionalmente, la calidad y el costo se han tratado por separado en los métodos estadísticos, siendo la calidad el factor principal. Es decir, al inicio del diseño se determinaron indicadores de calidad y se estudió la dispersión; y si la dispersión no superaba los límites establecidos, entonces se aceptaban las características seleccionadas. Luego, en base a las características obtenidas, se estableció el costo. Y si el costo resultó ser más alto que un valor dado, al cambiar el nivel de calidad (es decir, los indicadores de calidad), se redujo el costo de producción. En contraste con el enfoque anterior, al calcular según el método de Taguchi, el costo se consideró el principal.

Taguchi propuso medir la calidad por las pérdidas que la sociedad tiene que soportar después de fabricar los bienes, pero el científico no estaba de acuerdo con la definición generalmente aceptada de calidad: "encontrar los parámetros de los productos dentro de los límites establecidos". Tal definición nos permite considerar que dos productos difieren poco entre sí si los parámetros de uno están cerca del límite de tolerancia y los parámetros del otro están ligeramente más allá de estos límites. Sin embargo, el primero de ellos se considera "bueno" y el segundo, "malo". A diferencia del enfoque tradicional, los métodos de Taguchi tienen como objetivo garantizar desviaciones mínimas de los parámetros del producto de los dados, en los que no hay aumento de costos debido a la calidad. Taguchi propone evaluar la calidad por la cantidad de daño causado a la sociedad desde el momento en que se entrega el producto: cuanto menor sea este daño, mayor será la calidad. La base de su concepto de aseguramiento de la calidad es la teoría de la pérdida o daño por calidad inadecuada.

Taguchi demostró que el costo de desviarse del valor objetivo (valor nominal) aumenta según una ley cuadrática con la distancia al objetivo y proporciona pérdidas fuera de la tolerancia (Fig. 38).

Figura 38 - Pensamiento de tolerancia

Taguchi propuso caracterizar los productos manufacturados por la estabilidad de las características técnicas y los indicadores combinados de costo y calidad en los llamados función de pérdida, según el cual solo se consideran de alta calidad aquellos productos cuyos indicadores de calidad coinciden completamente con sus valores nominales, y cualquier desviación del valor nominal está asociada con una u otra pérdida de calidad del producto. La función tiene en cuenta simultáneamente las pérdidas, tanto por parte del consumidor como del productor.

La función de pérdida tiene la siguiente forma:

L(y)=k(y-m) 2, (45)

dónde L- estas son pérdidas para la sociedad (un valor que tiene en cuenta las pérdidas del consumidor y del productor por productos defectuosos), expresadas en unidades monetarias;

k- pérdida constante, determinada teniendo en cuenta los costos del fabricante de productos (costos de restauración, reparación, reemplazo, etc.);

y– valor del parámetro;

metro- valor nominal de la característica funcional correspondiente;

(y-m) - desviación del valor nominal.

Obviamente, cuanto mayor sea la desviación a de su valor nominal metro, mayor es la pérdida. Este concepto muestra la importancia de reducir continuamente la variación, reduciendo el diferencial del diferencial nominal. Se tiene en cuenta al diseñar productos, teniendo en cuenta las pérdidas.

La aplicación práctica de la función de pérdida es que le permite determinar la efectividad de cualquier actividad destinada a aumentar la calidad (Fig. 39).

Figura 39 - Reflexionando sobre la función de pérdida

La función de pérdida de calidad es una parábola con un vértice (la pérdida es cero) en el punto de mejor valor ( denominación), cuando se elimina del valor nominal las pérdidas aumentan y en el límite del campo alcanzan su valor máximo: pérdidas por reemplazo del producto.

Si se producen productos que cumplen con los valores objetivo, esto conduce a una disminución de los costos de calidad, una disminución de los posibles costos asociados con las pruebas de aceptación.

En las décadas de 1950 y 1980, el famoso científico japonés G. Taguchi propuso una serie de métodos para optimizar el diseño y la producción de productos, que pueden mejorar significativamente su calidad y son ampliamente utilizados en varios países, especialmente en Japón y Estados Unidos. Toyota, Ford, General Electric, AT&T se encuentran entre las empresas de mayor reputación que utilizan los métodos de Taguchi. Los métodos de Taguchi se basan en métodos estadísticos bien conocidos (diseño estadístico de experimentos, método del valor nominal óptimo, etc.). No todos los supuestos matemáticos que subyacen a sus métodos son reconocidos por los expertos como indiscutibles. Sin embargo, dado que los métodos de Taguchi son de varias etapas y requieren una serie de controles y ajustes, estas deficiencias no reducen su eficacia.

Métodos de Taguchi (término<методы Тагути>apareció en los EE. UU., el mismo Taguchi llama a su concepto<инжиниринг качества>) representan uno de los enfoques fundamentalmente nuevos para resolver problemas de calidad. Lo principal en la filosofía de Taguchi es mejorar la calidad y reducir los costos. Según Taguchi, el factor económico (costo) y la calidad se analizan juntos. Ambos factores están relacionados por una característica común llamada función de pérdida. La metodología de Taguchi se basa en el reconocimiento del factor de no equivalencia de los valores del indicador dentro de la tolerancia. La función de pérdida de calidad es una parábola con un vértice (pérdidas igual a cero) en el punto del mejor valor (valor nominal), con distancia del valor nominal, las pérdidas aumentan y alcanzan su valor máximo en el límite de campo - pérdidas de reemplazo del producto. El análisis considera pérdidas tanto por parte del consumidor como del productor. Los métodos de Taguchi le permiten diseñar productos y procesos que son insensibles a la influencia de los llamados<шумов>, es decir, factores variables que provocan dispersión en los valores de los parámetros que son difíciles, imposibles o costosos de cambiar. Desde un punto de vista económico, cualquier, incluso el más pequeño<шумы>reducir las ganancias, ya que esto aumenta los costos de producción y el costo del servicio de garantía. Tal estabilidad generalmente se llama robustez (del inglés robusto - fuerte, estable). Taguchi se enfoca en las etapas que preceden al diseño del producto, ya que es en ellas donde se resuelve la tarea de lograr la robustez.

Las ideas más famosas de Taguchi incluyen las siguientes.

• 1. Solo se consideran de alta calidad aquellos productos cuyas características coinciden plenamente con sus valores nominales según el dibujo. Cualquier desviación resulta en una pérdida en términos de valor, proporcional al cuadrado de esta desviación. Esta dependencia de las pérdidas de las desviaciones del valor nominal se ha denominado función de pérdida de calidad (LOF) y se utiliza para seleccionar tolerancias del producto que aseguren la igualdad de pérdidas del fabricante y del consumidor.
• 2. Al diseñar, el producto y el proceso de producción pueden hacerse robustos, es decir, estables, insensibles a diversas interferencias durante la operación y producción del producto. La responsabilidad principal de la calidad recae en el desarrollador del producto, no en los organizadores de la producción.
• 3. El criterio para el diseño correcto es la previsibilidad del modelo del objeto de diseño, que se estima mediante la relación señal-ruido y minimizando la varianza de la característica de salida del objeto (calculada mediante análisis de varianza).
• 4. El diseño del producto y el proceso de producción debe realizarse en 3 etapas: diseño del sistema; diseño paramétrico u óptimo; diseño de tolerancia.
• 5. Debe utilizarse el diseño estadístico de experimentos, incluidos los planos ortogonales, para identificar los parámetros del producto y del proceso.

Los planes ortogonales del experimento son aquellos planes que, variando los factores, permiten evaluar la influencia de cada uno de ellos en el índice de calidad, independientemente de la influencia de los demás.

Los principios más importantes de Taguchi en el campo de la calidad incluyen los siguientes.

• 1. Una medida importante de la calidad de un producto es la pérdida total que sufre la sociedad a causa de él.
• 2. En una economía competitiva, las condiciones para la supervivencia en los negocios son la mejora continua simultánea de la calidad del producto y la reducción de los costos de producción y operación.
• 3. El programa de mejora continua de la calidad incluye la reducción continua de los diferenciales en las características de salida del producto en relación con sus valores nominales especificados.