Estado de un proceso
Hemos compartido con ustedes el Diagrama de Pareto y las cartas de control que ayudan a examinar la estabilidad de la distribución de un proceso a través del tiempo. De lo anterior se deriva que una de las tareas básicas para caracterizar y mejorar unproceso es evaluar su estado en cuanto a su capacidad y estabilidad, ya que en función de esto
el proceso tendrá cuatro categorías, y para cada una de éstas se recomiendan estrategias de
mejora diferentes, como se verá a continuación.
A manera de nota aclaratoria, es necesario establecer que para que en el futuro inmediato tenga sentido que un proceso sea capaz, primero se debe garantizar que es estable a través del tiempo. Sin embargo, es posible afirmar que un proceso es capaz, con independencia de su estabilidad, si el nivel de disconformidades es suficientemente bajo como para garantizar que no habrá esfuerzos inmediatos para tratar de disminuirlas y mejorar su capacidad. Por ejemplo, si se tiene un proceso con calidad Seis Sigma, es probable que los esfuerzos de mejora sobre tales procesos no estén enfocados en mejorar su capacidad. Más bien, se enfocarán a mejorar otros aspectos como su estabilidad, operabilidad, robustez, eficiencia, etcétera.
Con la premisa anterior, un proceso puede tener cuatro estados en cuanto a capacidad y estabilidad, como se ilustra en la figura y en la tabla 10.1, las cuales se derivan de un par de preguntas fundamentales: ¿se considera que el proceso es capaz de cumplir con las especificaciones de calidad que debe satisfacer? ¿Para propósitos prácticos el proceso se puede catalogar como estable a través del tiempo, considerando su tendencia central y la amplitud de su variabilidad?
Cada una de estas preguntas puede contestarse en forma afirmativa o negativa, y eso genera cuatro tipos de respuestas: Sí-Sí, Sí-No, No-Sí y No-No, como se ilustra en la tabla 10.1. Para contestar ambas preguntas es necesario hacer un estudio de capacidad y estabilidad con una perspectiva de largo plazo, como se sugiere en los siguientes pasos.
Son los que reflejan la realidad del proceso bajo análisis durante un tiempo considerable en el cual no se han realizado modificaciones importantes.
1. Delimitar datos históricos.
Primero es necesario tener datos históricos del proceso que reflejen la realidad de éste en cuanto a sus principales variables de salida durante un lapso de tiempo considerable en donde no se han realizado grandes modificaciones al proceso. Este lapso depende de la velocidad del proceso, como se describe a continuación.
• En un proceso masivo en el que se producen cientos o miles de piezas o partes por día, y que a diario se muestrean y se miden decenas de tales partes, es suficiente contemplar las mediciones realizadas en las últimas dos a cuatro semanas. En este lapso se podría tener de 300 a 500 subgrupos.
• En un proceso lento que genera pocos resultados por día, y que por ello en una semana
se hacen pocos muestreos y mediciones, es necesario contemplar un periodo mayor (tener los datos de los últimos 100 a 200 puntos gra ficados en la carta de control correspondiente es un buen punto de partida).
• En los procesos semimasivos se aplica un criterio intermedio.
Como ya se explicó, es importante que durante el periodo de análisis no se le hayan hecho grandes cambios o modificaciones al proceso. En caso de que se hayan realizado, como en los procesos en etapa de arranque, se recomienda iniciar una recolección intensiva de datos para realizar el estudio.
Estabilidad de un proceso
Variación de un proceso a través del tiempo. Si está estable (o control estadístico) entonces es predecible en el futuro inmediato.
2. Analizar estabilidad. Para estudiar la estabilidad del proceso, a través del tiempo, que comprende los datos históricos y calcular el índice de inestabilidad, St, se recomiendan dos actividades:
• Analizar las cartas de control obtenidas en el lapso de tiempo que comprenden los datos históricos. Es decir, estudiar tanto las cartas como se obtuvieron en el pasado como los cambios detectados con ellas. Es importante ordenar las cartas conforme al tiempo en que se obtuvieron, desplegarlas y analizar cómo fue el comportamiento de los puntos, buscando identificar los patrones especiales de variación, como
son: puntos fuera de los límites, tendencias, ciclos, etc. A partir de esto se verifica si hay algún tipo de inestabilidad predominante y se calcula el índice, St.
• Hacer un estudio inicial con los datos históricos, es decir, analizar todos los datos en la misma carta de control para identificar los patrones especiales de variación que se describieron en el capítulo 7 y, con base en esto, sacar conclusiones y calcular el índice de inestabilidad, St.
Si en cualquiera de las dos actividades el índice St que se calcula es demasiado grande (por ejemplo, mayor a 10%), entonces será un indicativo que se está ante un proceso con alta inestabilidad. En caso de que en ambos estudios el índice St, sea pequeño, de 1 a 3 puntos porcentuales, entonces el proceso se considerará razonablemente estable.
3. Estudiar la capacidad. Se aplica a los datos históricos un análisis de capacidad. En particular, es importante obtener los índices de capacidad de corto plazo Cp y Cpk, sus equivalentes de largo plazo Pp y Ppk y un histograma. A partir de esto, es necesario ver cómo es la distribución de los datos con respecto a especificaciones, y si hay problemas de capacidad es preciso identificar si se debe a problemas de centrado y/o a exceso de variación.
Si la variable es de atributos (proporción o porcentaje de defectuosos, número de defectos por lote, etc.), también es recomendable analizar por medio del histograma la proporción de defectos, estimar el porcentaje promedio de defectos o su correspondiente PPM y trasladar éstos a su correspondiente índice Cp.
A partir de los dos estudios anteriores se tendrá el estado del proceso en cuanto a estabilidad y capacidad, con lo cual será posible adoptar la estrategia de mejora más adecuada al proceso. Las estrategias se describen en la siguiente sección.
Ejemplo 10.1
En una fábrica de dientes se realiza una inspección fi nal y los resultados de cada lote se registran en una carta p. Los motivos por los que un diente es catalogado como defectuoso son: porosidad, manchas, apariencia sucia y diente quebrado. En la figura 10.2 se muestra la carta para los últimos 150 lotes de tamaño n = 800. De donde se observa que la proporción promedio de dientes defectuosos es de 0.156 (15.6%), lo cual refl eja un pobre desempeño del proceso. Con el auxilio de tabla 5.2, a este porcentaje
de defectuosos le corresponde un Cp de entre 0.4 y 0.5.
Además, en la carta se observan puntos fuera del LCS, y el tipo de inestabilidad predominante es un cambio de nivel provocado por una causa especial de variación que aparece en uno o pocos lotes y luego desaparece, es decir, no es un cambio de nivel que permanezca durante varios lotes consecutivos; si éste fuera el caso, se observaría el patrón de muchos puntos en un solo lado de la línea central.
Esto sugiere situaciones como el uso de materiales diferentes en la elaboración de tal lote o alguna situación que entra y sale. En particular, se observa que de 150 puntos graficados en la carta, hay 11 por arriba del límite de control superior, y no se aprecia ningún otro patrón especial de puntos, por lo que el índice de inestabilidad para este proceso es:
que se cataloga como moderadamente alto. De hecho, se tiene más o menos un punto fuera de los límites cada 25 subgrupos o puntos. Con base en los análisis anteriores, el proceso se catalogaría como tipo D: muy incapaz y moderadamente inestable; para mejorarlo se debe adoptar la estrategia correspondiente (véase ejemplo 10.2).
Estrategias de mejora
A continuación se describe la estrategia de mejora a seguir para cada uno de los posibles estados de un proceso (ver tabla 10.1).
Proceso tipo D (inestable e incapaz)
Esta estrategia se aplica a los procesos que tienen baja capacidad para cumplir con especificaciones y que, además, son altamente inestables debido a que las causas especiales de variación son muy frecuentes, por lo que es un proceso cuyo desempeño de por sí malo, es difícil de pronosticar con cierta certidumbre. Por ello, se recomienda orientar los esfuerzos de mejora a detectar y eliminar las causas de la inestabilidad. Pero como se está ante un proceso muy inestable, más que tratar de identificar qué pasó en cada punto especial, es mejor orientarse a identificar los patrones que sigue tal inestabilidad, para de esa manera generar conjeturas (hipótesis) sobre las posibles causas de la inestabilidad.
Es necesario considerar que un proceso muy inestable se caracteriza por estar pobremente estandarizado, en donde es posible que haya cambios continuos o mucha variación atribuible a materiales, métodos, mediciones, diferencias en las condiciones de operación de la maquinaria y desajustes, distintos criterios y capacitación de operarios, etcétera.
Con base en lo anterior, enseguida se describen tres actividades específicas de la estrategia para este tipo de procesos.
Mejorar la aplicación y uso de las cartas de control
Para identificar las causas especiales de la inestabilidad, el primer paso es revisar el actual sistema de monitoreo del proceso, con la finalidad de mejorarlo en forma significativa. En este sentido, será necesario implantar una o más cartas de control, si es que no existían; y si ya existen, es preciso revisar su diseño y operación. En ambos casos se sugiere recurrir a las recomendaciones dadas Ver Cartas de Control, dando clic aquí. a fin de establecer el papel que van a desempeñar las cartas de control, su objetivo, la carta más adecuada, el muestreo, su operación e interpretación, así como la manera en que se va a involucrar y entrenar a las personas adecuadas.
Buscar y eliminar las causas de la inestabilidad
Una actividad que se puede realizar en paralelo a la anterior es retomar el estudio realizado sobre los datos históricos con el que se determinó que el proceso es inestable. Pero ahora, con énfasis en identificar el tipo de inestabilidad predominante en el proceso.
Una vez que se tenga más o menos localizado el patrón de inestabilidad, es necesario hacer
una lista de las variables de entrada o situaciones que podrían causar ese tipo de patrón de inestabilidad.
Una vez realizada esa lista, lo que sigue es confirmar cuál de ellas en realidad genera
esos cambios en el proceso. Para hacer la confirmación se tienen dos enfoques principales:
• Analizar la distribución de los datos de manera estratificada, es decir, comparar los resultados
del proceso de acuerdo con las diferentes causas bajo sospecha. Por ejemplo, si se presume que la inestabilidad se debe a la fuerte variación de lote a lote de materia prima, entonces se procede a comparar los resultados que se logran con los diferentes lotes. Lo mismo ocurre cuando se sospecha de cualquier variable de entrada, instrumentos de medición, operadores, métodos de trabajo, etc. Aquí, la clave es agrupar y analizar los datos en función de la sospecha.
• El otro enfoque es diseñar y correr de manera adecuada un experimento con la finalidad de corroborar las conjeturas que se tienen sobre las causas de la inestabilidad.
Ejemplo 10.2
En el ejemplo 10.1 de los dientes defectuosos, se vio que el proceso era muy incapaz y moderadamente inestable y, para mejorarlo, se debía adoptar la estrategia descrita antes. Como ya se dijo, el tipo de patrón de inestabilidad predominante es el cambio de nivel de uno o pocos puntos. A partir de esto, un equipo de mejora contempla las posibles causas de este tipo de inestabilidad.
y con base en la experiencia que se tiene al observar el desempeño del proceso, plantea que de manera
repentina se incrementó el porcentaje de dientes defectuosos por la utilización de materia prima de otro
proveedor, ya que han observado que tiene un tamaño de partícula ligeramente mayor. Aunque dudan, porque no siempre se observa que aumente el problema.
Con base en los registros disponibles se observa que de los 150 lotes reportados en la figura 10.2, en 21 se ha utilizado materia prima del otro proveedor y que son los lotes 4, 20, 23, 28, 29, 47, 50, 53, 63, 66, 68, 83, 85, 110, 115, 117, 118, 123, 127, 134 y 147. Para confirmar que efectivamente en estos lotes la proporción de defectuosos es mayor que en el resto, se realiza un análisis por separado en función del proveedor. Los resultados obtenidos se muestran en la tabla 10.2. Además, en la figura 10.3 se aprecian los diagramas de caja para las proporciones de defectuosos de cada proveedor. Se observa que las proporciones tienden a ser mayores cuando se utiliza el material del proveedor 0, ya que la mediana para el proveedor 0 es 0.196, frente a 0.150 del otro. Asimismo, el máximo del proveedor 1 prácticamente coincide con el cuartil inferior del otro, lo cual significa que 75% de los porcentajes de rechazo del proveedor 0 son aún más grandes que el máximo del proveedor 1. En suma, con los estadísticos y el diagrama de caja se concluye que trabajar con la materia prima del proveedor 0 incrementa, en promedio, 4.3 puntos porcentuales (0.193-0.150) el porcentaje de dientes rechazados, por lo que cada vez que se trabaje con ese material es más probable que la correspondiente proporción
se salga del límite de control superior.
Cabe aclarar que no todas las proporciones correspondientes al proveedor 0 cayeron fuera del LCS debido a que su promedio (0.193) está justo dentro del LCS de la carta p (figura 10.2), por lo que se espera que más o menos la mitad de estas proporciones supere el LCS, como efectivamente ocurrió. En la práctica, esto puede ocultar o no hacer tan evidente la presencia de la causa especial cuando se introduce el otro material, pero el análisis elimina cualquier duda.
Al investigar por qué con el material se incrementaban los dientes rechazados, se encontró que el tamaño de partícula de material era ligeramente mayor. Por ello, se estableció que de preferencia habría que utilizar la materia prima del proveedor 1, y que en caso de que por alguna fuerte razón fuera necesario trabajar con el material del proveedor 0, éste primero debería tamizarse (cernirse) y de esa manera retener las partículas más grandes.
Volver a evaluar el estado del proceso
Una vez que se logre reducir las causas especiales de la inestabilidad, es necesario volver a evaluar el estado del proceso y proceder de acuerdo con el nuevo estado del proceso. Por ejemplo, si efectivamente se han disminuido las causas de la inestabilidad, el proceso correspondiente será más estable y quizás aún incapaz. Si éste fuera el caso, lo que sigue es aplicar la estrategia tipo C.
Proceso tipo C (estable pero incapaz)
La estrategia para procesos tipo C se aplica cuando el proceso fue catalogado como estable pero con baja capacidad de cumplir especificaciones. Es decir, se está ante un proceso establemente malo que genera piezas fuera de especificaciones o piezas que no cumplen con ciertos atributos de calidad. Por ello, la estrategia de mejora está orientada a mejorar la capacidad del proceso mediante las siguientes
actividades.
Revisar y mejorar la aplicación de las cartas de control
Las razones de esta actividad en un proceso sin problemas serios de estabilidad son dos: por un lado, es recomendable que todo proceso tenga un buen sistema de monitoreo para detectar sus cambios de manera oportuna. La otra razón es que, en ocasiones, en algunos procesos es probable que algunas de las aparentes causas comunes que generan los problemas de capacidad en realidad sean causas especiales que se podrían detectar con un buen diseño (o re-diseño) y la utilización de las cartas de control. Por estos dos motivos es importante revisar y, en su caso, mejorar el uso de las cartas de control. Ver Cartas de Control, dando clic aquí
Investigar las causas de la baja capacidad mediante un proyecto de mejora
Para ello, es necesario retomar el estudio de capacidad que se desarrolló para definir el estado del proceso y, a partir de éste, establecer la magnitud del problema y la razón básica por la que el proceso genera producto no conforme, ya sea por exceso de variación o porque el proceso está descentrado.
A continuación, de acuerdo con lo anterior y con la magnitud e importancia del problema, se integra un equipo de mejora para que busque la solución del problema en forma metódica, y superar la tendencia de muchas organizaciones de probar ocurrencias sin razón, que es inspirada por el enfoque “prueba y error”.
Volver a evaluar el estado del proceso
Independientemente de la metodología aplicada para encontrar las causas de la baja capacidad del proceso para cumplir con especificaciones, una vez que se apliquen las acciones de mejora se deberá evaluar el estado del proceso y proceder de acuerdo con los resultados de esta evaluación. Si los problemas del proceso son agudos quizá sea necesario aplicar de manera secuencial varios proyectos de mejora, hasta lograr que su capacidad sea satisfactoria.
De esta forma, después de cada proyecto de mejora es necesario volver a evaluar el estado del proceso para ver en qué medida ha mejorado. En teoría, se deben seguir aplicando proyectos de mejora de capacidad hasta que el proceso sea capaz y conserve su estabilidad (proceso tipo A).
En caso de que después de múltiples intentos bien estructurados no se logre cumplir de manera satisfactoria la capacidad del proceso, será necesario pensar en otras alternativas, tales como un rediseño del proceso en el cual se introduzcan nuevas tecnologías.
Proceso tipo B (capaz pero inestable)
Esta estrategia para procesos tipo B se aplica cuando el proceso fue catalogado como inestable; es decir, es un proceso que funciona en presencia de causas especiales de variación, pero éstas son tales que se está relativamente satisfecho con el desempeño del proceso en términos de objetivos previos o especificaciones (su índice de defectivo es bajo, por ejemplo); de tal forma que se está ante un proceso
capaz pero inestable. En este tipo de procesos, su distribución se desplaza o tiene cambios significativos; pero siempre está dentro de especificaciones. Ante esto, se tiene cierta vulnerabilidad porque en un momento dado esa inestabilidad puede ocasionar problemas en términos de especificaciones. Además, si se quiere conocer y mejorar tal proceso, habría que empezar por identificar y eliminar las causas de la inestabilidad; por ello, es necesario aplicar las mismas actividades sugeridas para el proceso tipo D (inestable e incapaz).
Proceso tipo A (estable y capaz)
Esta estrategia para procesos tipo A se aplica cuando el proceso fue catalogado como estable y capaz, por lo que se está ante un proceso sin problemas serios de calidad.
Por lo tanto, las actividades de esta estrategia están enfocadas en mantener en tal estado el proceso y explorar alternativas para mejorar su productividad y/u operabilidad. A continuación, las actividades que recomendamos seguir:
• Revisar y mejorar, en su caso, la aplicación de las cartas de control. La idea de esta primera actividad
es verificar que el actual sistema de monitoreo del proceso es el adecuado, es decir, es necesario revisar la utilización de las cartas de control (ver capítulo 8) y evaluar la conveniencia de generar esquemas de control más económicos, por ejemplo, utilizar otra carta de control, reducir la frecuencia o el tamaño de muestreo, etcétera.
• Explorar alternativas para mejorar la confiabilidad e incrementar la productividad y/u operabilidad
del proceso. Para buscar mejoras en la confiabilidad del proceso detectando sus fallas más recurrentes y más graves, se puede aplicar un AMEF para dicho proceso (ver capítulo 14). Otra alternativa es incrementar la productividad del proceso mejorando su eficiencia:
tiempo desperdiciado por paro de equipos, desbalanceo de líneas (capacidades), falta de
materiales, retrasos en suministros y en las órdenes de compra, mantenimiento y reparaciones.
Otra posibilidad o línea de acción es trabajar para lograr un proceso esbelto, mejorando su flujo y eliminando actividades que no agregan valor.
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