Metrología, Calidad y Sistemas de Producción: Conceptos y Métodos

Metrología

La metrología es la ciencia de la medición. Abarca todos los aspectos teóricos y prácticos de las mediciones, cualquiera que sea su nivel de exactitud y en cualquier campo de la ciencia o de la tecnología.

Trazabilidad se define como la cualidad de una medida que permite referir la precisión de la misma a un patrón aceptado o especificado.

Calibración se define como el conjunto de medidas que tienen por objeto determinar el valor máximo de los errores de un instrumento, equipo de medida o patrón, procediendo a su ajuste o expresando aquellos mediante curvas o tablas de corrección.

Plan de calibración: Un plan de calibración agrupa todos los instrumentos en grupos de calibración que deben ser ordenados de mayor a menor precisión, es lo que se denomina un Diagrama de Niveles.

El soporte físico de un Plan de calibración es el siguiente:

• Diagrama de niveles.
• Etiquetas de calibración.
• Fichero de instrucciones.
• Análisis de resultados.

La tolerancia es el intervalo de valores admisible para una magnitud. Surgen en el diseño de elementos de cierta responsabilidad y determina el rechazo de los productos que no las cumplan.

Características que debe cumplir el Laboratorio de Metrología:

• Aislamiento del exterior frente a humedad, vibraciones, etc.
• Temperatura 20+-0.5 ºC.
• Humedad inferior al 60%.
• Acondicionamiento del aire (polvo).
• Equipos de interferometría, control de presión atmosférica y humedad.

Aseguramiento de la Calidad

Serie ISO 9000: Sistemas de gestión de calidad.

• ISO 9000:2015 Fundamentos y vocabulario.
• ISO 9001:2015 Requisitos.
• ISO 9002:2016 Directrices para la aplicación de la ISO 9001:2015.
• ISO 9004:2018 Directrices para mejorar el desempeño. Calidad e identidad de una Organización.

Elementos para el aseguramiento de la calidad:

• Responsabilidad de la dirección.
• Control de documentación y datos.
• Sistema de calidad.
• Formación.
• Control del diseño.
• Servicio posventa.
• Control de los procesos.
• Técnicas estadísticas.
• Inspección y ensayo.

Ingeniería de Calidad

Método de Deming

• Crear un ambiente de constancia.
• Adoptar la nueva filosofía.
• Dejar de depender de la inspección en masa.
• No premiar a la empresa sobre la base del índice de precios.
• Entrenamiento en el trabajo.
• Liderazgo.
• Eliminar slogans, exhortaciones y fijar objetivos para el 0/Defectos.
• Programa riguroso de educación y auto mejora.
• Poner a trabajar a todos los miembros de la compañía.

Método de Juran

• Reconocer la calidad en todos los niveles de una organización, incluida la alta directiva.
• Fomentar cultura cooperativa de responsabilidad.
• Entrenar a todo el personal en planificar, controlar y mejorar la calidad.

Método de Taguchi

• Reforzar la interacción entre los equipos multidisciplinares: ingeniería de diseño e ingeniería de fabricación.
• Implementación de un diseño experimental en el que se estudien los factores involucrados en un proceso y sus interacciones.
• Destacan los conceptos de Robustez y Función de pérdida de calidad.
  • Robustez: Es robusto si continúa funcionando dentro de unos parámetros aceptables a pesar de la variabilidad del ambiente.
  • Función de pérdida: Es la pérdida financiera de la compañía después de que un producto sea rechazado.

Instrumentos de Gestión y Mejora de la Calidad

Histograma: Muestra de forma gráfica, la distribución de las variaciones producidas en una determinada característica. Representa la frecuencia con la que se presentan los diferentes grupos de la característica del objeto de estudio.

Estratificación: Clasifica en grupos datos relativos a un cierto fenómeno. Permite determinar cómo los diversos factores o parámetros de un proceso productivo, influyen en el comportamiento del producto. Estos son factores de estratificación:

• Tiempo.
• Trabajadores.
• Máquinas.
• Método de control de la medida.

Tiene como objetivo identificar el peso de determinados factores de estratificación sobre el resultado global mediante la comparación de datos.

Análisis de Pareto: Es una técnica de representación gráfica de un conjunto de datos recogidos que clasifica las causas por su importancia, ayudando a identificar cuáles son los aspectos prioritarios que hay que tratar en el problema a examen. El diagrama está basado en el "Principio de Pareto" o "Ley de la prioridad". "El 20% de las causas son el 80% de los efectos".

Diagrama Causa-Efecto: Se escoge el efecto que se va a analizar, seguidamente se identifican las cinco grandes categorías de causa (materiales, máquinas, mano de obra, métodos, medio ambiente, mantenimiento y medida) y dentro de ellas se desglosan de nuevo los factores que puedan ser tenidos en cuenta como causa del problema. Así sucesivamente hasta alcanzar la raíz del problema.

Diagrama de correlación: Conocer si efectivamente existe una relación entre dos magnitudes o parámetros. Esto se puede analizar por causa-efecto. Pero si los datos se pueden representar cuantitativamente, el diagrama de correlación es el instrumento que permite demostrar la relación.

Fases en la Evolución de la Calidad

Normalización de piezas.

• 1900: Inspección final: Inspección final del producto para comprobar el ajuste a las especificaciones. (Enfoque al producto).
• 1920: Control estadístico del proceso: Control del proceso para prevenir y evitar la salida de productos defectuosos. (Enfoque al proceso).
• 1940: Aseguramiento de la calidad: Sistemas de calidad para evitar productos defectuosos y generar confianza en los clientes. (Enfoque al proceso del sistema).
• 1960: Gestión de la calidad total: Centrada en el cliente y la mejora continua. Calidad como ventaja competitiva. (Enfoque a personas/cultura).
• 1980: Excelencia en la gestión: Excelencia en todas las actividades y resultados de la organización.

Factores del Modelo Productivo

Nivel de mercado: Mayor competencia por globalización. Cliente con más conocimientos, eligen el producto que mejor satisfaga sus necesidades. En la actualidad existe una mayor personalización de la demanda, seguridad y calidad de los productos y servicios.

Nivel de recursos: Encarecimiento de las materias primas, costes laborales, energía e inflación. Intento de aprovechar al máximo los recursos, minimizando la inmovilización.

Nivel de producto: Oferta de productos cada vez más competitivos, mayor velocidad de obsolescencia en aumento. Ampliación de la gama de productos a partir de un núcleo o diseño básico.

Nivel de tecnología: Se demanda una gran flexibilidad de los sistemas de fabricación y una alta rapidez de respuesta de los mismos para adaptarse a los nuevos parámetros de fabricación.

Obliga a invertir en formación y reconversión del personal y adopción de nuevas tecnologías.

La eficiencia de una fábrica puede ser medida sobre tres conceptos: costes de fabricación, productividad y beneficio.

Las tecnologías de fabricación deben responder con:

• Mejora de su oferta con una gama más amplia y diversificada de productos y servicios de mayor calidad.
• Una importante reducción de costes usando máquinas más productivas y flexibles.
• Optimización de equipo y recursos.
• Empleo de nuevas técnicas de gestión productivas.

Tipos de Producción

Automatización fija: Limitada a la fabricación de una tarea específica. Muy caro. Muy productivo. Equipo relativamente fijo. Transfer rotativa o lineal.

Automatización programable: Volúmenes de producción bajos, máquinas muy adaptables. Control secuencial (temporizadores) y control numérico (control de la máquina mediante un programa de instrucciones).

Tipos de Sistemas de Fabricación

• Sistemas independientes.
• Sistemas flexibles.
• Sistemas dedicados.
• Sistemas programables.

Sistemas de Fabricación Flexibles: ISO/CEI 2382-24:1995

FMS (Flexible Manufacturing System): Es aquel compuesto por unidades de fabricación controladas por control numérico y mecanismos de transporte que permiten, mediante ajustes sencillos, realizar cambios en las tareas de fabricación.

FMC (Flexible Manufacturing Cell): El sistema de fabricación compuesto por un número de estaciones de trabajo, materiales, elementos de almacenaje y mecanismo de transporte que los interconectan.

Sistemas de manipulación y transporte ---> ROBOTS INDUSTRIALES: Es un manipulador programable y multifuncional, controlado automáticamente de varios grados de libertad que puede estar fijo o móvil en un espacio predeterminado para su empleo en aplicaciones industriales.

CNC (Computer Numerical Control): Se define a un control numérico como "el control automático de máquinas-herramientas o procesos industriales gestionados por un dispositivo que hace uso de comandos en código numérico introducidos en tiempo real".

Elementos de un Sistema Flexible

• Automatización.
• Sistemas de manutención y transporte automático.
• Selección de procesos de fabricación adecuados.
• Coordinación de todo el proceso informatizada.

Características de un FMS

• Rápida modificación de programas de fabricación.
• Absorber cambios de diseño.
• Mano de obra cero.
• 0-defectos.
• Sin stocks intermedios.
• Paro-0.

CIM (Computer Integrated Manufacturing): Tipo de fabricación en la que todas las actividades están integradas en torno a un sistema de planificación, dirección y control basado en el ordenador.

ISO/CEI 2382-24:1995

CAM (Computer-Aided Manufacturing): Tipo de fabricación cuyos procesos productivos están controlados directamente mediante sistemas de procesamiento de datos.

Producción Justo a Tiempo

Desarrollado en Japón con la finalidad de reducir los inventarios.

• Recibir los suministros justo a tiempo de ser usados.
• Producir componentes justo a tiempo para ser empleados en procesos posteriores.
• Ensamblar componentes de producto justo a tiempo para ser introducidos en el producto final.
• Producir y entregar los productos finales justo a tiempo de ser vendidos.

Sistema push: los componentes se fabrican de acuerdo a una programación y se colocan en el inventario para que sean utilizados cuando sea necesario.

Sistema pull: los componentes se fabrican cuando lo requiera la demanda de productos finales, se busca llegar a la situación ideal de cero productos en stock.

Sistema Kanban

Adoptado por Toyota Motor Company; consistía en el uso de dos tarjetas, la primera se denomina tarjeta de producción, que autorizaba la producción de un contenedor de componentes idénticos en una máquina determinada. La segunda era la tarjeta de movimiento, que autorizaba el movimiento del contenedor de una máquina a la siguiente según el plan de ruta de proceso. Programarse con el fin de obtener la máxima eficiencia.

• Bajos costes de inventario.
• Rápida detección de defectos.
• Reducción en la inspección y de componentes defectuosos.
• Alta calidad de componentes a un bajo coste.