Función de Pérdida de Taguchi

La Función de Pérdida de Taguchi propuesta por el experto en calidad japones Genichi Taguchi establece que cualquier desviación con respecto al valor meta o especificación deseada produce una pérdida monetaria para la sociedad. En este contexto el método de Taguchi se basa en la hipótesis de que mientras menor sea la variación con respecto a dicho valor objetivo (meta) mejor será la calidad del producto. Notar que el valor meta o especificación deseada es equidistante del Límite de Especificación Inferior (LEI) y el Límite de Especificación Superior (LES).

El aporte de Taguchi radica en incorporar en el análisis la perspectiva del cliente, dado que en general no existe prácticamente mayor diferencia entre un producto que esta justo dentro de los límites de especificación y un producto que está justo fuera de éstas. Por el contrario, la diferencia resulta ser mucho mayor en términos de la calidad, al comparar un producto que tiene la especificación meta (objetivo) en relación a un producto que se encuentra cerca de uno de los límites de especificación (pero en el intervalo [LEI,LES]).

Para comprender de mejor forma la propuesta de Taguchi es conveniente contrastar su visión en relación a la Perspectiva Tradicional. Según el concepto tradicional, las pérdidas ocurren sólo cuando un producto excede los límites de especificación tal como se muestra en la gráfica. De esta forma se asume que cualquier producto que se encuentre contenido entre los límites de especificación no genera una pérdida en términos de la calidad para el cliente y para la sociedad.

función pérdida tradicional

Si bien dicho enfoque es simplificador y en algunos casos se podría encontrar razonable, en la actualidad existe un consenso es considerar que es obsoleto, al no representar de forma adecuada la valoración del cliente.

Por el contrario, la Función de Pérdida de Taguchi establece que existe una degradación de la calidad desde la perspectiva del cliente cuando el producto se aleja de la especificación deseada aun cuando se encuentre entre los límites de especificación. Más aún como se puede observar en la representación gráfica el costo incremental de la variabilidad para la sociedad crece (de forma no lineal) en la medida que el producto se aleja de la especificación deseada.

función pérdida de taguchi

De esta forma Taguchi postula que esta visión (su propuesta) es más cercana a cómo los clientes ven la función de pérdida en comparación a la perspectiva tradicional.

En relación a lo anterior, por lo general la Función de Pérdida de Taguchi se representa  en su expresión cuadrática de modo que las mayores desviaciones respecto al valor objetivo (especificación deseada o meta) provoquen pérdidas cada vez mayores para la sociedad. La fórmula es:

formula-perdida-de-taguchi
Donde:

  • X: Valor de la característica de calidad
  • T: Valor meta u objetivo
  • c: Pérdida por una unidad producida en el límite de especificación
  • d: Límite de Especificación Superior (LES) – T

Ejemplo Función de Pérdida de Taguchi

Suponga que tenemos una característica de calidad que tiene una especificación de 0.500 +- 0.020, y que si el valor de la característica de calidad difiere 0.02 del valor deseado de 0.500, es probable que el producto falle durante el período de garantía, y su reparación cuesta 50 dólares. Estos valores se pueden calcular analizando los registros de la compañía. Entonces:

ejemplo-perdida-de-taguchi

Luego, si la desviación resultará ser sólo 0.010, la pérdida estimada al utilizar la Función de Pérdida de Taguchi sería:

perdida-de-taguchi

Elección y Construcción del Gráfico de Control apropiado en el Control Estadístico de Procesos (CEP)

Los gráficos de control son una de las principales herramientas del Control Estadístico de Procesos (CEP o su equivalente en inglés Statistical Process Control (SPC)). De forma previa a la construcción de un gráfico de control, se sugiere seguir de forma secuencial una serie de pasos de modo de poder analizar en detalle los procesos. En el contexto anterior a continuación detallamos algunos criterios para la elección y construcción del gráfico de control adecuado para su proceso:

1. Analizar la característica de calidad de la que se desea hacer el gráfico: es importante destacar que el control estadístico de los procesos sirve tanto para procesos productivos como para servicios, por lo que la característica de calidad puede ser el diámetro de la tapa de un frasco de vidrio, el tiempo que tardamos en resolver un reclamo de un cliente, el porcentaje de boletas erróneas o el número de visitas necesarias hasta poner en funcionamiento una determinada aplicación.

2. Elegir el tipo de gráfico de control apropiado: la primera decisión es cuándo utilizar gráficos de variables o de atributos. Un gráfico de variables se utiliza para controlar características medibles, en tanto que un gráfico de atributos se utiliza en una inspección del tipo pasa o no pasa. Al respecto el complemento SPC for Excel permite generar de forma rápida y sencilla gráficos de atributos y variables como se muestra en la siguiente imagen:

spc-for-excel

3. Elegir los estadísticos para la línea central del gráfico y la base para calcular los límites de control: normalmente se utiliza la media de los datos recogidos para la línea central. Los límites de control estadístico se obtienen (usualmente) sumando y restando tres veces una estimación de la desviación estándar al valor central. Por ejemplo, a continuación se muestra una Gráfica de Promedios y Gráfica de Rangos en el Control Estadístico de Procesos (gráfico de variables para el promedio muestral).

grafica-promedios-control-e

4. Elegir una muestra: el término muestra es el normalmente utilizado, si bien muestra puede significar un solo valor, y si es posible, es aconsejable utilizar muestras de más de un valor en los gráficos de control. Se deben seleccionar las muestras de tal forma que la probabilidad de un cambio en el proceso se minimice durante la toma de la muestra (por eso se debe utilizar una muestra pequeña), en tanto que la probabilidad de un cambio, si va a ocurrir, es máxima entre dos muestras consecutivas. Esto es el concepto de tomar subgrupos racionales. En consecuencia es mejor tomar pequeñas muestras periódicamente que una única muestra grande.

muestreo-estadistico-calida

5. Diseñar un sistema para recoger los datos: si buscamos que los gráficos de control sean una herramienta útil, la toma de datos debe ser simple y relativamente libre de error.

6. Calcular los límites de control y dar instrucciones adecuadas a todos los involucrados en el gráfico de control sobre su significado y la interpretación de sus resultados: examinar las condiciones de fuera de control y eliminar las causas especiales (asignables) de variación. Una vez que el proceso esté bajo control, fijar los límites y continuar analizando el proceso hasta que se produzca un cambio.

El siguiente diagrama esquemático muestra los criterios a considerar para seleccionar el gráfico de control adecuado:

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Los beneficios más importantes al utilizar los gráficos de control y el control estadístico de los procesos:

  1. Los gráficos de control son una herramienta efectiva para entender la variabilidad de los procesos y ayudan a alcanzar el control estadístico. En este sentido entrega información confiable de cuando se debería ajustar el proceso y cuando no.

  2. Cuando un proceso está bajo control estadístico, su rendimiento será predecible. En consecuencia, tanto el productor como el cliente, serán conscientes de los niveles de calidad de los productos o servicios.

  3. Un proceso bajo control estadístico puede ser mejorado a través de la reducción de la variabilidad natural o aleatoria.

  4. Los gráficos de control proporcionan un lenguaje común para comunicar información sobre el rendimiento de los procesos.

  5. Los gráficos de control, al permitir diferenciar entre las causas de variación asignables y las aleatorias, proporcionan una buena indicación sobre si los problemas pueden resolverse de forma local, o requerirán de la intervención de la alta dirección de la empresa.

Gráfico de Promedios y Gráfico de Rangos en el Control Estadístico de Procesos con Minitab 17

En el siguiente tutorial mostraremos cómo hacer un gráfico de promedios y un gráfico de rangos en el contexto del Control Estadístico de Procesos (CEP) utilizando el software estadístico Minitab 17. Para tal propósito utilizaremos los mismos datos del Ejemplo de Gráfica de Promedios y Gráfica de Rangos en el Control Estadístico de Procesos que desarrollamos en un artículo previo. Cabe destacar que cualquier diferencia entre el artículo de referencia y los resultados que se observan en el vídeo a continuación obedecen sólo a criterios de aproximación de decimales.

Vídeo disponible en nuestro Canal de Youtube en https://youtu.be/ghNlFTjrjBo

Minitab 17 genera las gráficas de control de forma automática, las cuales podemos comparar con las que se pueden obtener haciendo uso de Excel.

promedios-y-rangos-minitab-

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El proceso del ejemplo se encuentra bajo control estadístico. Notar que los resultados de cada muestra tanto del gráfico de promedio como rangos se encuentran dentro de los límites de control. No obstante llama la atención el aumento de la variabilidad (rangos) de las últimas muestras lo que sugiere mantener un estrecho control sobre el proceso productivo para evitar que éste salga de los límites.

Cálculo de la Probabilidad de Aceptación de Lotes Productivos en la Evaluación de Proveedores

Los criterios para la evaluación de proveedores son múltiples y en particular los procedimientos que se utilizan para discriminar si un lote productivo se acepta o rechaza son críticos para garantizar la calidad de los insumos sobre los cuales se desarrollará un proceso productivo. En el siguiente artículo se presenta un ejemplo que consiste en la comparación de 2 proveedores en términos de la probabilidad de aceptación de lotes para distintos planes de muestreo, en conjunto con una estimación de la calidad promedio a la salida AOQ (Average Outgoing Quality) luego de la rectificación de las unidades no conformantes en cada caso.

Cálculo de la Probabilidad de Aceptación de Lotes Productivos

Usted está considerando la evaluación de 2 proveedores que le ofrecen uno de los principales insumos para su proceso productivo. El proveedor A, entrega lotes de 2.000 unidades, con un número promedio histórico de defectuosos por lote de 50 unidades. El proveedor B, entrega lotes de 4.000 unidades, teniendo un número histórico de defectuosos de 120 unidades por lote.

Al primer proveedor se le aplica un plan de muestreo simple de n=30 y c=2, es decir, se toma una muestra aleatoria de 30 unidades y se decide aceptar el lote si el número de unidades defectuosas detectadas es menor o igual a 2.

Al segundo proveedor se le aplica un plan de muestreo según norma MIL-STD-105, nivel riguroso y con una calidad media aceptable, AQL de 1%.

Se sabe que el costo de inspección es de $100 por unidad, independiente del proveedor que se tenga, mientras que el costo por artículo fallado que pasa la inspección es de $1.500, el cual está compuesto principalmente por garantías efectivas, las cuales no implican la reposición del producto sino su reparación.

Determine la probabilidad de aceptación del lote para ambos planes de muestreo, dados los tamaños de muestra elegidos, además de establecer las diferencias generadas en términos de calidad promedio de salida del lote.

En relación a la información anterior se tiene que para el Proveedor A el porcentaje promedio de defectuosos según el registro histórico es p=50/2.000=2,5% y para el Proveedor B es p=120/4.000=3,0%.

proveedores-inspeccion

Para determinar la probabilidad de aceptación de un lote proveniente del Proveedor A utilizamos la Distribución de Poisson dado que se cumplen los requisitos para su aplicación, a saber: n>15 ; p<10% ; N>10*n. Luego podemos hacer uso de Excel para obtener la probabilidad de aceptación del lote dada por la fórmula =POISSON(2;0,75;VERDADERO), donde c=2 corresponde al número de aceptación y 0,75 a n*p (30*0,025).

formula-poisson-excel

En el caso del Proveedor B se utiliza Military Standard 105D (conocido también por MIL-STD-105) donde el plan de muestreo esta dado por:

muestreo-mil-std-105

Notar que se considera nivel riguroso, con un tamaño de lote en el intervalo entre [3.201,10.000] unidades y AQL de 1%. El código asociado a este plan de muestreo es M que determina un tamaño de muestral de 315 unidades y un número de aceptación c=7. Esto se puede corroborar con algunas herramientas online para el cálculo del tamaño del lote utilizando la norma MIL-STD-105 como se observa a continuación:

tamaño-muestra-mil-std

En resumen la probabilidad de aceptación para ambos proveedores es:

plan-de-muestreo

Además:

tabla-calculo-aoq

Ambos valores calculados como Pa*p en vista de que N>>n. Por lo tanto, la inspección realizada al Proveedor B tendrá una mejor calidad promedio a la salida luego de la rectificación. Lo anterior se debe principalmente a la baja probabilidad de aceptación de estos lotes debido a un muestreo más riguroso, lo cual aumenta la calidad de los lotes efectivamente recibidos.

Clasificación de los Costos de la Calidad

«Haga el producto correcto, correctamente, la primera vez». Probablemente en alguna oportunidad ha escuchado dicha aseveración que deja de manifiesto que en la gestión de empresas es vital conocer los costos asociados a la calidad y su influencia en la competitividad. Su importancia radica en que nos permite analizar la manera cómo se llevan a cabo las actividades, planificar las actividades relacionadas con la calidad y los recursos disponibles, controlar las actividades desarrolladas y compararlas con aquellas planificadas y detectar y eliminar aquellas condiciones poco favorables.

Costos de la Calidad

En este contexto usualmente se considera la siguiente clasificación de los costos de la calidad en 4 dimensiones:

  1. Prevención
  2. Evaluación
  3. Fallas Internas (cliente interno)
  4. Fallas Externas (cliente externo)

costos-de-la-calidad

1. Costos de Prevención: El objetivo es mantener los costos de fallas (internas y externas) y evaluación al mínimo. Algunos ejemplos son:

  • Revisión de nuevos productos y procesos
  • Planeación de la calidad (Plan global y difusión)
  • Capacitación focalizada
  • Control de Procesos
  • Planificación de la inspección
  • Selección y evaluación de proveedores
  • Auditorías de calidad (Evaluación del Plan global)

2. Costos de Evaluación: Se incurre en ellos debido a la inspección y comprobación de las especificaciones de calidad. Por ejemplo:

  • Inspección y prueba de entrada (al recibir)
  • Inspección y prueba en proceso
  • Inspección final
  • Auditoría de la calidad del producto
  • Pruebas especiales (ejemplo: ensayos destructivos)
  • Mantención del equipamiento de inspección

3. Costos de Fallas Internas: Son aquellos detectados antes de que el producto llegue a manos del cliente externo. Entre ellos destaca:

  • Desechos
  • Reelaboración
  • Reinspección
  • Análisis de defectos
  • Pérdidas de proceso evitables
  • Degradación (Rebajas)

4. Costos de Fallas Externas: Se incurre en ellos aún si el cliente no los percibe. Típicamente se ven traducidos en:

  • Garantías efectivas
  • Reclamos-devoluciones
  • Descuentos por razones de calidad
  • Conciliación de quejas
  • Retiradas de productos
  • Concesiones
  • Otros (generalmente mezclas de los anteriores)

Es importante detectar los problemas asociados a la mala calidad lo antes posible y en especial evitar que estos lleguen al cliente. Cuando se incurren en costos de fallas externas, el impacto de éstos puede ser insospechado. Tal es el caso de la situación que debió enfrentar la marca de automóviles Toyota, la cual debió emitir una orden de retirada en todo el mundo de 6,4 millones de vehículos, de 27 modelos diferentes, por cinco problemas distintos. Lo anterior no sólo se traduce en una pérdida monetaria millonaria por el concepto de reemplazo de componentes, sino también el impacto en la reputación de la marca y su posicionamiento, un aspecto que por cierto es más complejo de estimar cuantitativamente pero no obstante podría superar fácilmente aquellos costos visibles asociados a los problemas de calidad.