Control Eestadistico de la Calidad y Seis Sigma Humberto Gutierrez Pulido PDF

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Gutiérrez · De la Vara e la sd to do mé s el os a ce r má lido rto z Pu d h za a ra ns e ña n x to p los be e zar e l te r ala Hu tiér nl a de ejo r m oe do rir m S Gu mán Vara á sic f on b c l a c u n: n un ma. i s ión p a ra t a c a Ro la e ig e v s es ido eis S ar ma os d de r t e ia S u n t e l ...

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978-607-15-0929-1

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Control estadístico de la calidad y Seis Sigma

Control estadístico de la calidad y Seis Sigma Tercera edición

Humberto Gutiérrez Pulido Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingeniería Universidad de Guadalajara

Román de la Vara Salazar Centro de Investigación en Matemáticas Guanajuato, México

MÉXICO • BOGOTÁ • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA SAO PAULO • MADRID • NUEVA YORK • SAN JUAN • SANTIAGO AUCKLAND • LONDRES • MILÁN • MONTREAL • NUEVA DELHI SAN FRANCISCO • SINGAPUR • SAN LUIS • SIDNEY • TORONTO

Director General: Miguel Ángel Toledo Editor sponsor: Pablo E. Roig Coordinadora editorial: Marcela I. Rocha Editora de desarrollo: Ana L. Delgado Supervisor de producción: Zeferino García

CONTROL ESTADÍSTICO DE LA CALIDAD Y SEIS SIGMA Tercera edición

Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio, sin la autorización escrita del editor.

DERECHOS RESERVADOS © 2013, 2009 y 2004, respecto a la tercera edición por McGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V. A Subsidiary of The McGraw-Hill Companies, Inc. Edificio Punta Santa Fe Prolongación Paseo de la Reforma 1015, Torre A Piso 17, Colonia Desarrollo Santa Fe, Delegación Álvaro Obregón C.P. 01376, México, D.F. Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, Reg. Núm. 736

ISBN: 978-607-15-0929-1 ISBN (edición anterior): 978-970-10-6912-7

1234567890

2456789013

Impreso en México

Printed in Mexico

A Irma, Arnoldo, Noel y Axel HGP

A Rosalinda, Armida y Román RVS

Contenido Acerca de los autores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

xiii

Prefacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

xv

Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii Capítulo 1 Conceptos básicos de la calidad y la productividad . . . . . . . . . . . . . . .

2

Calidad y competitividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Productividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medición del desempeño de una empresa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Variabilidad y pensamiento estadístico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ciclo de la calidad (ocho pasos en la solución de un problema) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 7 8 10 11

Capítulo 2 Capacidad de procesos I: Estadística descriptiva . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

Medidas de tendencia central . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medidas de dispersión o variabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Relación entre X y S (interpretación de la desviación estándar) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Histograma y tabla de frecuencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medidas de forma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cuantiles (percentiles) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diagrama de caja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estudio real (integral) de capacidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uso de sistemas computacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19 21 22 23 28 29 31 33 33

Capítulo 3 Introducción a la probabilidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

42

Conceptos de probabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Distribuciones discretas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Distribución normal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verificación de normalidad (gráficas de probabilidad) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Distribuciones derivadas del muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

44 45 49 51 54

viii

Contenido

Capítulo 4 Elementos de inferencia estadística . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

Conceptos básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estimación puntual y por intervalo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conceptos básicos de prueba de hipótesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prueba para la media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prueba para la varianza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prueba para una proporción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tres criterios de rechazo o aceptación equivalentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hipótesis para dos parámetros: comparación de dos procesos o poblaciones . . . . . . . . . Poblaciones pareadas (comparación de dos medias con muestras dependientes) . . . . . . Uso de software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

62 64 69 72 74 75 75 77 81 85

Capítulo 5 Índices de capacidad, métricas Seis Sigma y análisis de tolerancias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

96

Índices de capacidad para procesos con doble especificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Capacidad de largo plazo e índices Pp y Ppk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Métricas Seis Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Procesos con sólo una especificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estimación por intervalo de los índices de capacidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estudio real (integral) de capacidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Capacidad para procesos no normales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diseño de tolerancias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estimación de los límites naturales de tolerancia de un proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uso de software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

98 104 106 113 114 116 117 121 121 128

Capítulo 6 Herramientas básicas para Seis Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Diagrama de Pareto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estratificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hoja de verificación (obtención de datos) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diagrama de Ishikawa (o de causa-efecto). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lluvia de ideas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diagrama de dispersión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diagramas de proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Despliegue de la función de calidad (DFC, QFD). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemas poka-yoke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

136 139 143 147 153 154 158 160 164

Contenido

Capítulo 7 Cartas de control para variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Causas comunes y especiales de variación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cartas de control—. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carta — de control X -R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carta X -S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Interpretación de las cartas de control y causas de la inestabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . Índice de inestabilidad, St . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carta de individuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cartas de precontrol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uso de software estadístico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

174 176 178 185 186 192 193 196 198

Capítulo 8 Cartas de control para atributos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Cartas p y np (para defectuosos) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cartas c y u (para defectos) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Implantación y operación de una carta de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uso de software estadístico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

212 220 224 230

Capítulo 9 Cartas CUSUM, EWMA y ARIMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 Carta CUSUM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carta EWMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carta ARIMA para datos autocorrelacionados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modelos ARIMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uso de software estadístico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

239 244 245 247 250

Capítulo 10 Estado de un proceso: capacidad y estabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Estado de un proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estrategias de mejora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

256 258

ix

x

Contenido

Capítulo 11 Calidad de mediciones (repetibilidad y reproducibilidad) . . . . . . . . . . . 264 Conceptos básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estudio largo de repetibilidad y reproducibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estudio R&R corto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Monitoreo del sistema de medición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estudios R&R para pruebas destructivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estudios R&R para atributos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uso de software estadístico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

266 268 279 280 284 286 292

Capítulo 12 Muestreo de aceptación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 Cuándo aplicar el muestreo de aceptación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tipos de planes de muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Formación del lote y selección de la muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aspectos estadísticos: variabilidad y curva característica de operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diseño de un plan de muestreo simple con NCA y NCL específicos (método de Cameron) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Military Standard 105E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Planes de muestreo Dodge-Roming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plan de muestreo PDTL (NCL, LTPD) con c = 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Muestreo de aceptación por variables (MIL STD 414) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uso de software estadístico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

304 306 307 308 314 317 327 331 334 337

Capítulo 13 Confiabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344 Preguntas en un estudio de confiabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Características de los estudios de confiabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tipos de censura en confiabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Funciones en confiabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modelos (distribuciones) para el tiempo de falla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Especificación de la distribución de vida y estimación gráfica de sus parámetros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estimación por mínimos cuadrados y por máxima verosimilitud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Varios modos de falla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Confiabilidad de sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Uso de software estadístico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

346 347 347 349 354 359 365 368 369 372

Contenido

Capítulo 14 Análisis de modo y efecto de las fallas (AMEF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 Actividades para realizar un AMEF (proceso) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Encabezados del formato AMEF (campos A-H) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cuerpo del formato AMEF (campos a-n) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mantenimiento de los AMEF de procesos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

382 382 384 393

Capítulo 15 Estrategia Seis Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 Antecedentes y características de Seis Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Características (principios) de Seis Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Etapas de un proyecto Seis Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diseñar para Seis Sigma (DMADV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diseño para confiabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lean Seis Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Implantación de la estrategia 6σ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

398 399 404 412 414 414 424

Capítulo 16 Ejemplo de proyecto Seis Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 Definición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Análisis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Identificación de las pocas X vitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mejora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Evaluar las soluciones propuestas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resultados alcanzados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

432 432 437 438 440 441 442 443