COMPUTADORAS Y CONTROL DE CALIDAD
Las computadoras juegan un papel esencial en la funci贸n de la calidad. Efect煤an operaciones muy sencillas con gran rapidez, y con una exactitud excepcionalmente grande. Una computadora debe ser programada para ejecutar esas operaciones sencillas en el orden correcto, para lograr determinada tarea. Se pueden programar las computadoras para ejecutar c谩lculos complicados, para controlar un proceso o una prueba, para analizar datos, para escribir informes y para obtener informaci贸n a voluntad.
Las necesidades de la funci贸n de la calidad que satisface la computadora son (1) recopilaci贸n de datos, (2) an谩lisis e informes de datos, (3) an谩lisis estad铆sticos, (4) control de procesos, (5) pruebas e inspecci贸n y (6) dise帽o de sistemas. Adem谩s, la computadora es la plataforma para usar Intranet e Internet.
Recolecci贸n de datos
La recopilaci贸n, utilizaci贸n y diseminaci贸n de informaci贸n sobre calidad se logra mejor cuando la informaci贸n se incorpora en un sistema de tecnolog铆a de la informaci贸n (IT, de information technology). Esta tecnolog铆a mantiene relaciones con otras actividades, como Control de inventarios, Compras, Dise帽o, Ventas, Contabilidad y Control de producci贸n. Es esencial para todas las necesidades de calidad que se describen en este cap铆tulo. Para obtener informaci贸n adicional con un m铆nimo de programaci贸n y para mejorar la utilizaci贸n de la memoria, se establecen v铆nculos entre los
registros de datos almacenados sobre las diversas actividades.
Las computadoras se adaptan muy bien para recolectar datos. Las ventajas principales son la mayor rapidez en la transmisi贸n de datos, menor cantidad de errores y menores costos de recolecci贸n. Los datos son transmitidos a la computadora a trav茅s de papel o de una cinta magn茅tica, o por reconocimiento 贸ptico de caracteres, tel茅fono de botones, transmisi贸n inal谩mbrica, teclado, voz, cursor, barrido de c贸digo de barras y por interfaz directa de la computadora con un proceso.
El tipo y la cantidad de datos son los principales problemas de la recolecci贸n de datos. Las fuentes de datos son estaciones de inspecci贸n de proceso, informes de desperdicios y desechos, auditor铆as de producto, laboratorios de pruebas, quejas de los clientes, informaci贸n del servicio, control de proceso, e inspecci贸n del material a su llegada. De esas fuentes se puede recopilar una gran cantidad de datos, La decisi贸n sobre cu谩ntos datos recolectar y analizar, se basa en los informes por presentar, los procesos a controlar, los registros a conservar y la naturaleza del programa de mejoramiento de la calidad.
Un formato para recolectar datos de una falla o deficiencia interna se ve en la figura 1-2. Adem谩s de la informaci贸n b谩sica acerca de la falla o deficiencia interna se usan varios identificadores. Los identificadores t铆picos son n煤mero de parte, operador, supervisor de primera l铆nea, proveedor, l铆nea del producto, centro de trabajo y departamento. Los identificadores son necesarios para analizar datos, preparar informes y registrar la trazabilidad. Una vez determinada la disposici贸n del material no conforme, este informe particular se manda a Contabilidad, donde se asignan los costos de la falla, y se transmite la informaci贸n a la computadora. Observe que en una f谩brica sin papeler铆a, el formato se ver铆a en una pantalla, y se ingresar铆a informaci贸n directamente a la computadora.
A veces, la informaci贸n se guarda en la computadora para ser transmitida con eficiencia a terminales remotas. Por ejemplo, en la computadora se guardan las instrucciones de operaci贸n, especificaciones, dibujos, herramientas, calibradores de inspecci贸n, as铆 como los requisitos de inspecci贸n para determinado trabajo. Esta informaci贸n se manda entonces al empleado, al mismo tiempo que se le asigna el trabajo. Una de las principales ventajas de los sistemas de este tipo es su capacidad para actualizar o cambiar con rapidez la informaci贸n. Otra ventaja es que probablemente haya menos errores, porque el operador est谩 usando informaci贸n actual, y no instrucciones obsoletas o dif铆ciles de leer.
Los datos se analizan peri贸dicamente para determinar cu谩les conservar en la computadora, qu茅 datos almacenar por otro m茅todo y qu茅 datos destruir. Los datos se pueden guardar en un pendrive, CD o en la nube para reingresarlos en la computadora si se necesitan. Los requisitos de responsabilidad por el producto determinan la cantidad y tipo de datos a conservar, as铆 como el periodo de conservaci贸n. Pacific Bell us贸 computadoras manuales, operadas con una mano, y c贸digos de barras, para levantar inventarios casi sin fallas de 27,000 diferentes tarjetas electr贸nicas met谩licas peque帽as. El sistema, desarrollado por un grupo multidisciplinario, dio como resultado una reducci贸n de piezas de repuesto, de 7.5 a 2.5 por ciento, y un ahorro de casi 100 millones de d贸lares.
An谩lisis de datos, reducci贸n e informes
Aunque parte de la informaci贸n de la calidad s贸lo se guarda en la computadora, para examinarla en el futuro la mayor parte se analiza, se reduce a una cantidad significativa, y se divulga en un informe. Estas actividades de an谩lisis, reducci贸n e informe se programan para efectuarse autom谩ticamente a medida que se recolectan datos, o para hacerse a una orden de parte del operador de la computadora.
En la figura 1-3 se muestran algunos informes de desechos y reprocesamiento, tal como se producen en una computadora. El informe semanal de costos de desperdicios y reprocesamiento de la figura 1-3(a) es una lista por n煤mero de parte, de la informaci贸n transmitida a la computadora en el informe de deficiencias por fallas internas. Los identificadores que aparecen en cada transacci贸n son funci贸n del informe y del espacio disponible. Para este informe, los identificadores son n煤mero de parte, clave de la operaci贸n y n煤mero del boleto de deficiencia.
Los datos b谩sicos se pueden resumir de varias maneras distintas. La figura 1-3(b) muestra un resumen por clave de falla. Tambi茅n se compilan informes por operador, departamento, centro de trabajo, l铆nea de producto, n煤mero de parte, subensamble, vendedor y material.
En la figura 1-3(c) se muestra un an谩lisis mensual de Pareto, por defecto, para el Departamento 4. Dicho an谩lisis de Pareto est谩 en forma de tabla; sin embargo, se podr铆a haber programado la computadora para presentarlo en forma gr谩fica, como se ven los an谩lisis de Pareto en los cap铆tulos 2 y 3. Tambi茅n, los an谩lisis de Pareto podr铆an haberse determinado para operadores, centros de trabajo, departamentos, n煤meros de parte, etc茅tera.
En los p谩rrafos anteriores se describieron los informes asociados con los desperdicios y el reprocesamiento. Son similares los informes de resultados de inspecci贸n, auditor铆as de producto, informaci贸n de servicio, quejas de clientes, evaluaci贸n de vendedores y pruebas de laboratorio. Se puede programar informaci贸n de naturaleza gr谩fica, como gr谩ficas de control para mostrarse en una
terminal y reproducirse
Los datos se pueden analizar a medida que se acumulan, en tiempo real, m谩s que semanal o mensualmente. Al adoptar esta t茅cnica se pueden emplear reglas de decisi贸n en el programa, que se帽alen autom谩ticamente la posibilidad de que haya un problema con la calidad. De esta manera, se proporciona informaci贸n acerca de un problema potencial, y se emprenden acciones correctivas en tiempo real. Por ejemplo, un operador podr铆a tener una pantalla en su estaci贸n de trabajo que, en forma autom谩tica muestre datos en una gr谩fica de X y R. Los datos se podr铆an haber recopilado en forma autom谩tica por el equipo, o por un calibrador electr贸nico que los mande a la pantalla.
Un grupo multidisciplinario de New York Telephone desarroll贸 un sistema de detecci贸n de fraude, de 煤ltima tecnolog铆a, que represent贸 un ahorro de 5 a 8 millones de d贸lares por a帽o. El grupo redujo el tiempo para detectar el fraude de entre dos a cuatro semanas, a tres d铆as. Las llamadas internacionales que exced铆an determinada cantidad se imprim铆an mensualmente y se enviaban por correo interno de la oficina a un supervisor, quien las examinaba para ver si hab铆a fraude, para entonces pedir la acci贸n
de un representante de servicio. M谩s que esperar al informe mensual, el grupo cambi贸 el programa para que la computadora avisara al representante de servicio para emprender acciones siempre que un n煤mero telef贸nico acumulaba 200 d贸lares en llamadas internacionales, en cualquier periodo de tres d铆as.
An谩lisis estad铆stico
El primer uso de la computadora en el control de calidad, que todav铆a sigue siendo importante, fue para el an谩lisis estad铆stico. La mayor parte de las t茅cnicas estad铆sticas que se describen en este libro se pueden programar con facilidad. Una vez programadas se ahorra un tiempo considerable en los c谩lculos, y 茅stos se hacen sin errores.
En la revista Journal of Quality Technology se han publicado muchos programas estad铆sticos de c贸mputo, que se pueden adaptar con facilidad a cualquier computadora o lenguaje de programaci贸n. Adem谩s, se ha publicado en la revista Applied Statistics informaci贸n sobre t茅cnicas de an谩lisis estad铆stico. La mayor parte de esos programas se han incorporado en paquetes de software. Hay m谩s informaci贸n disponible en Internet.
Algunos principales programas, como Excel, tienen t茅cnicas muy sofisticadas de an谩lisis, como ANOVA (an谩lisis de varianza) an谩lisis de Fourier y prueba t. Las ventajas de los paquetes de programas estad铆sticos son:
- Se eliminan los c谩lculos manuales, que son tardados.
- Se pueden hacer an谩lisis a tiempo y exactos, para diagnosticar problemas que suceden una vez, o para mantener el control del proceso.
- Muchos practicantes con conocimientos limitados en estad铆stica superior pueden hacer sus propios an谩lisis estad铆sticos.
Una vez desarrollado o comprado un paquete de programas estad铆sticos, el ingeniero de calidad puede especificar determinado orden de c谩lculos estad铆sticos, para que se lleven a cabo bajo condiciones definidas. Los resultados de esos c谩lculos pueden proporcionar pruebas contundentes, o sugerir otros c谩lculos estad铆sticos para hacer en la computadora. Muchas de esas pruebas son demasiado tediosas como para hacerlas sin usar una computadora.
Al usar el control estad铆stico de proceso, el Servicio Postal en Royal Oak, MI, Estados Unidos, encontr贸 formas para redireccionar m谩s correspondencia a la m谩quina clasificadora autom谩tica. Esta mejora dio como resultado ahorros anuales de 700,000 d贸lares en esa instalaci贸n.
Control de proceso
La primera aplicaci贸n de computadoras a control de procesos se hizo con m谩quinas de control num茅rico. Estas m谩quinas usan papel perforado para transmitir las instrucciones a la computadora, que a su vez controla la secuencia de operaciones. Ya no se usan las cintas de papel perforado. Con m谩quinas de control num茅rico (CNC, de computer numerically controlled), robots y sistemas autom谩ticos de almacenamiento y recuperaci贸n (ASRS, de automatic storage and retrieval systems) son el equipo b谩sico de una f谩brica automatizada. La medici贸n y control de las variables cr铆ticas, para mantenerlas en valores establecidos con variaciones m铆nimas, y dentro de l铆mites aceptables de control requiere equipos sofisticados.
En la figura 1-4 se muestra un sistema de control autom谩tico de proceso, en forma de diagrama de flujo. Aunque la computadora es una parte clave del control autom谩tico de un proceso, no es la 煤nica parte. Hay dos subsistemas principales conectados entre la computadora y el proceso.
Un subsistema tiene un sensor que mide una variable de proceso, como temperatura, presi贸n, voltaje, longitud, peso, contenido de humedad, etc., y manda una se帽al anal贸gica a la computadora digital. Sin embargo, esa computadora s贸lo puede recibir informaci贸n en forma digital, por lo que la se帽al se convierte en una interfase anal贸gica a digital. El valor variable, en forma digital, es evaluado por la computadora para determinar si est谩 dentro de los l铆mites establecidos. En ese caso no son necesarias m谩s acciones; sin embargo, si el valor digital sale de los l铆mites, se requieren acciones correctivas. Se manda un valor digital corregido a la interfase digital a anal贸gica, que la convierte en se帽al anal贸gica aceptable para un mecanismo actuador, como una v谩lvula. Entonces, ese mecanismo aumenta o disminuye la variable. Algunos sistemas est谩n dise帽ados para contener s贸lo informaci贸n digital.
El otro subsistema en esencia es del tipo de atributo, que determina si un contacto est谩 cerrado o abierto, o controla una funci贸n de encender y apagar. A trav茅s de la interfase de se帽al de entrada del contacto, la computadora vigila continuamente el estado real de encendido o apagado de interruptores, motores, bombas, etc., y las compara con el estado de contacto que deba existir. El programa de c贸mputo controla el orden de los eventos que se ejecutan durante el ciclo del proceso. Las instrucciones de operaci贸n se inician con condiciones espec铆ficas del proceso, o como funci贸n del tiempo, y se mandan a la interfase de se帽al de salida del contacto. Esta interfase activa un solenoide, hace sonar una alarma, pone a trabajar una bomba, detiene un transportador, etc茅tera.
Las cuatro interfases de la figura 1-4 son capaces de manejar varias se帽ales al mismo tiempo. Tambi茅n, los dos subsistemas pueden trabajar en forma independiente, o en conjunto. Como la computadora opera en microsegundos y los subsistemas operan en milisegundos, se puede presentar un problema de sincronizaci贸n, a menos que los lazos de retroalimentaci贸n sean lo m谩s estrechos posibles para que la acci贸n correctiva sea inmediata. Las ventajas por emplear el control autom谩tico de proceso son:
- Calidad constante, debida a la reducci贸n de variaciones en el proceso.
- Arranques y paros m谩s uniformes, porque el proceso se puede vigilar y controlar durante esos periodos.
- Mayor productividad, porque se necesitan menos operadores para vigilar los controles.
- Operaci贸n m谩s segura para personal y equipos, al detener el proceso o no iniciarlo cuando exista una condici贸n insegura.
Una de las primeras instalaciones con control autom谩tico del proceso fue la de la planta de Western Electric en Carolina del Norte, en 1960. La computadora controlaba las variables del producto, aplicando t茅cnicas de gr谩fica de control de X y R. Por ejemplo, el valor de la resistencia en los resistores de carb贸n depositado, que sal铆an del horno, era controlado por la cantidad de metano en el horno, y por la rapidez de paso por el mismo. Como las operaciones de inspecci贸n y empaque tambi茅n estaban controladas por computadora, toda la instalaci贸n de producci贸n estaba totalmente automatizada.
Una central nucleoel茅ctrica es otro ejemplo de un sistema totalmente autom谩tico, donde la 煤nica interacci贸n humana es en la consola de c贸mputo. Un ejemplo de un control autom谩tico de proceso para funcionamiento de oficina es el del Centro de Operaciones del Almac茅n Naval de Aviaci贸n, en Patuxent River, Maryland. Un grupo multidisciplinario automatiz贸 el proceso de flujo de pedidos, reservaciones y reembolsos. El programa de c贸mputo contiene perfiles de viajeros individuales, para que las dos terceras partes de la informaci贸n en el formato del viaje est茅n en la computadora, y el viajero s贸lo necesite ingresar el itinerario. La computadora hace todos los c谩lculos del anticipo y del reembolso. Cada semana, el oficial al mando recibe un resumen de una p谩gina, con todos los viajes planeados, para su conocimiento y firma. El departamento de viajes puede determinar el historial anual de cualquier viajero y si hay algunas transacciones notables. Los resultados del sistema autom谩tico son: (1) los cambios en los viajes bajaron de 100 a 5 por mes; (2) virtualmente, el 100% de los planes de viaje son para viajes reales, y son adoptados, en comparaci贸n con el 56% anterior; (3) 95% de las solicitudes de reembolso no contienen errores, en comparaci贸n con el 67% anterior; (4) el departamento ha ahorrado 42,000 d贸lares en salarios de mecan贸grafos, y el personal administrativo ha bajado de 50 a 22, y (5) una encuesta entre los viajeros result贸 en una calificaci贸n de satisfacci贸n igual a 3.87, de 4.00.
Pruebas e inspecci贸n autom谩ticas
Si se considera que la prueba y la inspecci贸n es un proceso por s铆 mismo, o es parte de un proceso de producci贸n, la prueba e inspecci贸n autom谩tica es parecida a lo que se dijo sobre el control autom谩tico del proceso. Los sistemas de prueba e inspecci贸n controlados por computadora tienen las siguientes ventajas: mejor calidad de la prueba, menor costo de operaci贸n, mejor preparaci贸n de informe, mayor exactitud, calibraci贸n autom谩tica y diagn贸stico de mal funcionamiento. Su principal desventaja es el alto costo del equipo.
La inspecci贸n autom谩tica controlada por computadora se puede emplear en decisiones de inspecci贸n como pasa-no pasa, o para separar y clasificar partes en ensambles selectivos. A veces se usa visi贸n artificial en esos procesos. Los sistemas de inspecci贸n autom谩tica tienen la capacidad y rapidez para aplicarse en l铆neas de producci贸n en alto volumen.
Los sistemas autom谩ticos de prueba se pueden programar para que lleven a cabo una auditor铆a completa de la calidad de un producto o servicio. Las pruebas se pueden secuenciar entre los diversos componentes y subensambles. Se pueden variar par谩metros como temperatura, voltaje y fuerza, para simular condiciones del ambiente y de desgaste. Se preparan informes autom谩ticamente, que reflejan el desempe帽o del producto o servicio.
Cuando se aplica la prueba e inspecci贸n autom谩tica a operaciones autom谩ticas o semiautom谩ticas, la computadora puede generar las instrucciones de inspecci贸n al mismo tiempo que se dise帽a el producto o servicio.
Dise帽o del sistema.
Cada vez son m谩s sofisticadas y detalladas las aplicaciones de programaci贸n a la funci贸n de la calidad. Hay numerosos paquetes que combinan muchas de las funciones de calidad que se describieron antes. Esos programas son amigables con el usuario, e incluyen funciones de ayuda y tutoriales. Los programas comprados son mucho menos caros que los hechos a la medida. En general, los primeros tienen las ventajas de uso demostrado y apoyo t茅cnico. Cada marzo, la revista Quality Progress publica un directorio actualizado de programas de aplicaci贸n especiales para la funci贸n de la
calidad.
La integraci贸n de las diversas funciones de calidad con otras actividades requiere
dise帽os de sistemas extremadamente sofisticados. Hay componentes de un sistema
total disponibles en
- CADD: Dibujo y dise帽o asistido por computadora
- CAM: Manufactura asistida por computadora
- CAE: Ingenier铆a asistida por computadora
- MRP: Planeaci贸n de requisitos de materiales
- MRP II: Planeaci贸n de recursos para manufactura
- CAPP: Planeaci贸n de procesos asistida por computadora
- CIM: Manufactura con c贸mputo integrado
- MIS: Sistema de informaci贸n gerencial
- MES: Sistemas de ejecuci贸n de manufactura
- ERP: Planeaci贸n de recursos de la compa帽铆a
- HRIS: Sistemas de informaci贸n de recursos humanos
- TQM: Administraci贸n de la calidad total
La integraci贸n de esos componentes en un sistema total ser谩 lugar com煤n en el futuro cercano. Necesitar谩 el uso de sistemas expertos, bases de datos relacionales y sistemas adaptativos.
Los sistemas expertos son programas de c贸mputo que pueden captar el conocimiento de expertos y establecer un conjunto de reglas y relaciones que se usan en aplicaciones tales como diagn贸stico de problemas o evaluaci贸n de desempe帽o de sistemas. Esta tecnolog铆a permite consolidar y usar las pautas de razonamiento, y lecciones aprendidas por expertos. Es el fundamento de muchos de los sistemas inteligentes de aprendizaje que son parte del sistema de bola de cristal.
Las bases de datos relacionales usan se帽aladores l贸gicos para crear v铆nculos entre diversos elementos de datos para describir relaciones entre ellos. Dichas relaciones preservan informaci贸n dentro del sistema para su aplicaci贸n consistente a trav茅s de toda la organizaci贸n.
Los sistemas adaptativos permiten que un sistema aprenda a partir de patrones de fechas o de situaciones repetitivas. Se vigila el flujo de datos para detectar, caracterizar y registrar eventos que describen las acciones a emprender en situaciones similares.
Cuando la computadora se usa con eficacia, es una herramienta poderosa que auxilia en el mejoramiento de la calidad. Sin embargo, no es algo que pueda corregir un sistema mal dise帽ado. En otras palabras, el uso de computadoras en la calidad es tan efectivo como las personas que crean el sistema total.