COMPUTADORAS Y CONTROL DE CALIDAD
Las computadoras juegan un papel esencial en la función de la calidad. Efectúan 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 cálculos complicados, para controlar un proceso o una prueba, para analizar datos, para escribir informes y para obtener información a voluntad.
Las necesidades de la función de la calidad que satisface la computadora son (1) recopilación de datos, (2) análisis e informes de datos, (3) análisis estadísticos, (4) control de procesos, (5) pruebas e inspección y (6) diseño de sistemas. Además, la computadora es la plataforma para usar Intranet e Internet.
Recolección de datos
La recopilación, utilización y diseminación de información sobre calidad se logra mejor cuando la información se incorpora en un sistema de tecnología de la información (IT, de information technology). Esta tecnología mantiene relaciones con otras actividades, como Control de inventarios, Compras, Diseño, Ventas, Contabilidad y Control de producción. Es esencial para todas las necesidades de calidad que se describen en este capítulo. Para obtener información adicional con un mínimo de programación y para mejorar la utilización de la memoria, se establecen vínculos 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 transmisión de datos, menor cantidad de errores y menores costos de recolección. Los datos son transmitidos a la computadora a través de papel o de una cinta magnética, o por reconocimiento óptico de caracteres, teléfono de botones, transmisión inalámbrica, teclado, voz, cursor, barrido de código 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 recolección de datos. Las fuentes de datos son estaciones de inspección de proceso, informes de desperdicios y desechos, auditorías de producto, laboratorios de pruebas, quejas de los clientes, información del servicio, control de proceso, e inspección del material a su llegada. De esas fuentes se puede recopilar una gran cantidad de datos, La decisión sobre cuántos 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. Además de la información básica acerca de la falla o deficiencia interna se usan varios identificadores. Los identificadores típicos son número de parte, operador, supervisor de primera línea, proveedor, línea del producto, centro de trabajo y departamento. Los identificadores son necesarios para analizar datos, preparar informes y registrar la trazabilidad. Una vez determinada la disposición del material no conforme, este informe particular se manda a Contabilidad, donde se asignan los costos de la falla, y se transmite la información a la computadora. Observe que en una fábrica sin papelería, el formato se vería en una pantalla, y se ingresaría información directamente a la computadora.
A veces, la información se guarda en la computadora para ser transmitida con eficiencia a terminales remotas. Por ejemplo, en la computadora se guardan las instrucciones de operación, especificaciones, dibujos, herramientas, calibradores de inspección, así como los requisitos de inspección para determinado trabajo. Esta información 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 información. Otra ventaja es que probablemente haya menos errores, porque el operador está usando información actual, y no instrucciones obsoletas o difíciles de leer.
Los datos se analizan periódicamente para determinar cuáles conservar en la computadora, qué datos almacenar por otro método y qué 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, así como el periodo de conservación. Pacific Bell usó computadoras manuales, operadas con una mano, y códigos de barras, para levantar inventarios casi sin fallas de 27,000 diferentes tarjetas electrónicas metálicas pequeñas. El sistema, desarrollado por un grupo multidisciplinario, dio como resultado una reducción de piezas de repuesto, de 7.5 a 2.5 por ciento, y un ahorro de casi 100 millones de dólares.
Análisis de datos, reducción e informes
Aunque parte de la información de la calidad sólo 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 análisis, reducción e informe se programan para efectuarse automáticamente 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 número de parte, de la información transmitida a la computadora en el informe de deficiencias por fallas internas. Los identificadores que aparecen en cada transacción son función del informe y del espacio disponible. Para este informe, los identificadores son número de parte, clave de la operación y número del boleto de deficiencia.
Los datos básicos se pueden resumir de varias maneras distintas. La figura 1-3(b) muestra un resumen por clave de falla. También se compilan informes por operador, departamento, centro de trabajo, línea de producto, número de parte, subensamble, vendedor y material.
En la figura 1-3(c) se muestra un análisis mensual de Pareto, por defecto, para el Departamento 4. Dicho análisis de Pareto está en forma de tabla; sin embargo, se podría haber programado la computadora para presentarlo en forma gráfica, como se ven los análisis de Pareto en los capítulos 2 y 3. También, los análisis de Pareto podrían haberse determinado para operadores, centros de trabajo, departamentos, números de parte, etcétera.
En los párrafos anteriores se describieron los informes asociados con los desperdicios y el reprocesamiento. Son similares los informes de resultados de inspección, auditorías de producto, información de servicio, quejas de clientes, evaluación de vendedores y pruebas de laboratorio. Se puede programar información de naturaleza gráfica, como gráficas de control para mostrarse en una
terminal y reproducirse
Los datos se pueden analizar a medida que se acumulan, en tiempo real, más que semanal o mensualmente. Al adoptar esta técnica se pueden emplear reglas de decisión en el programa, que señalen automáticamente la posibilidad de que haya un problema con la calidad. De esta manera, se proporciona información acerca de un problema potencial, y se emprenden acciones correctivas en tiempo real. Por ejemplo, un operador podría tener una pantalla en su estación de trabajo que, en forma automática muestre datos en una gráfica de X y R. Los datos se podrían haber recopilado en forma automática por el equipo, o por un calibrador electrónico que los mande a la pantalla.
Un grupo multidisciplinario de New York Telephone desarrolló un sistema de detección de fraude, de última tecnología, que representó un ahorro de 5 a 8 millones de dólares por año. El grupo redujo el tiempo para detectar el fraude de entre dos a cuatro semanas, a tres días. Las llamadas internacionales que excedían determinada cantidad se imprimían mensualmente y se enviaban por correo interno de la oficina a un supervisor, quien las examinaba para ver si había fraude, para entonces pedir la acción
de un representante de servicio. Más que esperar al informe mensual, el grupo cambió el programa para que la computadora avisara al representante de servicio para emprender acciones siempre que un número telefónico acumulaba 200 dólares en llamadas internacionales, en cualquier periodo de tres días.
Análisis estadístico
El primer uso de la computadora en el control de calidad, que todavía sigue siendo importante, fue para el análisis estadístico. La mayor parte de las técnicas estadísticas que se describen en este libro se pueden programar con facilidad. Una vez programadas se ahorra un tiempo considerable en los cálculos, y éstos se hacen sin errores.
En la revista Journal of Quality Technology se han publicado muchos programas estadísticos de cómputo, que se pueden adaptar con facilidad a cualquier computadora o lenguaje de programación. Además, se ha publicado en la revista Applied Statistics información sobre técnicas de análisis estadístico. La mayor parte de esos programas se han incorporado en paquetes de software. Hay más información disponible en Internet.
Algunos principales programas, como Excel, tienen técnicas muy sofisticadas de análisis, como ANOVA (análisis de varianza) análisis de Fourier y prueba t. Las ventajas de los paquetes de programas estadísticos son:
- Se eliminan los cálculos manuales, que son tardados.
- Se pueden hacer análisis a tiempo y exactos, para diagnosticar problemas que suceden una vez, o para mantener el control del proceso.
- Muchos practicantes con conocimientos limitados en estadística superior pueden hacer sus propios análisis estadísticos.
Una vez desarrollado o comprado un paquete de programas estadísticos, el ingeniero de calidad puede especificar determinado orden de cálculos estadísticos, para que se lleven a cabo bajo condiciones definidas. Los resultados de esos cálculos pueden proporcionar pruebas contundentes, o sugerir otros cálculos estadísticos para hacer en la computadora. Muchas de esas pruebas son demasiado tediosas como para hacerlas sin usar una computadora.
Al usar el control estadístico de proceso, el Servicio Postal en Royal Oak, MI, Estados Unidos, encontró formas para redireccionar más correspondencia a la máquina clasificadora automática. Esta mejora dio como resultado ahorros anuales de 700,000 dólares en esa instalación.
Control de proceso
La primera aplicación de computadoras a control de procesos se hizo con máquinas de control numérico. Estas máquinas 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 máquinas de control numérico (CNC, de computer numerically controlled), robots y sistemas automáticos de almacenamiento y recuperación (ASRS, de automatic storage and retrieval systems) son el equipo básico de una fábrica automatizada. La medición y control de las variables críticas, para mantenerlas en valores establecidos con variaciones mínimas, y dentro de límites aceptables de control requiere equipos sofisticados.
En la figura 1-4 se muestra un sistema de control automático de proceso, en forma de diagrama de flujo. Aunque la computadora es una parte clave del control automático de un proceso, no es la única 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, presión, voltaje, longitud, peso, contenido de humedad, etc., y manda una señal analógica a la computadora digital. Sin embargo, esa computadora sólo puede recibir información en forma digital, por lo que la señal se convierte en una interfase analógica a digital. El valor variable, en forma digital, es evaluado por la computadora para determinar si está dentro de los límites establecidos. En ese caso no son necesarias más acciones; sin embargo, si el valor digital sale de los límites, se requieren acciones correctivas. Se manda un valor digital corregido a la interfase digital a analógica, que la convierte en señal analógica aceptable para un mecanismo actuador, como una válvula. Entonces, ese mecanismo aumenta o disminuye la variable. Algunos sistemas están diseñados para contener sólo información digital.
El otro subsistema en esencia es del tipo de atributo, que determina si un contacto está cerrado o abierto, o controla una función de encender y apagar. A través de la interfase de señal 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 cómputo controla el orden de los eventos que se ejecutan durante el ciclo del proceso. Las instrucciones de operación se inician con condiciones específicas del proceso, o como función del tiempo, y se mandan a la interfase de señal de salida del contacto. Esta interfase activa un solenoide, hace sonar una alarma, pone a trabajar una bomba, detiene un transportador, etcétera.
Las cuatro interfases de la figura 1-4 son capaces de manejar varias señales al mismo tiempo. También, 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 sincronización, a menos que los lazos de retroalimentación sean lo más estrechos posibles para que la acción correctiva sea inmediata. Las ventajas por emplear el control automático de proceso son:
- Calidad constante, debida a la reducción de variaciones en el proceso.
- Arranques y paros más uniformes, porque el proceso se puede vigilar y controlar durante esos periodos.
- Mayor productividad, porque se necesitan menos operadores para vigilar los controles.
- Operación más segura para personal y equipos, al detener el proceso o no iniciarlo cuando exista una condición insegura.
Una de las primeras instalaciones con control automático del proceso fue la de la planta de Western Electric en Carolina del Norte, en 1960. La computadora controlaba las variables del producto, aplicando técnicas de gráfica de control de X y R. Por ejemplo, el valor de la resistencia en los resistores de carbón depositado, que salían 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 inspección y empaque también estaban controladas por computadora, toda la instalación de producción estaba totalmente automatizada.
Una central nucleoeléctrica es otro ejemplo de un sistema totalmente automático, donde la única interacción humana es en la consola de cómputo. Un ejemplo de un control automático de proceso para funcionamiento de oficina es el del Centro de Operaciones del Almacén Naval de Aviación, en Patuxent River, Maryland. Un grupo multidisciplinario automatizó el proceso de flujo de pedidos, reservaciones y reembolsos. El programa de cómputo contiene perfiles de viajeros individuales, para que las dos terceras partes de la información en el formato del viaje estén en la computadora, y el viajero sólo necesite ingresar el itinerario. La computadora hace todos los cálculos del anticipo y del reembolso. Cada semana, el oficial al mando recibe un resumen de una página, 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 automático 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 comparación con el 56% anterior; (3) 95% de las solicitudes de reembolso no contienen errores, en comparación con el 67% anterior; (4) el departamento ha ahorrado 42,000 dólares en salarios de mecanógrafos, y el personal administrativo ha bajado de 50 a 22, y (5) una encuesta entre los viajeros resultó en una calificación de satisfacción igual a 3.87, de 4.00.
Pruebas e inspección automáticas
Si se considera que la prueba y la inspección es un proceso por sí mismo, o es parte de un proceso de producción, la prueba e inspección automática es parecida a lo que se dijo sobre el control automático del proceso. Los sistemas de prueba e inspección controlados por computadora tienen las siguientes ventajas: mejor calidad de la prueba, menor costo de operación, mejor preparación de informe, mayor exactitud, calibración automática y diagnóstico de mal funcionamiento. Su principal desventaja es el alto costo del equipo.
La inspección automática controlada por computadora se puede emplear en decisiones de inspección como pasa-no pasa, o para separar y clasificar partes en ensambles selectivos. A veces se usa visión artificial en esos procesos. Los sistemas de inspección automática tienen la capacidad y rapidez para aplicarse en líneas de producción en alto volumen.
Los sistemas automáticos de prueba se pueden programar para que lleven a cabo una auditoría completa de la calidad de un producto o servicio. Las pruebas se pueden secuenciar entre los diversos componentes y subensambles. Se pueden variar parámetros como temperatura, voltaje y fuerza, para simular condiciones del ambiente y de desgaste. Se preparan informes automáticamente, que reflejan el desempeño del producto o servicio.
Cuando se aplica la prueba e inspección automática a operaciones automáticas o semiautomáticas, la computadora puede generar las instrucciones de inspección al mismo tiempo que se diseña el producto o servicio.
Diseño del sistema.
Cada vez son más sofisticadas y detalladas las aplicaciones de programación a la función 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 técnico. Cada marzo, la revista Quality Progress publica un directorio actualizado de programas de aplicación especiales para la función de la
calidad.
La integración de las diversas funciones de calidad con otras actividades requiere
diseños de sistemas extremadamente sofisticados. Hay componentes de un sistema
total disponibles en
- CADD: Dibujo y diseño asistido por computadora
- CAM: Manufactura asistida por computadora
- CAE: Ingeniería asistida por computadora
- MRP: Planeación de requisitos de materiales
- MRP II: Planeación de recursos para manufactura
- CAPP: Planeación de procesos asistida por computadora
- CIM: Manufactura con cómputo integrado
- MIS: Sistema de información gerencial
- MES: Sistemas de ejecución de manufactura
- ERP: Planeación de recursos de la compañía
- HRIS: Sistemas de información de recursos humanos
- TQM: Administración de la calidad total
La integración de esos componentes en un sistema total será lugar común en el futuro cercano. Necesitará el uso de sistemas expertos, bases de datos relacionales y sistemas adaptativos.
Los sistemas expertos son programas de cómputo que pueden captar el conocimiento de expertos y establecer un conjunto de reglas y relaciones que se usan en aplicaciones tales como diagnóstico de problemas o evaluación de desempeño de sistemas. Esta tecnología 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 señaladores lógicos para crear vínculos entre diversos elementos de datos para describir relaciones entre ellos. Dichas relaciones preservan información dentro del sistema para su aplicación consistente a través de toda la organización.
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 diseñado. En otras palabras, el uso de computadoras en la calidad es tan efectivo como las personas que crean el sistema total.
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