diseños experimentales de taguchi

FACULTAD DE MECNICAESCUELA DE INGENIERA INDUSTRIAL

DISEO EXPERIMENTAL

Nombres: GANAZHAPA JUAN CARLOS 1443

Fecha de envo: 2015 07 21

Fecha de entrega: 2015 07 23

DISEOS EXPERIMENTALES DE TAGUCHI

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ESPOCH INGENIERA INDUSTRIAL 2015

ndice de contenidoTEMA..................................................................................................................................1OBJETIVOS........................................................................................................................1

Objetivo General.............................................................................................................1Objetivos Especficos......................................................................................................1

Resumen...............................................................................................................................1MARCO TERICO REFERENCIAL.................................................................................2

LOS ENFOQUES DE GEN'ICHI TAGUCHI EN EL DISEO EXPERIMENTAL.....2LA FUNCIN DE PRDIDA Y EL CONCEPTO DE CALIDAD................................2IMPORTANCIA DEL DISEO ROBUSTO..................................................................3EL ENFOQUE DE TAGUCHI........................................................................................3MTODOS RECOMENDADOS POR TAGUCHI........................................................3METODOLOGA DE LOS DISEOS DE TAGUCHI..................................................4CARACTERSTICAS DE LOS MTODOS DE TAGUCHI........................................4VENTAJAS Y DESVENTAJAS.....................................................................................5

Conclusiones........................................................................................................................6Recomendaciones.................................................................................................................6Mtodo de investigacin......................................................................................................6Norma empleada..................................................................................................................6Bibliografa..........................................................................................................................6

i


TEMA

Diseos experimentales de TAGUCHI.

OBJETIVOS

Objetivo General

Conocer sobre el diseo experimental de TAGUCHI.

Objetivos Especficos

Definir el diseo experimental de TAGUCHI.

Indicar sus caractersticas y sus aplicaciones, as como la metodologa utilizada en dicho mtodo experimental.

Citar varios autores que indiquen en sus obras bibliogrficas, cmo es el desarrollo de estos modelos del diseo factorial.

Resumen

Los orgenes del diseo experimental se remontan a las primeras dcadas del siglo XX, cuando Ronald Fisher introdujo el concepto de aleatorizacin y el anlisis de varianza. En estos ltimos aos, la teora y aplicaciones del diseo de experimentos se consolidaron y expandieron y, en varias industrias, las contribuciones de Gen'ichi Taguchi, abrieron el camino de aplicaciones rutinarias.

El objetivo de este documento es motivar y consolidar el inters de quienes somos estudiantes de la ctedra de DISEO EXPERIMENTAL, a consolidar las ideas de Taguchi sobre el diseo robusto y la funcin de prdida cuadrtica.

Las aplicaciones industriales del diseo experimental tuvieron inicialmente mucho mayor xito en el Japn que en las economas occidentales. Se afirma que en gran parte el xito de calidad de los productos japoneses se debe a estas aplicaciones, y los experimentos multifactoriales parecen ser una parte integral del proceso de diseo de las compaas de ese pas.

DISEO EXPERIMENTAL DISEOS EXPERIMENTALES DE TAGUCHI 1443 Pgina 1


MARCO TERICO REFERENCIAL

LOS ENFOQUES DE GEN'ICHI TAGUCHI EN EL DISEO EXPERIMENTAL

Las aplicaciones industriales del diseo experimental tuvieron inicialmente mucho mayor xito en el Japn que en las economas occidentales. Se afirma que en gran parte el xito de calidad de los productos japoneses se debe a estas aplicaciones, y los experimentos multifactoriales parecen ser una parte integral del proceso de diseo de las compaas de ese pas (Box et al. (1988)). En empresas occidentales tambin estn difundindose las tcnicas de Taguchi, que prestan especial atencin a las consideraciones de ahorro de costos.

LA FUNCIN DE PRDIDA Y EL CONCEPTO DE CALIDAD

Gen'ichi Taguchi realiz un gran esfuerzo para llevar a un terreno prctico el diseo experimental. Introdujo, adems, conceptos revolucionarios que afectaron la forma de medir la calidad y su costo. Para Taguchi, la calidad, antes que por la satisfaccin de especificaciones, debe medirse en trminos de la as llamada funcin de prdida, que establece la prdida que la sociedad sufre como consecuencia de la mala calidad. Un producto de calidad es para el cliente aqul que cumple con las expectativas de performance o rendimiento cada vez que lo utiliza, sin fallas y en cualquier condicin o circunstancia.

Los productos que no cumplen con dichas expectativas causan prdidas, tanto para los clientes y los productores, como para, eventualmente, el resto de la sociedad. Por esto, para Taguchi, la calidad debe medirse en funcin de la prdida que causa: mientras mayor es la prdida que se produce, menor es la calidad.(Kueh 2001)

Taguchi se apart de la sabidura convencional, que supona que calidad equivala a producir dentro de los mrgenes de tolerancia, y postul que el costo de la mala calidad se incrementa con el alejamiento del valor de diseo, produciendo una prdida para el cuerpo social. La funcin de prdida vale cero cuando el desvo con respecto al parmetro objetivo es nulo y se incrementa cuadrticamente cuando los valores de los productos fabricados se acercan a los lmites de tolerancia. En otras palabras, los productos cercanos a los lmites de tolerancia son productos casi defectuosos y los gerentes deben trabajar para reducir la variabilidad de sus procesos de produccin. La funcin de prdida se define como:

L( y )=k ( y T )2

donde:

L(y) indica la prdida (en unidades monetarias) que sufre la sociedad;

k es una constante especfica de cada caso considerado;

T es un valor objetivo que la dimensin de inters debe tener (T mide la calidad nominal o de diseo); y

y es el apartamiento que la dimensin de inters presenta con respecto al valor objetivo, T.

En contraste con el pensamiento tradicional sobre la calidad, que solo penaliza los valores de y que superan los lmites de tolerancia, Taguchi considera que todo apartamiento del valor objetivo es un costo para la sociedad y como tal debe ser penalizado.(Gutirrez Pulido y la Vara Salazar 2008)



IMPORTANCIA DEL DISEO ROBUSTO

Para Taguchi, es posible incorporar la calidad en los productos desde su diseo, sin aumentar su costo; los problemas deben eliminarse en el laboratorio de diseo, no en la fbrica o en el campo.

Los mtodos estadsticos deben seleccionar los factores importantes que afectan el diseo.

Taguchi establece su metodologa para:

1. Disear productos y procesos robustos a las condiciones ambientales;

2. Disear y desarrollar productos robustos a la variacin en sus componentes;

3. Minimizar la variacin alrededor de un valor objetivo x i .

La ingeniera de la calidad de Taguchi combina mtodos estadsticos y de ingeniera para optimizar los procesos de diseo y fabricacin de modo que aumente la calidad y se reduzcan los costos de los productos. El enfoque de Taguchi, ayuda a identificar los factores que ms intervienen en la generacin de problemas de calidad o, alternativamente, los factores que ms contribuyen a lograr resultados positivos. (Montgomery 2004)

EL ENFOQUE DE TAGUCHI

Taguchi presenta tres etapas en el diseo de un producto o de un proceso:1. Diseo del sistema2. Diseo de los parmetros y3. Diseo de las tolerancias.

En el diseo del sistema se determina la configuracin bsica de los componentes. Por ejemplo, en una lnea de acondicionamiento de comprimidos, el diseo del sistema incluye la determinacin de los materiales y el diseo del sistema de lneas que realizarn el empaque, con todos sus componentes. En el diseo de los parmetros, se determinan los niveles o valores de los factores controlables (parmetros de diseo, como la presin aplicada en las blisteras) para minimizar el efecto de los factores incontrolables en las caractersticas del producto terminado, es decir, en nuestro ejemplo, los comprimidos envasados, con su prospecto y caja. Finalmente, el diseo de las tolerancias apunta a reducir la varianza en las caractersticas del producto terminado cuando la reduccin lograda en el diseo de los parmetros no es suficiente.

El diseo experimental debera aplicarse fundamentalmente al diseo de los parmetros y al diseo de las tolerancias.(Montgomery 2004)

MTODOS RECOMENDADOS POR TAGUCHI

Para llevar a la prctica sus conceptos, Taguchi recomienda mtodos que se apartan parcialmente de los usados en el diseo de experimentos clsico; la terminologa que utiliza tambin es algo distinta. En primer lugar, Taguchi divide los factores de un experimento en factores controlables y factores incontrolables, o ruido. Segn la metodologa de diseo de los parmetros, Taguchi recomienda seleccionar dos diseos experimentales, uno para los factores controlables y otro para el ruido. En general, estos diseos son del tipo ortogonal. Los diseos se combinan en el layout del diseo de los parmetros, un esquema de dos componentes:

el arreglo de los factores controlables (arreglo interior); y el arreglo de los factores no controlables (arreglo exterior).



Para el anlisis de datos, Taguchi recomienda evaluar en el arreglo interior la respuesta promedio de cada corrida del experimento y analizar la variacin de los resultados con un ratio seal-ruido apropiado. Se consideran ptimos los niveles de los factores que maximicen un ratio seal-ruido adecuado. Estos ratios difieren segn que el objetivo del experimento sea reducir la variabilidad alrededor de un valor objetivo determinado, o producir un efecto resultante lo mayor posible, o, inversamente, producir el menor efecto posible.(Gutirrez Pulido y la Vara Salazar 2008)

METODOLOGA DE LOS DISEOS DE TAGUCHI

La metodologa de Taguchi se vincula con la complejidad de sus diseos experimentales. En efecto, los enfoques de Taguchi para el diseo de parmetros utilizan diseos ortogonales, muchos de los cuales son experimentos factoriales fraccionales de dos niveles. Otros diseos, sin embargo, son del tipo factorial fraccional de tres niveles (alto-medio-bajo) y tienen estructuras muy complejas.

La estructura de arreglos internos y externos lleva generalmente a experimentos muy grandes que, con los enfoques tradicionales, podran realizarse ms eficientemente. Autores como Montgomery (1991) sostienen que el enfoque de arreglos internos y externos es innecesario, y podra reemplazarse con un nico diseo que incluya tanto a los factores controlables como a los no controlables.

CARACTERSTICAS DE LOS MTODOS DE TAGUCHI

Suponen que los usuarios de estos mtodos poseen cierto entendimiento del proceso estudiado y de las interacciones subyacentes entre las entradas.

Fueron inventados "por ingenieros para ingenieros".

Segn Taguchi, algunas variables estn bajo control, y otras no (factores de ruido). Uno de los primeros pasos en los mtodos de Taguchi es el uso de los conocimientos previos del proceso para identificar los factores controlables y de ruido ms significativos.

Taguchi recomienda un ratio seal-ruido para representar la robustez, (aunque un simple anlisis de la varianza o el desvo standard bastara).

En contraste con el diseo de experimentos clsico, Taguchi sugiere una ronda final de experimentos de confirmacin.

Mientras que el diseo de experimentos clsico puede ignorar o no considerar explcitamente los factores de ruido, el diseo Taguchi los usa para contrastar la robustez del sistema, as como para encontrar las entradas ptimas.(Montgomery 2004)



VENTAJAS Y DESVENTAJAS

COMPARACIN DE FORTALEZAS Y DEBILIDADES DE DOS ENFOQUES

Diseo experimental clsico Mtodos de Taguchi

Fortalezas

Se pueden estudiar todas las interacciones entre factores al mismo tiempo.

No se necesitan conocimientos profundos sobre el funcionamiento de los procesos estudiados.

La "filosofa" de Taguchi en su conjunto es muy recomendable.

El concepto de funcin de prdida es til e innovador.

Enfatiza en la calidad durante la etapa del diseo del proceso.

Reconoce la importancia relativa de los factores que influyen en el desempeo de los productos o procesos.

Enfatiza en la reduccin de la variabilidad, por medio del uso de la funcin de prdida y de la razn seal-ruido (existiendo una para cada objetivo que se quiera lograr con el experimento).

Se concentra en el concepto de diseo de parmetros que sirvan para disminuir la variabilidad en el desempeo de los productos.

Tambin puede ser utilizada para el mejoramiento de procesos y productos ya existentes.

Debilidades

No se pueden aprovechar ni usar los conocimientos previos sobre el proceso.

No hay forma de hacer ms eficientes los procesos pensando cmo interactan realmente sus entradas.

Lleva a diseos experimentales complejos.

Promueve a veces experimentos ineficientes.

Se presentan algunos problemas con los mtodos de anlisis de datos.

APLICACIN DE LOS MTODOS DE TAGUCHI

Los mtodos de Taguchi se pueden aplicar a cuanta clase de problemas existan y en distintos niveles de la industria que uno quisiera, as por ejemplo, el mtodo se utiliza en:

La industria farmacutica, para controlar los niveles de elementos presentes es cierto medicamento.

En la industria alimenticia, para controlar los niveles de caloras en los alimentos.

En la industria naval, para conocer que tipo de fabricacin se debe llevar durante el proceso.

En la industria mecnica, para saber que tipo de pintura utilizar para los acabados de los productos; y en muchsimos mas sectores, en el que uno desee obtener un producto con calidad bajo las exigencias dadas por los clientes.



Conclusiones:

La tcnica de experimentacin analizada, es una herramienta que muestra mucha ms efectividad que el seleccionar al azar niveles de los factores, observando qu sucede y si se logra un mejoramiento al fijar los niveles de los factores analizados en estos puntos de operatividad.

Es de suma relevancia en esta metodologa el tratamiento que se hace por separado de los factores controlables e incontrolables con el objetivo de buscar los niveles de los primeros que vuelvan al sistema menos insensible a cambios en los segundos.

Si bien los factores de ruido no pueden controlarse durante la operacin rutinaria, s pueden controlarse durante la etapa de experimentacin.

Un experimento factorial fraccionario no considera todas las combinaciones de factores posibles, sino solamente algunas. De este modo se reducen las exigencias y costos del experimento, pero se obtiene informacin sobre los efectos principales y las interacciones de menor orden, solamente. En estas aplicaciones de experimentos fraccionables se supone que las interacciones de mayor orden son despreciables.

No todas las investigaciones basadas en el diseo de experimentos tienen en cuenta todas las interacciones posibles. Las que lo hacen son llamadas diseos factoriales completos, mientras que a las que no lo hacen se las llama diseos factoriales fraccionarios.

Recomendaciones:

Realizar un enfoque basado en estos mtodos de mejora de los productos, ya que si en la teora se indica una cosa, es en la prctica donde uno se puede dar cuenta de lo que verdaderamente ocurre.

Mtodo de investigacin:

Investigacin bibliogrfica

Norma empleada:

UNE-ISO 690-2013, para documentos cientficos y de ingeniera

Bibliografa:

GUTIRREZ PULIDO, H.G. y LA VARA SALAZAR, R. De 2008. Analisis y diseo de experimentos. Segunda Edicin. Impreso en Mxico: McGRAW-HILL. ISBN 10: 970-10-6526-3.

KUEH, R.O. 2001. Diseo de experimentos: Principios estadsticos de diseo y anlisis de investigacin. Segunda Ed. Arizon - EU: Editorial Internacional Thomson. ISBN ISBN-0-534-36834-4.

MONTGOMERY, D.C. 2004. Anlisis y diseo de experimentos. Segunda Edicin. Universidad Estatal de Arizona: Limusa Wiley. ISBN 968-18-6156-63.2.

Wu, Yuin y Wu, Alan. Diseo robusto utilizando los mtodos Taguchi. Primera edicin: Ediciones Daz Santos, S.A. 1997. Madrid,Espaa. ISBN-84-7978-305-2.

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