Optimización de Procesos Industriales: Métricas Esenciales de Calidad y Productividad

Control Estadístico de Procesos (CEP) y Gráficos de Control

El Control Estadístico de Procesos (CEP) es una técnica estadística fundamental utilizada para asegurar que los procesos productivos cumplen con los estándares de calidad. Su aplicación implica examinar el rendimiento de un proceso: si se encuentra dentro de límites aceptables, la producción continúa; en caso contrario, se detiene y se corrigen los fallos.

El objetivo principal del CEP es identificar las causas imputables o asignables de variación, diferenciándolas de la variación natural del proceso. El instrumento fundamental del CEP son los gráficos de control.

Gráficos de Control de Variables

Estos gráficos analizan distintas variables medibles del producto, como peso, longitud, espesor, entre otras. Para su elaboración, se recogen muestras a lo largo del tiempo en el proceso de fabricación y se realizan las mediciones oportunas de la variable que se desea controlar.

Conceptos Clave en Gráficos de Control:

• Tolerancia: Define el rango permitido de variación para el proceso. Se establecen un Límite de Tolerancia Superior (LTS) y un Límite de Tolerancia Inferior (LTI).
• Variación Natural: Es la fluctuación inherente al proceso por su propio funcionamiento. Se realizan parametrizaciones con los valores obtenidos de las mediciones para establecer los Límites de Control Superior (LCS) e Inferior (LCI).

Condiciones para la Efectividad de los Límites de Control:

1. Los límites de control deben estar comprendidos entre los límites de tolerancia: LTS > LCS > LCI > LTI.
2. No deben existir causas imputables de variación; solo causas naturales. Es decir, no puede haber causas asignables o imputadas.

5 Casos de Causas Imputables (Fuera de Control):

Es crucial tener en cuenta los límites de control, no los de tolerancia, para identificar estas situaciones:

• Punto fuera de límite: Un punto se encuentra por encima del límite superior o por debajo del límite inferior (a menudo señalados en rojo).
• Tendencia: Una secuencia de 5 o más puntos consecutivos que muestran una tendencia ascendente o descendente (ej. puntos azules).
• Proximidad a límites: Dos puntos consecutivos muy próximos al límite superior o inferior (ej. puntos rosas).
• Desplazamiento: Cinco o más puntos seguidos por encima o por debajo del valor central (ej. puntos verdes).
• Comportamiento errático: Patrones inusuales o impredecibles que no se ajustan a la variación aleatoria esperada.

Análisis de Fiabilidad

El análisis de fiabilidad es esencial para evaluar la robustez y el rendimiento de productos o sistemas. A continuación, se presentan las métricas clave:

• Ratio de Fallos (%): (Número de fallos / Número de unidades probadas) x 100
• Ratio de Fiabilidad (%): 100 - Ratio de Fallos
• Número de Fallos por Unidad de Tiempo: Número de fallos / Tiempo operativo
• Tiempo No Operativo Máximo: Número de fallos x Duración de la prueba
• Tiempo Medio Entre Fallos (TMEF): 1 / Número de fallos por unidad de tiempo
  (Indica el tiempo promedio esperado entre fallos).

Para calcular el tiempo medio de funcionamiento de las unidades que han fallado:

• Tiempo No Operativo Medio: Tiempo no operativo / Número de fallos
• Tiempo Operativo Medio de los Fallos: Duración de la prueba - Tiempo no operativo medio

Métricas de Productividad

La productividad es un indicador clave del rendimiento y la eficiencia en cualquier proceso productivo. Se puede medir de forma parcial o total:

• Productividad Parcial: Output / Input Específico
• Productividad Total: Output / (Mano de Obra + Materias Primas + Energía + Capital + Otros Inputs)
• Variación de Productividad (%): ((Productividad Periodo 1 - Productividad Periodo 0) / Productividad Periodo 0) x 100

Gestión de la Capacidad Productiva

La capacidad productiva define el volumen máximo de producción que una empresa puede alcanzar en un periodo determinado. Es fundamental para la planificación y optimización de recursos:

• Capacidad Efectiva o de Utilización (Producción Teórica Máxima): Capacidad Proyectada x Utilización
• Utilización (UT) (%): (Capacidad Efectiva / Capacidad Proyectada) x 100
• Capacidad Disponible o Estimada (Producción Real): Capacidad Efectiva x Eficiencia
• Eficiencia (EF) (%): (Capacidad Disponible / Capacidad Efectiva) x 100

Balanceo de Líneas de Producción

El balanceo de líneas busca distribuir equitativamente la carga de trabajo entre las estaciones para maximizar la eficiencia y minimizar los tiempos de inactividad.

• Tiempo de Ciclo (TC) (min/unidad): Tiempo Productivo Diario / Producción Diaria
  (Asegurarse de usar unidades consistentes. Ejemplo: Si TC es 12, el producto permanece 12 minutos en cada estación de trabajo).
• Número Mínimo de Estaciones de Trabajo: Duración Total de las Tareas (min o seg) / TC
  (Redondear siempre al alza, por ejemplo, 4.01 requiere 5 estaciones).
• Eficiencia de la Línea (%): (Duración Total de Tareas / (TC x Número de Estaciones de Trabajo Reales)) x 100
• Inactividad: Tiempo de Inactividad / (TC x Número de Estaciones de Trabajo Reales)

Estudio de Tiempos y Muestreo del Trabajo

Estas metodologías permiten establecer tiempos estándar para las tareas, fundamentales para la planificación de la producción, la asignación de recursos y la evaluación del rendimiento.

Estudio de Tiempos y Cronometraje

• Tiempo Normal Individual (TNi): Tiempo Medio de Ciclo Observado x Índice de Eficacia
• Tiempo Normal de Tarea (Tn): Suma de los Tiempos Normales de sus Elementos
• Tiempo Estándar (basado en cronometraje): Tiempo Normal de Tarea / (1 - Factor de Holgura)

Muestreo del Trabajo

• Tiempo Normal (basado en muestreo): (Tiempo Total Observado x % Tiempo Trabajado x Eficacia) / Número de Unidades Producidas
• Tiempo Estándar (basado en muestreo): Tiempo Normal / (1 - Factor de Holgura o Concesiones)