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CONTROL DE CALIDAD - Definición - Significado

Calidad de proyecto y calidad de concordancia • Organización de la calidad en una empresa de automoción • Métodos de control • Laboratorio • Verificación • Calidad posventa y análisis de averías

La calidad forma parte intrínseca de la naturaleza de un producto; como consecuencia, cualquier propiedad física o química utilizada para definir dicha naturaleza constituye una característica de su calidad. Las características que definen el producto son determinadas en cada caso por la oficina de proyectos, la cual, basándose en las necesidades de mercado y en consideraciones de orden técnico y económico, define la calidad de proyecto del conjunto que se ha de fabricar, en este caso el automóvil. A la diferencia que existe para cada característica entre su calidad de proyecto y la calidad realmente obtenida con los medios de fabricación disponibles se le da el nombre de calidad de concordancia.

Una vez definidos los conceptos anteriores, pueden sintetizarse en un diagrama como el inferior las sucesivas fases de la función calidad, para una industria de fabricación de productos manufacturados, como es la del automóvil.

En la fase I se diseñan los parámetros característicos del conjunto y de los componentes del vehículo, según las exigencias previsibles del mercado. Se define así la calidad de proyecto. El resto de las fases pertenecen al campo de la calidad de concordancia del producto.

Antes de pasar a desarrollar cada fase, se describirá cómo puede estar organizada la calidad dentro de una empresa automovilística.

Organización de la calidad

El organigrama de la pág. 179 es una de las posibles soluciones para incluir, en la estructura de una industria de automoción, unos entes responsables de la consecución de los objetivos trazados para cada una de las fases de calidad. En el mismo se han especificado las distintas dependencias del control de calidad, que se describirán más adelante; antes, dada su relación con la gestión de calidad, conviene analizar con un poco de detalle los conceptos de los entes que definen la calidad de concordancia: oficina de proyectos y fiabilidad.

En cuanto a la primera, el departamento de marketing, previo análisis del mercado, debe formular las condiciones que ha de reunir el futuro vehículo. Este departamento podrá solicitar la asistencia de otros entes de la empresa. El proyectista, condicionado por las necesidades del mercado tales como capacidad del vehículo, potencia, estilo de la carrocería, etc., deberá ajustar el proyecto. Pueden separarse 2 problemas fundamentales que debe resolver el personal de proyectos: 1) diseñar un vehículo capaz de realizar unas funciones determinadas, y 2) considerar la faceta de la duración, es decir que los distintos elementos y conjuntos del automóvil tengan un mínimo de averías, con especial atención a las piezas de seguridad. La fiabilidad, equivalente a seguridad de funcionamiento, es el arma que permite resolver este aspecto de la cuestión.

La fiabilidad de un dispositivo (sea componente, conjunto o sistema funcional) se puede definir como la probabilidad de que el mismo funcione sin fallo durante un período de tiempo dado y en condiciones también dadas.

Apoyándose en ensayos de duración que deben reproducir en bancos de laboratorio las condiciones de trabajo del dispositivo en funcionamiento del coche (por ejemplo: un banco de vibraciones para ensayo de cigüeñales) y en los datos de averías que proporcionan la red comercial, se llega a definir dentro de modelos matemáticos una función de fiabilidad R(t), que expresa la probabilidad de que no falle un dispositivo en función del tiempo.

La fiabilidad de un sistema puede predecirse en función de la de sus componentes. Es un problema de cálculo de probabilidades. Como ejemplo, considérese un sistema en serie, que es todo aquel que falla siempre que lo hace cualquiera de sus componentes y sólo en este caso.

Supuesto que las probabilidades de fallo de los componentes sean independientes entre sí, cabe aplicar la regla del producto, que da la fiabilidad del sistema como producto de las fia-bilidades de los componentes.

En el caso de un vehículo automóvil se cumplirá: Rs = R, xR2 xR3 xRt xRB= 0,75, teniendo en cuenta que #, = 0,96 para chasis y carrocería, ü2=0,97 para las suspensiones, R3= 0,97 para el motor y la transmisión, ií4= 0,99 para el mecanismo de dirección, .R6=0,98 páralos frenos, y R6~ 0,86 para funciones auxiliares.

En cuanto a la fiabilidad en relación con el desarrollo del proyecto, tal como se ha indicado anteriormente, el proyectista dispondrá de unas especificaciones concretas que deberán corresponder a la probabilidad con la cual el producto ha de cumplir una misión determinada en condiciones definidas y durante el tiempo previsto dentro de unos límites de confianza conocidos.

Debe tenerse en cuenta la influencia que pueden ejercer determinados factores sobre la fiabilidad global del coche: proceso de fabricación y su grado de desarrollo, cantidad de componentes y, de éstos, cuáles afectan a seguridad. El proyectista establece entonces una clasificación de las diversas características del producto, incluyendo las que más contribuyen a la fiabilidad.

Se verá ahora la distribución de la fiabilidad entre sus componentes, consistente en una subdivisión de la fiabilidad total inherente del producto entre los diversos sistemas, subsistemas y componentes de que consta el propio producto. Una vez establecido el modelo matemático del producto, se van substituyendo los valores de fiabilidad de los sistemas o elementos que son conocidos, procediendo luego a una estimación de los restantes, quedando así resuelta la ecuación del modelo matemático.

En general, cuanto más elevados sean la fiabilidad de un componente cualquiera y el nivel de confianza de cumplimiento de dicha fiabilidad, tanto mayor será su coste. Existe el peligro de que se elija un componente con un nivel de fiabilidad elevado, pero cuyo precio le sitúe fuera de competencia del mercado. El equilibrio entre todos estos conceptos está en lograr que el producto cumpla su misión con una duración satisfactoria y un precio razonable.

Bajo otro aspecto, la fiabilidad llevada a su último extremo deberá permitir que el diseño sea lo más homogéneo posible, de manera que no haya elementos de duración prácticamente ilimitada (a menos que se trate de piezas de seguridad), mientras que otros tienen una vida muy corta. Así, en el caso del automóvil no se debe permitir que el motor tenga una vida de 500.000 km, si su carrocería alcanza solamente 200.000 km.

Métodos de control

Una vez finalizado y aprobado el diseño de un nuevo automóvil, la oficina de proyectos distribuye los planos correspondientes a los demás entes de la empresa, a fin de planificar su realización. La oficina de métodos de producción prevé los medios de taller, mientras que la de métodos de control organiza el sistema, para que se cumplan las prescripciones dimensionales, de material o funcionales indicadas en plano. Generalizando, esta última, teniendo en cuenta la responsabilidad del componente o conjunto y la fiabilidad de la maquinaria, determinará para cada proceso la responsabilidad, los ciclos y la decisión que conviene tomar.

La inspección generalmente corresponde al departamento de verificación, apoyándose cuando lo requiera en los ensayos de laboratorio. Sin embargo, la tendencia actual consiste en responsabilizar al operario del control propio, mediante las técnicas de autocontrol. La oficina de métodos debe establecer en cada caso el procedimiento que se ha de seguir.

En el ciclo de control de un proceso han de constar las operaciones del mismo, y dentro de cada una de ellas precisar las características a inspeccionar con valoración de su responsabilidad, frecuencia de control y calibres o útiles a emplear. Asimismo, en función de los resultados deben hacer constar la decisión adoptada de aceptar o rechazar un lote de productos o una fabricación sometida a control.

En general, por razones de economía los controles no se realizan al 100 %, de ahí que según el tipo de defecto se acepte un riesgo y sólo se efectúe la inspección de una muestra de todo el lote. La herramienta matemática empleada para este fin es el control estadístico. Puede distinguirse entre control estadístico por variables y control estadístico por atributos.

Para introducir el control estadístico por variables es necesario que sea medible la característica que se ha de controlar, y que el inspector disponga de un instrumento que le permita llevar a cabo esta medición. En este punto baste comentar la toma de datos, índices característicos de una distribución y la ley normal; la aplicación práctica del método se destacará en los aparatos de verificación.

La primera fase es la toma de datos examinando las características que se han de controlar y anotando los resultados en el orden en que éstos se consiguen, agrupados por intervalos de clases, definidos por sus valores extremos. El número de datos que se han asignado a cada una de las clases recibe el nombre de frecuencia absoluta o simplemente frecuencia de dicha clase (m).

Si se dibujan sobre un eje de abscisas los centros de clases y sobre ellos unos rectángulos de altura igual a la frecuencia relativa correspondiente, se tendrá la representación gráfica de la distribución de frecuencias, también conocida con el nombre de histograma.

Cuando la variable que se ha de estudiar es continua, su distribución se puede asimilar en la mayoría de los casos a una distribución teórica conocida con el nombre de normal que, tiene las siguientes características: simétrica respecto a la media, en forma de campana y con puntos de inflexión en los valores de la variable X ± S.

En la distribución normal, el área determinada por el eje de abscisas, la curva y las ordenadas correspondientes a los valores X+S y X-S es igual al 68% del área situada bajo la curva. Análogamente, las ordenadascorres-pondientes a los valores de la variable X +2S y X-SS delimitan una área igual al 95%, y el área comprendida entre las ordenadas correspondientes a X + 3S y X-3S es el 99,7 % del total.

Existen tablas que dan el área comprendida entre la curva, el eje de abscisas, la ordenada de la media y la ordenada correspondiente a un cierto valor de la variable.

El control estadístico por atributos se emplea en aquellos casos en los que únicamente interesa clasificar los elementos del lote o productos fabricados defectuosos, con independencia de que la característica objeto de control sea o no medible. Tiene aplicación cuando la presencia de ciertas características sea indeseable, independientemente de la intensidad con que aparece, y haga que se clasifiquen los elementos que la posean como defectuosos. Por ejemplo, un radiador con poros es defectuoso independientemente del tamaño de los poros.

Además, para grandes series, por las innumerables mediciones que sería necesario realizar, no resultaría económico el establecimiento de un control estadístico por variables. Por ello se recurre a calibres «pasa-no pasa», mediante los cuales se llega a conocer si la producción o el lote está o no dentro de las tolerancias.

Al igual que en el control estadístico por variables, aquí pueden establecerse también modelos matemáticos sobre la distribución del número de productos defectuosos, tales como la ley binómica, la de Poisson, la hipergeomé-trica, etc. En los apartados de verificación se indicará una aplicación práctica del control estadístico por atributos.

Laboratorio

Es la unidad de control en la que están centralizados los ensayos de materiales o de duración que exigen un equipo muy específico y personal técnico muy cualificado. Su misión consiste en informar al personal de verificación de los resultados de las pruebas prescritas en los ciclos de control emitidos por la oficina de métodos.

Una organización elemental del laboratorio de una fábrica de automóviles podría comprender 3 secciones: de ensayos físicos, de ensayos químicos y de ensayos funcionales y duración.

La sección de ensayos físicos determina principalmente características metalúrgicas (dureza, estructuras, ensayos de tracción, resiliencia, etc.) de materiales procedentes del exterior o de transformación interior (por ejemplo, tratamientos térmicos).

La sección de ensayos químicos procede a la determinación de características químicas de materiales de recepción (metales, plásticos, gomas, etc.), y del control de instalaciones interiores (baños galvánicos, pinturas, etc.).

La sección de ensayos funcionales y de duración, por una parte, responde de las pruebas de funcionamiento de componentes o subconjuntos del coche, o sea ensayos acústicos, eléctricos, ópticos, de seguridad, etc. y, además, realiza ensayos de duración, principalmente de conjuntos (por ejemplo, caja de cambios). Los medios de que dispone esta sección son a veces paralelos a los del laboratorio de Habilidad; la diferencia estriba en que en este caso se mide la calidad de concordancia, mientras que en Habilidad se fija la calidad de proyecto.

Verificación

Es el ente ejecutivo dentro de la organización de control. Los inspectores de verificación, fundándose en los resultados de sus comprobaciones básicamente dimensionales y de los ensayos del laboratorio, son los responsables de la decisión de aceptar o rechazar. En el mismo pueden distinguirse diversas secciones o procesos.

El control de recepción o verificación de recepción se denomina así porque se aplica a los elementos que se reciben del exterior y necesitan ser controlados para comprobar que se ajustan a las especificaciones y pliego de condiciones exigidos por la empresa. Los métodos de control de recepción pueden aplicarse también dentro del proceso, en aquellos casos que exista un cambio de la persona o personas responsables de las piezas. Puede efectuarse según 2 modalidades: por atributos y por variables.

El control por atributos es cualitativo: las piezas se clasifican simplemente en buenas o malas, es decir, piezas conforme a especificaciones y piezas que presentan algún defecto excluido en las especificaciones. El control por variables, como ya se ha indicado, es cuantitativo: se aplica a magnitudes medibles.

En el control por atributos, un plan de mues-treo es un conjunto de reglas que se basan en el tamaño (N) del lote, el de la muestra (n), número (d) de elementos defectuosos en la muestra, e indican la decisión en cuanto a la aceptación o rechazo.

Con base fundamental en estos 3 números, existen distintas modalidades de aplicación, según que la muestra que se considere al realizar la inspección se tome de una vez o por partes. Así se tienen: el muestreo simple (se toma una sola muestra y se decide sobre ella), el muestreo doble (se toma una muestra y, si ésta es suficiente para decidir, se toma otra, decidiendo ya sobre estas dos), el muestreo múltiple (se toma una primera muestra y, si es suficiente, se toma otra, pudiendo seguir tomando otras si las dos primeras fueren insuficientes) y el muestreo secuencial (generalización del anterior en el sentido de que cada nueva muestra consta de una sola pieza).

La eficacia de un plan de control queda definida por la curva característica de la operación, que ha definido el plan de muestreo en función del porcentaje de defectos p en abscisas y la probabilidad C(p) de aceptación de los lotes. Dicha curva puede determinarse experimentalmente o aplicando la distribución binómica de Poisson. La curva característica ideal sería la que, para los lotes de porcentajes defectuosos p inferior a uno dado p0, diera probabilidad de aceptación uno; para lotes de p^p0, dará probabilidad de aceptación cero. Esta curva es precisamente la correspondiente a una verificación unitaria.

Pero para el caso de muestreo, esta curva se transforma en una curva del estilo de la dibujada en puntos en el gráfico inferior, que tendrá tanta más pendiente cuanto mayor sea la muestra. En las curvas características hay puntos de interés que permiten tener una idea de su forma sin necesidad de tenerla dibujada:

- Riesgo del consumidor: En un plan de muestreo existe un riesgo de aceptar lotes con una proporción grande de elementos defectuosos; pues bien, si se da la proporción de defectos p, que corresponde a una probabilidad de aceptación 3 =C(pt), estas coordenadas darán la posición de un punto de la curva característica. Para 3 suele tomarse el valor, 0,10 en las tablas de muestreo más corrientes, recibiendo el nombre de riesgo del consumidor, y el valor pt se denomina tolerancia del lote.

- Riesgo del productor: Existe también el riesgo de rechazar lotes con probabilidad de defectos muy pequeña. Puede darse una proporción de defectos ja, que corresponde a una probabilidad de acertar grande l-a=C(p,). Pero el valor a se suele tomar 0,05, siendo éste el riesgo del productor y el valor depy, que también se designa por AQL o NCA (nivel de calidad aceptable).

En la práctica, el inspector que ha de verificar un lote, emplea unas tablas de muestreo, que le vienen indicadas en el ciclo de control. Entre las varias que existen, una de las más difundidas es la Military Standard, que da el tamaño de la muestra y el criterio de aceptación en función del tamaño del lote, del nivel de inspección equivalente a la tolerancia del lote, el NCA y el tipo de inspección normal (reducido o ampliado).

En la actualidad, el control o verificación de recepción ha evolucionado, debido a que en un proceso industrial toda inspección repercute en un incremento del coste. Desde el punto de vista de rentabilidad interesa que los proveedores ofrezcan garantías de calidad suficientes, que permitan alcanzar el objetivo de conceder marca de calidad a sus suministros, es decir, que las piezas pasen directamente al almacén sin sufrir aquel control.

Para conseguir esta meta es necesario disponer de un equipo de personas que pueden estar englobadas en la propia verificación de recepción, las cuales, en base a estudios de la capacidad de calidad de los proveedores, vayan disminuyendo los costes de la verificación de entradas. Esta capacidad de una industria para producir con calidad, debe basarse en la valoración de las áreas de la empresa que tengan correlación con la calidad de salida, tales como equipo industrial y de control, nivel técnico del personal, organización, etc.

Como ya se ha indicado anteriormente, el control se ejerce también por verificación del proceso, que fundamentalmente trata de controlar la calidad del producto en las diversas fases de elaboración y comprobar la idoneidad de los procesos.

Por lo que se refiere a la primera de estas funciones, puede decirse que las numerosas fases de elaboración de un automóvil pueden agruparse en 4 grandes familias: 1) taller mecánico, para mecanización de piezas diversas y montaje de conjuntos mecánicos, tales como cambios de marchas, motor, suspensión, etc.; 2) taller de chapistería, con prensas para conformación de la chapa y ensamblaje de los elementos que van a formar la carrocería; 3) instalación de pinturas, y 4) montaje final.

La distribución de inspectores de verificación en los talleres y los puntos que se han de controlar, así como el sistema (por variable o atributos), son datos que se detallan en el ciclo de control, así como si en algún caso deben apoyarse en la decisión de aceptar o rechazar, en ensayos de laboratorio.

Únicamente hay que distinguir entre puestos fijos de control al final de una operación o un proceso y verificación volante, en la que el inspector se desplaza periódicamente a realizar los controles a pie de máquina.

La segunda de las fases de la verificación del proceso, o sea el control de idoneidad, trata de que en cada caso los útiles de fabricación (herramientas, matrices, etc.) estén en condiciones de garantizar la calidad prescrita. Su labor puede incluso llegar a controlar la capacidad de un proceso, analizando la eficacia de la maquinaria. Como ejemplo se considerará el caso de una operación mecánica con un torno, en el que hay que garantizar una determinada cota.

Una vez precisado que la tolerancia del producto la constituyen los valores de las especificaciones que cada característica de calidad debe cumplir, es decir, el intervalo entre los valores máximo y mínimo en que debe estar comprendida la medida de cada cota para ser aceptable, construyase una gráfica en la que se señalen los límites o tolerancias de la especificación, así como el valor medio, y en la muestra se toma la media y se agrupan los valores. Así se obtiene la curva correspondiente de distribución de frecuencias en relación con los límites de especificación y se pueden estudiar distintas y posibles distribuciones. En la figura se indican los siguientes casos:

I) El valor de la media es el mismo y los límites de dispersión no han sido rebasados, es el caso ideal: el proceso es perfecto y no procede modificarlo.

II) El proceso está centrado y los límites de dispersión quedan comprendidos dentro de los límites de control; por tanto, el proceso tiene

exceso de precisión en relación con los límites establecidos y resultará caro; procede examinarlo.

III) El proceso no está centrado, aunque tiene una dispersión satisfactoria; tiene suficiente capacidad para su ejecución; es preciso centrarlo.

IV) El proceso está centrado, pero tiene una dispersión excesiva; se deduce la falta de capacidad para su correcta ejecución dentro de los límites deseados. Es preciso cambiar el medio de ejecutarlo.

V) La media está desplazada y la dispersión es excesiva; es preciso hacer un cambio radical del proceso para mantenerlo dentro de los límites de control deseados.

Por lo que se refiere a la evolución del control de proceso, cada vez se tiende más a responsabilizar al propio operario y que él controle su producción: es lo que se denomina autocontrol. Si se trata de un montaje, existe la variante del intercontrol, cuya base es que el operario controle la fase anterior a la que le corresponde ejecutar a él. Como siempre, las frecuencias y puntos que se han de controlar las determina la oficina de métodos. La introducción del autocontrol es siempre difícil; en consecuencia, el operario precisa estímulos, que pueden traducirse en una prima adicional o en suprimir la supervisión de verificación, concediendo marca de calidad en los casos en que se demuestre eficacia en su aplicación.

Una vez el coche terminado y superados los distintos controles a que han sido sometidos a lo largo del proceso sus componentes y sistemas, antes de su expedición al cliente, es necesario someterlo a un nuevo control o verificación final, que se define también en el ciclo de control y, aparte de una inspección visual, principalmente consta de una serie de pruebas funcionales, tales como ensayos de rodillos, de estanquidad en la cámara de lluvia, rodaje en la pista de pruebas, etc.

Con relación a otros controles no indicados en los párrafos anteriores, hay que mencionar la sala de metrología, la de mayor dotación de aparatos de medida de la empresa. Su personal es de los más especializados de verificación y su misión consiste en la realización de mediciones especiales y la revisión periódica de calibres.

Calidad posventa y análisis de averías

El vehículo, una vez dado de alta por el departamento de verificación final, pasa a la red comercial, responsable de su distribución al cliente.

La sección de calidad posventa se preocupa, por un lado, de la organización de los servicios de calidad en los talleres de la red de asistencia técnica, y por otro, remite información al departamento de calidad de fábrica, para su posterior análisis, de las distintas averías detectadas en los coches, indicando la frecuencia con que se produce la duración de los coches en los que se advierten anomalías.

La sección de análisis de averías recoge los datos de calidad posventa y efectúa un exhaustivo análisis de aquellas reclamaciones que por afectar a la seguridad del usuario, producirse con excesiva frecuencia, presentarse en coches con escaso kilometraje, etc., merecen ser consideradas.

Una vez determinada la causa de la reclamación, se informa a los diversos entes de la fábrica y, en acuerdo conjunto, señalan las medidas que conviene introducir en el proceso para su corrección. En el caso de que la avería detecte un fallo de calidad de proyecto, se modifica el misino, con lo cual se cierra el diagrama de calidad que ha sido descrito al principio de esta exposición.

Los ángulos de convergencia son muy pequeños, por lo cual se prefiere medir la convergencia como diferencia A - B entre las distancias de los bordes de las llantas, correspondientes a los extremos de un diámetro horizontal.

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