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“APLICACIÓN DE SEIS SIGMA Y LA METODOLOGÍA DMAIC PARA LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE CALIDAD EN EL AMBIENTE DE MANUFACTURA”
DIRECTOR DE LA TESIS:
MC. FRANCISCO TERÁN ARÉVALO
Instituto Tecnológico de Chihuahua
División de Estudios de Posgrado e InvestigaciónMaestría en Sistemas de Manufactura
Feb, 2013
Defensa de la tesis
TesistaALEJANDRO EUGENIO CENTENO ESTRADA
Metodología seis sigma y DMAICSeis Sigma es una metodología de proceso orientado diseñada para mejorar la calidad de los productos mediante la reducción de la variabilidad de los procesos estratégicos. Se dispone de 2 diferentes áreas de aplicación:• DMAIC Mejora del proceso existente y queremos mejorarlo.• DFSSDiseñar o re-diseñar un nuevo proceso o producto
DEFINICIÓN MEDICIÓN ANALISIS MEJORA CONTROL
Planeación de actividades del desarrollo del proyecto
Planteamiento del problemaLa planta de manufactura de motores, esta experimentado un incremento gradual de defectos en las cabezas de cilindros por el alto rango de fugas en instalación de Válvulas.
Definición de alto nivelReducir el índice de defectos para el modelo V8 Diesel, generados por las fugas para el ensamble de válvulas en las cabezas de cilindros, de un valor de DPMO 39275 y un FTT del 96%Lo que representa un valor de sigma de: 1.76
D M A I C
CTQÍndice de fugas que existen en la prueba de fugas para el ensamble de válvulas en las cabezas de cilindros, determinado por el perfecto sellado de las válvulas sobre los asientos maquinados.
Rango de fugas 400 cc/min Max permitidoLa industria automotriz aplica esta misma prueba en dos variantes:
Flujo de masa de aire Caída de presión de aire
D M A M C
Reducir el rango de rechazos en la linea de ensamblado V8 diesel
EQUIPO (Multifunctional) Process owner………………..…… Gerardo Varela Gerente de area de ensamblesAlejandro Centeno...………………. Líder de proyecto Candidato BBEleazar Faudoa……………………..Champion (soporte de recursos)Jesus Borunda………….………..…Ing. De Mfra. Cabezas de cilindros Ivan Lara……….……….…….…… Ing. De pruebas en area de ensamblesSonia Assmar……………………....Ing. De calidad Cabezas de cilindrosCarlos Tirado………………………Ing. Practicante de calidad Alberto Irigoyen………….……….. Ing. De herramientas cabezas de cilindrosFrancisco Salgado……….…..…….. Asesor de procesos Magdalena Rosales .………….……Técnico líder de area de ensamblesVictor Estrada….…………………..Técnico líder de maquinado de cabezas de cilindros
Page 2 of 20
D M A I C
D M A I C
Definición del defecto para un objetivo métrico: DPMO= 58919 & FTT promedio = 92% medido en la estación de pruebaValor de sigma 1.56
Prueba de (Repetitividad y Reproducibilidad (R&R)
Valor máximo de aceptación = 20%
0.19%
1.49%
0.31%
D M A I C
1= most important, 2= important, 3= Low impact, 4= No impact
Diagrama de causa y efecto con ponderación:
D M A I C
f (Y1) = f( X1, X2……Xn)
f (X1) = (Contaminación en las válvulas)
f (X2) = (Asiento de válvula con contaminación, partículas extrañas y rebabas)
f (X3) = (Asiento de escape con alta redondez & ovalidad)
f (X4) = (válvulas de escape con alta redondez y ovalidad)
f (X5) = (Baja ejercitación del ensamble de válvulas)
Variables de investigación:
D M A I C
f (X1 & X2) = (Valve con contamination) Conclusión fugas por contaminación no son parte del problema
Cp = 1.46 / Cpk= 0.59 Cp = 1.18 / Cpk= 0.63
5% de las fugas son por problemas no identificables visualmente
Escape análisis de las fugas 1 (muestra de una semana de producción)D M A I C
5% de las fugas son por problemas no identificables visualmente
Cp = 0.29 / Cpk= 0.21 Cp = 0.33 / Cpk= 0.25
f (X1 & X2) = (Valve con contaminación) Conclusión fugas por contaminación no son parte del problemaAdmision analisis de las fugas (muestral, semana de producción)
D M A M C
0.0150.0120.0090.0060.0030.000
LB USL
LB 0Target *USL 0.015Sample Mean 0.00252212Sample N 104StDev(Within) 0.000914067StDev(Overall) 0.00166196
Process Data
Cp *CPL *CPU 4.55Cpk 4.55
Pp *PPL *PPU 2.50Ppk 2.50Cpm *
Overall Capability
Potential (Within) Capability
PPM < LB 0.00PPM > USL 0.00PPM Total 0.00
Observed PerformancePPM < LB *PPM > USL 0.00PPM Total 0.00
Exp. Within PerformancePPM < LB *PPM > USL 0.00PPM Total 0.00
Exp. Overall Performance
WithinOverall
Process Capability of Roundness
Geometría Para toads los cantors de maquinado CNC’s (Op. 80.01 a 80.12)
Baja capacidad de proceso / alta variabilidad Cp & Cpk = 1.24 para Run out A pesar de que la redondez esta dentro de especificación existe una población fuera de la normalidad en una curva sesgada
f (X3) = (Redondez y run out en asientos de admisión y escape)
0.0300.0240.0180.0120.0060.000
LB USL
LB 0Target *USL 0.03Sample Mean 0.0108438Sample N 104StDev(Within) 0.00388677StDev(Overall) 0.00515771
Process Data
Cp *CPL *CPU 1.64Cpk 1.64
Pp *PPL *PPU 1.24Ppk 1.24Cpm *
Overall Capability
Potential (Within) Capability
PPM < LB 0.00PPM > USL 9615.38PPM Total 9615.38
Observed PerformancePPM < LB *PPM > USL 0.41PPM Total 0.41
Exp. Within PerformancePPM < LB *PPM > USL 101.97PPM Total 101.97
Exp. Overall Performance
WithinOverall
Process Capability of Run out
D M A M C
f (X3) = (Asientos de válvula de escape)Machine 80.06 tiene mayor variación en ovalidad
La Maquina 80.06 tiene una variabilidad mayor que el resto de las maquinas, la ovalidad del asiento de válvula de escape.Pasos siguentes:Investigar sobre la causa de la variación
80.1280.1180.1080.0980.0880.0780.0680.0580.0480.0380.0280.01
0.018
0.016
0.014
0.012
0.010
0.008
0.006
0.004
0.002
0.000
Machine No.
Ovali
ty
Boxplot of Ovality
0.0200.0150.0100.0050.000-0.005
99.9
99
959080706050403020105
1
0.1
Ovality
Perce
nt
Mean 0.004817StDev 0.003275N 104AD 6.497P-Value <0.005
Probability Plot of OvalityNormal
Ovalidad de todas las 12 CNC = Cpk = 1.04
0.0150.0120.0090.0060.0030.000-0.003
LB USL
LB 0Target *USL 0.015Sample Mean 0.00481731Sample N 104StDev(Within) 0.00183244StDev(Overall) 0.00327457
Process Data
Cp *CPL *CPU 1.85Cpk 1.85
Pp *PPL *PPU 1.04Ppk 1.04Cpm *
Overall Capability
Potential (Within) Capability
PPM < LB 0.00PPM > USL 28846.15PPM Total 28846.15
Observed PerformancePPM < LB *PPM > USL 0.01PPM Total 0.01
Exp. Within PerformancePPM < LB *PPM > USL 936.62PPM Total 936.62
Exp. Overall Performance
WithinOverall
Process Capability of Ovality Cpk= 1.04
D M A M C
Variable revisar la carga de esfuerzo de corte de escape entre op. 80.06 Parametro de temperatura de compensación. Cortar una pieza sin inserto de 30 grados del semi acabado, para determinar la relación Revisar al alineación de los barrenos con la probeta de la maquina
Verificar la estabilidad de posicionamiento del tornillo de bolas eje X
Verificación de variables en Op. 80.06 f (x) = Y
X
D M A M C
Ex. Oval.Int. Oval.
25
20
15
10
5
0Da
ta
Boxplot of Int. Oval., Ex. Oval.
f (X3 & X4) = (Variación de redondez/ovalidad entre asientos admisión y escape en Op. 80.06
2824201612840
LB USL
LB 0Target *USL 30Sample Mean 5.89063Sample N 192StDev(Within) 1.6663StDev(Overall) 2.65731
Process Data
Cp *CPL *CPU 4.82Cpk 4.82
Pp *PPL *PPU 3.02Ppk 3.02Cpm *
Overall Capability
Potential (Within) Capability
PPM < LB 0.00PPM > USL 0.00PPM Total 0.00
Observed PerformancePPM < LB *PPM > USL 0.00PPM Total 0.00
Exp. Within PerformancePPM < LB *PPM > USL 0.00PPM Total 0.00
Exp. Overall Performance
WithinOverall
Process Capability of Int. Oval.
22.518.013.59.04.50.0
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
Data
Densi
ty
5.891 2.657 19210.68 5.779 192
Mean StDev N
Int. Oval.Ex. Oval.
Variable
Histogram of Int. Oval., Ex. Oval.Normal
27.022.518.013.59.04.50.0
LB USL
LB 0Target *USL 30Sample Mean 10.6771Sample N 192StDev(Within) 4.61828StDev(Overall) 5.77863
Process Data
Cp *CPL *CPU 1.39Cpk 1.39
Pp *PPL *PPU 1.11Ppk 1.11Cpm *
Overall Capability
Potential (Within) Capability
PPM < LB 0.00PPM > USL 0.00PPM Total 0.00
Observed PerformancePPM < LB *PPM > USL 14.32PPM Total 14.32
Exp. Within PerformancePPM < LB *PPM > USL 413.11PPM Total 413.11
Exp. Overall Performance
WithinOverall
Process Capability of Ex. Oval.
Cpk = 3.02
Cpk = 1.11
Escape
El asiento de escape tiene mayor dureza y tenacidad al corte.
D M A I C
Verificar la estabilidad de posicionamiento del tornillo de bolas eje X
Análisis Eje X 80.06 Parámetros Originales de máquinaS-100 10 ms S-101 10 ms Feedrate 10% @200.011 MIN 199.929 mm DIFF 0.179 mmMAX 200.108 mm
Tiempo de estabilización 920 ms
Nota:
Comportamiento Actual
Con Vibración en el Eje X
Parámetros originales S100 y S1013
Falla mecánica
Amplitud de la variación 0.180 um
D M A I C
La amplitud en la grafica demuestra que la herramienta no se a posicionado completamente al momento de que está inicia el corte, caso del eje X en la máquina.
Parámetros modificados de máquinaS-100 4.05 ms S-101 60 ms Feedrate 10% @200.011 MIN 199.99 mm DIFF 0.038 mmMAX 200.028 mm
Tiempo de estabilización 300 ms
Ajustar el parámetro de posicionamiento del tornillo de bolas eje X
Nota:
Comportamiento Despues de Cambiar
parámetros S-100 y S101
Op. 80.06
La amplitud de la oscilación es menor a lo largo del tiempo, es decir que el husillo llega a su posición cero antes de iniciar a el corte, generando un maquinado mas estable.
Ajustado / mejora
Amplitud de la variación 0.038 um
D M A I C
Medición después del ajuste de parámetros en CNC 80.06Cpk = 4.47 Cpk = 2.30
D M A I C
Corrida de comprobación muestra de 80 pz. piloto para verificar la efectividad de las acciones.
Cpk = 2.59
Resultados después de las acciones de corrección
D M A I C
Datos InicialesDPMO= 58919 FTT promedio = 92%Sigma 1.56
Datos Finales DPMO= 2799 FTT promedio = 99.23%Sigma 2.77
Control para evitar la recurrencia
Reforzar el mantenimiento preventivo actual con inspecciones en tornillos de bolas Monitoreo de vibraciones de los husillos Cambio de parámetros de aceleración de tornillos Eliminación de fuentes de contaminación
D M A I C
Conclusiones y recomendaciones
¿Cuando Cambiar de tornillo de bolas en un centro de maquinado?El tornillo presenta síntomas de deterioro cuando los valores de amplitud alcanzan 0.150 micras la señal se logra estabilizar en 1-2 segundos y la variación se reduce a 0.050 micras. Para lograr esto se deberá ajustar los parámetros S-100 & S-101 a un valor del 50% sobre el actual.
Los parámetros originales de fabrica están establecidos para un tornillos nuevo y no hay un valor de especificación base ya que el valor depende del ajuste mecánico de instalación, para torni-llos con desgaste excesivo, no se recomienda el ajuste anterior ya que el eje no se logra su estabilización sino hasta después de los 11 segundos, lo cual afecta el tiempo de maquinado y dismi-nuye la productividad para esto solo se recomienda el cambio Completo del tornillo.
¿Porque se desgastan los tornillos de los centros de maquinado CNC? Una probable causa es la contaminación de los rodamientos, estos al estar en contacto con las partículas de metal o las del ambiente, sufren un desgaste que hace que pierdan la geometría esferica.Los canales del tornillo se contaminan impidiendo que las esferas giren libremente sobre ellas, haciendo que varie la rampa de frenado ó desaceleración de movimiento ya sea en vertical ó horizontal, Para este caso en particular la posición horizontal (eye x) es la mas expuesta a la contaminación.
¿Como evitar el efecto de la contaminación? La mejor forma de evitar la contaminación as eliminado la fuente que la genera, un análisis de partículas o de observación directa puede revelar el tipo de contaminación o la causa de esta.Para este caso en particular se encontró que el refrigerante de retorno estaba cayendo sobre el tornillo en forma de salpicaduras.Además se observo que el sello del tornillo permite la entrada de la contaminación por lo que se habla con el fabricante para cambiarlos como garantia de mala aplicación.
Preguntas
FINGracias por su atención