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fr e q u e n c y 2 2 3 m ed ia s 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 Capacidad d LSL = 5.0, No 0 4 0 5 10 15 20 25 30 carta de 0 4 8 UNIVE FACU CARRE Las Co de proceso para longitud ominal = 10.0, USL = 15.0 longitud 8 12 16 e control para medias. muestras 8 12 16 ERSIDAD ULTAD DE ERA DE Q 7 Her ontrol L Pp = 0.58 Ppk = 0.49 Ppk (upper) = Ppk (lower) = K = 0.14 0 20 CTR = 8.1 UCL = 8.1 LCL = 8.0 6 20 NACION E ESTUD QUÍMICO rramie l Esta Leopoldo C Ag Equipo d Método = 0.49 0.66 10 16 04 NAL AUTÓ IOS SUPE O FARMA entas adístic Cuevas Ve gosto 2011 o sistema de lubricante amperaje voltaje sistema de ajuste de masa punzones y matrices rpm sistema de levas Medición durometro calibrado o nivel de granulado en tolva tamaño dellote tiempo de muestreo velocidad de producción E fic ie nc ia 160 165 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 ÓNOMA ERIORES ACÉUTIC s Bási co de elázquez sistema de ajuste de dureza balanza calibrada Vernier calibrado operario Instalación Calidad del a temperatura % húmedad relativ separación fís sistema de extracción acabado sanita Diagrama de ajuste del modelo temperatura 170 175 180 DE MÉXI S ZRAGO CO BIÓLO icas d Calid M ire va ica n de polvo ario 185 190 ICO ZA OGO del dad. Material UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. i ÍNDICE CAPITULO 1. CALIDAD Y LAS 7 HERRAMIENTAS BÁSICAS. UNA VISIÓN GENERAL 1.1 Calidad……………………………………………………………............................... 2 1.2 Las 7 herramientas básicas del Control de Calidad………………………………... 6 1.2.1. Hojas de verificación………………………………………………………………. 6 1.2.2. Diagramas de Pareto………………………………………………………………. 7 1.2.3. Diagramas de Ishikawa…………………………………………………………….. 8 1.2.4. Histogramas…………………………………………………………………………. 8 1.2.5. Estratificación………………………………………………………………………. 8 1.2.6. Gráficos de control…………………………………………………………………. 9 1.2.7. Diagramas de dispersión……………………………………………………………. 10 CAPITULO 2. COLECTA DE DATOS Y HOJAS DE VERIFICACIÓN 2.1 Características de Calidad…………………………………………………………... 12 2.2 Funciones del Departamento de Control de Calidad…………………………….... 13 2.3 Documentación para el Control de Calidad………………………………………... 14 2.4 Hojas de registro o verificación……………………………………………………… 14 2.5 Usos e interpretación de la colecta de datos y hojas de verificación………………. 17 CAPITULO 3. ANÁLISIS DE PARETO 3.1. En que consiste el Análisis de Pareto………………………………………………. 20 3.1.1. Como se construye un Diagrama de Pareto……………………………….... 20 3.2. Usos del Análisis de Pareto…………………………………………………………. 24 3.3. Diagramas de Pareto con ayuda de una computadora……………………………. 25 3.4. Interpretación de un diagrama de Pareto…………………………………………. 26 CAPITULO 4. DIAGRAMAS DE CAUSA-EFECTO O DE ISHIKAWA 4.1. Procedimientos para elaborar un diagrama Causa-Efecto………………………. 30 4.1.1 Pasos a seguir………………………………………………………………… 30 4.1.1.1 Ejemplo de cómo elaborar un diagrama Causa-Efecto………………….. 31 4.2. Importancia de los diagramas Causa-Efecto…………………………………........ 32 4.3. Sugerencias para la construcción y uso de los diagramas………………………… 33 4.4. Diagramas de Ishikawa y las computadoras………………………………………. 34 CAPITULO 5. ESTRATIFICACIÓN 5.1. Cómo detectar estratos…………………………………………………………….. 38 5.2. La estratificación y el Control de Calidad………………………………………... 39 ii CAPITULO 6. HISTOGRAMAS. 6.1. Población y muestra………………………………………………………………... 42 6.2. Elaboración de histogramas……………………………………………………….. 44 6.3.Interpretación y uso de histogramas………………………………………………. 48 6.4.Recomendaciones de interpretación y uso……………………………………….... 53 6.5.Los histogramas y Excel……………………………………………………………. 55 6.6.Tópicos avanzados de los histogramas…………………………………………….. 60 CAPITULO 7. DIAGRAMAS DE DISPERSIÓN 7.1. Construcción de un diagrama de dispersión……………………………………... 63 7.2. Lectura e interpretación de diagramas de dispersión………………………….... 64 7.3. Coeficiente de correlación…………………………………………………………. 67 7.3.1 Cálculo de r…………………………………………………………………… 67 7.4. Regresión lineal simple…………………………………………………………….. 68 7.4.1. Cálculo de βo y β1 ............................................................................................ 69 7.4.2. Interpretación de βo y β1 …………………………………………………… 69 7.5. Aspectos avanzados de correlación y regresión………………………………….. 69 7.6. Los diagramas de dispersión y la computadora………………………………….. 70 CAPITULO 8. GRÁFICOS DE CONTROL PARA VARIABLES 8.1. Tipos de Gráficos de Control……………………………………………………… 76 8.1.1. Gráficos para valores continuos……………………………………………. 76 8.1.2. Gráficos para valores discretos o de atributos…………………………….. 76 8.2. Gráficos Media-Rango……………………………………………………………... 77 8.2.1. Gráficos de Medias…………………………………………………………... 77 8.2.2. Gráficos de Rangos…………………………………………………………... 79 8.2.3. Como se utilizan los gráficos Media-Rango………………………………… 79 8.2.4. Interpretación de gráficos Media-Rango………………………………….... 80 8.3. Gráficos Y-Rm………………………………………………………………………. 85 8.3.1. Construcción de Gráficos Y-Rm…………………………………………….. 86 8.3.2. Interpretación de Gráficos Y-Rm………………………………………….... 87 8.4. Gráficos Media-Rango y Excel…………………………………………………….. 87 8.4.1. Varianzas en los Gráficos Media-Rango……………………………………. 92 8.5. Gráficos Y-Rm y Excel……………………………………………………………… 94 REFERENCIAS ………………………………………………………………………… 96 iii INDICE DE CUADROS. Cuadro 1.1. Tipos de gráficos de control 9 Cuadro 3.1. Número de defectos en comprimidos 21 Cuadro 3.2. Cálculo de porcentajes acumulados 22 Cuadro 3.3. Datos para construir un diagrama de Pareto 23 Cuadro 3.4. Porcentaje de defectos vitales 27 Cuadro 5.1. Estratificación de datos 38 Cuadro 6.1. Peso de 50 comprimidos, en miligramos 44 Cuadro 6.2. Histograma vertical del peso de 50 comprimidos 45 Cuadro 6.3. Guía número de intervalos de clase 46 Cuadro 6.4. Peso en miligramos de cápsulas de gelatina dura 46 Cuadro6.5. Distribución de frecuencias 47 Cuadro 6.6. Constantes para estimar el valor de la desviación estándar a partir de R. 53 Cuadro 6.7. Datos del ejemplo 6.2 55 Cuadro 6.8. Frecuencias generadas por Excel 57 Cuadro 6.9. Datos agrupados 58 Cuadro 7.1. Pares de datos X-Y. 71 Cuadro 7.2. Coeficientes de correlación y determinación 71 Cuadro 7.3. Análisis de varianza para regresión 72 Cuadro 7.4. Prueba de hipótesis e intervalos de confianza para cada βi. 72 Cuadro 8.1. Constantes para estimar los límites de control en gráficos Y -R 80 Cuadro 8.2. 45 muestras de tamaño 5 89 Cuadro 8.3. Datos para el gráfico de medias y de rangos 91 Cuadro 8.4. Datos para el gráfico de medias y de rangos 91 Cuadro 8.5. Datos Y 96 iv ÍNDICE DE FIGURAS. Figura 2.1. hoja para registro de defectos 15 Figura 2.2. Hoja para registrar causas de defectos 16 Figura 2.3. Hoja para visualizar la distribución de los datos 17 Figura 3.1. Pareto de defectos en comprimidos 24 Figura 3.1. Pareto de defectos en comprimidos 27 Figura 4.1. Estructura general de un diagrama de Ishikawa 29 Figura 4.2. Estructura inicial de un diagrama de Ishikawa 30 Figura 4.3. Tronco o espina dorsal 31 Figura 4.4. Causas principales 31 Figura 4.5. Diagrama de Ishikawa 32 Figura 5.1. Distribución que muestra 3 posibles estratos 39 Figura 6.1. Histograma de una distribución normal 42 Figura 6.2. Forma de campana 48 Figura 6.3. Dentro de especificaciones 48 Figura 6.4. Cerca de los límites de especificación 49 Figura 6.5. Variabilidad excesiva 49 Figura 6.6. Descentrado con variabilidad adecuada 50 Figura 6.7. Descentrado y con variabilidad excesiva 50 Figura 6.8. Peineta 51 Figura 6.9. Meseta 51 Figura 6.10. Sesgo 52 Figura 6.11. Precipicio 52 Figura 6.12. Pico aislado 52 Figura 6.13. Histograma ejemplo 6.1. 56 Figura 6.14. Caja de diálogos para histogramas 57 Figura 7.1. Gráfica de un par de datos 63 Figura 7.2. Posible correlación positiva 65 Figura 7.3. Correlación positiva 65 v Figura 7.4. Posible correlación negativa 65 Figura 7.5. Correlación negativa 65 Figura 7.6. No correlación, aleatoriedad 65 Figura 7.7. Patrón no lineal, NO correlación 65 Figura 7.8. Sin estratificación 66 Figura 7.9. Con estratificación 66 Figura 7.10. Diagrama de dispersión y análisis de regresión 71 Figura 7.11. Caja de diálogo para regresión 71 Figura 8.1. Estructura de una gráfica de control 76 Figura 8.2. Zonas para interpretar cartas de control 82 Figura 8.3. Puntos fuera de control 82 Figura 8.4. 2 de 3 puntos más allá de la zona B 82 Figura 8.5. 4 de 5 puntos más allá de la zona C 83 Figura 8.6. Rachas por arriba o debajo de la línea central 83 Figura 8.7. Tendencias lineales 84 Figura 8.8. 14 puntos oscilando 84 Figura 8.9. Tendencias oscilatoria 84 Figura 8.10. Evitando la zona C 85 Figura 8.11. Acercamiento a zona C 85 Figura 8.12. Acercamiento a la línea central 86 Figura 8.13. Gráfico de medias para variables 90 Figura 8.14. Gráfico de rangos asociados al gráfico 8.13 90 Figura 8.15. Gráfico de rangos, sin las muestras 7, 15, 22,35 y 45 92 Figura 8.16. Gráfico de medias, modificado y listo para interpretarse 92 Figura 8.17. Gráfico de rangos, línea central = 0.08 95 Figura 8.18. Gráfico Y, de rangos móviles 96 1 Capítulo 1 Calidad y las 7 herramientas básicas. Una visión general Las 7 Herramientas Básicas del Control Estadístico de Calidad. Hojas de verificación Histogramas carta c fallas. observaciones c CTR = 9.79 UCL = 19.18 LCL = 0.40 0 4 8 12 16 20 24 0 4 8 12 16 20 24 Pp = 0.58 Ppk = 0.49 Ppk (upper) = 0.49 Ppk (lower) = 0.66 K = 0.14 Capacidad de proceso para longitud LSL = 5.0, Nominal = 10.0, USL = 15.0 longitud fr e q u e n c y 0 4 8 12 16 20 0 5 10 15 20 25 30 Gráficos de Paretos Estratificación Pareto fallas fre cu en ci a 0 4 8 12 16 20 24 10 13 7 12 11 9 8 6 21 14 5 3 16.67 29.17 41.67 50.00 58.33 66.67 75.00 83.33 87.50 91.67 95.83 100.00 Diagramas dispersión Ishikawa Diagrama de ajuste del modelo temperatura E fic ie nc ia 160 165 170 175 180 185 190 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 Material Equipo sistema de lubricante amperaje voltaje sistema de ajuste de masa sistema de ajuste de dureza punzones y matrices rpm sistema de levas Medición balanza calibrada durometro calibrado Vernier calibrado operario Método nivel de granulado en tolva tamaño dellote tiempo de muestreo velocidad de producción Instalación Calidad del aire temperatura % húmedad relativa separación física sistema de extracción de polvos acabado sanitario Gráficos de control carta de control para medias. muestras m ed ia s CTR = 8.10 UCL = 8.16 LCL = 8.04 0 4 8 12 16 20 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 Capítulo 1 2 En este capítulo se da una visión de lo que se entiende o se debe entender por calidad. Y se revisa, de manera general, en que consisten las 7 herramientas básicas del Control de Calidad, las cuales se analizan a detalle en cada uno de los capítulos correspondientes. 1.1. CALIDAD Qué es la calidad, no tenemos una definición universalmente aceptada por todos los organismos. Veremos algunas de ellas. La Norma ISO 8402 define la calidad como: “Conjunto de propiedades o características de un producto o servicio que le confieren aptitud para satisfacer unas necesidades expresadas o implícitas.” La Sociedad Americana para el Control de Calidad (A.S.Q.C.) define la calidad como: “Conjunto de características de un producto, servicio o proceso que le confieren su aptitud para satisfacer las necesidades del usuario o cliente” Una definición de diccionario dice que la calidad es: La cualidad, propiedad o naturaleza de una cosa que permite compararla con otras de la misma especie. Buscando homogeneizar conceptos, la asociación de fabricantes de productos farmacéuticos americanos dio la siguiente definición: La calidad de un medicamento o un producto similar, es la suma de todos los factores que contribuyen directa o indirectamente a la seguridad, actividad y aceptación del producto. La Norma ISO 9001 (Organización Internacional de Normalización) define la calidad como: "Es la totalidad de las características de una entidad que le confieren la aptitud para satisfacer las necesidades establecidas e implícitas". Calidad y las 7 herramientas básicas. Una visión general 3 Para cualquier medicamento, su calidad queda definida por: a) Las características propias de cada forma farmacéutica. b) Las funciones terapéuticas que el medicamento debe desempeñar. c) La confiabilidad a lo largo de su ciclo de vida. 1.1.1. Calidad en los medicamentos. La buena calidad de un medicamento exige que: 1.1.1.1) Tenga la cantidad de cada sustancia descrita en la etiqueta y esté en los límites especificados por sus normas. 1.1.1.2) Contenga la cantidad de sustancia activa en cada dosificación, para alcanzar el efecto terapéutico. 1.1.1.3) Esté libre de sustancias extrañas no previstas. 1.1.1.4) Sea estable en las condiciones previstas de conservación. 1.1.1.5) Su apariencia no cambie durante su ciclo de vida. Tiempo establecido en su fecha de caducidad. 1.1.1.6) La actividad terapéutica prevista no se modifique. 1.1.1.7) Durante su administración libere la o las sustancias activas encargadas de dar el efecto terapéutico deseado. 1.1.2. Etapas para obtener productos de buena calidad Generalmente la buena calidad de un producto se logra en dos etapas: 1) Calidadde diseño o proyecto. 2) Calidad de conformidad. 1.1.2.1. La calidad de diseño Se define por las características teóricas que se desean en un producto; el nivel de excelencia a alcanzar por las normas de un producto. Para alcanzar esta calidad se necesitan decisiones conscientes durante toda la etapa de diseño del producto, con el fin de asegurar el cumplimiento satisfactorio de ciertos requisitos funcionales. En otras palabras, se deben diseñar productos cuya elaboración se pueda lograr con los recursos físicos y humanos disponibles o accesibles, evitando al máximo el desperdicio de información y recursos. No se vale diseñar productos “ideales” que sólo queden en la mente de sus diseñadores o que no estén acordes con la experiencia y prestigio de la empresa. Capítulo 1 4 Incorporar la calidad desde el diseño frecuentemente incrementa el costo de producción, sin embargo se puede ver como un costo preventivo, para evitar problemas que se pueden presentar durante el ciclo de vida del producto. Para el caso de los medicamentos, la calidad de diseño se define por las características físicas, organolépticas, presentación, tamaño y por sus propiedades físicas, químicas y biológicas, según la forma farmacéutica de que se trate. Este tipo de calidad le concierne al Departamento de Investigación y Desarrollo, donde se establecen las primeras especificaciones o parámetros de calidad de un producto. 1.1.2.2. Calidad de Conformidad Es el grado de excelencia alcanzado por el producto de acuerdo a sus normas (especificaciones). La calidad de conformidad está definida por la evaluación de las características reales del producto elaborado, indica que tan bien cumple el producto las especificaciones y tolerancias establecidas en el diseño. Algunos de los factores que influyen en la calidad de conformidad de los medicamentos son: la selección del proceso de manufactura, el adiestramiento o supervisión de los trabajadores y el tipo de sistema de aseguramiento de la calidad. La calidad de conformidad le concierne al Departamento de Producción. Es importante alcanzar una mayor calidad de conformidad, con una disminución de los costos totales, ya que eso lleva a reducir desperdicios y trabajo extra, así como la fracción de productos y servicios disconformes o defectuosos. Entre menor sea la diferencia entre la calidad de diseño y la de conformidad mejor es la calidad de un producto, cuidando siempre que los valores reales de la característica de calidad medida, estén dentro de los límites de calidad establecidos. De manera simplista, un producto de calidad es un producto bien hecho, es decir: que sirva para lo que fue elaborado. Y si se puede que además de bueno sea bonito y barato, Calidad y las 7 herramientas básicas. Una visión general 5 mejor. Pero, para lograr la calidad todos los involucrados deben motivarse para realizar su mejor esfuerzo en la obtención de productos de excelencia. Si finalmente todos van a realizar un trabajo y cuesta casi el mismo esfuerzo hacerlo bien que al ahí se va, mejor de una vez se hace bien. En farmacia se puede decir que un producto bien hecho es aquel que cumple con sus especificaciones. ¿Pero, entonces porque sigue habiendo productos defectuosos?, ¿Por qué en un proceso se presentan mezclados los productos “buenos” y “malos”?, ¿por qué, si todo se planea para que salgan puros buenos? Puede haber muchas respuestas a esta pregunta, pero la principal culpable es la variación, sí: ¿pero qué es?, ¿cómo se mide? y sobre todo ¿cómo se controla? Para empezar se puede hablar de variación en: materiales, condiciones del equipo, métodos de trabajo y hasta en las condiciones de inspección. Imaginemos que pasaría si se fabricaran productos usando materiales de la misma calidad, máquinas y métodos de trabajo idénticos y si se inspeccionaran estos productos exactamente de la misma forma. Simple y sencillamente se obtendrían productos idénticamente defectuosos o buenos, entonces ¿por qué en la vida real no sucede así? Porque al realizar dos operaciones, aparentemente bajo las mismas condiciones, ocurren cambios o variaciones que pasan desapercibidas y que afectan la calidad de un producto. Por ejemplo, todos los trabajadores pueden creer que están trabajando bajo las mismas condiciones y de la misma manera, pero hay diferencias personales: es más, un mismo individuo trabaja de manera diferente según su estado de ánimo o de fatiga de un día en particular. Con el equipo pasa algo semejante ya que puede haber variaciones de operación por cambios en el voltaje eléctrico, o por la posición relativa de un producto en el interior de un equipo, todo esto afectando las características finales del producto y por lo tanto, su calidad. En las inspecciones, sobre todo en las sensoriales, la calidad parece variar de acuerdo a la variación en el criterio del inspector, criterio que a su vez está influenciado por su conocimiento, experiencia y hasta por su estado de salud visual. Capítulo 1 6 Lo interesante es que los productos que cumplen los requisitos de calidad establecidos, y aún los que no los cumplen, presentan variaciones dentro de un mismo requisito, es decir: no existen dos productos exactamente iguales o idénticos. Entonces, el objetivo para lograr una buena calidad es que esta variación no sobrepase los valores establecidos en las especificaciones. Es un hecho que la calidad se nos va de las manos cuando las variaciones se salen de control, por lo que si las variaciones se reducen al mínimo seguramente disminuirán los productos defectuosos, pero si a veces ni siquiera sabemos que tanta variación hay en un proceso, entonces como la vamos a controlar. Primero vamos a detectarla y a cuantificarla, para lo que existen herramientas, algunas de sentido común y otras estadísticas, que ayudan a sistematizar la observación de un proceso, a cuantificar la variación y a detectar fuentes asignables de variación. Lo que ayuda a “diagnosticar” la calidad y a “meter” en control un proceso de fabricación o manufacturación. 1.2. Las 7 herramientas básicas del control de calidad Las herramientas básicas, denominadas por Deming (1989), las 7 Magnificas Herramientas del Control de Calidad, cuya utilidad para el análisis de datos se han comprobado y gracias a lo cual se les reconoce como herramientas estadísticas son: 1.- Hojas de verificación. 2.- Diagramas de Pareto. 3.- Diagramas de Ishikawa. 4.- Histogramas. 5.- Estratificación. 6.- Gráficos de Control. 7.- Diagramas de Dispersión. 1.2.1. Hojas de Verificación Calidad y las 7 herramientas básicas. Una visión general 7 El uso de las hojas de verificación tiene que ver con la colecta de datos o información. Ya que la idea es no tomar decisiones o ejercer acciones con base en criterios subjetivos o personales, sino darles sustento de acuerdo con la información que el mismo proceso aporte. Por lo que en el control de calidad, la recolección de datos debe guiarse por los siguientes objetivos: a) El control y monitoreo de un proceso de producción. b) El análisis de lo que no se ajusta a la norma. c) La inspección. Una vez que se define el objetivo, de ahí surge qué tipo de datos se deben colectar, cada cuándo y sobre todo para qué y cómo los vamos a utilizar. Por ejemplo: si se van a comparar dos equipos diferentes, entonces hay que tomar muestras en cada uno de ellos para poderlos comparar. Una vez que se define qué datos, cada cuándo y cómo se van a colectar; el siguiente paso es elaborar un formato que permita sistematizar esta colección de datos. Con el fin de que cualquier persona pueda colectar la información o consultarla, facilitando así el uso de los datos como único medio para darle seguimiento al proceso en estudio. Las hojas de verificaciónse pueden usar para: I) Verificar los defectos. II) Verificar las causas de los defectos. III) Localización de los defectos. IV) Verificar la distribución del proceso de producción. V) Verificar si se han realizado las revisiones o inspecciones programadas. Es un hecho que uno de los primeros pasos del control de calidad, si no es que el primero, debe ser la elaboración de las hojas de verificación. Así como establecer las estrategias para concentrar la información y analizarla. 1.2.2. Diagramas de Pareto Capítulo 1 8 Los diagramas de Pareto son gráficos de barras que se emplean para mostrar la frecuencia relativa de hechos como: número de productos con algún tipo de defecto, reparaciones, reclamaciones, fallos de equipos, accidentes o costos de los defectos. La información se presenta en orden descendente, agregando una línea que marca el incremento relativo de cada categoría con respecto al total. Estos diagramas se utilizan para visualizar las fallas o defectos con mayor frecuencia de aparición, identificando de manera rápida sobre cuales se debe actuar de manera prioritaria. Ya que se considera que el 20% de los defectos generan el 80% de las pérdidas, por lo que si se atiende a los pocos tipos de defectos considerados vitales se podrán eliminar casi todas las pérdidas, dejando de lado a otros muchos defectos triviales. 1.2.3. Diagramas de Ishikawa Los diagramas de Ishikawa, también conocidos como de causa-efecto o de espina de pescado, son una herramienta gráfica que ayuda a clarificar las causas de un problema y son relativamente fáciles de elaborar, ya que básicamente se define un efecto, es decir un defecto o tipo de defecto, que se “pinta” en la columna vertebral del esqueleto del pescado, y en las espinas se listan todas las posibles causas de ese efecto (defecto o falla), de tal manera que se pueda visualizar una solución que elimine o minimice el defecto. Su uso generalmente va asociado a los diagramas de Pareto, ya que mediante un Pareto se pueden identificar las fallas de mayor importancia por su número o costo y mediante un Ishikawa se pueden visualizar las posibles causas. Obteniendo, con esto, bases para proponer alternativas de solución. 1.2.4. Histogramas Los histogramas son una forma gráfica de representar la frecuencia de una característica de calidad. A partir de estas frecuencias se puede analizar la distribución de los datos, comprobando si se distribuyen conforme a una campana de Gauss (Distribución normal), si se cumple la normalidad entonces se pueden calcular la media y la varianza, los parámetros de esta distribución. A partir de ahí se puede verificar si la característica de calidad está dentro Calidad y las 7 herramientas básicas. Una visión general 9 de especificaciones, apoyándose para esto en el cálculo y aplicación de los índices de capacidad de proceso. 1.2.5. Estratificación La estratificación permite clasificar los datos en grupos con características semejantes. Donde a cada grupo se le denomina estrato. En control de calidad se utiliza para identificar las fuentes de variación de los datos colectados. Por ejemplo, cuando los mismos productos se hacen en varias máquinas o por varios operadores, es recomendable clasificar los datos según la máquina o el operador, de manera que se puedan analizar las diferencias entre máquinas u operadores y se facilite el control del proceso. La estratificación generalmente se detecta a partir de los picos o modas de los histogramas elaborados. Recalcando que el propósito de la estratificación es examinar la diferencia entre los valores promedio y la variación entre clases diferentes, para tomar acciones correctivas que permitan eliminar esta diferencia, si la hay. 1.2.6. Gráficos de Control Son una herramienta que permite analizar las características de calidad de un producto durante el proceso de fabricación, comparándolas con límites prefijados. En términos generales, un gráfico de control consiste de una línea central, un par de límites de control, uno por encima y otro por debajo de la línea central. Donde si todos los valores colectados se encuentran dentro de los límites de control, sin ninguna tendencia especial, se dice que el proceso está controlado y que todas las variaciones presentes se deben exclusivamente al azar. Si por el contrario, hay datos fuera de las líneas de control o si se presentan tendencias, se dice que el proceso está fuera de control. Dependiendo de las unidades en las que se mida la característica de calidad, ya sean continuas o discretas se tienen diferentes tipos de gráficos de control, cuadro 1.1. A partir de estos tipos se pueden deducir otros como los de mediana, de centros de recorrido, los de desviación estándar o los de Coeficiente de Variación. Capítulo 1 10 Cuadro 1.1. Tipos de Gráficos de Control 1.2.7. Diagramas de Dispersión Un diagrama de dispersión se realiza sobre un plano X-Y, donde se analiza la relación de correspondencia entre las variables definidas como Y y X. Las variables del par (X-Y) pueden ser: una característica de calidad y un factor que la afecta o dos características de calidad relacionadas. Donde el primer paso consiste en elaborar un diagrama con todos los pares de datos (X, Y), a partir de ahí encontrar un patrón de comportamiento y si éste es lineal calcular valores de correlación y encontrar un modelo de ajuste a los datos mediante técnicas de regresión lineal. Todo esto con el fin de poder predecir el efecto que tendrá sobre la característica de calidad, la variable Y, algún cambio sobre el factor en estudio, la variable X. La forma como se elabora el diagrama de dispersión, el cálculo del coeficiente de correlación y la aplicación de la técnica de Mínimos Cuadrados para ajustar un modelo lineal se describe en el capítulo correspondiente. Característica Nombre Continua Gráfico x - R (media - Rango) Gráfico x (Variable de medida) Discreta Gráfico np (Unidades defectuosas) Gráfico p (Fracción de unidades defectuosas) Gráfico c (Número de defectos) Gráfico u (Número de defectos por unidad) 11 Capítulo 2 COLECTA DE DATOS Y HOJAS DE VERIFICACIÓN Capítulo 2 12 En un lote de productos farmacéuticos, ya sean: tabletas, cápsulas, grageas, suspensiones, inyectables o supositorios, no hay dos unidades que sean idénticas, pues siempre hay diferencias entre los productos de un mismo lote. Diferencias que se hacen más evidentes cuando se miden características propias de cada forma farmacéutica, como: peso, tamaño o volumen. Y cuyo registro permite evaluar el nivel de calidad de un producto o lote de productos. 2.1. Características de calidad de un producto farmacéutico En general, la calidad de los productos farmacéuticos está definida por una serie de atributos o características como: - Forma farmacéutica - Características físicas - Características físico-químicas - Composición cualitativa y cuantitativa - Proceso de fabricación - Características farmacotécnicas: tiempo de disolución y disgregación y friabilidad. - Propiedades farmacológicas, farmacodinámicas y toxicológicas - Propiedades terapéuticas - Inocuidad, tolerancia local - Contaminación microbiana - Estabilidad - Biodisponibilidad - Conservación durante el almacenamiento De las características anteriores, las más prácticas de medir para mantener un proceso bajo control son las físicas, como: aspecto, color, forma, tamaño, peso, volumen y otras propias de cada forma farmacéutica. Por ejemplo, dureza para tabletas; transparencia y ausencia de partículas extrañas para soluciones; uniformidad u homogeneidad en masas, suspensiones y emulsiones. Estas características se pueden seguir sobre la marcha del proceso de fabricación, a piede máquina. Lo que permite darse cuenta si los medicamentos están dentro de especificaciones Colecta de datos y Hojas de Verificación 13 y la variación se debe al azar, o si las diferencias entre los productos son atribuibles al personal, materias primas, proceso de fabricación o maquinas, entre otras causas. Por lo que al detectar causas asignables de variación se pueden adoptar medidas correctivas y “meter” el producto a especificaciones. 2.2. Funciones del departamento de control de calidad Es claro que una de las principales funciones de un departamento de calidad es fijar las especificaciones de seguimiento y control de los procesos de producción de todos y cada uno de los productos que se fabrican en una empresa. Por lo que, entre otras, sus principales funciones son: 2.2.1. Preparar instrucciones detalladas y escritas para realizar cada medida, requerida, de las características de calidad de un producto. Es claro que también debe definir cuales son esas características, su frecuencia de evaluación y las técnicas o instrumentos de medición. 2.2.2. Controlar y autorizar cada uno de los lotes de materias primas. Por lo que se deben establecer las características a revisar o evaluar, describiendo a detalle la estrategia de muestreo y análisis. 2.2.3. Controlar y autorizar los productos semielaborados, si fuera necesario. Aquí es importante definir las características de pasa no pasa y ver la posibilidad de realizar inspecciones a pie de máquina y corregir sobre la marcha. 2.2.4. Controlar y autorizar los medicamentos terminados, listos para su distribución y comercialización. Al igual que el punto anterior es importante que se documenten los criterios de pasa no pasa, y se describa a detalle la estrategia de muestreo y análisis, tanto farmacéutico como estadístico. 2.2.5. Controlar y autorizar los materiales de empaquetado, etiquetas y envases en los cuales se coloca el medicamento. Cuyas características de calidad deben estar documentadas. 2.2.6. Controlar las condiciones de almacenamiento de las materias primas, productos semiterminados y medicamentos terminados. 2.2.7. Evaluar la estabilidad de los medicamentos terminados. Y fijar las fechas de caducidad y especificaciones de almacenamiento con base en los datos de estabilidad, cuando sea necesario. Capítulo 2 14 2.3. Documentación por el departamento de control de calidad Este Departamento debe conservar los informes que conciernen a cada uno de los lotes de medicamento fabricados. Los cuales deben incluir: 2.3.1. Evaluación final del producto y la decisión de si el lote cumple o no con las especificaciones requeridas. 2.3.2. Fuente de las especificaciones aplicadas. 2.3.3. Firmas de las personas que realizaron el control de calidad. 2.3.4. Informe final y aprobación fechada del especialista habilitado. Además, se debe registrar la información general del proceso o producto que se está monitoreando, estableciendo cuánto tiempo conservar los archivos históricos, para no “llenarse” de información que por su volumen se vuelva inmanejable o estorbosa. Es notorio que en esta etapa se requiere básicamente de documentación y de elaborar formatos que permitan darle seguimiento al proceso, pero sobre todo de aquellos que permitan detectar defectos y causas asignables de variación de manera sistemática. Con el fin de que cualquier persona pueda colectar información y de que en el futuro también cualquier persona pueda consultarlos, facilitando así el uso de los datos como único medio para la toma consciente de decisiones. 2.4. Hojas de registro o verificación Una hoja de registro es un formato pre-impreso en el cual debe aparecer la característica de calidad que se va a registrar, de tal manera que los datos se colecten fácil y concisamente. Estas hojas se pueden utilizar para: - Registrar productos defectuosos - Localizar defectos - Localizar causas de defectos - Conocer la distribución (estadística) del proceso de producción. 2.4.1. Hoja de registro para productos defectuosos. Esta se elabora de tal manera que el inspector haga una marca cada vez que encuentra un defecto. Por lo que al finalizar un día de trabajo se puede calcular, de inmediato, el número total y el tipo de defectos encontrados. Colecta de datos y Hojas de Verificación 15 Por ejemplo, para inspeccionar el número de defectos en comprimidos, durante el proceso de compresión, se puede utilizar la hoja de registro de la figura 2.1. También se deben elaborar hojas que permitan hacer condensados por semana, mes o proceso de producción. Periodo de tiempo que generalmente se asocia a la frecuencia de aparición del problema en estudio. Figura 2.1. Hoja para registro de defectos 2.4.2. Hoja para localizar defectos. Los defectos externos, tales como ralladuras y despostilladuras se encuentran en muchos productos. Por lo que estas hojas se elaboran con el objeto de ubicar en que parte del producto hay más posibilidad de que se localicen los defectos, lo que facilita encontrar las causas del defecto. A estas hojas se les pueden agregar diagramas, figuras o dibujos que ayuden a ubicar el defecto, de forma más precisa. 2.4.3. Hoja para localizar causas de defectos. Estas hojas, se usan para combinar defectos, con sus posibles causas y son bastante útiles cuando el proceso es relativamente sencillo y se vuelven difíciles de manejar conforme aumente la complejidad del proceso. Hoja de Registro Producto: ________________________ Fecha: ______________________________ Etapa de Manufactura: ______________ Departamento: ________________________ Tipo de Defecto: ___________________ Nombre del Inspector: __________________ Número total de productos inspeccionados: ______ Número del Lote: _____________________ Observaciones: ____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Tipo de Defecto Registro Subtotal Ralladuras Despostilladuras Producto Sucio Polvos en exceso Otros ||||| ||||| || ||||| ||||| | ||||| ||||| ||||| ||||| |||| ||||| ||||| || 12 11 24 5 7 Total 59 Total de productos rechazados ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||||| ||| 38 Capítulo 2 16 Por ejemplo, para asociar las posibles causas de variación, con los tipos de defecto de la figura 2.1, se puede utilizar la hoja de la figura 2.2. Equipo Operador Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado AM PM AM PM AM PM AM PM AM PM AM PM Máquina 1 A B RR D E R DD E R E RRR DDD E RRR D RRR DD RRR E RR DD R DD RRR DD RRR E RRR DE RR DDD RRR DD E RR E RR D EE R DD RRR DD E E RRR D RR D R E RRR DD E Máquina 2 C D RRR D RR O R D R S RR RR E E RRR S RRR RRR D S RR D RR S R E RR RR S RR S RR E R O S RR SS R E RR D O R R D R Ralladuras D Despostilladuras S Producto sucio E Polvo en exceso O Otros Figura 2.2. Hoja para registrar causas de defectos. 2.4.4. Hoja de registro para conocer la distribución estadística de alguna característica de calidad. Para conocer la distribución de los datos generalmente se elaboran histogramas de frecuencia, a partir de los cuales se analiza el comportamiento de los datos y se calculan valores como la media y la varianza. Al elaborar un histograma es doble trabajo colectar una gran cantidad de datos y después hacer una gráfica que muestre la distribución de frecuencias. Por lo que se recomienda, hasta donde sea posible, clasificar losdatos al momento de colectarlos. Por ejemplo, si se toma el peso, en miligramos, de 50 comprimidos. Cuyos valores se sabe están entre 95 y 105, entonces se puede elaborar una hoja como la que se presenta en la figura 2.3. Colecta de datos y Hojas de Verificación 17 Figura 2.3. Hoja para visualizar la distribución de los datos. 2.5. Usos e interpretaciones de la colecta de datos y hojas de verificación 2.5.1. Primero y antes que nada hay que revisar las tendencias globales, a través de los totales o los promedios y la distribución de los datos. La presencia y frecuencias de defectos o daños: varios a la vez, dispersos, súbitos, en incremento o disminución gradual. 2.5.2. De los resultados del punto anterior, visualizar o detectar posibles causas de los defectos o daños detectados. Como pueden ser maquinaria, materiales, personal o método. 2.5.3. Al aplicar alguna mejora, utilizar la hoja de verificación para determinar el efecto de dicha acción, la cual se debe detectar en los resultados. 2.5.4. Cuando las mejoras den buenos resultados, asegurarse a través de la hoja de verificación que no se presenta recurrencia de los defectos. Es un hecho que uno de los primeros pasos del control de calidad, consiste en elaborar las hojas de registro de datos o verificación y establecer las estrategias para concentrar la información y analizarla. Ya que a partir de estos datos se pueden realizar muchos análisis gráficos o estadísticos, los cuales es recomendable definir desde antes de colectar los datos. Peso, mgs Marcas o registros Frecuencia 105 XX 2 104 XXX 3 103 XXX 3 102 XXXXX 5 101 XXXXXXXXXX 10 100 XXXXXXXX 8 99 XXXXXXX 7 98 XXXXX 5 97 XXX 3 96 XXX 3 95 X 1 Total 50 Capítulo 2 18 También es un hecho que algunos análisis ya están establecidos en la norma correspondiente o en las especificaciones del producto. Independientemente de todos los formatos de captura y de todos los posibles análisis estadísticos que se les puedan aplicar a un conjunto de datos, debe darse una actitud no sólo de conocer las herramientas, sino de aplicarlas y basar en ellas la toma de decisiones. 19 Capítulo 3 Análisis de Pareto Capítulo 3 20 Al elaborar un producto farmacéutico hay diversas situaciones y problemas cuyo nivel de importancia es diferente. Los costos de calidad debidos a la cantidad de fallos en el servicio, paros de fabricación, desperdicios o trabajo de recuperación; frecuentemente se deben a unas pocas causas. Haciendo evidente el principio de los pocos vitales y los muchos triviales, es decir que hay pocos defectos o fallos que al corregirse resuelven en mucho los problemas de calidad, mientras que hay muchos defectos o fallos que aunque se corrijan en su totalidad poco aportan a mejorar la calidad de un producto. Por lo que es importante detectar a esos pocos vitales, para trabajar sobre ellos, tarea que se facilita al aplicar el análisis de Pareto. Los orígenes de este método vienen desde 1897, cuando el economista italiano Wilfredo Pareto, observó que el 20% de la gente en el mundo controlaba el 80% de la riqueza. Con base en lo cual M. C. Lorenz, economista norteamericano, en 1907 propone una teoría similar que expresa mediante diagramas. Con base en el método y diagramas de Lorenz, J. M. Juran aplica este método al control de calidad, acuñando los términos de pocos vitales, muchos triviales y nombrando a este método como análisis de Pareto. 3.1. En que consiste el análisis de Pareto En su forma básica, un análisis de Pareto es una lista de: problemas, causas de pérdida de calidad o defectos; clasificados en orden de importancia. Lista que se representa en un diagrama de Pareto, el cual es un gráfico de barras que muestra la frecuencia de cada una de las características listadas, así como su frecuencia relativa acumulada, donde el 80 % acumulado pone en evidencia a los pocos vitales. 3.1.1 ¿Cómo se construye un Diagrama de Pareto? Un diagrama de Pareto se construye de acuerdo a los siguientes pasos: 3.1.1.1. Decidir que problemas se van a estudiar y cómo realizar la colecta de datos. Por ejemplo, se pueden estudiar productos defectuosos, tipo de defecto: ocurrencia de accidentes o pérdidas económicas. Análisis de Pareto 21 Con base en el problema, es importante definir que datos se requieren y como clasificarlos, ya sea por tipo de defecto, localización, proceso, operador o máquina, donde los rubros que presentan poca frecuencia se pueden agrupar y contabilizar en la categoría “otros”. Se debe definir también el método y la periodicidad de la colecta de datos, se recomienda colectar datos en un periodo de tiempo similar a aquel en el que aparece el problema en estudio, tal como día, semana o mes. Lo más recomendable es establecer un formato de investigación. 3.1.1.2. Concentrar y resumir los datos colectados (cuadro 3.1), para calcular totales y porcentajes acumulados (cuadro 3.2). Es importante ordenar la información de mayor a menor, antes de comenzar a realizar cálculos. En el cuadro 3.2, ya se visualizan los pocos vitales, que corresponden a los defectos hasta donde el porcentaje acumulado suma el 80%, en este caso y redondeando, son los 4 primeros defectos. Sin embargo, es común presentar esta información en un gráfico. Cuadro 3.1. Número de defectos en comprimidos Tipo de defecto Número de defectos Ralladuras 213 Despostilladuras 91 Defecto en el grosor 36 Defecto en el color 17 Defecto en el tamaño 42 Producto sucio 23 Producto extraño 15 Polvo en exceso 53 Otros 10 Capítulo 3 22 Cuadro 3.2. Cálculo de porcentajes acumulados No. Tipo de defecto Número de defectos Acumulado Porcentaje acumulado 1 Ralladuras 213 213 (213/500)100 = 42.6 2 Despostilladuras 91 213 + 91 = 304 (304/500)100 = 60.8 3 Polvo en exceso 53 304 + 53 = 357 (357/500)100 = 71.4 4 Defecto en el tamaño 42 357 + 42 = 399 (399/500)100 = 79.8 5 Defecto en el grosor 36 399 + 36 = 435 (435/500)100 = 87.0 6 Producto sucio 23 435 + 23 = 458 (458/500)100 = 91.6 7 Defecto en el color 17 458 + 17 = 475 (475/500)100 = 95.0 8 Productos extraños 15 475 + 15 = 490 (490/500)100 = 98.0 9 Otros 10 490 + 10 = 500 (500/500)100 = 100.0 3.1.1.3. Realizar un gráfico de barras, con los valores calculados. Para esto se dibujan: a) Dos ejes verticales: - Un eje izquierdo con escala de 0 al total, en nuestro caso 500. - Un eje derecho con escala de 0 al 100, para los porcentajes acumulados. b) Un eje horizontal, con un número de intervalos igual al número de características estudiadas, en nuestro caso 9. c) Utilizando como referencia el eje vertical izquierdo, se dibujan sobre el eje horizontal barras con una altura correspondientes al conteo o medición de cada una de las características en estudio, en orden descendente de izquierda a derecha. d) Con base en el eje vertical derecho y utilizando como referencia el centro o la esquina derecha de cada barra, se dibuja el porcentaje acumulado, con una línea continua. e) Ubicar el valor 80 en el eje derecho e indicarlo en el gráfico de barras. Análisis de Pareto 23 En nuestro ejemplo, la información necesaria para construir el gráfico se muestra en el cuadro 3.3. Cuadro 3.3. Datos para construir un diagrama de Pareto No. Número de defectos Porcentaje acumulado 1 213 42.6 2 91 60.8 3 53 71.4 4 42 79.8 5 36 87.0 6 23 91.6 7 17 95.0 8 15 98.0 9 10 100.0 Al diagrama de Pareto (figura 3.1), se le debe agregar información como: titulo, periodo de recolección de datos, nombre del proceso en estudio,nombre de o de quienes lo realizaron, con el fin de facilitar su interpretación y uso en la toma de decisiones. 0 20 40 60 80 100 120 0 50 100 150 200 250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Número de defectos Porcentaje acumulado Figura 3.1. Pareto de defectos en comprimidos Capítulo 3 24 3.2. Usos del análisis de Pareto Estos diagramas ayudan a detectar los problemas sobre los que se deben concentrar los esfuerzos de mejora, y bien utilizados se convierten en una herramienta que ayuda a disminuir costos y mejorar la calidad de los medicamentos, de manera rápida y efectiva. A continuación se presentan algunas anotaciones y sugerencias que pueden ayudar a sacarle mayor provecho a estos diagramas. 1) Los Paretos se deben utilizar para detectar y ubicar los pocos problemas vitales en un proceso de fabricación y no simplemente para “graficar” o comparar datos. 2) Si los datos se pueden representar en pérdidas económicas, mejor, ya que para la administración los costos constituyen una importante escala de medición. En nuestro ejemplo, el defecto producto sucio, es el que implica mayores pérdidas económicas por lo que su solución debe ser prioritaria. A pesar de que no esté entre los detectados como vitales. 3) Comparar la efectividad de las mejoras, haciendo Paretos de antes y después, con las mismas escalas en los ejes, para facilitar una comparación visual. 4) Hacer las mejoras que se puedan implementar fácilmente, aunque tengan baja prioridad, ya que esto produce beneficios inmediatos y se logra avanzar hacia productos de mejor calidad. 5) Se deben hacer diagramas de Pareto de causas y no sólo de efectos. 5.1) Los diagramas de efectos, también conocidos como de fenómenos. Los que hasta ahora hemos descritos, abarcan variables como: Calidad: Defectos, fallas, quejas, productos devueltos o reparaciones. Costo: Pérdidas o gastos. Entrega: Escasez de inventario, demora en pagos o demora en entregas. Seguridad: Accidentes, errores o interrupciones. 5.2) Los diagramas de causas permiten relacionar resultados indeseables con sus posibles causas, y en su construcción manejan variables como: Operadores: Turno, edad, experiencia o habilidad. Análisis de Pareto 25 Máquinas: Máquina, equipos, herramientas, instrumentos de medición. Materia prima: Marca, planta, lote o clase. NOTA: Es necesario hacer los dos tipos de diagramas, ya que los de causas permiten “darse una idea” más clara de las mejoras que se deben realizar. 6) Es importante que la categoría “otros” no sea de las de mayor frecuencia, ya que esto indicaría claramente una clasificación inadecuada. En cuyo caso se recomienda probar varias clasificaciones y realizar todos los Paretos posibles, sin perder de vista que el objetivo es identificar los pocos vitales. 3.3. Diagramas de Pareto con ayuda de una computadora Todos los cálculos requeridos, para elaborar un diagrama de Pareto, se pueden hacer con una simple calculadora. Sin embargo, es más cómodo y rápido hacerlos en una computadora que tenga un procesador de palabras, como WORD o cualquier hoja de cálculo como EXCEL. En WORD, con los datos ya en una tabla (cuadro 3.3), se procede de la siguiente manera: 1) Seleccionar o marcar todos los datos de la tabla, incluyendo la fila de títulos o encabezados. 2) “Llamar” al asistente para elaborar gráficos. 3) Ya “dentro” del asistente. Paso 1 de 4. Seleccionar el tipo de gráfico COMBINACIÓN (barras con líneas). Paso 2 de 4. Seleccionar en formato, la opción de 2 ejes verticales. Paso 3 de 4. Definir: a) Que la serie de datos viene en columnas y b) usar la primera columna para etiquetar el eje de las X´s. Paso 4 de 4. Agregar titulo al gráfico y etiquetas a los ejes. 4) Editar el gráfico y seleccionar la opción de poner rejilla horizontal. Lo que produce un gráfico semejante al de la figura 3.1. Capítulo 3 26 En Excel, se “teclean” los datos (cuadro 3.3), y se siguen exactamente los mismos pasos. Con la ventaja de que se pueden teclear los datos originales (cuadro 3.1), después se le puede indicar a Excel que los ordene de mayor a menor y haga los cálculos, llegando a una tabla como el cuadro 3.2, de donde se pueden seleccionar las columnas que nos interesan y con ellas seguir los pasos descritos para elaborar el gráfico. 3.4. Interpretación de un diagrama de Pareto Con base en la figura 3.1, la cual se repite para no tener que estar regresando páginas. 0 20 40 60 80 100 120 0 50 100 150 200 250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Número de defectos Porcentaje acumulado Figura 3.1. Pareto de defectos en comprimidos Es visible que 4 son los defectos vitales, cuya contribución de defectos en porcentajes se muestra en el cuadro 3.4. Donde la prioridad para proponer mejoras debe ser: primero ralladuras, el defecto más frecuente; después despostilladuras, y así sucesivamente. Análisis de Pareto 27 Cuadro 3.4. Porcentaje de defectos vitales No. Tipo de defecto Porcentaje 1 Ralladuras 42.6 2 Despostilladuras 18.2 3 Polvo en exceso 10.6 4 Defecto en el tamaño 8.4 Total 79.8 En este ejemplo, en particular, existe información de que los productos sucios provocan la mayor pérdida económica, por lo que sería recomendable hacer un Pareto con base en el monto de pérdidas. 28 Capítulo 4 Diagramas de causa-efecto o de Ishikawa Estratificación 29 Los diagramas conocidos como diagramas de características, diagramas de espina de pescado o diagramas de Ishikawa, esto último en honor al profesor Kaoru Ishikawa, quien en 1953 las propuso como una herramienta más del control de Calidad. Ayudan a detectar las causas de cualquier problema o defecto, aunque lo recomendable es utilizarlos con aquellos problemas que los Paretos ponen en evidencia como poco vitales. En otras palabras, son una representación gráfica de la relación entre una característica de calidad y los factores o causas que más influyen sobre ella. Su estructura general se presenta en la figura 4.1. Figura 4.1. Estructura general de un diagrama de Ishikawa Para conocer más a detalle un proceso se deben hacer tantos diagramas como características se quieran estudiar o revisar. La variabilidad en un proceso de fabricación se puede deber a diferencias en: - Materia prima. - Maquinaria y equipo. - Método de trabajo y operadores. - La medición de las variables o características de calidad. Efectos (Problema o defecto) Causas o factores Causas Principales Causas Principales Causas Principales Sub-causas Sub-sub-causas C a r a c t e r í s t i c a Sub-causas Capítulo 5 30 Por lo que la estructura inicial de un diagrama puede ser la que se muestra en la figura 4.2. Figura 4.2. Estructura inicial de un diagrama de Ishikawa Con este diagrama de causas a la mano, hay que empezar a preguntarse cuáles son las subcausas que pueden tener un efecto significativo sobre la característica de calidad. Y luego hacer lo mismo con las subcausas de las subcausas, hasta agotar todas las posibilidades de información. 4.1. Procedimiento para elaborar un diagrama causa-efecto 4.1.1. Pasos a seguir. 4.1.1.1. Lo primero que se debe hace es seleccionar el efecto a estudiar (atributo o característica de calidad), y describirlo lo más claro y conciso posible. Este efecto se escribe a la derecha de una hoja de papel, y se traza de izquierda a derecha la línea de la espina dorsal. 4.1.1.2. Buscar todas las causas posibles que puedan afectar a la característica de calidad en estudio. Asignar un valor de importancia a cada causa, y señalar aquellas que se sepa o sospeche que tienen un efecto significativo sobre el efecto. Para evitar un diagrama con omisiones, se recomienda consultaral personal directamente vinculado a la parte del proceso que se esté analizando. 4.1.1.3. Dibujar sobre el diagrama las causas primarias, secundarias (sub-causas), terciarias (sub-sub-causas) y así sucesivamente. Para una mejor representación, se recomienda encerrar la causas primarias en un cuadrado y las demás escribirlas sobre las líneas. Se Característica de Calidad Materia Prima Operador y Métodos Medición Máquinas y Equipo Estratificación 31 deben señalar, de alguna forma, aquellas causas que se sospechan o se asumen significativas. 4.1.1.4. Registrar cualquier información que pueda ser de utilidad en la toma de decisiones. 4.1.2. Ejemplo de cómo elaborar un diagrama de Ishikawa Se quiere analizar el proceso de fabricación de productos químicos en polvo fino. 4.1.2.1. Al tener claro cual es el efecto a estudiar, se puede iniciar la construcción del diagrama (figura 4.3). Figura 4.3. Tronco o espina dorsal 4.1.2.2. Por consulta y análisis, en conjunto con el personal familiarizado en el proceso, se detectaron los siguientes factores o causas principales que afectan a esta variable. Figura 4.4. Causas Principales 4.1.2.3. En cada una de las ramas o espinas se añaden los factores específicos (subcausas) de cada causa, cuidando su categorización, figura 4.5. A este diagrama se le puede agregar cualquier información que ayude a soportar las propuestas de solución. Productos Químicos en polvo Materias primas Reacciones Cristalizaciones Exceso peso envase Catalizadores Transporte Contenido humedad Productos Químicos en polvo Capítulo 5 32 Figura 4.5. Diagrama de Ishikawa 4.2. Importancia de los diagramas causa-efecto El objetivo fundamental de estos diagramas es mostrar las relaciones entre el efecto y sus causas significativas. Aunque también son importantes por las siguientes razones: 4.2.1. Cualquier persona que participa en la elaboración de uno de ellos, siempre aprende algo nuevo. Al estructurar un diagrama o al revisar alguno, aunque no esté terminado, siempre se adquiere más conocimiento de un proceso. 4.2.2. Al usarlas como guías de referencia, en una discusión, todos los participantes saben de que se está hablando y el nivel de análisis en el que se encuentran, reduciendo las posibilidades de desviarse hacia tópicos poco relevantes. 4.2.3. Sirven como registro y se pueden utilizar como hojas de verificación y guías en un programa de investigación. Después de que se confirmen o contradigan las causas estudiadas, estas se pueden enfatizar o eliminar del diagrama, por lo que los diagramas en secuencia se convierten en un registro del proceso. Como ya se dijo, y aquí se recalca, estos diagramas reflejan, que tanto, se conoce de un proceso de producción, y permiten identificar las relaciones entre los efectos y sus causas, con el fin de corregir fallas y mejorar la calidad de los productos. Productos Químicos en polvo Materias primas Reacciones Cristalizaciones Exceso peso envase Catalizadores Transporte Contenido humedad Precisión de balanza Control de balanza Método de pesaje Operador Temperatura Concentración Cristal madre Peso Tamaño Tiempo pH Concentración Solución Deficiencia de Peso Método de Descarga Calidad Cantidad Tipos Contenedor Protección Derramamientos Temperatura Presión de vapor Flujo de vapor r.p.m. del secador Velocidad de carga Estratificación 33 4.3. Sugerencias para la construcción y uso de los diagramas 4.3.1. Se debe insistir en identificar todas las causas relevantes mediante consulta y discusión con todos los involucrados en el proceso. Por mínimo que sea, siempre habrá alguien que tenga algo que aportar para redondear el conocimiento del proceso. 4.3.2. Expresar de la manera más concreta posible, todas y cada una de las categorías a incluir en el diagrama, ya que una descripción abstracta puede dificultar su interpretación y, por lo tanto, restarle utilidad. 4.3.3. Seleccionar características y causas medibles. La manera más objetiva de medir la fuerza de la relación causa-efecto, es basándose en los datos. Se debe buscar la forma de hacer medibles todas las variables, buscando características sustitutas cuando las que se tienen no sean medibles. La jerarquización de las causas también se debe realizar con base en los datos, evitando, hasta donde sea posible, hacerlo con base en percepciones o impresiones subjetivas. 4.3.4. Es importante descubrir causas que se puedan corregir. Por lo que a veces las causas se deben subdividir hasta encontrar sub-causas sobre las que se pueda actuar, ya que de lo contrario se pierde el objetivo de hacer este tipo de diagramas. 4.3.5. Mientras esté en uso, un diagrama se debe de corregir continuamente. El mismo uso ayuda a detectar lo que se debe revisar, modificar, eliminar o agregar. Este ejercicio conduce a diagramas realmente útiles para resolver problemas, incrementar habilidades personales y conocer más a detalle un proceso. 4.3.6. El análisis de la eficiencia de las mejoras se puede visualizar mediante la combinación de Paretos e Ishikawas, haciendo comparaciones de antes y después de llevar a cabo las mejoras propuestas. Capítulo 5 34 4.4. Diagramas de Ishikawa y las computadoras Estos diagramas se pueden hacer con papel y lápiz, por lo que no es indispensable contar con equipo de cómputo y programas especiales para su elaboración. Aunque si se cuenta con un buen software de análisis de datos enfocado al Control de Calidad, estos se puede hacer de manera más rápida, sencilla y hasta se hace divertido probar diferentes opciones para mejorar un diagrama. Ya que sólo se debe teclear la información con la categorización adecuada y el programa automáticamente muestra en pantalla y a todo color el diagrama correspondiente. Si sólo se cuenta con un procesador de palabras, se recomienda aprender a utilizar las herramientas gráficas para elaborar cuadros y flechas. Lo que permite construir el diagrama poco a poco. Este ejercicio, aunque un poco tardado, permite repasar a detalle y con calma todo el diagrama, además de dar un mayor dominio del procesador. Otra opción, en un procesador de palabras, es manejar la información como un esquema, ideando los tópicos para mostrar la jerarquización. Para de ahí pasarla al papel o al software correspondiente. Independientemente de como se haga el diagrama, es un hecho que toda la información y su jerarquización se debe tener bien clara antes de empezar a dibujar. Un ejemplo de como quedaría la información de la figura 4.5, mediante un esquema, se presenta a continuación. Estratificación 35 Productos químicos en polvo 1. Materias Primas 1.1. Deficiencia de peso 1.2. Método de descarga 2. Reacciones 2.1. Solución. . . 3. Cristalizaciones 3.1. Temperatura 3.2. Concentración 3.3. Cristal madre 3.3.1. Peso 3.3.2. Tamaño 4. Exceso peso envase 4.1. Precisión balanza. Como se mencionó en la sección 4.1.1.4, además de registrar cualquier información que pueda ser de utilidad en la toma de decisiones, es importante que el diagrama quede completamente identificado, con información como el nombre del proceso, nombre de los participantes y fecha de creación, entre otros aspectos. Capítulo 5 36 Capítulo 5 Estratificación Estratificación 37 Estratificar implica clasificar o dividir un conjunto de datos en subconjuntos o grupos con características semejantes. Donde a cada grupo se le conoce como estrato. En el Control de Calidad, esta clasificación se realiza con el fin demedir el grado de influencia de algunas causas o factores sobre las características de calidad. Cuando los mismos productos se hacen en varias máquinas o por varios operadores y se sospecha de variabilidad entre ellos, es mejor clasificar los datos según la máquina o el operador de manera que se puedan analizar sus diferencias y se facilite el control del proceso. Por ejemplo, si se quiere saber si hay diferencias en el número de productos defectuosos entre dos empleados diferentes, es necesario tomar las muestras separadamente para poder comparar el desempeño de cada uno de ellos. Si la comparación entre ellos muestra una clara diferencia, una medida remedial (como la capacitación) ayudará a eliminar esta diferencia y reducirá también la variación en el proceso. Por lo general, la estratificación se hace según los materiales, las máquinas, las condiciones de operación y los operadores o trabajadores. Siendo una herramienta más para mejorar la calidad de un producto, al permitir detectar fuentes de variación cuyo control ayuda a mejorar la respuesta promedio del producto. Como regla general, el propósito de la estratificación es examinar diferencias entre los valores promedios y la variación entre clases diferentes y tomar decisiones correctivas con respecto a la diferencia, si la hay. Si es imposible tomar acciones instantáneas, se hace necesario entonces llevar a cabo el control usando las herramientas del control de calidad por estratos. En resumen, al método de agrupar datos asociados por características comunes se le denomina estratificación, actividad bastante efectiva para aislar la causa de algún problema, los aspectos más comunes para estratificar se presentan en el cuadro 5.1. Capítulo 5 38 Cuadro 5.1. Estratificación de datos. (Asaka y Ozeki, 1992, pág. 171). 1. Por material Fabricante, comprador, marca, lugar de producción, lote de producción, tiempo de almacenamiento, pureza, tamaño, lugar de almacenamiento, etc. 2. Por máquina, equipo o herramienta Tipo de máquina, modelo, antigüedad, fábrica, tamaño, molde, etc. 3. Por operador del equipo Individuo, equipo, grupo, edad, sexo experiencia, etc. 4. Por procedimiento de operación y por condiciones operativas Temperatura, presión, velocidad, humedad, procedimiento de operación, iluminación, etc. 5. Por medición e inspección Instrumento, procedimiento de medición, lugar de medición, persona que hace la medición, herramienta de inspección, etc. 6. Por tiempo Tiempo, mañana, tarde, principio de noche, día, semana, mes, etc. Justo antes de empezar y justo al acabar la operación. 7. Por entorno y tiempo Temperatura del aire, humedad, tiempo soleado, nublado, lluvioso, estación seca, ruido, iluminación, etc. 8. Otros Producto nuevo contra viejo, producto unitario contra producción continua, método de empaquetamiento, método de transporte, etc. 5.1. Como detectar estratos La estratificación se detecta, generalmente, al elaborar distribuciones de frecuencia o histogramas de las características de calidad. Se recomienda medir estas características en Estratificación 39 unidades cuantitativas y continuas, como peso, diámetro, grosor o volumen, evitando hasta donde sea posible trabajar con variables cualitativas o categóricas. El número de picos modales indican el posible número de estratos, de manera que una distribución unimodal indicaría un conjunto homogéneo de datos agrupados en un solo estrato. Mientras que una bimodal, indicaría dos estratos y así sucesivamente. En ocasiones la estratificación es obvia, aún antes de hacer la distribución de frecuencias, pero es preferible apoyarla con datos del mismo proceso. 5.2. La estratificación y el control de calidad Es importante detectar la necesidad de estratificar, ya que un verdadero control de calidad implicar meter a control cada uno de los estratos, al eliminar causas asignables de variación. La estratificación implica que cada una de las herramientas del Control de Calidad: Distribución de Frecuencias, Gráficos de Control, Diagramas de Dispersión y aun los Paretos, se aplique a cada estrato, con el fin de detectar y ubicar causas de variación. Comprobando, con las mismas herramientas, su efecto sobre el proceso en general, el cual finalmente es el que se quiere controlar. En otras palabras: La estratificación es muy importante y se requiere que su aplicación se convierta en un hábito de pensamiento. Ya que implica una mayor cantidad de trabajo y análisis de los datos, que a cambio proporciona un mayor conocimiento y control del proceso. Por lo que no se vale estratificar por estratificar. Figura 5.1. Distribución que muestra 3 posibles estratos. Capítulo 5 40 La estratificación puede aumentar el trabajo de análisis de una manera increíble, por lo que si bien es cierto que las herramientas revisadas hasta el momento no requieren los grandes recursos de cómputo ni de programas especiales, también lo es que ayudaría bastante automatizar todo el trabajo de cálculo y dibujo, para ocuparse de lo que verdaderamente interesa, el análisis e interpretación de los resultados que aportan estas herramientas. 41 Capítulo 6 Histogramas Capítulo 6 42 En Control de Calidad se recopilan datos con el fin de probar hipótesis o conjeturas concernientes al comportamiento de un proceso de producción. Para esto, es común colectar grandes cantidades de datos, de los que difícilmente se puede extraer información a simple vista, por lo que se deben hacer concentrados mediante cuadros (tablas) o gráficos, que permitan obtener la mayor información posible. Siendo los histogramas una herramienta gráfica bastante útil, que permite visualizar: - El promedio de la variable en estudio. - La variabilidad en el proceso. - El comportamiento del proceso, respecto a los límites de especificación. - Posibilidades de estratificación. En otras palabras, en un proceso de producción bajo control siempre se espera que las variaciones de la variable en estudio se deban al azar y por lo tanto se obtenga un histograma uni-modal, semejante al de la figura 1 (distribución normal). Con los datos centrados alrededor de un valor promedio (pico modal), y dispersión de los datos (variabilidad) disminuyendo suave y uniformemente hacia ambos lados. Esta distribución tiene dos valores que la definen por completo: la media y la varianza. Figura 6.1. Histograma de una distribución normal. 6.1. Población y muestra En la industria farmacéutica, una población puede ser un lote de medicamentos fabricados bajo las mismas condiciones de operación y durante un tiempo determinado. Mientras que Histogramas 43 las muestras son las unidades de medicamentos colectadas a un determinado tiempo, para su análisis, con la característica de que deben ser representativas del lote. Entonces, la POBLACIÓN es el universo total de unidades sobre las cuales se pueden hacer mediciones para obtener datos. En un proceso de producción continuo, la población se vuelve infinita. En términos simplistas, es el investigador quien define los límites y los elementos que integran su población de estudio. Una MUESTRA es una porción o subconjunto de una población. Y es la parte tangible sobre la cual el investigador realiza mediciones y obtiene datos que le permitan hacer cálculos y análisis. Para que una muestra realmente represente a toda la población, de la cual se extrae, se requiere de ciertas herramientas estadísticas que permitan darle a cada elemento de la población la misma probabilidad de ser seleccionado, uno de los métodos más utilizados es la selección de muestras aleatorias mediante esquemas de muestreo comoel completamente al azar, aunque hay otros esquemas. Es importante recalcar que en ciertos casos, como el número de comprimidos que durante un año producen 4 máquinas trabajando a 24 horas diarias, se tiene una población infinita. De la que se deben tomar muestras sin saber con certeza el número total de productos, y sin esperar a tener todos los posibles productos disponibles para tomar la muestra, ya que se comercializan conforme se van produciendo. En ocasiones como ésta, la población es intangible para el investigador, mientras que las muestras son totalmente tangibles y es con base en ellas que se deben tomar decisiones con respecto a toda la población. De aquí la importancia de su representatividad. En la industria farmacéutica generalmente existen normas que establecen los esquemas de muestreo: indicando el tamaño de la muestra; cómo realizar la toma de muestra dentro del proceso; y la frecuencia con la que se debe realizar, entre otros aspectos. Actualmente la industria cuenta con equipos automatizados a los que se les proporciona esta información y “ellos“, hacen todo el trabajo, incluso realizan algunos cálculos básicos y hasta muestran resultados de forma gráfica. Eso si, hay que decirles exactamente que se quiere para aprovechar sus bondades. Capítulo 6 44 6.2. Elaboración de histogramas Un histograma es un gráfico de barras que muestra la frecuencia de cada uno de los valores encontrados en la variable medida (número de veces que se repite un valor). En términos simples, consta de un eje horizontal cuya escala va desde el valor más pequeño hasta el valor máximo en los datos, valores que de preferencia deben ser cuantitativos y continuos (resultado de mediciones de peso, longitud, volumen, etc.); y de un eje vertical cuya escala puede ir desde cero hasta la máxima frecuencia encontrada. 6.2.1. Pasos para construir un histograma. Para elaborar un histograma se recomienda: 1) Obtener el valor máximo y el mínimo, de todo el conjunto de valores. 2) Escribir cada uno de los valores, en columna y en orden ascendente. 3) Revisar todos los valores del conjunto total de datos y colocar una marca, al frente de cada valor, por cada vez que se repita. 4) Contar el número de marcas en cada uno de los valores. Y anotarlo en la fila correspondiente. Ejemplo 6.1. Se tienen el peso, en miligramos, de 50 comprimidos tomados de un lote de fabricación. Cuadro 6.1. Peso de 50 comprimidos, en miligramos. 105 101 102 99 101 104 100 100 101 103 100 102 100 96 100 99 101 97 102 100 101 104 98 101 99 100 99 101 100 101 99 97 97 98 103 101 102 105 96 99 103 96 101 102 98 98 97 95 104 98 Histogramas 45 De acuerdo a los pasos recomendados: Cuadro 6.2. Histograma vertical del peso de 50 comprimidos 1) El valor mínimo es 95 y el máximo 105. 2) Los valores, en forma ascendente, están en la columna Peso. 3) La revisión de cada valor se muestra en la columna marcas. 4) El conteo de repeticiones de cada valor se indica en la columna frecuencias 6.2.2. Pasos para construir un histograma, con valores agrupados en clases Opción recomendable cuando hay muchos datos. 1. Determinar el rango de los valores, el cual se obtiene con una simple resta: Rango = Valor Máximo – Valor mínimo 2. Calcular la amplitud de los intervalos de clase. 2.1. Primero hay que definir cuantos posible valores hay en el rango. NVP( Número de valores posibles) = Rango + 1 2.2. Después se establece el número de intervalos de clase. La guía del cuadro 6.3., permite obtener histogramas más claros y fáciles de interpretar. Peso Marcas Frecuencia 95 X 1 96 XXX 3 97 XXX 3 98 XXXXX 5 99 XXXXXXX 7 100 XXXXXXXX 8 101 XXXXXXXXXX 10 102 XXXXX 5 103 XXX 3 104 XXX 3 105 XX 2 Capítulo 6 46 Cuadro 6.3. Guía número de intervalos de clase Numero de datos (N) Número de clases (K) menos de 50 5-7 50-100 6-10 100-250 7-12 más de 250 10-20 2.3. Calcular el tamaño o amplitud del intervalo de clase (AI), el cual se recomienda sea un número entero (2, 5, 10, etc.). AI = NVP/K 2.4. Por último, se busca que el valor inicial de los intervalos sea un múltiplo de la amplitud. 3. Ordenar los intervalos, en una columna, de menor a mayor. 4. Leer cada uno de los valores contenidos en el conjunto total de datos y colocar una marca al frente de cada intervalo al que pertenezca el valor. 5. Contar el número de marcas en cada uno de los intervalos, y anotarlo en la fila correspondiente. Ejemplo 6.2. Con el fin de construir un histograma, usando intervalos de clase, el cuadro 6.4 muestra el peso, en miligramos, de 50 cápsulas de gelatina dura. 1. Se puede ver que los valores máximo y mínimo son M = 333 y m =296. Por lo que el Rango o recorrido es R = M - m = 333 - 296 = 37. Cuadro 6.4. Peso en miligramos de cápsulas de gelatina dura 331 315 308 325 301 303 302 299 314 314 312 333 303 308 330 313 326 301 297 298 306 306 309 311 311 322 316 318 320 296 329 307 321 307 312 314 314 319 317 322 314 310 312 310 305 309 301 311 316 318 Histogramas 47 2.1. NVP=37+1 = 38. 2.2. Con ayuda del cuadro 6.3, se selecciona un histograma con 8 intervalos. 2.3. AI = 38/8 = 4.75, aproximadamente 5. 2.4. Se busca que el valor inicial sea un múltiplo de 5, en este caso 295. Cuadro 6.5. Distribución de frecuencias Los resultados de aplicar los pasos 3, 4 y 5 se muestran en las diferentes columnas del cuadro 6.5. En la columna, conteo, se tiene un histograma vertical, que se puede analizar e interpretar directamente, para tener un histograma horizontal basta con girar la hoja. Intervalo Centro de clase Conteo Frecuencia 295-299 297 XXXX 4 300-304 302 XXXXXX 6 305-309 307 XXXXXXXXX 9 310-314 312 XXXXXXXXXXXXXX 14 315-319 317 XXXXXXX 7 320-324 322 XXXX 4 325-329 327 XXX 3 330-334 332 XXX 3 Capítulo 6 48 L.I.E. Límite inferior de especificación. L S E Límite superior de especificación 6.3. Interpretación y usos de los histogramas El aspecto que presente un histograma, con relación a su forma y a los valores de los límites inferior y superior de especificación, permite visualizar rápidamente si un proceso está o no dentro de especificaciones. 6.3.1. Comparando histogramas con los límites de especificación Histograma en forma de campana, este es el tipo más frecuente en el Control de Calidad. Ya que la mayoría de los valores tienden hacia un valor central, que se espera sea el especificado en la norma. Con sus respectivas desviaciones (variación) hacia ambos lados. Figura. 6.2. Forma de campana En este caso es conveniente ver si aparte de que los datos estén centrados hacia un valor objetivo, están dentro de especificaciones. Para lo cual sobre el eje horizontal se indican los valores de los límites de especificación. 6.3.1.1. Histograma centrado y dentro de especificaciones L.I.E. L.S.E. Figura. 6.3. Dentro de especificaciones Histogramas 49 Este es el histograma que cualquier departamento de Control de Calidad quisiera obtener, ya que los valores no sólo están centrados con respecto a un valor objetivo, sino que tiene poca variación y están totalmente dentro de especificaciones. Esto aporta evidencia para decir que el proceso está dentro de control. 6.3.1.2. Histogramas dentro de especificaciones, pero con dispersión muy cercana a los límites L.I.E. L.S.E. Figura. 6.4. Cerca de los límites de especificación En este caso, los datos
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