7 Herramientas básicas para el control y la mejora de la calidad

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PDCA, MASP y las 7 herramientas de calidad de Ishikawa: Pareto, causa y efecto, histograma, gráfico de control, dispersión y más, con ejemplos.

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Ciclo PDCA y metodología MASP

¿Recuerda cuando hablamos de Deming? Es conocido por el ciclo PDCA (Plan – Planificar, Do – Hacer, Check – Verificar y Act – Actuar), que él difundió ampliamente, sobre todo en Japón a partir de 1950. La idea original es de Walter Shewhart, maestro de Deming, y por eso el ciclo también se llama ciclo de Shewhart o ciclo de Deming:

Ciclo PDCA
Ciclo PDCA

Imagínese en un consultorio: usted sabe que está enfermo, pero no sabe el nombre de la enfermedad. Cuando el médico analiza los síntomas, pide exámenes, llega a la causa del problema y define el tratamiento, estamos en la fase de Planificación (P – Plan).

Cuando usted sigue el tratamiento prescrito, estamos en la fase de Ejecución (D – Do). Cuando el médico le pide que vuelva a otra consulta y compara los resultados con lo esperado, está Verificando (C – Check). Por último, ante los resultados, Actúa (A – Act): si el tratamiento funcionó, lo mantiene y lo concluye; si no funcionó, corrige el rumbo y el ciclo vuelve a empezar.

Las cuatro fases del PDCA sirven para resolver tanto problemas de nuestra vida como problemas que forman parte de cualquier empresa.

El MASP (Método de Análisis y Solución de Problemas, muy usado en Brasil y basado en el QC Story japonés) desdobla las cuatro fases del PDCA en ocho etapas, que la figura de abajo numera del 1 al 9 porque cuenta como paso propio la pregunta "¿el bloqueo fue efectivo?". El paso a paso comienza con la identificación del problema; sigue con su observación y con el análisis, en el que se usan herramientas de prueba y de priorización para llegar a la causa fundamental; después viene el plan de acción para bloquear esa causa, la acción, la verificación de la efectividad del bloqueo y, por último, la estandarización de lo que funcionó y la conclusión.

Metodología y análisis de solución de problemas
Metodología y análisis de solución de problemas

Aunque el MASP y el PDCA ofrecen una hoja de ruta concreta para resolver un problema, por sí solos no explican cómo identificar el problema, y mucho menos cuáles son las mejores soluciones para resolverlo. El PDCA, por sí solo, es apenas un flujo de tareas para garantizar que el problema sea tratado. El MASP va más allá: además del flujo, indica que debemos usar herramientas que ayudan en la toma de decisiones.

Por ejemplo, imagine que forma parte del equipo de marketing de una película infantil que no está atrayendo al público esperado. ¿Cómo descubrir cuál es realmente el problema? Los grandes pensadores de la Calidad y el MASP son claros: existen algunas herramientas básicas de calidad que todos los empleados de una empresa deben conocer.

Ishikawa (1993) clasificó las técnicas de control estadístico en tres grupos de complejidad creciente. El primer grupo está formado por las siete herramientas básicas, que deben conocer todos en la empresa y que, según él, permiten resolver hasta el 95% de los problemas de calidad. Son: diagrama de Pareto, diagrama de causa y efecto, histograma, gráfico de control, hoja de verificación, diagrama de dispersión y estratificación. Muchos autores, como en este artículo, ponen el diagrama de flujo en lugar de la estratificación.

En el MASP, el equipo ejecutó el plan de acción, pero en la verificación los defectos siguieron en el mismo nivel. ¿Cuál es el siguiente paso?

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Respuesta: Volver a la observación y al análisis, porque la causa fundamental no fue bloqueada — en la figura del MASP, la respuesta 'no' a la prueba '¿el bloqueo fue efectivo?' devuelve el flujo a la observación. Estandarizar solo tiene sentido después de que la verificación confirme que la acción funcionó.

Histograma

El histograma es un gráfico de barras que muestra la distribución de frecuencias de una variable: cuántas mediciones caen en cada rango (clase) de valores. Por ejemplo: ¿cómo se distribuye la estatura de los alumnos de una escuela? ¿Hay más alumnos en el rango de 1,56 m a 1,60 m o en el de 1,68 m a 1,72 m? O piense en la distribución de edades de dos poblaciones diferentes: una ciudad de población joven y una ciudad de Japón, país de población envejecida. En la ciudad japonesa, el histograma probablemente mostrará más personas en los rangos de edad más altos.

Histograma
Histograma

En el histograma de arriba (titulado "Estatura de los alumnos de la Escuela A.B.C."), cada barra es un rango de 4 cm, centrado en el valor del eje horizontal. De los 40 alumnos, 11 están en el rango central (alrededor de 162 cm), que es el más frecuente; las frecuencias disminuyen hacia ambos lados, y el rango más alto (174 cm) tiene solo 3 alumnos. En un único gráfico vemos dónde se concentran los datos, cuánto varían y si la distribución es simétrica, información que tardaríamos mucho más en extraer de una lista de 40 números.

Diagrama de dispersión

El diagrama de dispersión muestra si dos variables están relacionadas. La tabla de abajo contiene una muestra con edad, peso y altura de los alumnos de una facultad (en la imagen: Idade = edad, Peso = peso, Altura = altura). Vamos a analizar dos diagramas construidos con esta misma muestra:

Tabla con datos
Tabla con datos

Primero, veamos la correlación entre el peso y la altura. Con los datos de la tabla construimos el siguiente gráfico (altura en centímetros en el eje horizontal y peso en kilos en el vertical):

Correlación entre peso y altura
Correlación entre peso y altura

Los puntos se agrupan alrededor de una recta inclinada hacia arriba: a medida que aumenta la estatura, el peso también tiende a aumentar. Hay, por lo tanto, una correlación positiva fuerte entre las dos variables (el coeficiente de correlación calculado con los datos de la tabla es de aproximadamente 0,90).

En cambio, en el diagrama de edad y peso que sigue, los puntos están mucho más dispersos y no se alinean alrededor de una recta. Hay una leve tendencia a que los mayores pesen más (coeficiente de aproximadamente 0,55), pero la correlación es débil: conocer la edad de un alumno ayuda poco a predecir su peso.

Correlación entre peso y edad
Correlación entre peso y edad

La figura siguiente resume los tipos posibles de diagramas de dispersión, indicando si hay correlación entre las variables y de qué tipo (de izquierda a derecha y de arriba abajo: positiva fuerte, positiva débil, negativa fuerte, negativa débil y ausencia de correlación).

Tipos de correlación
Tipos de correlación

Una advertencia importante: correlación no prueba causalidad. Dos variables pueden moverse juntas porque una tercera influye en ambas; el diagrama de dispersión señala relaciones que merecen ser investigadas, no conclusiones listas.

Una panadería construye un diagrama de dispersión entre la temperatura del horno y el número de panes quemados por lote, y los puntos forman una franja estrecha inclinada hacia arriba. ¿Cuál es la conclusión correcta?

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Respuesta: Hay correlación positiva fuerte, y conviene investigar la temperatura como posible causa — puntos alineados en una franja estrecha que sube indican correlación positiva fuerte. Pero la correlación no prueba causalidad ni excluye otras causas, por eso la opción 'está probado' va demasiado lejos.

Diagrama de Pareto

Este diagrama está ligado a la llamada regla 80/20. El economista italiano Vilfredo Pareto observó, a finales del siglo XIX, que cerca del 80% de las tierras de Italia pertenecía a cerca del 20% de la población. En los años 1940, Joseph Juran llevó la idea a la calidad y le dio el nombre de principio de Pareto: unas pocas causas vitales explican la mayor parte de los problemas, y las muchas causas restantes son triviales. La proporción 80/20 es una referencia aproximada, no una ley exacta.

Pensemos en el siguiente caso: usted trabaja en el área de calidad de un hotel y quedó a cargo de elaborar un plan de acción para mejorar la satisfacción de los huéspedes.

El primer paso, sin duda, es analizar los reclamos de los últimos meses. Al mirar la lista, encuentra más de 100 tipos diferentes de reclamo. ¿Por cuál empezar? ¿Cómo priorizarlos? ¿Cuáles pesan más? El diagrama de Pareto ayuda en esto, porque ordena las causas según su frecuencia. Es un gráfico de barras con las ocurrencias en orden decreciente, acompañado de una línea con el porcentaje acumulado.

Usemos el ejemplo del hotel. Vea en la tabla de abajo las categorías de problemas (en la imagen: Frequência = frecuencia, Percentagem = porcentaje, % Acumulada = % acumulado); para simplificar, limitamos el ejemplo a 10 categorías: velocidad de internet, variedad del menú, falta de limpieza diaria de las habitaciones, costo del estacionamiento, ropa de cama sucia, ruido, número de canales de TV, cordialidad, check-in lento y colchón. La columna Frecuencia muestra cuántas veces se registró cada problema (384 reclamos en total), y la columna Porcentaje es la frecuencia dividida por ese total; por ejemplo, 120 ÷ 384 = 31,25%.

Problemas presentados en el hotel
Problemas presentados en el hotel

Con esta tabla construimos el siguiente diagrama de Pareto. No se preocupe todavía por la construcción; solo vamos a analizarlo juntos:

Diagrama de Pareto referente a los problemas del hotel
Diagrama de Pareto referente a los problemas del hotel

Los problemas están en orden decreciente de frecuencia. ¿Por dónde empezaría? ¿Por la cordialidad de los empleados? ¿Por el número de canales de TV? Probablemente no. Los tres primeros problemas suman 250 de los 384 reclamos, es decir, cerca del 65% del total (es el porcentaje acumulado de la tercera fila de la tabla). Resolver la velocidad de internet, la variedad del menú y la falta de limpieza diaria de las habitaciones sería el punto de partida: 3 de las 10 categorías (30%) explican casi dos tercios de las quejas. Observe que, en este ejemplo, la proporción no es exactamente 80/20: se llega al 80% de los reclamos con 6 de las 10 categorías.

Después de resolver los problemas principales, el diagrama debe rehacerse con los nuevos datos. Los problemas que antes eran secundarios pasan a encabezar la lista, y el ciclo de priorización vuelve a empezar; así es como el Pareto apoya la mejora continua.

En el ejemplo del hotel, ¿cuántos reclamos dejarían de existir si los dos primeros problemas (velocidad de internet y variedad del menú) se resolvieran por completo, y qué porcentaje del total representa eso?

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Respuesta: 200 reclamos, cerca del 52% — 120 + 80 = 200, y 200 ÷ 384 = 52,08%, que es el porcentaje acumulado de la segunda fila de la tabla. El 65% corresponde a los tres primeros problemas, incluida la limpieza diaria.

Diagrama de flujo

El diagrama de flujo es la representación de un proceso que utiliza símbolos gráficos para describir, paso a paso, la naturaleza y el flujo de ese proceso. El objetivo es mostrar de forma sencilla el recorrido de la información y de los materiales, evidenciando la secuencia de operaciones del trabajo que se está realizando.

Las etapas se representan con figuras geométricas, como rectángulos, rombos, círculos y flechas, y cada símbolo tiene un significado. Los diagramas de flujo deben usarse cuando queremos:

  • entender cómo funciona un proceso;
  • estudiar un proceso para implantar mejoras;
  • explicar a otras personas cómo funciona un proceso;
  • documentar un proceso.

A continuación presentamos las figuras básicas de un diagrama de flujo y sus significados (en la imagen: inicio o fin, decisión, proceso, proceso predefinido, operación manual, conector, información, preparación, documento y entrada manual). El rectángulo representa una actividad (proceso), el rombo una decisión con salidas como sí y no, y la forma ovalada el inicio o el fin del flujo:

Figuras básicas de un diagrama de flujo
Figuras básicas de un diagrama de flujo

En el ejemplo de abajo, de una solicitud de préstamo, los rombos muestran los dos puntos de decisión (¿se aprobó el préstamo? ¿se aprobó la excepción?) y cada respuesta lleva por un camino diferente hasta el fin del proceso:

Ejemplo de diagrama de flujo
Ejemplo de diagrama de flujo

Diagrama de causa y efecto (espina de pescado o diagrama de Ishikawa)

Propuesto por el ingeniero japonés Kaoru Ishikawa en 1943 y perfeccionado en los años siguientes, este diagrama también se llama espina de pescado o diagrama de causa y efecto. Su función es ayudar al equipo a organizar las posibles causas de un problema y orientar la búsqueda de la solución.

En general, el diagrama se hace en grupo, con la participación de las personas involucradas en el proceso analizado. Primero se define el problema (el efecto) que se va a estudiar; después se enumeran las posibles causas, por ejemplo con una lluvia de ideas, y entonces se arma el diagrama.

El diagrama clasifica las causas en seis categorías, las famosas 6M: método, materia prima, mano de obra, máquinas, medición y medio ambiente.

Método

Aquí entran las causas relacionadas con la forma de trabajar. El problema no está en la ejecución de una actividad, sino en el método utilizado. En otras palabras, la ejecución puede ser correcta y el método, equivocado.

Materia prima

Aquí se agrupan las causas relacionadas con la materia prima. Por ejemplo, hay que verificar si una no conformidad en el producto final puede deberse al uso de materia prima fuera de especificación, o incluso a una especificación mal hecha.

Mano de obra

Aquí están las causas relacionadas con las acciones de las personas: falta de preparación técnica, incumplimiento de procedimientos e incluso imprudencia.

Máquinas

Aquí se agrupan las causas relacionadas con fallas de máquinas, que pueden ocurrir, por ejemplo, por falta de mantenimiento. Muchas de estas fallas, sin embargo, se deben a la operación incorrecta de los equipos; en ese caso, además de una causa en la categoría máquinas, también debe señalarse una causa en la categoría mano de obra.

Medición

Aquí hablamos básicamente de instrumentos de medida y de su calibración. Para que las mediciones sean confiables, hay que considerar: el uso del instrumento adecuado, el método de medición, la calibración y el desgaste del instrumento (cuándo debe sustituirse).

Medio ambiente

Son las causas que provienen del ambiente de producción, como temperatura, humedad, ruido, vibración, iluminación y contaminación interna, que pueden influir en los productos o servicios.

Ejemplo de diagrama

A continuación, un ejemplo completo para el problema "productos con defectos" (en la imagen, en portugués: método, máquina, material, mano de obra, medida y medio ambiente):

Diagrama de Ishikawa
Diagrama de Ishikawa

Al analizar piezas con medidas erróneas, el equipo descubre que el calibre usado en la inspección tiene la calibración vencida. ¿En cuál de las 6M debe registrarse esta causa?

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Respuesta: Medición — los instrumentos de medida y su calibración pertenecen a esta categoría. La tentación es ponerla en máquinas, pero esa categoría trata de los equipos que producen la pieza, no de los que la miden.

Gráfico de control

Aquí explicamos qué es y para qué sirve el gráfico de control. En la próxima lección, sobre control estadístico de procesos, profundizaremos el tema y veremos cómo construirlo.

El gráfico de control (o carta de control) es un gráfico usado para monitorear un proceso a lo largo del tiempo. Tiene una línea central, que es la media del proceso, y dos límites calculados estadísticamente: el límite superior de control (LSC) y el límite inferior de control (LIC). En el gráfico siguiente, los límites aparecen en rojo y la línea central en verde. El objetivo es verificar si el proceso está bajo control estadístico, es decir, libre de causas especiales de variación.

Carta de control
Carta de control

Para entender el gráfico, imagine una empresa que fabrica una pieza cuya aprobación depende del diámetro, que debe estar entre 73,98 mm y 74,02 mm. Fuera de esos valores, la pieza se rechaza. Estos son los límites de especificación, definidos por el cliente o por el diseño.

Los límites de control del gráfico son otra cosa: se calculan a partir de los datos del propio proceso y muestran hasta dónde llega su variación natural. En el gráfico, el LSC es 74,0143 mm y el LIC es 73,9881 mm, más estrechos que la especificación. Las muestras 14 y 18 quedaron fuera de los límites de control, aunque siguen dentro de la especificación: las piezas se aprobaron, pero el proceso dio una señal de causa especial, que debe investigarse antes de que aparezcan piezas rechazadas. Las muestras 3 a 9 también están marcadas, porque forman una secuencia de siete puntos seguidos por encima de la línea central, otro patrón que indica causa especial.

Al separar las causas comunes de las causas especiales de variación e indicar si el problema es local (requiere acción en ese punto del proceso) o exige atención de la gerencia (requiere cambiar el sistema), los gráficos de control evitan frustraciones y el costo de atacar el problema en el lugar equivocado. Vea la diferencia entre los dos tipos de causa:

Causas comunesCausas especiales
DefiniciónEfecto acumulado de muchas causas pequeñas, siempre presentes en el proceso, cada una con poca influencia individual.Fallas ocasionales que surgen durante el proceso, cada una con gran influencia individual.
EjemplosPequeñas vibraciones, variaciones normales de temperatura y humedad, limitaciones del propio método de trabajo, entre otras.Lote de materia prima fuera del estándar, errores de operación, ajuste incorrecto de la máquina, desgaste de herramientas, entre otras.

Al ayudar a mejorar el proceso, los gráficos de control proporcionan:

  • aumento del porcentaje de productos que cumplen los requisitos del cliente;
  • reducción del reproceso y de la chatarra y, en consecuencia, de los costos de fabricación;
  • mayor probabilidad de producir artículos aceptables;
  • información para la mejora del proceso.

En el gráfico de control del ejemplo, la muestra 18 quedó por encima del LSC (74,0143 mm), pero por debajo del límite de especificación de 74,02 mm. ¿Qué significa esto?

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Respuesta: Las piezas se aceptan, pero el proceso mostró una señal de causa especial que debe investigarse — la especificación decide si la pieza se aprueba; el límite de control dice si el proceso cambió. Ignorar la señal solo porque la pieza pasó es perder la oportunidad de actuar antes de que aparezcan rechazos.

Hoja de verificación

La hoja de verificación es un formulario (cuadro, tabla o planilla) para organizar la recolección de datos en el momento en que ocurren, lo que facilita la recolección y el análisis.

Hoja de Verificación
Hoja de Verificación

En el ejemplo (inspección final de piezas de plástico moldeado), el inspector marca cada defecto encontrado con un trazo; cada cuadrado tachado vale 5. Los defectos son marcas en la superficie (17), grietas (11), pieza incompleta (26), deformación (3) y otros (5). De las 1.525 piezas inspeccionadas, 42 fueron rechazadas, pero se registraron 62 defectos, porque una misma pieza puede tener más de uno. La hoja ya entrega los datos listos para un diagrama de Pareto: pieza incompleta (26) es el defecto más frecuente.

Conclusión sobre el MASP

El MASP es la suma del ciclo PDCA y las herramientas de calidad. En otras palabras, a lo largo de las etapas del MASP las herramientas se usan para apoyar la búsqueda de la solución.

PDCA + herramientas
PDCA + herramientas

La figura de arriba ilustra esta suma (PDCA + herramientas), en una versión resumida en siete etapas. En la identificación, por ejemplo, aparecen la hoja de verificación, el diagrama de Pareto y el gráfico de control; en la observación, el diagrama de flujo y el cronograma; en el análisis, la reunión de lluvia de ideas, el diagrama de causa y efecto y la prueba de hipótesis; en el plan de acción y en la estandarización, el 5W1H (qué, por qué, dónde, quién, cuándo y cómo).

Un equipo necesita decidir qué tipo de defecto atacar primero y luego descubrir las posibles causas de ese defecto. ¿Qué par de herramientas atiende, en ese orden, a las dos necesidades?

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Respuesta: Diagrama de Pareto y diagrama de causa y efecto — el Pareto prioriza los defectos por frecuencia y el diagrama de Ishikawa organiza las causas posibles del defecto elegido. La hoja de verificación recoge los datos y el 5W1H organiza el plan de acción, pero ninguno de los dos prioriza ni identifica causas.

Ejercicios

(1) A usted le gustaría mejorar la calidad de su escuela o del curso que hace (por ejemplo, en el CEFET-RJ, una institución federal brasileña de educación tecnológica). ¿Cómo empezaría? ¿Qué herramientas usaría?

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