El índice de ventana de proceso ( PWI ) es una medida estadística que cuantifica la solidez de un proceso de fabricación, por ejemplo, uno que implica calentamiento y enfriamiento, conocido como proceso térmico. En la industria manufacturera, los valores de PWI se utilizan para calibrar el calentamiento y enfriamiento de los trabajos de soldadura (conocido como perfil térmico) mientras se hornean en un horno de reflujo .
El PWI mide qué tan bien se ajusta un proceso a un límite de proceso definido por el usuario, conocido como límite de especificación. El límite de especificación es la tolerancia permitida para el proceso y puede determinarse estadísticamente. En la industria, estos límites de especificación se conocen como ventana de proceso y los valores que se trazan dentro o fuera de esta ventana se conocen como índice de ventana de proceso.
Utilizando los valores PWI, los procesos se pueden medir, analizar, comparar y rastrear con precisión al mismo nivel de control de procesos estadísticos y control de calidad disponible para otros procesos de fabricación.
La capacidad del proceso es la capacidad de un proceso para producir resultados dentro de límites específicos . [1] Para ayudar a determinar si un proceso de fabricación o comercial se encuentra en un estado de control estadístico, los ingenieros de procesos utilizan gráficos de control , que ayudan a predecir el rendimiento futuro del proceso en función del proceso actual. [2]
Para ayudar a determinar la capacidad de un proceso, se dibujan límites superiores e inferiores determinados estadísticamente a cada lado de la media del proceso en el diagrama de control. [2] Los límites de control se establecen en tres desviaciones estándar a cada lado de la media del proceso y se conocen como límite de control superior (UCL) y límite de control inferior (LCL) respectivamente. [2] Si los datos del proceso representados en el diagrama de control permanecen dentro de los límites de control durante un período prolongado, se dice que el proceso es estable. [2] [3]
Los valores de tolerancia especificados por el usuario final se conocen como límites de especificación: el límite de especificación superior (USL) y el límite de especificación inferior (LSL). [2] Si los datos del proceso representados en un diagrama de control permanecen dentro de estos límites de especificación, entonces el proceso se considera un proceso capaz, denotado por . [2] [3]
La industria manufacturera ha desarrollado límites de especificación personalizados conocidos como ventanas de proceso . Dentro de esta ventana de proceso, se representan gráficamente los valores. Los valores relativos a la media del proceso de la ventana se conocen como índice de ventana de proceso . Al utilizar los valores de PWI, los procesos se pueden medir, analizar, comparar y rastrear con precisión al mismo nivel de control estadístico de procesos y control de calidad disponible para otros procesos de fabricación. [3]
Los límites de control , también conocidos como límites naturales del proceso , son líneas horizontales dibujadas en un gráfico de control de proceso estadístico , generalmente a una distancia de ±3 desviaciones estándar de la media de la estadística trazada , que se utiliza para juzgar la estabilidad de un proceso. [4]
Los límites de control no deben confundirse con los límites de tolerancia o especificaciones, que son completamente independientes de la distribución de la estadística de la muestra representada. Los límites de control describen lo que un proceso es capaz de producir (a veces denominado la "voz del proceso"), mientras que las tolerancias y especificaciones describen cómo debe funcionar el producto para cumplir con las expectativas del cliente (denominada la "voz del cliente").
Los límites de control se utilizan para detectar señales en los datos del proceso que indican que un proceso no está bajo control y, por lo tanto, no funciona de manera predecible. Un valor que excede el límite de control indica que una causa especial está afectando el proceso.
Para detectar señales se puede utilizar uno de varios conjuntos de reglas ( Gráfico de control § Reglas para detectar señales ). Una especificación describe que una señal se define como cualquier punto único fuera de los límites de control. Un proceso también se considera fuera de control si hay siete puntos consecutivos, todavía dentro de los límites de control pero en un solo lado de la media.
En el caso de las estadísticas de distribución normal , el área delimitada por los límites de control contendrá en promedio el 99,73 % de todos los puntos del gráfico, siempre que el proceso esté y permanezca bajo control estadístico. Por lo tanto, se espera una tasa de detección falsa de al menos el 0,27 %.
A menudo no se sabe si un proceso particular genera datos que se ajustan a distribuciones particulares, pero la desigualdad de Chebyshev y la desigualdad de Vysochanskij-Petunin permiten inferir que para cualquier distribución unimodal al menos el 95% de los datos estarán encapsulados por límites colocados en 3 sigma.
.svg/1280px-Process_Window_Index_(bullseye).svg.png)
Un ejemplo de un proceso al que se puede aplicar el concepto de PWI es la soldadura. En la soldadura , un perfil térmico es el conjunto de valores de tiempo y temperatura para una variedad de procesos, como pendiente, remojo térmico, reflujo y pico. [5]
Cada perfil térmico se clasifica en función de cómo encaja en una ventana de proceso (la especificación o el límite de tolerancia). [6] Los valores de temperatura sin procesar se normalizan en términos de un porcentaje relativo tanto a la media del proceso como a los límites de la ventana. El centro de la ventana del proceso se define como cero y los bordes extremos de la ventana del proceso son ±99%. [6] Un PWI mayor o igual al 100% indica que el perfil no procesa el producto dentro de la especificación. Un PWI del 99% indica que el perfil se ejecuta en el borde de la ventana del proceso. [6] Por ejemplo, si la media del proceso se establece en 200 °C, con la ventana del proceso calibrada a 180 °C y 220 °C respectivamente; entonces un valor medido de 188 °C se traduce en un índice de ventana de proceso de −60%. Un valor PWI más bajo indica un perfil más robusto. [5] [6] Para lograr la máxima eficiencia, se calculan valores PWI separados para los procesos de pico, pendiente, reflujo y remojo de un perfil térmico.
Para evitar que el choque térmico afecte la producción, se determina y nivela la pendiente más pronunciada del perfil térmico. Los fabricantes utilizan un software creado a medida para determinar con precisión y reducir la pendiente. Además, el software también recalibra automáticamente los valores de PWI para los procesos de pico, pendiente, reflujo y remojo. Al establecer los valores de PWI, los ingenieros pueden asegurarse de que el trabajo de soldadura por reflujo no se sobrecaliente ni se enfríe demasiado rápido. [5]
El PWI se calcula como el peor caso (es decir, el número más alto) en el conjunto de datos del perfil térmico. Para cada estadística del perfil se calcula el porcentaje utilizado de la ventana de proceso respectiva y el peor caso (es decir, el porcentaje más alto) es el PWI.
Por ejemplo, un perfil térmico con tres termopares , con cuatro estadísticas de perfil registradas para cada termopar, tendría un conjunto de doce estadísticas para ese perfil térmico. En este caso, el PWI sería el valor más alto entre los doce porcentajes de las respectivas ventanas de proceso.
La fórmula para calcular el PWI es: [7]
donde: [7]
![{\displaystyle {\text{PWI}}=100\times \max _{i=1\dots N \atop j=1\dots M}\left\{\left|{\frac {{\text{valor medido}}_{[i,j]}-{\text{límites promedio}}_{[i,j]}}{{\text{rango}}_{[i,j]}/2}}\right|\right\}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b52d18af2bdb9154fa92b6dca5617e14f70a6b11)
{{cite web}}: Enlace externo en |work=