Libro-QFD
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Colección Energías Renovables del Océano
Conversión
Uso de la Metodología de Despliegue
de las Funciones de Calidad (QFD)
para el Desarrollo de Nuevos
Productos: La Nitruración
con Pastas del Acero Inoxidable
para Incrementar su Resistencia
a la Corrosión y al Desgaste como
Caso de Estudio
Gregorio Vargas Gutiérrez, Lizsandra López Ojeda,
Angélica Félix Delgado y Rodolfo Silva Casarín
Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
Colección Energías Renovables del Océano
Rodolfo Silva Casarín, Gregorio Posada Vanegas
Jorge Gutiérrez Lara, Angélica Felix Delgado,
Mireille del Carmen Escudero Castillo
y Edgar Mendoza Baldwin
Editores de la Colección
Uso de la Metodología de Despliegue
de las Funciones de Calidad (Qfd)
para el Desarrollo de Nuevos Productos:
La Nitruración con Pastas del Acero
Inoxidable para Incrementar
su Resistencia a la Corrosión
y al Desgaste como Caso de Estudio
Gregorio Vargas Gutiérrez, Lizsandra López Ojeda,
Angélica Félix Delgado y Rodolfo Silva Casarín
Instituto de Ingeniería, unam
Vargas Gutiérrez, G., López Ojeda, L., Félix Delgado, A., Silva Casarín R., 2022. Uso
de la metodología de despliegue de las funciones de calidad (QFD) para el desarrollo
de nuevos productos: La nitruración con pastas del acero inoxidable para incrementar
su resistencia a la corrosión y al desgaste como caso de estudio. Cemie-Océano,
Universidad Autónoma de Campeche. 102 p.
© CEMIE-Océano
© Universidad Autónoma de Campeche 2022
Instituto de Ecología, Pesquerías y Oceanografía
del Golfo de México (epomex)
ISBN 978-607-8444-28-1 de la Colección
ISBN 978-607-8444-00-7 del Volumen
DOI: 10.26359/EPOMEX.CEMIE082022
Agradecimientos
Este material se basa en el trabajo apoyado por una subvención del Fondo Sectorial
conacyt-sener de Sustentabilidad Energética como parte del Centro Mexicano de
Innovación en Energía del Océano (cemie-Océano).
Contenido
Colección Energías Renovables del Océano
Introducción 11
Evolución de los Sistemas de Matrices QFD 19
Casa de la Calidad: el Denominador Común
de Todos los sistemas QFD 25
Progreso de los Requisitos del Diseño
de Productos a través del Sistema de Producción 41
Industria de Ensamblaje 43
Industria de Procesamiento 47
Matriz A de Productos 55
Matriz B de Productos 65
Caso de Estudio 73
Análisis Tecnológico del Proceso de Nitruración
con Pastas para Reducir el Deterioro del Acero
AISI 304 en Ambientes Marinos Usando
la Metodología de las Matrices QFD
Glosario 97
Referencias 101
Colección
Energías Renovables del Océano
Uno de los objetivos centrales del Centro Mexicano de Innovación en Energía
del Océano (cemie-Océano), es dar a conocer, de manera ágil y abierta, los
resultados técnicos derivados de las actividades realizadas por los investigadores,
estudiantes y empresarios que en él participan. La meta es alcanzar a la
sociedad civil y a otros actores técnicos, estudiantiles, empresariales e institucionales
públicos y privados tanto para mantenerles informados como para, a
través de un ejercicio de conciencia energética, iniciar nuevas interacciones y
vínculos de colaboración alrededor de las energías del océano.
La colección de libros Energías Renovables del Océano está compuesta por
las diferentes temáticas que aborda el cemie-Océano, y se compone de la
revisión de los Estados del Arte asociados al desarrollo del aprovechamiento
de las energías por gradiente térmico, gradiente salino, oleaje y corrientes, así
como de los avances en almacenamiento de energía e interconexión a la red
eléctrica, materiales, aspectos ambientales y modelación numérica y física. La
colección, además de encontrarse en las bibliotecas de las 45 instituciones
que conforman el cemie-Océano, podrán ser descargados electrónicamente
sin costo en la página de internet www.cemieoceano.mx
Esperamos que esta colección sea de utilidad para quienes, como todos los
miembros del cemie-Océano, estamos convencidos de que el cambio en el
paradigma energético de nuestro país, es una meta alcanzable que pasa por
el camino de la formación de recursos humanos de alto nivel y que requiere el
máximo de las capacidades de las personas e instituciones educativas, comerciales
y de base tecnológica con las que contamos.
Los editores
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CEMIE-Océano
Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos: La nitruración
con pastas del acero inoxidable para incrementar su resistencia a la corrosión
y al desgaste como caso de estudio
1
Introducción
El agua de mar es una mezcla compleja que contiene diferentes sales,
gases disueltos, oligoelementos, sólidos en suspensión, materia orgánica
descompuesta y organismos vivos. Como tal, las propiedades biofísicas
del agua de mar son necesarias para sostener los ecosistemas más ricos del
planeta, sin embargo, también pueden ser un medio agresivo para la mayoría
de las aleaciones metálicas; puede causar desgaste y corrosión. Además, el
comportamiento frente al desgaste y la corrosión de los metales en el agua
de mar está influenciado en gran medida por el contenido de oxígeno, la velocidad
de las corrientes marinas, la temperatura, la presencia de sustancias
y los organismos marinos. Los aceros inoxidables en agua de mar requieren
entonces, alta resistencia al desgaste sin deterioro por corrosión.
Diferentes tecnologías emergentes se encuentran en distitas fases de desarrollo
en el mundo para generar energía a partir de las mareas, el oleaje y, los
gradientes térmico y salino del océano (Ocean Energy Forum, 2016). El consorcio
Centro Mexicano en Innovación de Energía del Océano (cemie-Océano)
ha identificado líneas estratégicas para llevar la energía oceánica a fases superiores
de desarrollo (cemie-Océano, 2021). Sin embargo, existen retos tecnológicos
que pueden retrasar la difusión de estas tecnologías. Entre ellos se
encuentran la mínima afectación al medio ambiente, la adopción social por los
habitantes cercanos al área de extracción, la reducción de costos asociados al
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CEMIE-Océano
mejor rendimiento de materiales y dispositivos en el largo plazo en ambientes
marinos. Una de las líneas transversales del consorcio cemie-Océano es el desarrollo
de nuevos métodos de protección contra el deterioro de la superficie
de los materiales en ambientes marinos.
Por otra parte, en el contexto de las capacidades cruciales que se requieren
para el desarrollo de las organizaciones, está el desarrollo de productos
y servicios a una velocidad cada vez mayor, con una mejor calidad a un costo
razonable y, cada vez más importante, con atención a las cuestiones ambientales,
culturales y éticas. Para diferenciar uno de otro, consideraremos que un
servicio es un bien intangible que se caracteriza por su desempeño mientras
que un producto es un objeto identificado por características físicas, químicas
y geométricas específicas (Zeithaml, 1981; Lehtinen y Lehtinen , 1982).
El desarrollo de nuevos productos (dnp) se pude describir como el conjunto
de tareas y actividades, métodos y herramientas que se implementan cuando
una organización desea introducir en un mercado especifico un nuevo servicio
o producto. Las actividades son fases que se pueden implementar en
forma secuencial, en paralelo, de manera simultánea o involucrando redes de
colaboradores a nivel global de clientes, proveedores y competidores. Los métodos
son enfoques sistemáticos multidisciplinarios utilizados y desarrollados
por especialistas en investigación, desarrollo, gestión y, despliegue de recursos
físicos y humanos. El uso de metodologías de trabajo a su vez se apoya en
herramientas físicas como equipos de cómputo, sistemas web, sistemas cadcam,
prototipos inteligentes, impresoras 3D u otros.
Se han propuesto varios modelos (Booz, 1922; Clark y Fujimoto, 1991; Mahajan
y Wind, 1992; Herstatt et al., 2004), para describir de forma simplificada el
dnp. El desarrollo de un producto comienza con una idea, que posteriormente
será evaluada y alineada de acuerdo, por ejemplo, con la estrategia de la empresa,
el mercado, la tecnología y las inversiones previstas. Posteriormente se
implementa un concepto de producto detallado y se planifica el proyecto. El
desarrollo real del producto se efectúa cuando se construyen y prueban los
prototipos para finalmente completar la pre-producción y lanzar el producto al
mercado.
En el libro Product Development Performance de Clark y Fujimoto (1991), se
propone una estructura para el dnp, que aun siendo enfocada hacia la industria
automotriz estadounidense y japonesa, puede emplearse hacia otros horizontes.
Ellos consideran el desarrollo de nuevos productos como “el proceso
mediante el cual una organización transforma oportunidades de mercado y posibilidades
técnicas en activos de información para la producción comercial”.
Los autores identifican cuatro fases del desarrollo del producto:
• Conceptualización del producto. Anticipa la satisfacción futura del cliente
(objetivos técnicos y de estilo aproximados, previsión de las necesidades
del cliente, viabilidad preliminar del proceso).
12
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
• Planificación del producto. Especifica la función del producto (elección
de componentes principales y prototipo mecánico, viabilidad del proceso,
maqueta, estilo, costos objetivo, primeras compensaciones técnicas).
• Diseño del producto. Representa la estructura del producto (diseño detallado,
diseño de componentes, prototipo detallado, pruebas funcionales).
• Diseño de procesos. Representa el proceso de producción (operaciones
unitarias, fases de ensamble, condiciones de operación).
En el desarrollo de un nuevo producto existen soluciones metodológicas,
que permiten una mejor comprensión de los requisitos del cliente y, posteriormente,
una buena gestión de las especificaciones técnicas, calidad, costos y
aspectos de ingeniería. El tema es simplificar, hacer fluir la información entre
diferentes contextos que muchas veces no son homogéneos, ni claros o comprensibles
entre el cliente y el proveedor del producto. Aquí entra en juego la
metodología japonesa “Despliegue de Funciones de Calidad” (qfd por sus siglas
en inglés), la cual es un apoyo en el desarrollo e innovación de productos
y servicios.
La qfd es esencialmente un sistema proactivo de planeación que contribuye
considerablemente al mejoramiento de la calidad en las etapas tempranas del
desarrollo de un producto, proceso o servicio. La metodología qfd con un enfoque
orientado al cliente también se ha usado para analizar el proceso completo
de innovación de productos y servicios (Maritan, 2015). Sirve además de
guía a los gerentes de producto y equipos de diseño a través del proceso de
conceptualización, creación y realización de nuevos productos de una manera
estructurada que relaciona la demanda del mercado a través de especificaciones
de ingeniería con las especificaciones de las piezas y las variables del
proceso de producción y, por lo tanto, con la planificación de las operaciones
de producción (Govers, 1996). Se considera como uno de los avances más significativos
en tecnología de la calidad durante las últimas décadas. El proceso
qfd se inicia con la Voz del Cliente, la cual se recopila a través de encuestas,
entrevistas y grupos de expertos de consulta, entre otros. Esta técnica permite
identificarlos requerimientos del cliente. En el ámbito de la competitividad global
ya no es suficiente satisfacer los requerimientos del cliente sino además se
deben exceder sus expectativas. Para atender ambas perspectivas, la técnica
qfd es una herramienta de mucha utilidad.
Para que el proceso qfd se pueda implantar con éxito, es indispensable que
la Voz del Cliente se despliegue horizontalmente a través de todos los departamentos
de una organización (mercadotecnia, investigación y desarrollo, planificación,
diseño, producción, compras, ventas y servicios). Para desplegar la
Voz del Cliente se emplea una serie de matrices de las cuales la primera se conoce
como la Casa de la Calidad. Esta primera fase consiste en la planificación
del producto y se lleva a cabo mediante la traducción de la Voz del Cliente en
requerimientos de diseño. Utilizando un sistema de priorización multidimensional,
se va transfiriendo información relevante a las matrices de cada fase, a las
13
CEMIE-Océano
subsecuentes: desarrollo de producto, planificación del proceso y finalmente,
planificación de la producción. Este esquema, conocido como ingeniería
concurrente, permite que la Voz del Cliente no se pierda en el desarrollo del
proyecto y llegue hasta las etapas de producción y servicio.
El proceso de qfd es complejo y requiere del trabajo en equipo de grupos
multidisciplinarios como el indicado en la figura 1.
El qfd es un “método vivo, una forma de pensar”, “Un método poderoso para
crear un sistema de cooperación entre… divisiones” como planificación de productos,
diseño, fabricación y ventas (Mizuno y Akao, 1994). La implementación
de la función de calidad (qfd) es por tanto una herramienta importante para
facilitar la planificación y la comunicación multifuncionales en un entorno de
desarrollo de productos de ingeniería concurrente. Proporciona un marco estructurado
para traducir la Voz del Cliente en las acciones y compromisos de
recursos necesarios para satisfacer las expectativas del cliente. Las experiencias
de los usuarios confirman que qfd puede facilitar lo siguiente (Menon et
al., 1994):
• Reducir problemas en el lanzamiento de nuevos productos y servicios.
• Reducir el tiempo del ciclo de desarrollo de productos.
• Reducir costos y maximizar los beneficios del producto o servicio.
• Aumentar la competitividad del producto o servicio.
• Clientes satisfechos: Debido a un mejor enfoque al cliente.
• Una mejor base de conocimiento dentro de la compañía.
Figura 1. Requerimientos de un equipo de trabajo.
14
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
El qfd es también muy útil para identificar y priorizar las necesidades y expectativas
de los clientes en orden de importancia, así como focalizar los recursos
humanos y materiales (figura 2).
El Instituto Americano de Proveedores (Xie et al., 2003), considera la implementación
de funciones de calidad como “un sistema para traducir los requisitos
del consumidor o usuario en requisitos adecuados de la empresa en cada
etapa, desde la investigación, pasando por el diseño y desarrollo del producto,
hasta la fabricación, distribución, instalación y marketing, ventas y servicio”.
Se puede decir que qfd representa el despliegue de los atributos de un producto
o servicio deseado por el cliente a través de los componentes funcionales
de una organización, es decir, es un proceso de planificación de producto /
calidad / servicio / proceso / software. Pero el qfd también es un método para
enfocar la organización de la empresa en aquellas características del producto
que son más importantes para el cliente. En resumen, la implementación de la
función de calidad qfd (Herstatt et al., 2004):
• Tiene la excelencia de la calidad del producto / servicio como su principal
objetivo (en un sentido extendido de la palabra “calidad”), evaluado como
el nivel de satisfacción del cliente alcanzado.
• Utiliza métodos matemáticos objetivos o, al menos, tan objetivos como
sea posible (hay un componente subjetivo).
Figura 2. Perspectivas del QFD.
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CEMIE-Océano
• Se puede implementar junto con todo el proceso de desarrollo del producto,
desde el análisis de mercado y cliente, hasta el diseño, ingeniería
de procesos y preproducción (este método puede modificarse, sin comprometer
los resultados obtenidos hasta ese momento).
• Intenta encontrar una correlación entre contextos no homogéneos, por
ejemplo, las necesidades del cliente y las características del producto (los
qué y los cómo), especificadas durante la etapa de diseño.
• Tiene como objetivo involucrar a cada función de la empresa en el proceso
de diseño.
• Ayuda a la dirección y los grupos de trabajo a tomar una decisión, que
pueda ponerse en práctica, y a hacer los compromisos necesarios; da una
indicación clara, un camino sólido y completo a seguir.
• Finalmente descompone problemas complejos y confusos en una estructura
ordenada de pequeños problemas, mucho más simples de resolver.
Finalmente, si se considera el entorno donde se puede aplicar qfd, además
del desarrollo de nuevos productos, este método debe estar vinculado a un
proceso de Gestión de Calidad Total, donde la satisfacción del cliente se coloca
como número principal (Ginn et al., 2010). Esta filosofía presenta un enfoque
nítido en el cliente, la gestión funcional transversal y el proceso en lugar de
la orientación al producto; desde este punto de vista, qfd es “un método de
mejora continua del producto, enfatizando el impacto del aprendizaje organizacional
en la innovación y se convierte en una herramienta de gestión para
modelar la dinámica del proceso de diseño”.
A través de la experiencia adquirida por más de 50 años, la metodología qfd
ha mostrado ser muy versátil además de poder ser ajustada a necesidades
específicas en diferentes campos de la actividad humana. La metodología de
qfd también puede ser asociada a otras herramientas para obtener resultados
más objetivos y poder usarse para diferentes propósitos como los mostrados
en la figura 3.
La información aquí presentada está organizada de tal forma que permita
al lector conocer los antecedentes y evolución de las matrices qfd. Posteriormente
se presenta y describen los sistemas usados para el desarrollo de
nuevos productos en la industria de ensamblaje y en la industria de procesamiento
la cual se describe con mayor detalle ya que este tipo de industria es
la que se toma como referencia para la elaboración del caso de estudio que
se presenta como ejemplo práctico relacionado con el deterioro de materiales
en ambientes marinos.
La metodología qfd puede además ser adaptada a cualquier tipo de requerimiento
y nivel de complejidad del material, producto, equipo o tecnología que
se requiera analizar. De esta manera se pueden evaluar diferentes alternativas
disponibles y también considerar aquellas que, sin ser del todo viables al momento
de su desarrollo, puede analizarse su desarrollo potencial en el futuro
cercano.
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Figura 3. Aplicaciones potenciales de las matrices QFD.
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CEMIE-Océano
Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos: La nitruración
con pastas del acero inoxidable para incrementar su resistencia a la corrosión
y al desgaste como caso de estudio
2
Evolución de los Sistemas
de Matrices QFD
El qfd se desarrolló en Japón hacia finales de la década de 1960 por dos
profesores japoneses: Yoji Akao y Shigeru Mizuno (1994). Desde sus inicios
esta metodología fue considerada parte del conjunto de técnicas de
la gestión total de calidad conocida en aquel país como Total Quality Control
(tqc). Durante este periodo las matrices se utilizaron para una amplia variedad
de propósitos, pero fue en Japón a principios de los setenta cuando Nishimura
(1972) presentó un trabajo sobre el uso de un gráfico similar a los usados como
matriz qfd en la planta de Mitsubishi Heavy Industry en Kobe. Este gráfico denominado
“Quality Chart” y cuyo objetivo era mejorar la calidad del producto
se aplicó durante el diseño de grandes buques de carga. Posteriormente, Yoji
Akao denominó a este gráfico “despliegue de calidad” (Maritan, 2015). Al mismo
tiempo, en abril de 1972, Akao, introdujo un concepto resumido por cuatro
ideogramas japoneses donde se explicaban las primeras pautas del método.
(figura 4). Este método desde entonces se convirtió en un procedimiento clave
para Toyota (Menon et al., 1994), usándolo inicialmente para reducir y controlar
el enorme problema de corrosión de la carrocería de los automóviles (Akao,
1990). En 1978 Mizuno y Akao publicaron su primer libro sobre qfd, el cual fue
traducido al inglés en 1994.
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CEMIE-Océano
Figura 4. Ideogramas japoneses del concepto QFD. Adaptado de: Salinas, J.D., 2015.
QFD Despliegue de la Función Calidad Paso a Paso El desarrollo del producto,. Ed Saldoria.
En 1988 el artículo titulado “The House of Quality” escrito por Hauser y Clausing
(1988), contribuyó a la popularidad del qfd. En él se presentó un proceso
de cuatro matrices que se utilizan secuencialmente para el proceso de desarrollo
de nuevos productos, desde la Voz del Cliente hasta la producción. Un
sistema similar de cuatro matrices para el desarrollo de productos fue diseñado
por el Dr. Fukuhara en Japón y promovido en los Estados Unidos por el
Instituto Americano de Proveedores (asi) (Ashby, 2005). A partir del desarrollo
de la Casa de la Calidad, los requisitos del cliente se traducen en requisitos de
diseño en este sistema. Estos requisitos de diseño pueden servir como ¿qué?
en una matriz consecutiva para expresar las demandas sobre las características
de la pieza, y luego pueden progresar hacia las matrices de planificación
de procesos y planificación de producción. Es importante reconocer que no
solo las propiedades individuales del producto, sino también sus calificaciones
de importancia calculadas asociadas y, lo que es más importante, las cifras
objetivo-seleccionadas se consideran para seleccionar las alternativas que se
consideran en la subsecuente matriz de cada una de las fases progresivas.
Las matrices qfd son adaptables y pueden modificarse según los objetivos y
20
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
requerimientos específicos de análisis. En 1990, Akao presentó el concepto de
matriz de matrices (Akao y Mazur, 2003). Este sistema de matrices debe considerarse
un sistema avanzado para usuarios experimentados de qfd. El sistema
original contiene 16 matrices e incluye las siguientes cuatro áreas (columnas):
implementación de calidad, implementación de tecnología, implementación
de costos e implementación de confiabilidad (figura 5). Akao recomienda comenzar
con la primera columna. El sistema goal / qpc, para el desarrollo del
concepto involucra el uso de 30 matrices (King, 1987). El número de matrices
dependerá de la complejidad del sistema y de la naturaleza de la aplicación.
En años más recientes el profesor Lager, bajo la tutela de Akao, propuso el
qfd de progresión múltiple (mpqfd) para aplicaciones industriales de procesos.
Este sistema está diseñado específicamente para adaptarse a las necesidades
y al uso de procesos industriales separando la matriz de procesos y la
matriz de materiales (figura 5).
La matriz de tecnología de productos relaciona los requisitos de diseño de
productos seleccionados con las características del producto y los mecanis-
Figura 5. La “Matriz de Matrices”, una presentación simplificada del sistema y sus componentes,
según Akao (1990). Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary Quality Function Deployment
for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
21
CEMIE-Océano
mos subyacentes para la creación de funcionalidades (Tottie et al., 2016; Lager,
2017). El sistema desarrollado por el profesor Lager, el cual se presenta en la
figura 6 será detallado en este documento.
Si bien la Voz del Cliente es una actividad orientada al mercado, la construcción
de una Casa de Calidad es una actividad más orientada al desarrollo. En
la figura 7 se ilustran brevemente los procesos de trabajo para las matrices
ascendentes restantes. Una vez seleccionados y delineados los requisitos de
diseño del producto, se puede iniciar la construcción tanto de la matriz de procesos
como de la matriz de productos y de materiales.
Figura 6. Matrices QFD incluidas en el Sistema de implementación de funciones de calidad de progresión
múltiple avanzada (mpQFD). Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary Quality Function Deployment
for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
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Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Figura 7. Esquema de integración de matrices en la metodología de trabajo mpQFD.
Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary Quality Function Deployment
for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
Escuchando la “Voz del Cliente”
Cuando se construye una casa nueva, uno de los asuntos más importantes que
hay que atender es asegurarse de que los cimientos sean sólidos y de buena
calidad. La base de la Casa de la Calidad en la metodología qfd es la Voz del
Cliente. En la figura 8 se ilustran las diferentes partes de la Voz del Cliente (los
requerimientos del cliente (1), Calificaciones de importancia del cliente (2) y la
evaluación comparativa del cliente (3)). El primer paso en el proceso qfd es
establecer las necesidades de los clientes a través del contacto directo, preferiblemente
en un diálogo interactivo. Si esto no se hace correctamente, o si
prevalece la visión tradicional de que las personas de la empresa “ya saben lo
que quiere el cliente”, existe un gran riesgo de que la posterior construcción
de matrices sea banal, sin sentido o incluso engañosa. Además, las técnicas
utilizadas para establecer los requisitos del cliente deben adaptarse naturalmente
a la estructura de la clientela de cada empresa y a la naturaleza de sus
productos.
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CEMIE-Océano
Figura 8. Ilustración simplificada de la Voz del Cliente. Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary
Quality Function Deployment for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
Las calificaciones de importancia del cliente de cada requerimiento del cliente
(1 = bajo; 9 = alto) y la evaluación comparativa (1 = deficiente; 9 = excelente)
se presentan en escalas ordinales. El perfil en rojo es el producto de la propia
empresa.
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Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos: La nitruración
con pastas del acero inoxidable para incrementar su resistencia a la corrosión
y al desgaste como caso de estudio
3
Casa de la Calidad:
el Denominador Común
de Todos los sistemas QFD
Una buena casa se puede construir de muchas formas, en muchos tamaños
y con muchos tipos diferentes de habitaciones, y una casa bien
diseñada se adapta a las necesidades del inquilino. De manera similar,
la Casa de la Calidad debe estar “hecha a la medida” de las necesidades del
proyecto de la empresa, y los diferentes tipos de habitaciones seleccionadas
deben adaptarse a los requisitos de desarrollo específicos e individuales del
producto. Por lo general, se necesita una cantidad considerable de tiempo y
esfuerzo para lograr una casa bien construida; de la misma manera, a menudo
es un ejercicio exigente construir una Casa de la Calidad que funcione bien y
sin “fallas ocultas”.
Al presentar la metodología qfd, es importante decidir sobre un lenguaje común
con términos claramente definidos. Este documento se basa en la teoría
de sistemas en la cual se considera un conjunto de elementos interrelacionados
entre sí y con el todo para lograr un objetivo común.
Por tanto, las diversas matrices también se denominan “componentes”, y
el conjunto total de matrices se denomina “sistema qfd”. Esta terminología
enfatiza la interrelación y la progresión entre las matrices respectivas, pero
25
CEMIE-Océano
también refleja la imagen clásica de la teoría del sistema (entrada de información,
el concepto de transformación del sistema en forma global e individual,
el resultado final de componentes y del sistema). Las partes individuales de
las matrices se denominan “habitaciones”, las cuales al igual que con las casas
“reales”, la arquitectura de una Casa de la Calidad se puede diseñar de acuerdo
con las necesidades del usuario y sus deseos.
La Casa de la Calidad es una técnica gráfica para definir la relación entre los
deseos del cliente y el producto (o servicio). Solo definiendo esta relación de
manera rigurosa se logra diseñar productos y procesos con las características
deseadas por los clientes. Definir esta relación es el primer paso para construir
un sistema de clase mundial.
La Casa de la Calidad (figura 8), es la más conocida y se considera como el
elemento central en el desarrollo del qfd (Menon et al., 1994; Herstatt et al.,
2004). En una revisión reciente de artículos publicados sobre qfd, alrededor
del 33% de los artículos considerados se concentran en la Casa de la Calidad
(Lager, 2017).
La Casa de la Calidad es una matriz que correlaciona las necesidades de
los clientes, también llamadas “Cualidades exigidas”, “¿qués?”, “Atributos del
cliente”, “Solicitudes del cliente” y son colocadas en las filas de la matriz correspondiente.
Las características técnicas, es decir, las prestaciones del producto,
también llamadas “Características de calidad”, “¿cómos?”, “Características de
ingeniería”, “Variables libre” o “Alternativas de solución” son colocadas en las
columnas. El cuerpo central de la matriz tiene un cierto número de celdas, el
número de filas multiplicado por el número de columnas, donde se pueden
insertar algunos símbolos, o directamente números, para simbolizar el vínculo
entre los ¿qués? y los ¿cómos?: los símbolos pueden expresar ausencia de
correlación (sin símbolo), correlación débil, media o alta (en nuestras matrices
usamos directamente numeración; una correlación débil con valor de 1, una
correlación media con valor de 5 y una correlación alta con valor de 9). El
Techo de la matriz está formado por celdas que contienen el vínculo positivo
o negativo entre cada característica, en comparación con todas las demás.
Efectivamente, la implementación de una característica puede hacer avanzar o
retrasar el desempeño de otra característica.
Los cimientos de la Casa de la Calidad se construyen sobre la importancia de
los ¿qués? (calculadas considerando su capacidad para atender las solicitudes
del cliente) y de los ¿cómos? (las funciones objetivo de las características técnicas,
así como la dificultad para alcanzarlas).
En la figura 9 se muestra la arquitectura de la Casa de la Calidad y en las
secciones siguientes se describen cada uno de sus elementos y algunas de
las consideraciones a tomar en cuenta para especificar cada uno de ellos. Los
elementos individuales se han numerado para facilitar su relación con el texto
explicativo.
26
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Figura 9. Arquitectura de la Casa de la Calidad. Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary
Quality Function Deployment for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
Identificando los requerimientos del cliente (¿qués?)
Antes de iniciar el proceso de recopilación de requisitos y datos de los clientes,
es necesario determinar quiénes son los clientes para quienes se propone
desarrollar el producto o servicio. Como clientes se pueden considerar los
usuarios finales, los clientes intermedios que venden el producto/servicio ofrecido
y los clientes internos. En la tabla 1 se presenta un ejemplo.
27
CEMIE-Océano
De tratarse de un producto genérico de venta masiva, se pueden realizar encuestas
en los puntos de venta tanto de la empresa como de los competidores
elegidos a todos los clientes que se encuentren realizando las compras.
Si se trata de productos más específicos de venta no masiva como puede
ser maquinaria o tecnología, se pueden realizar grupos focales, invitando al
menos a 15 personas a un ambiente controlado donde se llevará a cabo la
entrevista con los respectivos cuestionarios.
En la figura 10 se presenta las fuentes de información que pueden ser otorgadas
por los clientes.
Tipos de cliente
Interno
Intermedio
Externo
Tabla 1. Clasificación del tipo de cliente.
Descripción
Aquellos que se encuentran dentro de la organización, los cuales
reciben de una u otra forma un producto o servicio.
Normalmente son aquellos distribuidores o mediadores que conocen
las necesidades de distribución.
Son los clientes últimos: usuarios del producto o servicio.
Figura 10. Fuentes de información otorgadas por el cliente.
28
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Además, en el clima competitivo actual, los clientes esperan algo nuevo; esperan
que el proveedor presente sus propias ideas e innovaciones (impulso
tecnológico). Se deben recopilar todos los ¿qués? del cliente. Todo aquello
que se quiera o espere del producto. Es necesario entender que en este punto
se está capturando sus necesidades puras y no se debe esperar obtener especificaciones.
Para poder manejar las necesidades de los clientes (que pueden
ser muchas), es necesario que estas sean jerarquizadas. Una lluvia de
ideas puede ser una muy buena alternativa:
Para jerarquizar y agrupar las necesidades de los clientes por estratos se
recomienda utilizar niveles (ver tabla 2):
• Nivel 1. Aspectos estratégicos del producto / servicio.
• Nivel 2. Necesidades tácticas, aquellas que dan idea de cómo satisfacer
las necesidades del nivel 1. Cada necesidad del nivel 1 generará en promedio
3 necesidades de nivel 2.
• Nivel 3. Contiene las necesidades a detalle extraídas de la lluvia de ideas
(los ¿qués? del producto) y dan una primera pauta de cómo el equipo de
diseño puede satisfacer las necesidades del nivel 2 y del nivel 1.
Cuando se han adquirido los requisitos del cliente, el siguiente paso es aplicar
algún tipo de criterio de afinidad para clasificar los requisitos del cliente en
grupos homogéneos y construir gradualmente una estructura jerárquica. Al hacerlo,
también se debe intentar reducir el número de requisitos a proporciones
manejables sin perder el contacto con lo que se llama la Voz del Cliente. Por
tanto, al etiquetar los requisitos de los clientes, se debe intentar, en la medida
de lo posible, utilizar las propias palabras de los clientes.
Recopilación de calificaciones de importancia del cliente
Al indicar sus requisitos, los clientes generalmente no los ordenan en ningún
orden de importancia en particular. Un programa de desarrollo de productos
puede desviarse fácilmente en este punto si las personas de la empresa intentan
decidir qué requisitos del cliente son importantes y cuáles no. Este es un
asunto que debe decidir el cliente. Por lo tanto, se debe pedir a los clientes
que califiquen sus diversos requisitos en una escala de importancia.
Tabla 2. Ejemplo de jerarquización por niveles de las necesidades de los clientes.
Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3
Requerimientos
Funcionales
Resistencia a corrosión
Resistencia a desgaste
Zona Atmosférica
Zona de oleaje
Zona Sumergida
Zona de Impacto
Corriente submarina
29
CEMIE-Océano
Los clientes quieren que sus necesidades sean debidamente satisfechas, no
obstante, existen necesidades que son más importantes para ellos que otras.
El segundo paso consiste en asignar un grado de importancia a las necesidades
con la finalidad de evaluar los costos y beneficios de atender las más
importantes. Se usa regularmente una escala de Likert 1,2 (figura 11).
Conforme a la escala Likert, se califica el orden de importancia de cada uno
de los “¿qués?” identificados. Un procedimiento más objetivo, pero más laborioso
es el uso del proceso de análisis jerárquico (ahp, por sus siglas en inglés)
(Tottie et al., 2016).
En la tabla 3 se muestra un ejemplo para el caso de superficies de estructuras
y dispositivos que hipotéticamente trabajarían en condiciones de corrientes
submarinas.
Realización de una evaluación comparativa del cliente
Cuando llegue el momento de que el cliente tome una decisión de compra,
comparará, de forma sistemática o, más probablemente instintivamente, las
características de un producto seleccionado con un producto de la competencia.
De hecho, el cliente realizará un análisis competitivo, o una evalua-
Figura 11. Ejemplo de la escala de Likert.
1
https://www.surveymonkey.com/mp/likert-scale/
2
http://tesisdeinvestig.blogspot.com/2011/06/escala-de-likert.html
30
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Tabla 3. Ejemplo de jerarquización por niveles de las necesidades de los clientes.
Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Importancia
Requerimientos
Funcionales
Resistencia a corrosión
Resistencia a desgaste
Zona Atmosférica 1
Zona de Oleaje 4
Zona Sumergida 5
Zona de Impacto 4
Corriente Sumergida 5
ción comparativa del producto, para usar el término actualmente popular. Por
tanto, es importante que una empresa haga lo mismo antes de embarcarse
en su programa de desarrollo. De forma tal, que los clientes que califiquen el
rendimiento del producto de la empresa en una escala en comparación con
los mejores competidores. La figura 7 muestra cómo se pueden presentar los
resultados, utilizando un diagrama de perfiles. Sin embargo, se debe de tener
en cuenta que aún no se ha decidido si se deben hacer intentos para satisfacer
los diversos requisitos y en qué medida.
Síntesis preliminar de la Voz del Cliente
Para presentar brevemente el uso preliminar de la Voz del Cliente, los resultados
de un análisis simplificado se presentan a continuación:
• La posición del requisito No. 4 es buena y no necesariamente necesita
mejorarse más, ya que la posición del producto de la empresa ya es sobresaliente.
• La posición del requisito No. 6 es excelente, ya que tener un buen desempeño
aquí no tiene ninguna importancia para el cliente.
• El requisito No. 9 se suele denominar “punto de venta”, ya que este requisito
es de suma importancia para el cliente y la posición del producto
propio de la empresa es excelente; ¡debe ser explotado por Ventas y Marketing!
• El requisito No. 10 es de importancia media para el cliente, y la mala posición
del producto de la empresa incentiva las mejoras del producto de
la empresa.
Se pueden considerar a los dos competidores más fuertes del mercado
como referencia. Se emplea nuevamente la escala de Likert.
De los requisitos del cliente a los requisitos de diseño del producto
Al diseñar una Nueva Casa, generalmente se comienza por pensar en cómo
debería verse ese lugar y la arquitectura general preferida. Después de algún
tiempo, uno debe definir y transferir tales ideas a un diseño básico. De manera
similar, la Voz del Cliente debe traducirse en requisitos de diseño de producto
medibles que puedan guiar la innovación de productos en el futuro.
31
CEMIE-Océano
Lo que hay que intentar es traducir esos requisitos cualitativos en términos
más cuantificables desde el punto de vista técnico. En el proceso qfd, se toma
cada requisito del cliente o ¿qué? por separado y pregunta ¿cómo? y con ¿qué?
técnica se puede medir. Por lo tanto, se agrega una lista coincidente de ¿cómos?
de requisitos de diseño de producto a la lista de requisitos del cliente. En
el desarrollo de productos de la empresa, y cuando los requisitos individuales
del cliente deben traducirse en requisitos de diseño del producto, cada requisito
en la dimensión del cliente a menudo se relaciona con múltiples requisitos
en la dimensión de atributos del producto, como se ilustra en la figura 12.
Figura 12. Múltiples relaciones entre los requisitos del cliente (¿QUÉs?) y los requisitos de diseño
del producto (¿CÓMOs?). Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary Quality Function Deployment
for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
32
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
En una matriz qfd se colocan los ¿cómos? de los requisitos de diseño de
producto en ángulo recto con los ¿qués? de los requisitos del cliente y, por
lo tanto, es necesario definir una matriz de relaciones en la que se pueden
identificar y evaluar todas las relaciones posibles, (ver Figura 8). Así nació el
sistema Matricial.
Construyendo la matriz de relaciones
Cuando un propietario toma posesión de una Nueva Casa, recibirá las llaves
para abrirla. La combinación de ¿qués? y ¿cómos? en la matriz de relaciones es
la clave que desbloquea el uso general y la estructura de la Casa de la Calidad.
Encontrar las relaciones entre los ¿qués? y ¿cómos? permitirá delinear esfuerzos
en la línea de producción y establecer controles de calidad al momento de
producir con la finalidad de satisfacer los requerimientos de los clientes.
Trazar todos los ¿cómos? en ángulo recto con los ¿qués?, y establecer una
matriz en la que la relación de cada requisito del cliente versus cada requisito
de diseño de producto esté representada por un área de relación separada, es
el punto de partida en el uso de la metodología qfd. Posteriormente, se puede
utilizar esta matriz, para determinar si existe alguna relación entre un requisito
del cliente y un requisito de diseño del producto y, de ser así, qué tan fuerte
es la relación.
En la matriz de relaciones de la Casa de la Calidad, se suelen utilizar los siguientes
tres símbolos:
• Una relación fuerte: marcada con un anillo doble (a menudo en diferentes
colores) y en cálculos numéricos asignados con el valor de 9.
• Una relación medianamente fuerte: Marcada con un solo anillo y en cálculos
numéricos asignados con el valor de 5.
• Una relación débil: Marcada con un triángulo y en cálculos numéricos
asignados con el valor 1.
• Sin relación: Una relación vacía, que en cálculos numéricos se asigna con
el valor 0. La ausencia de uno de los símbolos anteriores indica que no
hay ninguna relación.
• Una posible relación interesante: marcada con un signo de interrogación.
Un área en la que no hay conocimiento existente pero que es definitivamente
de interés para explorar más a fondo.
Mediante una lluvia de ideas, las relaciones de los ¿qués? con los ¿cómos?
son definidas por un equipo de diseño industrial que debería estar conformado
por personal de producción, ventas, marketing y diseñadores para tener
una óptica global de la situación.
Seleccionando direcciones de mejora
En general, se descubren muchos detalles en una casa nueva que deben mejorarse.
Asimismo, puede haber varios requisitos de diseño de producto que
33
CEMIE-Océano
deban mejorarse en un nuevo producto. En esta sala, encima de la matriz de
relaciones, se identificará la dirección de mejoras para cada Requisito de Diseño
de Producto, para luego apoyar la construcción de la matriz de correlación
(el “Techo”).
Cuando se han identificado y utilizado todos los Requisitos de Diseño de
Producto para la construcción de la matriz de relaciones, es esencial establecer
las direcciones deseadas para la mejora de cada Requisito de Diseño
de Producto individual para un producto nuevo o mejorado. Las tres posibles
alternativas para seleccionar son:
• Cuanto más, mejor: ilustrado con una flecha apuntando hacia arriba.
• Cuanto menos, mejor: ilustrado con una flecha apuntando hacia abajo.
• Valor objetivo: ilustrado con un anillo.
Esta habitación debe completarse antes de que se pueda hacer el “Techo”
de la Casa de la Calidad. Naturalmente, en el desarrollo de esta sala se encontrarán
características interesantes de los requisitos de diseño de productos
individuales.
Sin embargo, al seleccionar entre las diferentes alternativas, se debe evaluar
cada Requisito de Diseño de Producto “en forma aislada” de la influencia sobre
otros Requisitos de Diseño de Producto; sus correlaciones serán entonces
atendidas luego en el “Techo” de la Casa de la Calidad.
Diseñando la matriz de correlación
Una casa bien construida tiene un Techo que la protege de las fuertes lluvias
y la nieve, para ello, el Techo se suele construir con planos inclinados pronunciados.
En la parte superior de la Casa de la Calidad, encontrará un “Techo” de
forma similar. El propósito de este Techo es proporcionar una habitación donde
se puedan explorar y evaluar las relaciones entre los requisitos de diseño
de productos individuales.
Cuando uno quiere mejorar un requisito de diseño de producto y, por lo
tanto, cambiar el valor de desempeño de un ¿cómo? seleccionado en un producto,
tal cambio a menudo puede afectar a otros ¿cómos? El aumento de la
dureza de un material, por ejemplo, a menudo reduce su dureza. Por tanto,
es importante investigar e identificar las correlaciones que pueden existir. Es
importante también determinar si cambios en los requisitos de diseño en lo
individual se refuerzan o contrarrestan entre ellos. Por lo tanto, se debe construir
un Techo sobre la matriz de relaciones, que generalmente se llama matriz
de correlación. En la matriz de correlación, los siguientes símbolos se utilizan
comúnmente:
• Un anillo doble: una fuerte relación positiva.
• Un solo anillo: una relación positiva débil.
• Una doble cruz: una fuerte relación negativa.
• Una sola cruz: una débil relación negativa.
34
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Así, se establece qué requisitos de diseño son “amigables” y cuáles son
“hostiles” entre sí. La Matriz de correlación es un bloque de construcción muy
importante en la Casa de la Calidad, porque un producto bien optimizado a
menudo es el resultado de una serie de compromisos cuidadosamente considerados
entre los requisitos de diseño de producto individuales. En otras
industrias manufactureras que producen productos ensamblados, la gran cantidad
de componentes múltiples generalmente no interactúan sustancialmente
o podrían seleccionarse para no interactuar. En las industrias de procesos, que
suelen producir productos más o menos homogéneos y sin ensamblar, esta
sección de la matriz es, por lo tanto, de mucha mayor importancia en la innovación
de productos.
Cálculo de calificaciones de importancia técnica
Las casas a menudo se construyen con un sótano, y a menudo uno encuentra
un sótano espacioso que es útil para muchos propósitos diferentes. La Casa
de la Calidad generalmente se construye con diferentes tipos de pisos; en
su “sótano”, una de las habitaciones obligatorias es la habitación donde las
calificaciones de importancia del cliente se traducen en calificaciones de importancia
técnica. En la construcción de una Casa de la Calidad, se ha creado
una nueva dimensión de requisitos del cliente, en la que las calificaciones de
importancia de los requisitos de diseño de producto se pueden traducir en
calificaciones de importancia técnica.
Se deben cuantificar los ¿cómos? y establecer valores objetivos que permitan
llegar a cubrir las necesidades establecidas de los clientes con respecto al
producto. Para ello es necesario establecer el peso absoluto de los ¿cómos?:
esto se logra haciendo la sumatoria de la multiplicación de la importancia asignada
a cada ¿qué? por el valor de relación del ¿como? correspondiente.
La ecuación empleada para el cálculo del peso absoluto es la siguiente:
Con el peso absoluto de cada ¿cómo? se obtiene la traducción en calificaciones
de importancia técnica del ¿cómo? correspondiente. Si se desea determinar
el peso relativo de cada ¿¿cómo?, se considera la suma de los pesos
absolutos corresponde a cada ¿cómo? Los pesos relativos se calculan dividiendo
cada peso absoluto de cada ¿cómo? entre la suma total de los pesos
absolutos de todos los ¿cómo? relacionados, a través de la siguiente fórmula:
La importancia técnica proporciona una medida aproximada de los diversos
requisitos de diseño de productos sobre la base de las calificaciones origina-
35
CEMIE-Océano
les de los clientes. Esta es una de las características más importantes de la metodología
qfd y representa un beneficio significativo de la Casa de la Calidad,
ya que facilita la priorización adicional y el establecimiento de objetivos para
atributos de productos individuales.
Realización de una evaluación comparativa técnica
Se ha creado una dimensión técnica completamente nueva de los requisitos
del cliente y ahora se puede hacer un nuevo análisis competitivo, en esta dimensión
técnica. Por lo tanto, se puede realizar una evaluación comparativa de
cada atributo del producto medible en la dimensión técnica de cada ¿cómo?,
lo que brinda la oportunidad de comparar el rendimiento del producto de la
empresa con los productos de la competencia. Junto a la sección de evaluación
competitiva del cliente, tenemos una nueva sala en la casa, realización de
una evaluación comparativa del cliente, esta evaluación comparativa técnica
es un asunto completamente interno en el que el producto de la empresa y
las propiedades del producto competitivo se examinan y evalúan para cada
requisito de diseño de producto. En las industrias de procesamiento, este tipo
de evaluación comparativa se realiza generalmente en el propio laboratorio de
la empresa a través de técnicas de ingeniería inversa.
Establecimiento de objetivos para la fase de progresión
y el desarrollo del concepto
Cuando el dueño de una Nueva Casa finalmente se muda, toma posesión de
la casa y comienza a vivir en ella, este es el objetivo deseado de todo el esfuerzo.
De manera similar, una vez que se hayan completado todos los pasos
anteriores, es hora de que el equipo del proyecto comience a utilizar la Casa
de la Calidad. El corazón de la metodología qfd no son las matrices como
tales, sino el uso de las matrices en la innovación de productos y procesos. El
equipo del proyecto puede ahora, “bajo el mismo Techo”, poner en práctica
sus conocimientos en una plataforma para el desarrollo futuro de nuevos conceptos
de productos.
Ahora se ha terminado de construir la Casa de la Calidad y es posible analizar
y evaluar qué tan bueno es el producto de la empresa en comparación con
los productos de la competencia y qué tan bien el producto de la empresa ha
satisfecho los diversos requisitos del cliente que hemos traducido en dimensiones
técnicas. Sin embargo, es importante tener en cuenta que todavía no
se ha decidido si se va a mejorar (o reducir) la intensidad de los atributos del
producto o en qué medida, ¡y ciertamente aún no se ha desarrollado un nuevo
producto!
Sin embargo, uno ha desarrollado una plataforma “basada en hechos” para
un mayor desarrollo de un producto nuevo o mejorado, y puede establecer
cifras objetivo para un nuevo producto, que se encuentran en la habitación en
36
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
la parte inferior de la matriz presentada en la Figura 8. En resumen, estos objetivos
pueden considerarse como un “tamiz” que se puede implementar para
filtrar los conceptos de productos y procesos relacionados en el futuro.
Analizando la Casa de la Calidad
El análisis de esta matriz identifica varias áreas clave:
• Áreas en las cuales tenemos liderazgo y debemos mantener la posición.
• Áreas donde podemos ganar ventaja competitiva.
• Áreas donde estamos atrás y debemos alcanzar a nuestros competidores.
No existe ningún conjunto de procedimientos para analizar la matriz. El equipo
debe trabajar junto, permitiendo discusiones libres y abiertas. Deben examinar
sistemáticamente cada requerimiento del cliente y toda la información
asociada. Inicialmente, se debe verificar cada columna para tratar de encontrar
relaciones fuertes. Si no se encuentra ninguna, entonces merece una mayor
atención. En el caso de una columna, significa que se ha introducido una característica
de ingeniería que no se necesita. No es raro encontrar características
de ingeniería que son históricas o representan la voz del ingeniero
y no tienen relación real con un requerimiento del cliente. En el caso de una
fila, significa que un requerimiento del cliente puede no haber sido adecuadamente
satisfecho. Si esto ocurre, se debe verificar nuestras correlaciones para
asegurar que no hemos pasado nada por alto. Si es necesario, se debe hacer
una sesión de lluvia de ideas para generar características de ingeniería para
satisfacer el requerimiento del cliente. Esta situación es particularmente seria
si concierne a requerimientos regulatorios o técnicos. Éstos deben ser satisfechos,
de otro modo puede que no seamos capaces de fabricar el producto o,
si se hace, puede que no se cumpla con los requerimientos legales. Un estudio
qfd se trata de encontrar qué es lo que quieren nuestros clientes y asegurar
que esas características sean incorporadas al producto final para asegurar que
esos deseos son satisfechos. Esto debe tenerse en cuenta cuando analizamos
la matriz. Se comienza con los requerimientos del cliente y sistemáticamente
examinamos nuestra posición competitiva y nuestra capacidad para improvisar.
Se debe trabajar a través de los requerimientos del Cliente en orden de
importancia – el más importante primero.
Como se señaló antes, los valores objetivos son los niveles de desempeño
requeridos para cada característica de ingeniería, con el objetivo de satisfacer
las expectativas del cliente. Éstos no deben estar basados en algún nivel de
capacidad de producción; si durante el análisis se evidencia que lo anterior no
ha sido cumplido, entonces el valor objetivo debe ser modificado.
La metodología qfd de hoy en día, lamentablemente, a menudo se presenta
de una manera bastante superficial, utilizando descripciones simplificadas de
la Casa de la Calidad y terminando con una presentación de cómo las demandas
de los clientes están progresando hacia la producción utilizando cuatro
matrices consecutivas. Sin embargo, al analizar el uso industrial de la metodo-
37
38
CEMIE-Océano
logía, se encuentra que pocas empresas han probado alguna vez la fase de
progresión a niveles más profundos y, por lo tanto, la mayoría de las empresas
no han utilizado y explotado la metodología en toda su extensión. Lo primero
que a menudo le gusta hacer al propietario de una casa nueva es pasear por
la casa y hacer una inspección de todas las estancias e instalaciones que se
han incluido en el diseño, para decidir cómo utilizarlas de la mejor manera. Una
vez construida la Casa de la Calidad, ha llegado el momento de realizar una
inspección similar y, en un análisis exhaustivo, aprovechar y desplegar la gran
cantidad de información generada y organizada.
Sorprendentemente, el análisis matricial es una actividad que a menudo se
pasa por alto en las presentaciones del uso de la metodología qfd en libros
de texto y artículos. La razón de esta lamentable omisión puede ser una falta
de familiaridad con la metodología como tal o el agotamiento del equipo del
proyecto qfd después de la construcción de la Casa de la Calidad y la finalización
de todas las habitaciones. Sin embargo, aprovechar el “fruto” de la metodología
tiene lugar no solo durante la fase de aprendizaje del desarrollo de
la matriz, sino también en las discusiones y análisis exhaustivos de la riqueza
de información dentro de la Casa de la Calidad a través de una perspectiva
holística en todas las salas de la matriz. “El fin último de la metodología qfd no
es desarrollar matrices, sino usar las matrices en la innovación de productos”.
El análisis de la matriz muestra áreas de importancia las cuales deben ser
afrontadas. qfd por sí solo no resuelve los problemas de ingeniería por nosotros,
qfd es un foro para la reunión y organización de toda la data relevante
para un diseño, qfd enfoca la atención en lo que el cliente desea y obliga
a establecer objetivos para las características de ingeniería de tal modo de
asegurar la satisfacción de nuestro cliente. En este contexto qfd muestra qué
hacer, no cómo hacerlo. Un gran volumen de esfuerzo debe emplearse en la
preparación un estudio de primer nivel. Un compromiso similar debe hacerse
para resolver cualquier problema de ingeniería que haya aparecido. Las mejores
técnicas de resolución de problemas deben ser empleadas, se recomienda
fuertemente el uso de diseño de experimentos. Hay dos beneficios adicionales
de qfd que puede que no sean tan obvios. Primero, funciona como un facilitador
de un equipo multidisciplinario al diseño de producto. Segundo, es un
excelente medio de documentación para registrar las opciones consideradas
y las decisiones tomadas durante el diseño de producto.
El primer nivel del estudio de qfd ha sido ahora completado. Las etapas tempranas
se preocuparon de encontrar que es lo que los clientes realmente quieren
en el producto. Luego se continúa con el desarrollo de las características
de ingeniería que pueden ser usadas para asegurar la satisfacción del cliente.
Las próximas etapas involucran correlacionar las dos, destacando las características
que entran en conflicto y estableciendo valores objetivos. Durante el
establecimiento de los valores objetivos quedó claro que no se conocía suficiente
acerca de algunos aspectos del diseño, como, por ejemplo, el respaldo
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
de los asientos y el perfil de los cojines. Esta es una de las fortalezas de qfd;
ésta destaca áreas de debilidades que son importantes para los clientes, así
una vez que un problema ha sido identificado podemos atacarlo. Se llega a
este punto durante las etapas finales. El análisis de la matriz muestra áreas de
importancia las cuales deben ser afrontadas qfd enfoca la atención en lo que
el cliente desea e impulsa a establecer objetivos para las características de
ingeniería de tal modo de asegurar la satisfacción de nuestro cliente
Hay dos beneficios adicionales de qfd que puede que no sean tan obvios.
Primero, funciona como un facilitador de un equipo multidisciplinario al diseño
de producto. Segundo, es un excelente medio de documentación para registrar
las opciones consideradas y las decisiones tomadas durante el diseño de
producto.
Precauciones a tener con QFD
qfd está diseñado para producir una vista general de mucha información específica,
no hay que perderse en el detalle. Igualmente, importante es asegurar
que se le da suficiente tiempo al proceso y que los recursos correctos (particularmente
personas) están disponibles. Es vital dirigir qfd como un proceso.
Figura 13. Proceso de generación de la Casa de la Calidad y su consecuente listado crítico de calidad.
Adaptado de: Salinas, J.D., 2015.QFD Despliegue de la Función Calidad Paso a Paso El desarrollo del
producto,. Ed Saldoria.
39
CEMIE-Océano
Cuando la experiencia se haya ganado, la mayoría de los productos nuevos
o revisados pueden ser pasados a través del sistema, sin embargo, el primer
intento puede producir una avalancha de papeleo innecesario si no se controla
apropiadamente y esto puede ser desastroso si demasiados proyectos se
atacan muy tempranamente.
qfd es una de las herramientas más completas para producir, investigar y
desarrollar un producto o servicio, esto considerando sólo sus aplicaciones
básicas. Un ingeniero en Calidad debe contar con los conocimientos de qfd
dentro de su bagaje intelectual y no puede dejar que los avances en cada una
de las técnicas y herramientas de calidad lo dejen atrás. Se debe continuar investigando
y leyendo a mayor profundidad, en éste documento solamente se
revisan las herramientas para facilitar el desarrollo personal del profesional de
la calidad, el aprendizaje y el perfeccionamiento no se debe terminar nunca,
ya que esto es precisamente lo que definirá al Profesional de la Calidad de
un aficionado o simplemente de quien aplica ocasionalmente algunas buenas
prácticas como parte de su trabajo.
Aunque el área de desempeño final del lector no sea directamente a cargo
de la calidad de su empresa, puede y debe aplicar las técnicas y buenas prácticas
en todos los ámbitos de su desempeño profesional y se dará cuenta que
también son aplicables al ámbito personal.
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Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos: La nitruración
con pastas del acero inoxidable para incrementar su resistencia a la corrosión
y al desgaste como caso de estudio
4
Progreso de los Requisitos
del Diseño de Productos
a través del Sistema
de Producción
Sobre la base de la Casa de la Calidad, se pueden establecer requisitos
de diseño, calificaciones de importancia técnica y cifras objetivo, no solo
para un producto nuevo o mejorado, sino también como una guía para
las capacidades necesarias del sistema de producción relacionado. Por lo tanto,
se pueden utilizar los ¿Cómos? y sus cifras objetivo de la Casa de la Calidad
como ¿qués? en cada matriz subsecuente para proyectar la Voz del Cliente
en todo el entorno de producción de la empresa. Hay dos arquitecturas de
sistemas qfd que se utilizan comúnmente hoy en día, una en la industria de
ensamblaje y la otra en la industria de procesos.
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42
CEMIE-Océano
Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos: La nitruración
con pastas del acero inoxidable para incrementar su resistencia a la corrosión
y al desgaste como caso de estudio
5
Industria de Ensamblaje
La matriz que se ha discutido hasta ahora es el primer nivel del sistema de
matrices qfd. En la práctica muchas compañías no van mucho más allá de la
primera matriz llamada “Casa de la Calidad” El sólo desarrollo de esta fase
puede producir beneficios significativos para las organizaciones, sin embargo,
si deseamos asegurar que la Voz del Cliente se disperse por toda la compañía,
se puede extender el proceso qfd para incluir otras partes del ciclo de vida
del producto. El diagrama de la figura 14 presenta un esquema que integra el
sistema de qfds para una empresa de ensamblaje. Los pasos y características
de cada una de las matrices serán descritos en los párrafos siguientes.
Matriz de planificación del producto
La planificación del producto es el primer nivel de todo el proceso qfd y corresponde
a la “Casa de la Calidad”.
Como hemos visto, en esta etapa los requerimientos del cliente se traducen
en requerimientos apropiados para la compañía. En esta etapa la compañía
identifica los tipos de clientes, el tipo de producto que cada uno de ellos quiere
y cómo estos clientes perciben la calidad.
La matriz qfd desarrollada en esta etapa se usa para analizar las complejas
relaciones entre los requerimientos del cliente y las características de ingeniería
o características de servicio que tienen que cumplir con esos requerimientos.
Del desarrollo de esta matriz se obtienen:
43
CEMIE-Océano
Figura 14. Modelo QFD en cascada para industrias de ensamblaje. Adaptado de: Salinas, J.D., 2015.
QFD Despliegue de la Función Calidad Paso a Paso El desarrollo del producto,. Ed Saldoria.
• Los requerimientos del cliente.
• Los requerimientos de diseño.
• La matriz de relaciones.
• Las calificaciones de importancia de los requerimientos del cliente.
• Las calificaciones de importancia de cada servicio o característica de ingeniería
relacionadas con la importancia de los requerimientos.
• Las interrelaciones entre los requerimientos de diseño que proveen información
acerca de los efectos positivos o negativos que cada característica
puede producir sobre otra.
• Las calificaciones del cliente: cómo los clientes perciben los productos de
la compañía comparados con los de los competidores.
• Una comparación del producto con los productos de la competencia contra
los valores objetivos adoptados.
El desarrollo de esta fase de qfd da un mejor entendimiento del producto y
los competidores en relación con los requerimientos del cliente. Este análisis
permite tomar decisiones acerca del diseño del producto o servicio para asegurar
la satisfacción del cliente.
La observación de la matriz qfd puede proporcionar información valiosa relacionada
con la forma de enfocar el producto, por ejemplo, la compañía puede
darse cuenta que está desarrollando actividades que no están enfocadas
hacia la satisfacción del cliente. Entonces, pueden establecerse prioridades
dentro de las características que tienen que ser mejoradas en el producto y
la gerencia puede tener la seguridad que esas prioridades están enfocadas
hacia las necesidades del cliente. También es posible encontrar espacios en el
mercado, analizando las calificaciones del cliente.
44
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Matriz de despliegue de las partes
Esta matriz permite la identificación de las características críticas de cada uno
de los componentes que apoyan los requerimientos de diseño establecidos
en la matriz previa (figura 13), que muestra que los “¿cómos?” de la matriz anterior
toman el lugar de los “¿qués?” de ésta.
El primer paso en el Despliegue de las partes es organizar el producto en
partes características en la misma forma como los requerimientos del cliente
son organizados en primarios, secundarios y terciarios en la fase previa. El producto
es separado en subsistemas y estos subsistemas son descompuestos
en partes (ver figura 15). En esta etapa las principales características de cada
parte son enumeradas. Es necesario describir las partes que son críticas en
su diseño. Estas descripciones son parámetros de especificaciones para las
partes. Los parámetros pueden incluir medidas, apariencia, uso, etc.
Las características de las partes se colocan en la parte superior de la matriz,
en la misma forma como se colocaron las características de ingeniería en la
matriz anterior, esto permite establecer las prioridades y las relaciones. Entonces
se puede analizar el impacto de cada característica con las medidas de
desempeño. El resultado del análisis dará la importancia de cada característica
para establecer las prioridades que guiarán a la satisfacción del cliente.
Matriz de planificación del proceso
Los parámetros de proceso son los “¿cómos?” de la matriz de planificación de
proceso. La planificación del proceso también tiene que comenzar con el desarrollo
de un diagrama de proceso de arriba hacia abajo (top-down) que tiene
Figura 15. Despliegue de las características de las partes. Adaptado de: Salinas, J.D., 2015.
QFD Despliegue de la Función Calidad Paso a Paso El desarrollo del producto,. Ed Saldoria.
45
CEMIE-Océano
que describir el proceso de ensamblado del sistema. Este proceso tiene que
descomponerse en los procesos clave de los sub-ensamblajes y las operaciones
requeridas para hacer esos procesos (ver figura 16)
Cuando los pasos de las operaciones han sido identificados, es necesario
identificar los parámetros clave de operación de las operaciones que se necesitan
para completar los sub-ensamblajes. Estos parámetros pueden ser mediciones,
ajustes de máquinas, calibración de instrumentos, etc.
Los parámetros de proceso tienen que ser priorizados tomando en cuenta su
influencia en las características de las partes.
Planificación de la producción
La matriz de Planificación de la Producción no es una matriz como las de las
etapas previas. Es una tabla que es usada como una lista de verificación de los
asuntos que se han tomado en cuenta en la planificación de los pasos de producción
Esta matriz se usa para permitir una fácil transición desde desarrollo
hacia manufactura.
El objetivo de esta etapa es minimizar las variaciones controlables en el proceso
de manufactura. Siguiendo el mismo proceso, los “¿cómos?” de la matriz
previa pasan a ser los “¿qués?” en ésta. Esta tabla permite que la planificación
de la producción pueda ser guiada por los requerimientos del cliente presentados
en la primera etapa. Así, esta tabla debe incluir asuntos como preparación
de máquinas, métodos de control, tamaño de muestra, documentación,
entrenamiento, mantenimientos. Estos asuntos están localizados en la parte
superior de la tabla y los parámetros de los procesos clave al lado. La tabla se
llena con comentarios, valores objetivos e información relevante similar.
Figura 16. Despliegue de los parámetros de proceso. Adaptado de: Salinas, J.D., 2015.
QFD Despliegue de la Función Calidad Paso a Paso El desarrollo del producto,. Ed Saldoria.
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Centro Mexicano de Innovación
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Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos: La nitruración
con pastas del acero inoxidable para incrementar su resistencia a la corrosión
y al desgaste como caso de estudio
6
Industria de Procesamiento
Matriz de procesos
En la figura 17, se ilustra el vínculo entre la Casa de la Calidad presentada anteriormente
y la matriz de procesos.
En otras industrias de manufactura, a veces se recomienda seleccionar y
avanzar solo aquellos requisitos de diseño de producto que son nuevos, importantes
y difíciles para la progresión de la fase.
En las industrias de procesos, que fabrican productos más o menos homogéneos,
tal enfoque no es factible debido a las fuertes interrelaciones entre
todos los requisitos de diseño de producto. En consecuencia, si el número de
¿cómos? en la Casa de la Calidad es inferior a 20, todos ellos generalmente
deben progresar hacia la matriz de procesos. Sin embargo, trate de evitar múltiples
requisitos de diseño de producto de carácter similar, para mantener la
matriz de proceso limitada a un tamaño y formato manejables.
Procesos y parámetros de diseño de procesos
Los parámetros de control de proceso son los parámetros del proceso de producción
que se utilizan para controlar equipos de proceso individuales, procesos
unitarios o partes totales de estructuras de proceso, o nuevos parámetros
de proceso que podrían ser de interés para desarrollar un futuro sistema de
producción mejorado para productos nuevos o mejorados. En la revisión e
47
CEMIE-Océano
Figura 17. Relación de transferencia entre la Casa de la Calidad y la matriz de procesos.
Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary Quality Function Deployment
for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
identificación de dichos parámetros de control del proceso, el equipo de qfd
debe seguir la lógica del proceso utilizando “diagramas de flujo del proceso”
y diseños existentes y, debe seguir el flujo de material desde la introducción
inicial de la materia prima en el sistema de producción, hasta el producto terminado.
Las materias primas (ingredientes) y sus especificaciones también deben
incluirse aquí siguiendo el flujo del proceso como se muestra en la figura 18.
Los parámetros de diseño de proceso son aquellos que Influyen en el producto
y que están relacionados con las características del equipo usado. Se
recomienda organizar los parámetros de proceso en un orden jerárquico bien
estructurado, lo que posteriormente facilitará el uso y la comprensión de la
matriz. Estas estructuras jerárquicas de ¿qués? y ¿cómos? mejoran la visibilidad
y la comprensión del proceso. Se recomienda que se omitan parte de
los parámetros de diseño de proceso que influyen poco en el producto para
hacer la matriz más pequeña y más fácil de desarrollar y usar. Se deben incluir
parámetros que tienen un intervalo de control y un impacto pronunciado en las
propiedades del producto.
48
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Figura 18. Un modelo esquemático (muñeca rusa) y un ejemplo de la compleja cadena
de producción en las industrias de procesos (Tottie y Lager, 1995). <
Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary Quality Function Deployment
for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
Si el sistema de procesamiento es una cadena muy larga y extendida de
varios subprocesos interrelacionados, como se muestra en la figura 19, generalmente
es aconsejable seleccionar solo la parte de la cadena de proceso
donde se crean la mayoría de las funcionalidades del producto. interfaciales
en la matriz de proceso puede obstaculizar seriamente el uso de la matriz.
Durante el análisis, a veces se descubren nuevos parámetros potenciales
que son difíciles de controlar utilizando la tecnología de proceso o los sensores
disponibles en la actualidad. Debido a que dichos parámetros pueden
ser de vital importancia en el futuro pudieran desarrollarse nuevos parámetros
de proceso suplementarios. Estos parámetros deben incluirse en la matriz de
proceso, indicándose con un tipo de fuente o un color especial.
Es recomendable identificar los instrumentos de medición, las métricas, los
puntos de ajuste, los niveles de tolerancia y las especificaciones de la materia
prima de los parámetros del proceso que influyen en el producto. Usar en la
matriz de proceso diferentes estilos de fuente. Por ejemplo, los parámetros de
proceso medidos en línea deben marcarse con una fuente en negrita, mientras
que los parámetros de proceso medidos fuera de línea deben marcarse con
una fuente normal.
49
CEMIE-Océano
Figura 19. Estructura general de la Matriz de Materias Primas. Adaptado de: Lager, T, 2020.
Contemporary Quality Function Deployment for Product and Process Innovation. Ed World
Scientific Publishing.
Construyendo la matriz de relación de procesos
La matriz de relación de procesos se puede desarrollar de manera similar a
la matriz de relación de productos en la Casa de la Calidad. El curso de acción
general es seleccionar un parámetro de proceso y discutir, evaluar y determinar
si los cambios en la intensidad del parámetro (menor o mayor) influirán
en cualquier requisito de diseño de producto. Si hay una influencia, se debe
estimar qué tan fuerte es la relación.
En el sistema mpQFD, las secciones de control de procesos relacionados se
integran en la matriz de procesos y se insertan directamente debajo de la matriz
de relaciones. Estas secciones están destinadas principalmente a indicar
cómo se controla cada parámetro del proceso en la actualidad. Además, es de
interés revisar todos los parámetros del proceso que influyen en el producto
en la matriz del proceso e indicar cuáles están actualmente controlados en
línea (marque el texto con una fuente en negrita) y cuáles no están controlados
hoy pero que se pueden controlar en el futuro (fuente en cursiva).
50
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Las secciones complementarias relacionadas con el estado del control del
proceso podrían incluir “qué tan difícil de controlar”, “qué tan importante controlar”
y “dirección para las mejoras del control del proceso”. Debe observarse
que la matriz de procesos y sus secciones asociadas para el control de procesos
no constituyen un modelo de control de procesos, pero puede dar un
insumo importante con tal propósito.
La gran cantidad de parámetros de proceso que influyen en el producto y
sus relaciones con la gran cantidad de requisitos de diseño de producto crean
una imagen multivariante que puede estimular y desafiar los modelos para el
control de procesos. El desarrollo de una matriz de procesos puede, por lo
tanto, brindar sugerencias y aportes para el desarrollo posterior de “modelos
explicativos conceptuales” para el control de procesos multivariados y una mejor
comprensión del proceso.
Matriz de materias primas
Una matriz de materias primas es el instrumento que facilita una mejor comprensión
de la materia prima y ayudará a responder la siguiente pregunta:
“¿Cómo se relacionan los requisitos de diseño de producto y los requisitos de
proceso con los requisitos de materia prima? La pregunta anterior puede reformularse
de la siguiente manera:
• ¿Qué tan buenas son las características individuales (especificaciones)
de las materias primas utilizadas en el proceso de producción en la
actualidad? y ¿cómo se comparan con las materias primas de proveedores
competitivos o con posibles materiales sustitutos?
• Dejando a un lado las especificaciones actuales de las materias primas
suministradas, ¿cuáles serían las especificaciones generales para una serie
de “materias primas perfectas para el futuro” para un producto nuevo
o mejorado? (dejando de lado también si es posible obtener tales especificaciones
y cómo).
• Teniendo en cuenta los requisitos de diseño de producto para el desarrollo
de un producto nuevo o mejorado, ¿cuáles son los tres requisitos de
diseño de materia prima más importantes para lograr un producto nuevo
o mejorado?
En la figura 19 se representa la estructura general de una matriz de materias
primas en la cual los requisitos de producto y proceso sobre materias primas
se utilizan como ¿qués?, y los requisitos de diseño de materias primas se utilizan
como ¿cómos? Los requisitos de diseño de producto se seleccionan y
progresan desde la Casa de la Calidad, y los requisitos de proceso complementarios
son los requisitos internos que el proceso de producción realiza
sobre las propiedades de la materia prima.
Los requisitos de diseño de materias primas generalmente incluyen muchas
de las especificaciones que se entregan al área de adquisiciones de la empre-
51
52
CEMIE-Océano
sa para ser negociadas con proveedores de materias primas. El desarrollo de
la matriz de relación de materias primas es similar al desarrollo de la matriz de
relación de producto en la Casa de la Calidad, y lo mismo ocurre con muchas
de las secciones complementarias asociadas que se utilizan en esta matriz.
En las industrias de procesos, el proceso de producción generalmente se
suministra no solo con una serie de materias primas, sino también con una serie
de reactivos o ingredientes modificadores. Sin embargo, al desarrollar las
matrices de materias primas, se recomienda inicialmente seleccionar solo una
materia prima importante para comenzar y desarrollar otras matrices de materias
primas complementarias más adelante. Tenga en cuenta que los requisitos
de proceso y producto seleccionados también se pueden utilizar más adelante
en el desarrollo de todas las materias primas y matrices de ingredientes.
En general, es aconsejable desarrollar cada matriz de materia prima como un
“sub-gráfico” separado. El uso de sub-gráficos simplificará el desarrollo posterior
y las discusiones con proveedores individuales de materias primas o ingredientes.
La figura 19 también muestra cómo se pueden lograr las interacciones
entre las matrices de materias primas individuales mediante la integración de
matrices de correlación en el Techo combinado. Después del desarrollo de
múltiples matrices de materias primas, es posible que sea necesario ajustar las
cifras objetivo-provisionales (¿cuántos?), que también se ilustran en la figura
20.
Por otro lado, si el número de ¿cómos? es mayor que 20, se recomienda solo
avanzar un número seleccionado de ¿cómos? en la matriz de materia prima.
Se pueden usar los siguientes criterios:
• Seleccionar “atributos funcionales del producto” con altas calificaciones
de importancia técnica de la Casa de la Calidad; marque esos ¿qués? en
una fuente negra normal.
• Para los productos de consumo y las especificaciones de productos que
generalmente se comunican con los clientes, incluidas las tablas de contenido
del producto, marque esos ¿qués? con una fuente verde.
• Para productos destinados a clientes, el enfoque debe estar en los atributos
del producto que se comunican con los clientes; marque esos ¿qués?
con una fuente verde.
• Los requisitos de diseño de producto que durante el análisis matricial de
la Casa de la Calidad han sido identificados para mejorar el desarrollo de
un producto nuevo o mejorado son naturalmente importantes para avanzar
hacia la matriz de materias primas; marque esos ¿qués? con una fuente
en negrita.
• Si, en el desarrollo de los ¿cómos? en la Casa de la Calidad, se han identificado
nuevos requisitos de diseño de producto, incluidos nuevos métodos
de prueba, dichos ¿cómos? son realmente importantes para avanzar
hacia la matriz de materias primas; marque esos ¿qués? con una fuente
en cursiva.
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Figura 20. Uso de matrices de correlación para la integración de múltiples matrices de materias primas.
Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary Quality Function Deployment for Product and Process
Innovation. Ed World Scientific Publishing.
El equipo de qfd debe considerar todos los criterios anteriores y decidir qué
requisitos de diseño de producto deben seleccionarse para la progresión de
la fase en la matriz de materias primas. Sin embargo, el principio rector general
para la selección de los requisitos de diseño del producto y el uso de la matriz
de materias primas es ayudar al desarrollo de materias primas para mejorar el
rendimiento del producto y la producción.
Identificando los requisitos de diseño de la materia prima.
En el desarrollo de los requisitos de diseño de materias primas para ser utilizados
como ¿cómos? en la matriz de materias primas, los métodos de prueba
existentes y el análisis químico y sensorial para la materia prima seleccionada
generalmente representan un buen punto de partida. Sin embargo, la experiencia
indica que los requisitos de diseño de materias primas existentes y las
53
CEMIE-Océano
especificaciones de materias primas relacionadas que se utilizan para la adquisición
de materias primas a menudo deben complementarse con una serie de
requisitos funcionales más sofisticados para cumplir mejor con el desarrollo de
productos nuevos o mejorados. Además, la definición de los métodos de prueba
y sus métricas relacionadas para todos los requisitos de diseño de materias
primas también deben incluirse en la matriz, junto con las especificaciones de
las materias primas y los niveles de tolerancia.
En la figura 21 se muestra la interrelación entre las matrices de la Casa de la
Calidad y de procesos con la matriz de materias primas.
Figura 21. Diseño de la matriz de materias primas utilizando información tanto de la casa de la calidad
como de la matriz de procesos. Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary Quality Function Deployment
for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
54
Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos: La nitruración
con pastas del acero inoxidable para incrementar su resistencia a la corrosión
y al desgaste como caso de estudio
7
Matriz A de Productos
La forma de medir los requisitos de diseño de productos (atributos del producto)
suele ser bien conocida por las empresas del ramo industrial de
procesamiento. Sin embargo, las características inherentes del producto
que provocan tales propiedades del producto son a menudo menos conocidas
y, en general, mucho más difíciles de medir. Cuanto más estructuralmente heterogéneo
es un producto, mayor es la necesidad de la matriz A del producto
la cual es una matriz complementaria a la Casa de la Calidad. Esta matriz, por
lo tanto, proporciona una comprensión profunda de ¿por qué? un producto
adquiere ciertas funcionalidades y sirve como un instrumento para una investigación
más sistemática de los mecanismos subyacentes que crean tales
propiedades. La pregunta anterior podría desagregarse en las siguientes tres
preguntas detalladas:
• Seleccionar los requisitos de diseño de producto funcionales más importantes
(atributos del producto) para mejorar en el desarrollo de un producto
nuevo o mejorado, ¿cuáles son las características del producto más
importantes por mejorar?
• En una revisión de esas características importantes del producto, ¿cómo
se comparan con las características de los productos de la competencia?
• ¿Qué se puede aprender de una revisión de la información contenida en
la matriz A de productos sobre sobre las características del producto en
55
CEMIE-Océano
el desarrollo de atributos funcionales de productos nuevos o mejorados?
La Matriz A de productos es el instrumento que facilita una mejor comprensión
de las funcionalidades del producto y ayudará a responder la pregunta:
“¿Cómo se relacionan los requisitos de diseño de producto en la Casa de la
Calidad con las características inherentes del producto?”
La estructura general y el diseño de la Matriz A de productos se muestran
en la figura 22. Los requisitos de diseño de productos seleccionados de la
Casa de la Calidad se utilizan como los ¿cómos? en esta matriz. Los ¿cómos?
también incluyen requisitos nuevos de diseño de productos y sus métodos de
prueba relacionados, que se han descubierto y delineado durante el primer
análisis matricial de la Casa de la Calidad. Las calificaciones de importancia
técnica relacionadas para ambos tipos de requisitos también podrían progresar
en esta matriz. Los requisitos de diseño de productos seleccionados se
introducen y conectan a través de la matriz de relaciones en la otra dimensión
de la matriz con las características del producto, los ¿por qués? La matriz de
relaciones traduce las calificaciones de importancia de los requisitos de diseño
del producto en calificaciones de importancia de las características explicativas
del producto.
Figura 22. Estructura general de la matriz A de productos. Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary
Quality Function Deployment for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
56
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Proceso de trabajo general
para la matriz A de productos
El proceso de trabajo general para el desarrollo de la matriz A de productos
se muestra en la figura 23. Los pasos del proceso recomendados se resumen
aquí y en las siguientes secciones se explicarán con más detalle.
Figura 23. El proceso de trabajo general para la Matriz A de productos. Adaptado de: Lager, T, 2020.
Contemporary Quality Function Deployment for Product and Process Innovation. Ed World Scientific
Publishing.
57
CEMIE-Océano
Selección de los requisitos de diseño
del producto a partir de la Casa de la Calidad
Cuando se revisan los requisitos del cliente, los ¿qués?, en la Casa de la
Calidad, si existe la necesidad de introducir nuevos requisitos de diseño de
producto para medir los requisitos del cliente no respondidos, esos ¿cómos?
complementarios deben incluirse en la matriz A de productos. Es además necesario
desarrollar conceptualmente métodos de prueba y métricas asociadas,
y a menudo sofisticadas, destinadas a capturar y medir dichos requisitos.
Si existen requerimientos de diseño de producto que no se miden de manera
continua en el proceso de producción, o si involucran investigación y desarrollo,
esta es la matriz donde deben introducirse.
Se puede obtener una mejor comprensión del producto mediante el desarrollo
de la matriz A de productos en productos que tienen funcionalidades
complejas o que tienen un diseño estructural internamente. La figura 24 ilustra
cómo los requisitos de diseño de producto seleccionados de la Casa de la Calidad,
los ¿cómos?, progresan hacia la matriz A de producto, relacionándolos
con las propiedades inherentes (estructurales) del producto u otras propiedades
explicativas, llamadas ¿por qués?
En el desarrollo de esta matriz, los ¿cómos? previamente desarrollados por
la Casa de la Calidad deben ser analizados y evaluados si se van a incluir como
¿cómo? en esta matriz. En consecuencia, si el número de ¿cómos? es inferior
a 20, todos ellos deberían progresar en general a la matriz de producto A. Si el
número de ¿cómos? en la Casa de la Calidad es mayor que 20, solo un número
seleccionado de ¿cómos? debe estar en la matriz de producto, para ello se
pueden utilizar los siguientes criterios:
• En primer lugar, se recomienda elegir “atributos funcionales del producto”
con altas calificaciones de importancia técnica de la Casa de la Calidad;
marque esos ¿cómos? en una fuente negra normal.
• Si, en el desarrollo de los ¿cómos? en la Casa de la Calidad, se han identificado
nuevos Requisitos de Diseño de Producto, incluidos nuevos métodos
de prueba, dichos ¿cómo? son realmente importantes para avanzar
hacia la matriz de producto; marque esos ¿cómos? con una fuente en
cursiva.
• Los Requisitos de diseño de producto que, durante el análisis matricial
de la Casa de la Calidad, han sido identificados para mejoras en el desarrollo
de un producto nuevo o mejorado son naturalmente importantes
para avanzar hacia la matriz de producto; marque esos ¿cómos? con una
fuente en negrita.
El equipo qfd debe considerar todos los criterios anteriores y decidir qué
requisitos de diseño de producto deben seleccionarse para la fase de progresión
a la matriz A de producto. Sin embargo, el principio rector general
para la selección de requisitos de diseño de producto y el uso de la matriz de
58
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
producto A es obtener una mejor comprensión del producto para lograr un
rendimiento mejorado en la innovación del producto.
Figura 24. Diseño de la matriz A de productos. Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary Quality
Function Deployment for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
59
CEMIE-Océano
Identificar las características
explicativas del producto
Para crear la Matriz A de productos, las sesiones de intercambio de ideas sobre
las características que crean la funcionalidad de un producto deben llevarse
a cabo junto con representantes de la empresa de investigación aplicada y
desarrollo de productos. Estas características inherentes del producto pueden
luego clasificarse y organizarse en una estructura jerárquica y denominarse
¿por qués? en la matriz. Dado que los métodos de prueba de la empresa a veces
no se correlacionan bien con el comportamiento correcto de un producto
en los procesos de producción de los clientes, uno de los objetivos de la matriz
A de producto es examinar métodos de prueba internos potencialmente mejores
para desarrollar productos nuevos o mejorados. Por lo tanto, la Matriz A de
producto es una herramienta no solo para relacionar los requisitos de diseño
del producto, los ¿cómos?, con las características del producto exploratorio,
los ¿por qués?, sino también, y lo más importante, para guiar el desarrollo de
mejores métodos de prueba.
El desarrollo de la matriz A de productos a menudo demuestra ser un viaje
de aprendizaje largo e iterativo. Dado que muchas de estas características del
producto, los ¿por qués?, a menudo nunca se han recopilado y estructurado
sistemáticamente, el desarrollo de esta parte de la matriz puede llevar un tiempo
y un esfuerzo considerable por parte de la organización de I+D. Durante las
reuniones consecutivas, se debe involucrar a diferentes expertos y especialistas
internos, y esto debe continuar a lo largo del desarrollo de la matriz A de
productos.
Iniciar pruebas de laboratorio
en la dimensión ¿por qués?
En la anterior comparación técnica de la Casa de la Calidad de la empresa
se utilizaron los requisitos de diseño de producto y sus métodos de prueba
y métricas asociadas. Los “resultados de intensidad” se tradujeron posteriormente
en una “escala de valor” que ilustra los diferentes rendimientos
del producto en la dimensión técnica. Los resultados señalan qué tan bueno
es el producto de la empresa para cada uno de sus atributos de producto.
En la matriz A de productos, la funcionalidad del producto para el cliente se
complementa con la investigación de cómo dichos atributos del producto se
relacionan con las características explicativas individuales del producto, los
¿por qués?. Usando las mismas muestras de comparación técnico anterior,
ahora es posible comenzar las pruebas de laboratorio de las características
del producto exploratorio de la competencia en la dimensión ¿por qués? Los
resultados se insertan en la matriz A del producto para ser revisados en el
análisis de la matriz posterior.
60
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Desarrollar y diseñar secciones
de interés complementarias
• Dependiendo de los productos y familias de productos específicos de
la empresa, a menudo hay varias secciones alternativas para insertar en
esta matriz. Sin embargo, dado que estas secciones suelen ser específicas
de un producto.
• Dado que a menudo interactúan varias características exploratorias del
producto, a veces es interesante desarrollar y diseñar una matriz de correlación
como Techo lateral para la matriz A del producto A.
Análisis matricial
El proceso de la matriz A proporciona un instrumento excepcional para el
“aprendizaje organizacional” y una colección de conocimiento “tácito” sobre
un producto existente en la organización de I+D. Por lo tanto, la matriz A de
producto bien administrada debería estar en un estado de cambio constante
durante las actividades de desarrollo de productos en curso y en los ciclos de
desarrollo futuros. Como se señaló anteriormente, esta matriz proporcionará
una plataforma para el desarrollo de “modelos explicativos conceptuales” los
cuales describen cómo las funcionalidades del producto se relacionan con características
inherentes del producto más o menos medibles. Dependiendo del
tamaño y la complejidad de la matriz A del producto, el análisis matricial puede
llevar solo un día, aunque puede tardar dos días. Es de suma importancia que
este evento se lleve a cabo en un ambiente creativo relajado y que se dé suficiente
tiempo para las discusiones. Se recomienda el uso de notas de bandera
para capturar información tácita durante las discusiones.
Parte I Realizar una
“visita guiada de la matriz A de proceso”
Dado que el desarrollo de la matriz A de procesos es generalmente un proceso
prolongado temporalmente con muchos ciclos de desarrollo iterativos,
se recomienda que se asigne medio día para recapitular los pasos anteriores
en el desarrollo de la matriz, familiarizar a todos los participantes con las diferentes
secciones y luego decidir sobre una agenda para el análisis. Si el desarrollo
de la matriz A de procesos se ha relacionado con una introducción de
la metodología qfd como tal, también es recomendable que inicialmente se
proporcione una breve revisión del sistema mpqfd. Además, si algunos miembros
no han estado directamente involucrados en el proyecto de desarrollo de
producto específico, es necesario introducir el proyecto general y el objetivo
del proyecto.
61
CEMIE-Océano
Parte II Analizar diferentes partes
de la matriz en trabajos grupales separados
La matriz A de proceso generalmente está bien estructurada en la dimensión
de característica del producto exploratorio. La estructura jerárquica de las características
generalmente proporcionará un buen consejo sobre cuántos grupos
diferentes deben desplegarse en el trabajo en grupo (por ejemplo, para
un producto homogéneo como un cartón, un grupo podría trabajar con características
de superficie, otro con características estructurales inherentes, etc.).
Antes del inicio de los trabajos grupales, marque el 20 % más importante y el
20 % menos importante Características explicativas del producto con diferentes
colores.
Cada grupo debe revisar las siguientes áreas temáticas:
Grupo A: análisis de una sección de las características
explicativas del producto y métodos de prueba relacionados
• Revisar las características explicativas del producto en la perspectiva de
sus relaciones con los requisitos de diseño del producto. ¿Alguna de las
partes horizontales de la matriz carece de “valor” o contiene solo relaciones
débiles, lo que indica que dichas características explicativas del
producto no se relacionan realmente con ningún requisito de diseño de
producto? ¿Deberían eliminarse de la matriz o no se comprenden bien las
relaciones?
• Revisar y analizar la parte seleccionada de la matriz de relaciones y centrarse
especialmente en las Características Explicativas del Producto más
importantes. ¿Se seleccionan para ellos los símbolos adecuados para fortalecer
la relación? Realice notas y comentarios para insertarlos en el software
como “notas de marca”.
• ¿Cómo se pueden medir hoy las características explicativas importantes
del producto y qué “características no medibles” le gustaría poder medir
en el futuro? ¿Qué nuevos métodos de prueba deben desarrollarse o qué
tipo de instalaciones y equipos de investigación se necesitan para tales
mediciones?
• Para comprender mejor las relaciones individuales en la matriz de relaciones,
¿qué tipo de investigaciones teóricas o experimentales se deben
realizar? Sugerir actividades adecuadas y sugerir posibles organismos de
investigación nacionales o colaboradores internacionales.
Grupo B: análisis de una sección de las características
explicativas del producto y métodos de prueba relacionados
Considerando la información generada por el grupo A, complemente la información
indicada en las partes III y IV las cuales se describen a continuación.
62
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Parte III Presentaciones de los resultados
del trabajo en grupo
La presentación del trabajo en grupo debe ser realizada por los líderes de grupo
de trabajo seleccionados utilizando diapositivas preparadas y en una vista
complementaria de la versión impresa en papel de la matriz.
Parte IV Discusión y síntesis de los resultados
de manera integral y decisiones sobre acciones futuras
La siguiente lista de preguntas a responder y acciones a tomar es solo provisional,
ya que cada proyecto puede requerir actividades de análisis separadas:
• Revise y responda las tres preguntas articuladas anteriormente
• ¿Cómo se comparan las importantes características explicativas del
producto de los propios productos de la empresa con tales características
de los productos de la competencia en una perspectiva de comparación
técnica? ¿Qué se puede aprender sobre la importancia de las características
explicativas individuales del producto?
• ¿Qué tipo de actividades de investigación aplicada internas o externas de
carácter teórico o experimental deben iniciarse para un mayor desarrollo
del conocimiento contenido en la matriz de producto A? Si es posible,
sincronícelo con actividades o programas en curso.
Delinear un plan de acción para las actividades
de investigación aplicada de la empresa.
Las experiencias y conclusiones del análisis matricial deben desarrollarse en
un plan de acción y un programa de investigación aplicada por parte de la empresa.
Dicho plan de acción debe seguir en parte los temas y la estructura presentados
anteriormente para el análisis de la matriz. El programa puede incluir:
• Un programa de investigación general destinado a mejorar la comprensión
de áreas importantes seleccionadas de la matriz de productos A delineadas
durante el análisis de la matriz.
• Un programa de investigación que se centre en cómo se pueden comprender
y mejorar mejor determinadas características explicativas importantes
del producto.
• Un programa para el desarrollo de importantes métodos de prueba e instalaciones
de investigación para determinadas características explicativas
importantes del producto.
63
64
CEMIE-Océano
Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos: La nitruración
con pastas del acero inoxidable para incrementar su resistencia a la corrosión
y al desgaste como caso de estudio
8
Matriz B de Productos
La Matriz B de productos es el instrumento facilitador para una mejor comprensión
de las funcionalidades del producto y ayudará a responder la
siguiente pregunta: “¿Cómo se relacionan las características explicativas
inherentes del producto de la Matriz A del producto con los parámetros del
proceso que influyen en el producto de la matriz del proceso?”
La Matriz A de producto presentada anteriormente relaciona los requisitos
de diseño del producto con las características explicativas medibles del producto,
y ambos parámetros del producto se miden en el laboratorio.
La Matriz B de productos es una combinación de los contenidos de esas
dos matrices que relaciona las características explicativas del producto, los
¿por qués?, con los parámetros del proceso que influyen en el producto, los
¿cómos?, y por lo tanto intenta explicar cómo se forman esas características
inherentes del producto en el proceso de producción. Cuanto más estructuralmente
heterogéneo es un producto, mayor es la necesidad de la matriz B de
producto debido a que ayuda a investigar sistemáticamente las dependencias
de las características inherentes del producto en las condiciones del proceso.
La pregunta planteada al inicio de esta sección puede desagregarse en las
tres siguientes preguntas más detalladas:
65
CEMIE-Océano
• Al seleccionar las características explicativas del producto más importantes
para mejorar en el desarrollo de un producto nuevo o mejorado
(ver matriz A de producto), ¿Cuáles son los parámetros de proceso del
producto más importantes para controlar y mejorar?
• ¿Qué se puede aprender de una revisión de la información contenida en la
Matriz de productos B y el conocimiento más avanzado de cómo se hacen
las características explicativas del producto en el proceso de producción?
• ¿Qué tipo de actividades de investigación aplicada internas o externas
son necesarias para un mayor desarrollo del conocimiento contenido en
la matriz B de producto? Si es posible, sincronizado con actividades o
programas en curso. ¿Hay alguna sugerencia para socios colaborativos?
En la figura 25, se muestra la estructura general y el diseño de la matriz B de
producto, incluidas algunas de las secciones de la matriz más utilizadas.
Figura 25. Estructura general de la Matriz B de producto. Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary
Quality Function Deployment for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
66
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Proceso de trabajo general para la matriz B de producto
El proceso de trabajo general para el desarrollo de la matriz B de productos se
muestra en la figura 26. Esta figura describe los pasos recomendados del proceso,
los cuales se explicarán con mayor detalle en las secciones siguientes.
Seleccione las características explicativas del producto de la matriz
A de productos, incluidas sus calificaciones de importancia calculada
Todas las características explicativas del producto de la matriz A de producto
generalmente deben seleccionarse para el desarrollo de la matriz B del producto,
como se ilustra en la figura 27.
Identificar y seleccionar los parámetros del proceso que influyen
en el producto de la Matriz del proceso
En la selección de los parámetros de proceso que influyen en el producto, el
consejo general es seleccionar los parámetros de control de proceso más importantes
considerando la matriz de procesos desarrollada previamente (ver
Figura 26. El proceso de trabajo para la Matriz B de productos. Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary
Quality Function Deployment for Product and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
67
CEMIE-Océano
Figura 27. Diseñando la matriz B de producto a partir de la matriz A de producto y la matriz
de procesos. Adaptado de: Lager, T, 2020. Contemporary Quality Function Deployment for Product
and Process Innovation. Ed World Scientific Publishing.
figura 16). Si la progresión de la fase ha sido adecuadamente administrada,
esos parámetros deberían reflejar las preferencias más importantes de los requerimientos
de diseño de producto de la Casa de la Calidad previamente
desarrollada.
• Construyendo la Matriz de Relaciones. Construya la Matriz de relación
con las características explicativas del producto como los ¿por qués? y
los parámetros del proceso influyentes del producto como los ¿cómos?
Revise y discuta la fuerza de cada relación (inserte “notas banderas”).
• Recalcular el índice de importancia de las características explicativas del
producto en índices de importancia de los parámetros del proceso que
influyen en el producto. Recalcule las relaciones de importancia de las
características explicativas del producto en clasificaciones de importancia
de los parámetros del proceso que influyen en el producto.
• Desarrollar y diseñar secciones de interés complementarias. Dependiendo
de la naturaleza de los productos y familias de productos específicos
de la empresa, a menudo hay varias secciones alternativas por insertar en
esta matriz.
68
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
• Análisis matricial. Una Matriz B de producto bien administrada debería
estar en un estado de cambio constante durante las actividades de desarrollo
de productos y en los ciclos de desarrollo futuros. Como se señaló
anteriormente para la matriz A de producto, esta matriz también proporcionará
una plataforma para el desarrollo de “Modelos Explicativos Conceptuales”
que describen cómo las características explicativas del producto
se relacionan con el proceso de producción y sus parámetros de
proceso los cuales influyen en el producto.
Revisión total y de las secciones individuales
de la matriz B de producto
Parte I Realice una “visita guiada del proceso de la matriz B”
y revisen la información en conjunto
Dado que el proceso de desarrollo de las matrices es a menudo un proceso
prolongado en el tiempo, se aconseja que se asigne tiempo para recapitular
los pasos anteriores en el desarrollo de la matriz, volver a familiarizar a todos
los participantes con las diferentes secciones y esbozar una agenda para el
análisis.
Parte II Analizar las diferentes partes y el contenido
de las secciones en un trabajo de grupo separado
Grupo A-Análisis de las características exploratorias del producto y de la
matriz de relaciones. Marque el 20 % más importante de las características
explicativas del producto y el 20 % menos importante en la matriz total con
diferentes colores
• Revisar las características explicativas más importantes del producto en
la perspectiva de sus relaciones con los parámetros del proceso que influyen
en el producto. ¿Algunas partes horizontales de la matriz carecen
de “relleno” o contienen solo relaciones débiles, lo que indica que tales
características explicativas del producto no pueden realmente controlarse
en el proceso de producción? ¿Deberían ser controladas?
• Para comprender mejor las relaciones individuales en la matriz de relaciones,
¿qué tipo de investigaciones teóricas o experimentales se deben
realizar? Sugerir actividades adecuadas y potenciales organismos de investigación
nacionales e internacionales de colaboración.
Grupo B. Análisis de los parámetros del proceso que influyen en el producto.
Marque el 20 % más importante y el 20 % menos importante del producto que
influye en los parámetros del proceso en la matriz con diferentes colores.
• Algunas partes verticales de la matriz carecen de “relleno” o contienen
solo relaciones débiles. ¿Esta falta de relación indica que los parámetros
del proceso que influyen en el producto no se relacionan realmente con
69
CEMIE-Océano
ninguna característica explicativa del producto? ¿No se comprenden bien
las relaciones o deberían eliminarse de la matriz los parámetros del proceso
que influyen en el producto?
• Revisar los parámetros más importantes de proceso que influencian el
producto en la perspectiva de sus relaciones con las características explicativas
del producto (calificaciones de importancia recalculadas a partir
de las calificaciones de importancia de las características explicativas del
producto). Analizar los patrones de relación para los parámetros individuales.
Presentación del trabajo en grupo
y síntesis final de los resultados
Parte I Presentación de los resultados del trabajo en grupo
La presentación del trabajo en grupo debe ser realizada por los líderes del grupo
de trabajo seleccionados utilizando diapositivas preparadas y, si se desea,
una vista grande de la versión impresa en papel de la matriz.
Parte II Discusión y síntesis de los resultados
de manera holística y decisiones sobre acciones futuras
La siguiente lista de preguntas que deben responderse y las acciones que
deben tomarse son solo provisionales, ya que cada proyecto puede requerir
actividades de análisis separadas:
• Revise y responda las tres preguntas anteriores planteadas “Presentación
de la matriz B de producto y el proceso de trabajo guía para el desarrollo
de la matriz”.
• ¿Cuáles son los parámetros más importantes de proceso del producto
para influir en las características explicativas más importantes del producto?
• ¿Cómo y bajo qué condiciones de proceso se pueden mejorar las
características explicativas importantes del producto?
Delinear un plan de acción para las actividades
de investigación aplicada de la empresa.
Las experiencias y conclusiones del análisis matricial deben desarrollarse en
el marco de un plan y programa de acción para la investigación aplicada de la
empresa. Se recomienda que dicho plan de acción siga los temas y la estructura
presentados anteriormente para el análisis de la matriz.
El programa puede incluir:
• Un programa de investigación general con el objetivo de mejorar la comprensión
de áreas importantes seleccionadas de la matriz B de producto,
delineadas durante el análisis de la matriz.
70
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
• Un programa de investigación centrado en una mejor comprensión de
cómo las características explicativas del producto se pueden comprender
y producir mejor en el proceso de producción; en busca de modelos conceptuales
explicativos para la elaboración de las características explicativas
deseadas del producto.
71
Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos: La nitruración
con pastas del acero inoxidable para incrementar su resistencia a la corrosión
y al desgaste como caso de estudio
9
Caso de Estudio
Análisis Tecnológico del Proceso
de Nitruración con Pastas para Reducir
el Deterioro del Acero aisi 304 en Ambientes
Marinos Usando la Metodología
de las Matrices qfd
Introducción
La degradación de los componentes metálicos por corrosión en ambientes
marinos es un tema de amplio interés debido a los problemas de mantenimiento
y a su consecuente gasto económico. Las condiciones de exposición son
las principales variables que determinan el comportamiento de los diferentes
materiales, por ello la adaptabilidad de cualquier material se relaciona con los
cambios en sus características en respuesta a un estímulo externo, lo que conduce
a debilitar sus propiedades (Davis, 2000). La velocidad de corrosión puede
ser considerada como el cociente de la corrosividad del medio ambiente
con respecto a la resistencia a la corrosión de un material (Schweitzer, 2007a).
El objetivo es lograr disminuir el deterioro de aceros en ambientes marinos
a través del empleo de un proceso tecnológico de nitruración con pastas. Los
metales tienen una tendencia natural a volver a su estado de energía más bajo
cuando se combinan con oxígeno y agua para formar óxidos de hierro (produc-
73
CEMIE-Océano
tos de corrosión), por lo que la reactividad del medio ambiente local es lo que
determina el daño por corrosión real (micro-entorno en la superficie local del
metal)(Schweitzer, 2007b) (figura 28).
Debido a los efectos que el medio ambiente marino tiene hacia los materiales,
se puede considerar como restricción la zona en la que se ubican los materiales,
por ello se ha considerado un perfil de intensidad de corrosión, mismo
que se presenta en la figura 29, donde se pueden observar 3 zonas marinas:
zona atmosférica (de salpicaduras), zona de impacto de oleaje (de mareas) y
zona sumergida (inmersión) (Manhar y DhanakNikolaos, 2016. Se puede observar
que la zona con mayor efecto en la corrosión tanto para dispositivos
pequeños como para estructuras grandes es en la zona de oleaje (Marea media
– alta), por lo cual, nuestro estudio se centra hacia las afectaciones en esta
zona, considerando tanto la corrosión debida al medio ambiente como por el
desgaste generado por el impacto del oleaje.
Para poder evaluar la importancia de una tecnología es necesario determinar
principalmente los requerimientos funcionales, las restricciones, el ciclo
de vida y los gastos involucrados. Para el caso de este estudio se consideran
cinco matrices qfd en el siguiente orden: diseño de producto, materiales, proceso,
equipo y condiciones de operación. Posteriormente se realizó la hoja de
Figura 28. Fenómeno de corrosión en la naturaleza (Zeithaml, 1981).
74
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Figura 29. Perfil de la intensidad de corrosión ( Lehtinen y Lehtinen, 1982).
ruta, integrando en él, los resultados obtenidos de las matrices qfd. La hoja de
ruta es una herramienta de apoyo en la gestión y planificación de tecnologías,
cuyo enfoque proporciona un medio estructurado y gráfico para explorar y
comunicar las relaciones entre mercados, productos, tecnologías y recursos a
lo largo del tiempo (Phaal et al., 2004. Es importante enfatizar que es necesaria
la intervención de especialistas de las áreas de negocios, mercadotecnia,
desarrollo de productos e investigación para lograr una hoja de ruta de buena
calidad (Geum et al., 2015). Como resultado se tendrá un esquema gráfico que
muestra los hitos o puntos clave del desarrollo de productos o servicios en una
escala de tiempo (Loginov et al., 2018).
75
CEMIE-Océano
Metodología
Para tomar la determinación innovar una tecnología, es necesario emplear herramientas
que permitan analizar y evaluar diferentes alternativas tecnológicas
para el desarrollo de nuevos productos o como es nuestro caso, el análisis tecnológico
del proceso de nitruración. El qfd, por tanto, facilita la planificación y
la comunicación multifuncional durante el desarrollo de productos en un ambiente
de ingeniería concurrente. Proporciona un marco estructurado para traducir
la “Voz del Cliente” en las acciones y compromisos de recursos necesarios
para satisfacer sus expectativas y reducir el tiempo del ciclo de desarrollo
de productos (Menon et al., 1994; Govers, 1996)). Para el análisis tecnológico
de nitruración con pastas se empleó un sistema de cinco matrices qfd: diseño
de producto, materiales, procesos, equipo y condiciones de operación. En la
figura 30 se presenta el esquema general de la estructura de una matriz qfd.
Los ¿qué? corresponden al análisis de requerimientos y restricciones que se
evaluarán de los diferentes ¿cómos? indicados en cada una de las matrices,
se indican en la columna izquierda (eje vertical). Por otro lado, los ¿cómo? se
indican en el eje horizontal. El interior de la matriz contendrá la valoración otor-
Figura 30. Estructura básica de una matriz QFD.
76
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
gada a la relación que presentan los ¿qué? con los ¿cómo? Para nuestro estudio
hemos considerado subdividir los ¿cómo? en subgrupos que contendrán
la información pertinente a cada caso, en la figura 31 se presenta un esquema
que indica los subgrupos que integran a cada matriz evaluada.
Por otra parte, para llevar a cabo la semi-cuantificación de la correlación entre
los ¿qué? y los ¿cómo?, se consideraron 3 valores numéricos: para una
relación débil un valor de 1; para una relación moderada un valor de 5 y para
una relación fuerte un valor de 9. Una vez calificadas todas las relaciones se
puede realizar el cálculo de los pesos absolutos y relativos de los ¿cómos?.
Para determinar el peso absoluto se empleó la ecuación 1, dónde PA = Peso
Absoluto, Ii = importancia i
y P i
= peso i
.
Para determinar el peso relativo (en porcentaje) se usó la ecuación 2, dónde
el peso absoluto de los ¿cómos? se divide entre la sumatoria de los pesos absolutos
y se multiplica por 100.
El cálculo cualitativo del factor de Idealidad (FI) considera la sumatoria de los
beneficios funcionales (BF) con respecto a los daños (CV) y gastos generados
(AE).
(1)
(2)
(3)
Figura 31. Esquema representativo de las matrices QFD desarrolladas.
77
CEMIE-Océano
Resultados y discusión
Como ya se ha mencionado, se construyeron cinco matrices qfd, en la tabla 4
se presenta la nomenclatura empleada en ellas.
Matriz qfd1. Diseño de producto
En esta matriz se integra la información referente a lo que requiere el cliente y
cuáles serían las características de diseño propuestas para poder atender su
necesidad.
El requerimiento principal del cliente es obtener un material (superficie del
material) que tenga alta resistencia a la corrosión, al desgaste y a la bio-corrosión,
así mismo que su interacción con el medio ambiente sea amigable y el
análisis económico resulte rentable.
Con la información anterior, se pueden identificar los ¿qués?, los cuales se
presentan en la tabla 5. Como puede observarse, pueden manejarse 1, 2 o 3
niveles en los datos, por ejemplo, para el caso de la zona de exposición a la
superficie (Z ES
): (1) atmosférica, (2) oleaje, (3) submarina) y otros 3 para cada
uno de ellos: Resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y resistencia a
la bio-corrosión.
Las características de diseño o ¿cómos? que fueron identificados son:
• Selección adecuada de los materiales
• Acondicionamiento (limpieza de los materiales a tratar).
• Tratamiento superficial efectivo.
• Alta dureza.
• Superficie biocida.
• Reducir cantidad de materiales.
• Reducir tiempos de procesamiento.
• Reducir temperaturas de tratamiento.
• Simplificar proceso.
• Eficiencia energética.
Tabla 4. Nomenclatura empleada en los QFDs.
Nomenclatura
Descripción
P IC
Peso/importancia del cliente (escala de Likert)
%P Porciento en peso
RF Requerimientos funcionales
R Restricciones
BF Beneficios funcionales
Z ES
CV
AE
I PA
Zona de exposición a la superficie
Ciclo de vida
Análisis económico
Importancia/peso absoluto
78
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
ZES
CV
AE
Tabla 5. Identificación de los requerimientos del cliente (¿QUÉs?).
Resistencia a la corrosión electroquímica
Atmosférica Resistencia al desgaste
Resistencia a la biocorrosión
Resistencia a la corrosión electroquímica
Oleaje
Resistencia al desgaste
Resistencia a la biocorrosión
Resistencia a la corrosión electroquímica
Submarina Resistencia al desgaste
Resistencia a la biocorrosión
Gas
Emisiones
líquido
Sólido
Consumo de energía
Consumo de materiales
Vida útil del material
Versatilidad de unión (soldadura)
Inversión
Gastos de operación
Gastos de mantenimiento
• Propiedades mecánicas.
• Condiciones ambientales.
La evaluación de la relación existente entre cada uno de los ¿cómos? con respecto
a cada uno de los ¿qués? se realiza mediante las siguientes ponderaciones:
Fuerte 9 Mediana 5 Débil 1
Posteriormente se obtuvieron los correspondientes pesos absolutos y relativos,
mismos que se presentan en la tabla 6.
La reducción de tiempos de procesamiento obtuvo la mayor ponderación
con un 12 %, seguido de la consideración de la reducción de la cantidad de
materiales empleados para el tratamiento, con un 11 % así como selección adecuada
de los materiales con un 10 %.
En el caso del análisis del techo de la gráfica, se pueden observar las interrelaciones
de los ¿cómos? que tuvieron la mayor ponderación. Se aprecia que
no se determinaron correlaciones negativas, sin embargo, en las correlaciones
fuertemente positivas encontramos a:
• Selección adecuada de materiales con la reducción de los tiempos de
procesamiento.
79
CEMIE-Océano
Tabla 6. Pesos absolutos y relativos de la matriz QFD. Diseño de producto.
Características de diseño Peso absoluto Peso Relativo
Selección adecuada de los materiales 508 10%
Acondicionamiento (limpieza de los materiales a tratar) 472 9%
Tratamiento superficial efectivo 316 6%
Alta dureza 316 6%
Superficie biocida 436 8%
Reducir cantidad de materiales 600 11%
Reducir tiempo de procesamiento 604 12%
Reducir temperatura de tratamiento 388 7%
Simplificar proceso 368 7%
Eficiencia energética 408 8%
Propiedades mecánicas 368 7%
Condiciones ambientales 440 8%
• Selección adecuada de los materiales con condiciones ambientales.
• Superficie biocida con condiciones ambientales.
• Reducción de cantidad de materiales con eficiencia energética.
• Reducción de cantidad de materiales con condiciones ambientales.
• Reducción de tiempos de procesamiento con eficiencia energética.
• Reducción de tiempos de procesamiento con condiciones ambientales
Para el análisis de competidores se consideraron tres tecnologías:
• Nitruración por pastas
• Nitruración gaseosa
• Nitruración por sales fundidas
La calificación se efectuó para cada ¿qué? identificado, contemplando las
condiciones de diseño del producto para cada una de las tecnologías, el valor
numérico de la calificación oscila en un intervalo de 1 a 5, donde 1 es el peor
valor y 5 es el mejor valor. En la figura 32 se muestra la matriz qfd1 de diseño
de producto.
Matriz qfd2. Materiales
Iniciando con el análisis de los ¿qués? de los requerimientos de materiales,
tenemos cuatro grupos integrados por Requerimientos Funcionales (rf), Restricciones
(r), Ciclo de vida (cv) y Análisis económico (ae). Los requerimientos
para cada uno de ellos se presentan en la tabla 7.
Al analizar los ¿cómos?, se decidió agrupar a los materiales en 4 grupos (sustrato,
agentes de nitruración, ligantes y antibioincrustantes) de acuerdo con su
funcionalidad. En la tabla 8 se presentan los componentes de cada grupo y su
nomenclatura.
80
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Figura 32. Matriz QFD1. Diseño de producto.
81
CEMIE-Océano
Tabla 7. Requerimientos de materiales QFD2.
Maximizar la resistencia a la corrosión (mpy).
Maximizar la resistencia a la erosión (mm3/año).
RF
Minimizar la bioincrustación.
Minimizar consumo de materiales.
Velocidad de corrosión (≤ 0,04 mpy).
R
Pérdida de material (mm3/año).
Disponibilidad de materia prima .
CV Generación de residuos.
Transporte.
AE Precio del material.
I
Sustrato
2 Agentes de nitruración
3 Ligantes
4 Antibioincrustantes
Tabla 8. Materiales considerados en el QFD2.
Grupo Nomenclatura Descripción
AISI 316L
AISI 304
AISI 4140
AISI 440
NaOCN + NaCO 3
NaOCN + NaCO 3
+NaOH
CO(NH 2
) 2
+ NaCO 3
KOCN + NaCO 3
(C 2
H 4
O)
x
H 2
O + CMC
C 2n
H 4n+2
O n+1
NaOCN + NaCO 3
+Ag 3
N
NaOCN + NaCO 3
+ AgNO 3
NaOCN + NaCO 3
+ TiN
NaOCN + NaCO 3
+ Ti(NO 3
) 4
Acero inoxidable austenítico
Acero inoxidable austenítico
Acero inoxidable martensítico
Acero inoxidable martensítico
Cianato de sodio + carbonato
de sodio
Cianato de sodio + carbonato
de sodio + Hidróxido de sodio
Urea + carbonato de sodio
Cianato de potacio + carbonato
de sodio
Alcohol Polivinílico (Polyvinyl
alcohol)
Agua + carboximetil celulosa
Polietilenglicol
Cianato de sodio + carbonato
de sodio + Nitruro de plata
Cianato de sodio + carbonato
de sodio + Nitrato de plata
Cianato de sodio + carbonato
de sodio + Nitruro de titanio
Cianato de sodio + carbonato
de sodio + Nitrato de titanio
82
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Una vez valorada la relación existente entre cada ¿qué? con cada ¿cómo?
de la matriz, se obtuvieron los correspondientes pesos absolutos y específicos
(tabla 9). Obteniendo que el mejor sustrato evaluado fue el aisi 304; el mejor
agente de nitruración fue el cianato de sodio + carbonato de sodio, el mejor
ligante fue el cmc + agua y como mejor material y agente antibioincrustante el
cianato de sodio + carbonato de sodio + nitrato de plata.
En el caso del análisis de las interrelaciones de los ¿cómos? en los 4 grupos
se presentan únicamente correlaciones positivas (+) al tener interacción con
los otros elementos del mismo grupo evaluado.
Conforme a los requerimientos de materiales, se presenta el análisis de competidores
para las tecnologías de:
• Nitruración por pastas
• Nitruración gaseosa
• Nitruración por sales fundidas
La calificación se efectuó en un intervalo de 1 a 5, donde 1 es el peor valor
y 5 es el mejor valor. Considerando a cada uno de los requerimientos de materiales
“¿qués?” de acuerdo con la tecnología evaluada. La Matriz qfd2. De
Materiales completa, se presenta en la figura 33.
Matriz qfd3. Proceso
El desarrollo de la matriz qfd3 de procesos, se realizó considerando las variables
que intervienen tanto en los sustratos como en la formulación de las sales
(tabla 10).
Similar a la matriz qfd2, también ésta matriz se ha agrupado en 4 grupos que
consideran el acondicionamiento del sustrato, la aplicación de la pasta nitrurante,
el proceso de nitrurado y el temple del sustrato nitrurado. En la tabla 11
se presentan los componentes de cada grupo y su nomenclatura.
Una vez valorada la relación entre cada ¿qué? y cada ¿cómo? de la matriz, se
obtuvieron los correspondientes pesos absolutos y relativos, lo cual determinó
el mejor proceso por cada grupo, los resultados se presentan en la tabla 12.
En el caso del análisis de las interrelaciones de los ¿cómos? en los 4 grupos
se presentan correlaciones positivas (+) en el acondicionamiento del sustrato y
Grupo
Tabla 9. Pesos absolutos y relativos de la matriz QFD2. Materiales.
Material
Peso
absoluto
Peso
relativo
I Sustrato 304 465 28 %
2 Agentes de nitruración NaOCN + NaCO 3
669 29 %
3 Ligantes H 2
O + CMC 401 37 %
4 Antibioincrustantes NaOCN + NaCO 3
+ AgNO 3
421 27 %
83
CEMIE-Océano
Figura 33. Matriz QFD2. Materiales.
84
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
RF
R
CV
AE
Tabla 10. Requerimientos del proceso.
Minimizar consumo de materiales
Maximizar el rendimiento de los reactivos
Maximizar la eficiencia del nitrurado
Maximizar la homogeneidad del nitrurado
Capacidad de nitruración de diferentes geometrías y tamaños de piezas
Sin cambio dimensional
Regeneración de sales
Control de la reposición de elementos activos
Generación de residuos del proceso
Residuos líquidos
Inversión requerida del proceso
I
2
Tabla 11. Procesos considerados en la matriz QFD3.
Grupo
Acondicionamiento
del sustrato
Aplicación de la pasta
nitrurante
3 Proceso de nitrurado
4 Temple del sustrato nitrurado
Mecánico
Químico
Electroquímico
Inmersión
Espátula
Brocha de pelo
Aspersión
Proceso
Proyección térmica asistida por flama
Sales fundidas
Pastas
Aceite
Agua
Tabla 12. Pesos absolutos y relativos de la matriz QFD3 de Procesos.
Grupo Proceso Peso absoluto Peso relativo
I Acondicionamiento Mecánico 455 47 %
2 Aplicación Aspersión de arena 465 27 %
3 Nitruración Pastas 555 67 %
4 Temple Agua 340 65 %
85
86
CEMIE-Océano
en la aplicación de la pasta nitrurante. En el proceso de nitrurado y en el temple
del sustrato después del nitrurado, la interrelación es negativa, dado que
los procesos generarían un problema más que una solución.
Para el análisis de competidores concerniente a los requerimientos del proceso,
nuevamente se consideran las tecnologías de nitruración por pastas, nitruración
gaseosa y nitruración por sales fundidas. La calificación se efectuó
en un intervalo de 1 a 5, donde 1 es el peor valor y 5 es el mejor valor. Para
realizar estas comparaciones se consideraron cada uno de los requerimientos
del proceso “¿QUÉs?”. En la figura 34 se presenta la matriz qfd3. Correspondiente
al proceso.
Matriz qfd4. Equipo
El desarrollo de la matriz qfd4 se realizó teniendo como objetivo determinar
los equipos requeridos para la ejecución de los procesos seleccionados en la
matriz qfd4. Para ello se inició con la identificación y análisis de los ¿QUÉs?
(tabla 13).
Para la selección de los ¿cómo?, se clasifico en cuatro grupos, que presentan
los equipos requeridos para cada caso (tabla 14).
Una vez valorada la relación entre cada ¿qué? y cada ¿cómo? de la matriz
qfd4, se obtuvieron los correspondientes pesos absolutos y pesos relativos,
lo cual determinó el mejor equipo para cada grupo evaluado (figura 35).
En la tabla 15 se presentan los pesos absolutos y relativos de los equipos de
mayor ponderación de cada grupo evaluado.
Al evaluar las interrelaciones de los ¿cómos? en los 4 grupos de la matriz
qfd4, observamos que se presentan correlaciones positivas (+) en cada uno
de los cuatro grupos.
Para el análisis de competidores de requerimientos de equipo, se considera
a las tecnologías de nitruración por pastas, nitruración gaseosa y nitruración
por sales fundidas. La calificación se efectuó en un intervalo de 1 a 5, donde 1
es el peor valor y 5 es el mejor valor. Considerando a cada uno de los requerimientos
del proceso “¿qués?”. En la figura 35 se presenta la matriz qfd4.
Correspondiente a los equipos.
Matriz qfd5. Condiciones de operación
Las condiciones de operación están directamente vinculadas con el equipo y
proceso que se va a desarrollar. Los requerimientos funcionales considerados
para determinar las condiciones de operación fueron las siguientes:
• Maximizar la capacidad del acondicionamiento del sustrato
• Maximizar la eficiencia del proceso de nitrurado
• Minimizar la temperatura de procesamiento
• Minimizar el tiempo de procesamiento
• Maximizar las condiciones del templado
La única restricción considerada fue la versatilidad en tamaño y forma de
piezas.
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Figura 34. Matriz QFD3. Proceso.
87
CEMIE-Océano
RF
R
CV
AE
Tabla 13. Requerimientos de los equipos.
Maximizar la controlabilidad del equipo
Maximizar la uniformidad de aplicación
Maximizar la versatilidad del equipo
Maximizar la eficiencia del equipo
Pérdida de abrasivo
Tamaño de las piezas
Tamaño de los equipos
Gasto de energía de los equipos (kWs / hora)
Emisión de gases tóxicos
Residuos sólidos
Residuos líquidos
Gastos de operación y de mantenimiento de los equipos
Inversión requerida de los equipos
Tabla 14. Procesos considerados en la matriz QFD4.
Grupo
Equipo
I Acondicionamiento mecánico
Cabina de aspersión de arena
Equipo de aspersión portátil
2 Aplicación de pastas
Termo nebulizador
Pistola y maquinas manuales
Pistola y máquinas automáticas
3 Nitruración con pastas
Horno de baño salino
Horno de revenido
Horno de caja industrial
4 Temple en agua
Recipiente de enfriamiento metálico
Sistema de enfriamiento y recuperación de líquido
Tabla 15. Pesos absolutos y relativos de la matriz QFD4. Equipos.
Grupo
Equipo
Peso
absoluto
Peso
relativo
I Acondicionamiento mecánico Cabina de aspersión de arena 635 52%
2 Aplicación de pastas Aspersión automatizada 598 40%
3 Nitruración con pastas Horno de caja industrial 560 37%
4 Templado en agua
Recipiente de enfriamiento
metálico
700 61%
88
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Figura 35. Matriz QFD4. Equipos.
89
CEMIE-Océano
Para la selección de los ¿cómos?, las condiciones de operación se agruparon
en cuatro grupos, que presentan las condiciones de operación de los
equipos requeridos para cada proceso (tabla 16).
Una vez valorada la relación entre cada ¿qué? y cada ¿cómo? de la matriz
QFD5 se obtuvieron los pesos absolutos y pesos relativos. En la tabla 17 se
presentan los pesos absolutos y relativos de las condiciones de operación que
obtuvieron la ponderación más alta en cada grupo evaluado.
Al evaluar las interrelaciones de los ¿cómos? de la matriz qfd5, observamos
que se presentan correlaciones positivas (+) en cada uno de los grupos. Para
el análisis de competidores de requerimientos de operación, se considera a
las tecnologías de nitruración por pastas, nitruración gaseosa y nitruración por
sales fundidas. La calificación se efectuó en un intervalo de 1 a 5, donde 1 es el
peor valor y 5 es el mejor valor. Considerando a cada uno de los requerimientos
del proceso “¿qués?”. En la figura 36 se presenta la matriz qfd5. Correspondiente
a las condiciones de operación.
Tabla 16. Condiciones de operación. Matriz QFD5.
Grupo
Equipo
I Aspersión de arena
Caudal de aire comprimido (m3/min)
Capacidad abrasiva de los medios (lb)
Presión de trabajo (psi)
2 Aplicación de la pasta
Potencia (W)
Volumen del tanque (L)
Presión óptima de trabajo (PSI)
Temperatura ambiente (°C)
Densidad de partículas (g/cm2)
3 Condiciones de nitruración
Temperaturas altas, tiempos cortos
Temperaturas bajas, tiempos largos
4 Condiciones de templado
50°C
70°C
80°C
Tabla 17. Pesos absolutos y relativos de la matriz QFD5. Condiciones de operación..
Grupo
Condiciones de operación
Peso
absoluto
Peso
relativo
I Operación de Sandblasteo Capacidad abrasiva de los medios (lb) 315 45 %
2 Aplicación de la pasta Densidad de partículas (g/cm2) 350 28 %
3 Condiciones de nitruración Temperaturas altas, tiempos cortos 720 59 %
4 Condiciones de Templado 70°C 90 47 %
90
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Figura 36. Matriz QFD5. Condiciones de operación.
91
CEMIE-Océano
Resultados de las pruebas preliminares en el laboratorio
Dureza (Hv)
En la figura 37 se presentan los resultados de dureza Vickers (Hv) obtenidos
en la sección transversal de los sustratos de acero inoxidable aisi 304 sin tratamiento
y tratados termoquímicamente por nitruración a una temperatura de
440°C por tiempos de 3, 5, 10, 15, 20 y 300 minutos. Para realizar las mediciones
se efectuó el corte transversal de los sustratos y posteriormente su preparación
metalográfica.
Las mejores mediciones fueron para los sustratos tratados a tiempos de 20,
15 y 10 minutos.
En la figura 38 se indican los resultados de dureza Vickers (Hv) de la parte
transversal del sustrato de acero inoxidable aisi 304 sin tratamiento y tratado
termoquímicamente por nitruración a una temperatura de 580°C por un tiempo
de 20 minutos. Como se observa, la dureza obtenida en la superficie modificada
fue mayor a 3 veces la dureza inicial del sustrato, mientras que básicamente
la dureza de la matriz del sustrato permaneció similar a la dureza inicial.
En la figura 39 se presentan los mejores resultados obtenidos de las pruebas
preliminares en el laboratorio. (a) Acero inoxidable AISI 304 sin tratamiento
y con tratamiento de nitruración con pastas auto-protectoras; (b) probetas
del AISI 304 nitruradas con pastas auto-protectoras después de la prueba de
corrosión electroquímica y (c) probetas del aisi 304 con y sin tratamiento después
de la prueba de desgaste pin on disk.
Las pruebas de corrosión electroquímica y de desgaste se realizaron bajo
las mismas condiciones tanto para el sustrato sin tratar como para el sustrato
tratado por nitruración.
Figura 37. Dureza Hv promedio de los sustratos de acero AISI 304 tratados
a 540ºC por diferentes tiempos.
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Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Figura 38. Dureza Hv promedio del acero AISI 304 tratado a 580ºC por 20 minutos.
Resumen del caso de estudio
Para poder evaluar el impacto de una tecnología es necesario determinar los
requerimientos funcionales y las restricciones que ésta presenta para su aplicación.
Una herramienta que permite identificar y priorizar las necesidades y
expectativas hacia una tecnología, en orden de importancia, es el “Despliegue
de las Funciones de Calidad”. Para realizar en análisis tecnológico del proceso
de nitruración hemos empleado 5 matrices: diseño de producto, materiales,
equipo, proceso y condiciones de operación. Para cada una de estas matrices
se identificaron los requerimientos funcionales (incremento en la resistencia a
la corrosión y aumento en la resistencia al desgaste) y las restricciones (condiciones
del medio ambiente, pérdida de material, geometría de la pieza). De
acuerdo con el análisis de estas cinco matrices y del trabajo experimental,
se seleccionó al acero inoxidable 304 como sustrato, el proceso de limpieza
por “sandblasteo”, una pasta nitrurante con base en cianatos y carbonatos de
sodio, y un método de aplicación con una pistola de aire. Para el proceso termoquímico,
el equipo empleado que resulto ser mejor fue el horno tipo caja
industrial en condiciones operativas de temperaturas altas y tiempos cortos
(580 °C y 10 minutos), usando al final del tratamiento un temple en agua a
temperatura de 70 °C con la finalidad de incrementar la dureza de la superficie
del sustrato. Una vez construidas las matrices, la información integrada en
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Figura 39. Sustratos de acero 304 sin tratamiento y con tratamiento
de nitruración sometidos a pruebas de corrosión y desgaste.
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Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
ellas se empleó para construir una hoja de ruta en la cual es posible visualizar
la relación existente entre las líneas de investigación y los recursos implícitos
con respecto a los mercados, producto y tecnologías considerando diferentes
líneas de tiempo.
El empleo de las matrices qfd ha permitido desarrollar una estrategia de
mejora en el proceso de nitruración, incursionando en el uso de las pastas
auto-protectoras, que conlleva disminuir la cantidad de reactivos y materia prima
requerida para la ejecución del proceso, así como disminuir la cantidad de
energía requerida, dado que, en tiempos menores a 20 minutos, se obtienen
mejoras en las propiedades de resistencia a la corrosión y al desgaste. De
igual forma, resultan ser amigables con el medio ambiente dada la baja emisión
de residuos y gases que el proceso genera.
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Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos: La nitruración
con pastas del acero inoxidable para incrementar su resistencia a la corrosión
y al desgaste como caso de estudio
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Glosario
Despliegue de la Función Calidad
(qfd por las siglas en inglés de Quality Function Deployment)
Es un método poderoso e integral de gestión de la calidad en la etapa de diseño
de un producto (servicio). Hoy es una de las herramientas más utilizadas
dentro de sistemas de gestión complejos que operan bajo Six Sigma o Sistema
de Producción Toyota, sólo por citar ejemplos. Combinas técnicas de priorización,
estrategia competitiva, estudio de mercado y definición de aspectos
técnicos. Tiene como objetivo principal el captar lo que el cliente quiere y
traducirlo a soluciones técnicas de diseño. El término «despliegue» aparece ya
que qfd identifica la necesidad del cliente y dice en dónde se debe «desplegar»
los esfuerzos de diseño.
Casa de la Calidad
Es un diagrama, que se asemeja a una casa, utilizado para definir la relación
entre los deseos de los clientes y las capacidades de las empresas/productos.
Es una parte del Despliegue de la función calidad (qfd) y se utiliza una matriz
de planificación para relacionar lo que el cliente quiere contra cómo una empresa
(que produce los productos) va a cumplir esas necesidades. La estructura
básica es una Matriz con “qué” como las etiquetas de la izquierda y “cómo”
en la parte superior. El Techo es una matriz diagonal de “¿cómos? vs ¿cómos?”
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y el cuerpo de la casa es una matriz de “Que vs ¿cómos?”. Estas matrices están
llenas de indicadores de si la interacción del elemento específico es un fuerte
positivo, una fuerte negativa, o algo intermedio. Anexos adicionales en la parte
derecha e inferior tienen los “porqués” (estudios de mercado, etc) y los “Cuántos
“. Las clasificaciones basadas en los porqués y las correlaciones se pueden
utilizar para calcular las prioridades de los ¿cómos?
Ingeniería concurrente
La ingeniería concurrente, también conocida como ingeniería simultánea o ingeniería
total, consiste en una metodología dónde el diseño del producto está
integrado en todos los procesos necesarios para fabricarlo. Para ello, se tienen
en cuenta todas las fases del ciclo de vida del producto, desde su nacimiento
como concepto hasta la entrega al cliente, por lo que el proyecto es desarrollado
conjuntamente por el personal de diferentes departamentos de la empresa:
diseño, fabricación, calidad, compras, seguridad. El objetivo es reducir
el tiempo total del proyecto mediante la ejecución en modo concurrente de
las actividades de diseño del producto y de las actividades de ingeniería del
proceso de producción y no realizar una fase detrás de otra como se haría en
la ingeniería convencional. El modelo concurrente se distingue del tradicional
por no tener una concepción de la empresa por etapas, en la cual el producto
pasa por cada departamento de forma ordenada. En el modelo tradicional si
algún departamento no está de acuerdo obliga a repetir su trabajo a los anteriores.
En este modelo concurrente la organización se estructura de forma
paralela y todas las ramas de esta colaboran para llegar a un objetivo común.
Innovación. Es un proceso que introduce novedades y que se refiere a modificar
elementos ya existentes con el fin de mejorarlos, aunque también es
posible en la implementación de elementos totalmente nuevos. En el sentido
estricto, por otro lado, se dice que de las ideas solo pueden resultar innovadoras
luego de que ellas se implementen como nuevos productos, servicios, o
procedimientos que realmente encuentren una aplicación exitosa, imponiéndose
en el mercado a través de la difusión
Acero inoxidable
En metalurgia, el acero inoxidable se define como una aleación de acero (con
un mínimo del 10 % al 12 % de cromo contenido en masa). También puede contener
otros metales, como molibdeno, níquel y tungsteno. El acero inoxidable
es un acero de elevada resistencia a la corrosión, dado que el cromo u otros
metales aleantes que contiene, poseen gran afinidad por el oxígeno y reacciona
con él formando una capa pasivadora, evitando así la corrosión del hierro.
Sin embargo, esta capa puede ser afectada por algunos ácidos, dando lugar a
que el hierro sea atacado y oxidado por mecanismos intergranulares o picaduras
generalizadas. Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros
elementos aleantes; los principales son el níquel y el molibdeno.
Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos
Oligoelementos
A veces llamados bioelementos temporales. Se encuentran presentes en pequeñas
cantidades en los seres vivos y tanto su ausencia como su exceso
puede ser perjudicial para el organismo, llegando a ser hepatotóxicos. Los oligoelementos
participan en la atracción de moléculas de sustrato y su conversión
en productos finales específicos. Ciertos oligoelementos ceden o aceptan
electrones en reacciones de oxidación o reducción. Si los oligoelementos se
hallan como sales minerales, permiten constituir estructuras. Si, en cambio,
aparecen en forma elemental, participan en diversas reacciones bioquímicas.
Un oligoelemento puede aceptar o ceder electrones en las reacciones redox.
Oxinitruración
La nitruración es un proceso que modifica la composición del metal añadiendo
nitrógeno, obteniendo un incremento de la dureza superficial de las piezas.
También aumenta la resistencia a la corrosión y a la fatiga. La nitruración se
aplica principalmente a piezas que son sometidas regularmente a grandes
fuerzas de rozamiento y de carga, tales como pistas de rodamientos, camisas
de cilindros, árboles de levas, engranajes sin fin, etc. Estas aplicaciones requieren
que las piezas tengan un núcleo con cierta elasticidad, que absorba
golpes y vibraciones, y una superficie de gran dureza que resista la fricción y
el desgaste. No todos los aceros son aptos para nitrurar, ya que en ocasiones
el procedimiento puede resultar contraproducente, tales como los aceros al
carbón, en los que el nitrógeno penetra demasiado rápido en la estructura y la
capa nitrurada tiende a desprenderse.
Corrosión
Deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su
entorno. De manera más general, puede entenderse como la tendencia general
que tienen los materiales a buscar su forma de mayor estabilidad o de
menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción
electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en
alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el
metal y de las propiedades de los metales en cuestión.
Desgaste
Erosión de un material sufrida por una superficie sólida por acción de otra superficie.
Está relacionado con las interacciones entre superficies y más específicamente
con la eliminación de material de una superficie como resultado de
una acción mecánica (en forma de contacto debido a un movimiento).
Biocorrosión
También conocida como corrosión microbiana o corrosión influida microbiológicamente
(mic, por sus siglas en inglés de Microbiologically Influenced Co-
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rrosion) se puede definir como “un proceso electroquímico que produce el
deterioro de un material metálico donde se encuentran involucrados microorganismos
(bacterias, hongos o algas) ya sea iniciando, facilitando o acelerando
el proceso de ataque corrosivo”.
Bioincrustación
Es considerado una forma biótica de ensuciamiento orgánico. Contribuye hasta
en un 45 % en los efectos adversos de sistemas de membranas. Representa
un problema en sistemas de ósmosis debido a que puede disminuir el flujo,
biodegradación de la membrana, aumento de paso de sales en la membrana,
reducción en la producción de energía por cambios en la presión
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Uso de la metodología de despliegue de las funciones
de calidad (QFD) para el desarrollo de nuevos productos: La nitruración
con pastas del acero inoxidable para incrementar su resistencia a la corrosión
y al desgaste como caso de estudio
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su resistencia a la corrosión y al desgaste como caso de estudio
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El diseño e impresión de este libro es parte de los entregables
de la línea D-LT1 del CEMIE-Océano
Se realizó en el Departamento de Difusión y Publicaciones
del Instituto epomex, Universidad Autónoma de Campeche
Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
ISBN 978-607-8444-28-1 de la Colección
ISBN 978-607-8444-00-7 del Volumen
DOI 10.26359/EPOMEX.CEMIE082022