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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.

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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

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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.

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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

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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.

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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.

41


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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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

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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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

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Colección Energías Renovables del 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

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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


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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

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