Índice de la ventana de proceso

El índice de ventana de proceso ( PWI, por sus siglas en inglés) es una medida estadística que cuantifica la robustez de un proceso de fabricación, por ejemplo, uno que implica calentamiento y enfriamiento, conocido como proceso térmico. En la industria manufacturera, los valores de PWI se utilizan para calibrar el calentamiento y enfriamiento de trabajos de soldadura (conocido como perfil térmico) durante el horneado en un horno de reflujo .

El PWI mide qué tan bien se ajusta un proceso a un límite de proceso definido por el usuario, conocido como límite de especificación. El límite de especificación es la tolerancia permitida para el proceso y puede determinarse estadísticamente. En la industria, estos límites de especificación se conocen como ventana de proceso , y los valores que se encuentran dentro o fuera de esta ventana se conocen como índice de ventana de proceso.

Mediante el uso de los valores PWI, los procesos pueden medirse, analizarse, compararse y supervisarse con precisión al mismo nivel de control estadístico de procesos y control de calidad disponible para otros procesos de fabricación.

La capacidad de un proceso es la habilidad de producir resultados dentro de límites específicos . ^{[ 1 ]} Para ayudar a determinar si un proceso de fabricación o de negocio se encuentra en un estado de control estadístico, los ingenieros de procesos utilizan gráficos de control , que ayudan a predecir el rendimiento futuro del proceso basándose en el proceso actual. ^{[ 2 ]}

Para ayudar a determinar la capacidad de un proceso, se trazan límites superiores e inferiores determinados estadísticamente a ambos lados de la media del proceso en el gráfico de control. ^{[ 2 ]} Los límites de control se establecen a tres desviaciones estándar a cada lado de la media del proceso y se conocen como límite de control superior (UCL) y límite de control inferior (LCL), respectivamente. ^{[ 2 ]} Si los datos del proceso representados en el gráfico de control se mantienen dentro de los límites de control durante un período prolongado, se dice que el proceso es estable. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Los valores de tolerancia especificados por el usuario final se conocen como límites de especificación: el límite de especificación superior (USL) y el límite de especificación inferior (LSL). ^{[ 2 ]} Si los datos del proceso representados en un gráfico de control se mantienen dentro de estos límites de especificación, entonces el proceso se considera un proceso capaz, denotado por${\displaystyle {\sombrero {C}}_{pk}}$. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

La industria manufacturera ha desarrollado límites de especificación personalizados conocidos como ventanas de proceso . Dentro de esta ventana de proceso, se representan gráficamente los valores. Los valores relativos a la media del proceso dentro de la ventana se conocen como índice de ventana de proceso (PWI). Mediante el uso de los valores PWI, los procesos pueden medirse, analizarse, compararse y rastrearse con precisión al mismo nivel de control estadístico de procesos y control de calidad disponible para otros procesos de fabricación. ^{[ 3 ]}

Un ejemplo de un proceso al que se puede aplicar el concepto PWI es la soldadura . En la soldadura, un perfil térmico es el conjunto de valores de tiempo-temperatura para una variedad de procesos como pendiente, remojo térmico, reflujo y pico. ^{[ 5 ]}

Cada perfil térmico se clasifica según su ajuste a una ventana de proceso (el límite de especificación o tolerancia). ^{[ 6 ]} Los valores de temperatura brutos se normalizan en términos de un porcentaje relativo tanto a la media del proceso como a los límites de la ventana. El centro de la ventana de proceso se define como cero, y los bordes extremos de la ventana de proceso son ±99%. ^{[ 6 ]} Un PWI mayor o igual al 100% indica que el perfil no procesa el producto dentro de la especificación. Un PWI del 99% indica que el perfil se ejecuta en el borde de la ventana de proceso. ^{[ 6 ]} Por ejemplo, si la media del proceso se establece en 200  °C, con la ventana de proceso calibrada en 180  °C y 220  °C respectivamente; entonces un valor medido de 188  °C se traduce en un índice de ventana de proceso de − 60%. Un valor de PWI más bajo indica un perfil más robusto. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Para lograr la máxima eficiencia, se calculan valores PWI separados para los procesos de pico, pendiente, reflujo y remojo de un perfil térmico.

Para evitar que el choque térmico afecte la producción, se determina y nivela la pendiente más pronunciada del perfil térmico. Los fabricantes utilizan software personalizado para determinar y reducir con precisión la pendiente. Además, el software también recalibra automáticamente los valores de PWI para los procesos de pico, pendiente, reflujo y mantenimiento de temperatura. Al configurar los valores de PWI, los ingenieros pueden garantizar que el trabajo de soldadura por reflujo no se sobrecaliente ni se enfríe demasiado rápido. ^{[ 5 ]}

El PWI se calcula como el peor caso (es decir, el valor más alto) en el conjunto de datos del perfil térmico. Para cada estadística del perfil, se calcula el porcentaje utilizado de la ventana de proceso correspondiente, y el peor caso (es decir, el porcentaje más alto) es el PWI.

Por ejemplo, un perfil térmico con tres termopares , con cuatro estadísticas de perfil registradas para cada termopar, tendría un conjunto de doce estadísticas para ese perfil térmico. En este caso, el PWI sería el valor más alto entre los doce porcentajes de las respectivas ventanas de proceso.

La fórmula para calcular el PWI es: ^{[ 7 ]}

${\displaystyle {\text{PWI}}=100\times \max _{i=1\dots N \atop j=1\dots M}\left\{\left|{\frac {{\text{valor medido}}_{[i,j]}-{\text{límites promedio}}_{[i,j]}}{{\text{rango}}_{[i,j]}/2}}\right|\right\}}$

donde: ^{[ 7 ]}

i = 1 a N (número de termopares)

j = 1 a M (número de estadísticas por termopar)

valor medido [ i , j ] = el valor medido del ^estadístico [ i , j ]  

límites promedio [ i , j ] = el promedio de los límites superior e inferior (especificados) del estadístico ^[ i , j' ]  

rango [ i , j ] = el límite superior menos el límite inferior del ^{estadístico [} i , j ]  

• Límite de calidad aceptable
• Gráfico de control §  Detalles del gráfico
• Soldadura por reflujo
• soldadura por ola