miércoles, 24 de junio de 2015

GRAFICA (X-R) BRAYAN VELA CI: 21310189


 GRÁFICAS X y R 

Las cartas de control  X y R se usan ampliamente para monitorear simultáneamente la media (promedio) y la variabilidad del proceso. 
El control del promedio del proceso, o nivel de calidad media, suele hacerse con la gráfica de control para medias, o gráfica X.  La variabilidad de proceso se puede monitorizar con una gráfica de control para el rango,  llamada gráfica R. General mente, se llevan gráficas X y R. Separadas para cada característica de la calidad de interés.

Las gráficas X y R se encuentran entre las técnicas estadísticas de monitoreo y control de procesos en línea más importantes y útiles. 

Los pasos  para crear las gráficas se irán  detallando paso a paso con un ejemplo de
Contenido de plomo en agua.

Creando una gráfica R en Excel

Toma de muestras:
Periódicamente se toma una pequeña muestra (por ejemplo, de cinco unidades) del proceso,  y se calculará el promedio (X) y el rango (R ) de cada una. Debe recolectarse un total  de al menos 50 medias individuales  (esto es, diez muestras de cinc o cada una) antes  de calcular los límites de control. Éstos se establecen a+3o para los promedios y rangos muéstrales.
Los valores  de X y R se grafican por separado contra sus límites a + 3o. 
Por ejemplo:
Se ha obtenido una gráfica del contenido de plomo en partes por billón de 5 muestras de agua registradas diariamente por un periodo de 5 días, que se muestra a continuación:


Estos datos servirán para el desarrollo de las gráficas X y R. Éstos deberán ser introducidos en una hoja de Excel como se muestra en el cuadro.

Cálculo del rango R de las muestras:

A continuación, deberán calcular se  los  rangos promedios de las  muestras. El rango es la diferencia del valor mayor de la muestra menos  el valor menor de la muestra, esto es, de manera muy abstracta, R = M – m, donde M es el mayor y m es el menor.
Aplicando este conocimiento a nuestro ejemplo, se calculan los valores  de los  rangos muéstrales de la siguiente forma:


Cálculo de la R promedio (Línea Central)

Enseguida,  se calculará el valor de  R , que es  el promedio de los rangos muéstrales. Esto se obtiene sumando las Ri obtenidas en todas las muestras y dividiéndolo entre el número de observaciones realizadas.

En el ejemplo se tiene que n = 30 porque cada uno de los 30 días se hizo 1 muestra; la suma de los rangos deberá dividirse, entonces, entre  30. Esto puede calcularse con la función de Excel PROMEDIO seleccionando  la columna de datos correspondiente a Ri. Se recomienda crear un apartado en  el diseño de la hoja de Excel que se esté utilizando donde se guarden  estos valores, ya que se necesitarán para cálculos posteriores.

Hasta ahora, la tabla debe estar como sigue:


Cálculo de Límites Superior e Inferior de los Rangos Muéstrales

Como ya se ha explicado, los límites superior e inferior nos ayudan a deducir si nuestro gráfico se encuentra dentro o fuera de control. Por esto es necesario ubicar su lugar en el histograma ( que se hará posteriormente) con ayuda de las siguientes fórmulas abreviadas:

Límite de control superior = D4 R

Límite de Control Inferior = D3R

Donde D3 y D4 son constantes aplicadas en nuestro ejemplo, y que se encuentran en la siguiente tabla:  
                                                                                     

                                                                                                                                     
La selección de las constantes D dependerán del número de observaciones en nuestra muestra; como nuestro ejemplo consta de 5 observaciones, D3=0 y D4=2.114.

Así, se sustituye el valor seleccionado en la fórmula y se obtiene que

Limite de control superior = D 4 R

Limite de control superior  = (2.114) (9.167) = 19.38* 
Limite de Control Inferior = D3 R
Limite de control superior = (0)(9.167) = 0* 

Estos valores se usarán en la elaboración del gráfico. Agregue una columna del mismo número de filas de muestras (en este caso,  30) por cada valor obtenido, es decir, 1 columna de 30 filas  con el valor 19.38 (e n  cada una de las filas) y otra  columna de 30 filas con el valor  0. Esto es para crear una línea  indicativa de  los límites en la creación del gráfico. Si lo desea, haga lo mismo con el valor del límite central de R.

En Excel, con ningún valor seleccionado y  las columnas ya creadas, siga los siguientes
1) Dé clic en el Asistente para Gráficos, elija el tipo de gráfico de líneas y Siguiente>.
2) Dé clic en la pestaña “Serie” y elimine t odas  las gráfica s  hechas por Excel, si las hay, dando clic en Quitar.
3) Dé clic en Agregar
4) Como ‘Rótulos de los ejes de categorías (X)’, dé clic en el icono y proponga los valores de los días del 1 al 30. Dé ENTER. Éstos son los valores x.
5) Como ‘Valores’ proponga todos los valore s de Ri de la tabla y dé ENTER. Éstos son los valores y.
6) Para los límites dé clic en Agregar, dé los mismos valores de X pero como Y proponga a los  valores obtenidos como Límite Superior, en este  caso, la columna con el valor 19.38.
7) Repita la operación pero con el valor de Límite Inferior =0 y dé clic en Siguiente>.
8) Cambie las  opciones del gráfico como lo desee y dé clic en Finalizar.
9) Se ha creado el gráfico R de las muestras. Si lo desea, cambie el formato del tipo de
Gráfico de los límites dando clic  derecho sobre ellos y eligiendo la opción ‘Tipo de gráfico’.


Creando una gráfica X en Excel

En base a la primera tabla de datos, se realizará ahora un gráfico X, que es muy parecida a la anterior; la diferencia radica  en que en lugar de tomar R como  valores de Y, se toma el valor del promedio de X.

Cálculo de los promedios X de las muestras (Línea Central) 

En la tabla de datos se agrega una columna y se  realiza el cálculo de los promedios, que es la suma de los elementos de la primera muestra m  entre el número de elementos, esto es, X= ( m 1 + m2  + ... + m n)/ n. En Excel puede utilizarse la fórmula (=PROMEDIO ( m 1: m n)), adecuado a cada ejercicio en particular.
Aplicándolo al ejemplo, se tiene que el valor de n=5 porque son 5 muestras en total, obteniendo los valores de X:

Cálculo del promedio de promedios (X) 

Como su nombre lo indica, el promedio de promedios  se calcula sacando el promedio de los resultados obtenidos de X.
El valor de  será posteriormente utilizado en las fórmulas de cálculo de los límites superior e inferior de la gráfica, así que es importante conservar en la mente dicho valor.
Por esto se recomienda que una vez calculado, se enmarque o copie este valor en la misma hoja de Excel pero en un espacio especial para facilitar la resolución de dichas fórmulas.

Ya calculados todos  los promedios X en la tabla, se calcula el valor  de con la fórmula de Excel PROMEDIO, seleccionando la columna obtenida de valores X. Hasta ahora, se tiene la siguiente tabla:




Cálculo de Límites Superior e Inferior de X

Los límites se calculan con las siguientes fórmulas abreviadas:

Límite de control inferior superior = X+ A2 R

Límite de control inferior = X- A2R

Donde
  X = Gran promedio = promedio de los promedios muestrales
  R = Promedio de los rangos muestrales
  A2 = Constante

El valor de la constante puede consultarse en la  tabla previamente dada, en el punto “Cálculo de Límites Superior e Inferior de los Rangos  Muestrales”, que es igual  a 0.577 para nuestro ejemplo de 5 observaciones. Como los valores de X y R han sido calculados  a lo largo de este ejemplo, sólo se sustituyen en las fórmulas de la siguiente forma:

Límite de Control superior = X+ A2 R
Límite de Control superior = (5 .59) + (0.577)(9.17) = 10.88*
Límite de control inferior = X- A2 R
Límite de control inferior = (5.59) - (0.577 (9.17) = 0.30*  

* De la forma anterior, estos valores se usarán en la elaboración del gráfico. Agregue una columna del mismo número de filas de muestras (en este caso, 30) por cada valor obtenido, es decir, 1 columna de 30 filas con el valor 10 .88(en cada una de las fila s) y otra columna de 30 filas con el valor 0.30. Esto  es para crear una línea indicativa  de los límites en la creación del gráfico. Si lo desea, haga lo mismo con el valor del límite central de X.

Crear el gráfico X

Como ya s e  ha dicho, la diferencia de los gráficos es en la selección de los valores de Y.
Realice la gráfica como se indica  en ‘Crear  el gráfico R’, pero cambie los valores de Y por los valores de X promedio de las muestras. De igual forma agregue series que permitan apreciar  los límites superior e inferior de la gráfica.

El resultado será el  histograma siguiente.


Interpretación de las Gráficas:
Con referencia a los siguientes patrones de gráfico podremos precisar si el proceso esta fuera de control o no.

Patrones fuera de control





referencias:
http://saia.psm.edu.ve/
http://www.monografias.com/trabajos27/graficos-xr/graficos-xr.shtml
http://www.aiteco.com/graficos-de-control/



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