UNIVERSIDAD CATÓLICA BOLIVIANA ³SAN PABLO´ FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERÍA
8ª FERIA UNIVERSITARIA DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA - F U UN N C C T T E EC C 2 0 01 0 "ING. ROBERTO CARRANZA ESTÍVARIZ"
ABRIENDO LAS PUERTAS DEL CONOCIMIENTO APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA SMED (SINGLE MINUTE EXCHANGE OF DIES) PARA LA REDUCCIÓN EN EL TIEMPO ALISTAMIENTO CAMBIO DE REFERENCIA DE UNA MAQUINA
Presentado por:
Joel Peredo Tapia (Ing. Industrial) Gerardo Heredia Aguilar (Ing. Industrial) Andrés Romero Valenzuela (Ing. Industrial)
Profesor Guía:
Ing. Mario Espinoza
Asignatura:
Sistemas de Producción II
APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA SMED (SINGLE MINUTE EXCHANGE OF DIES) PARA LA REDUCCIÓN EN EL TIEMPO ALISTAMIENTO CAMBIO DE REFERENCIA DE UNA MAQUINA
1. RESUMEN
Se proveerán los fundamentos básicos de la metodología SMED (Single Minute Exchange Die) con el fin de poner en práctica estos conocimientos en el lugar de trabajo. La simulación SMED busca proveer un ejercicio práctico para reducir los tiempos de cambio del mecanismo en una Maquina de simulación. El ejercicio envuelve los cambios de tamaño de producto y color. La reducción del tiempo de cambio se consigue estudiando el ciclo de cambio, se puede hacer una toma de datos sobre el terreno utilizando formularios preestablecidos, cronómetro o mejor aún, cámara de video. La metodología sigue un proceso riguroso dividido en tres fases: Fase 1: Identificación, análisis y descomposición del tiempo de cambio de útiles separando preparación interna de externa. Fase 2: Conversión de tiempos internos en tiempos externos. Fase 3: Reducción de los tiempos internos y externos. El éxito del SMED se basa en el trabajo en equipo. El proyecto debe ser llevado a cabo por un grupo compuesto generalmente del operario/s, el encargado, técnicos de métodos, mantenimiento y calidad. Este grupo propone soluciones y sigue su puesta en marcha hasta que el objetivo sea alcanzado . 2.
INTRODUCCION 2.1.
Para
ANTECEDENTES
empresas que quieren incrementar su flexibilidad y al mismo tiempo disminuir sus
niveles de stock resulta crí tico reducir al mí nimo los tiempos tanto para los cambios de herramientas como para las preparaciones.
Aunque existen un g ran número de técnicas destinadas
al
incremento o mejora de la
productividad, l a reducción en los tiempos de preparación merece especial consideración y es importante por tres motivos: i.
Cuando el tiempo de cambio es alto, los lotes de producción son grandes y, por
tanto, la inversión en inventario es elevada. Cuando el tiempo de cambio es insignificante se puede producir diariamente la cantidad necesaria, eliminando casi totalmente la necesidad de invertir en inventarios. ii.
Los métodos rápidos y simples de cambio eliminan l a posibilidad de errores en los ajustes
de herramientas y útiles. Los nuevos métodos de cambio
reducen
sustancialmente los defectos y suprimen la necesidad de inspecciones. iii.
Con cambios rápidos se puede aumentar la capacidad de la máquina. Si las
máquinas funcionan siete días
a la
semana, 24 horas al d ía, una opción para tener
más capacidad, sin comprar máquinas nuevas, es reducir su tiempo de cambio y preparación. Una de las ventajas m ás importantes de reducir los tiempos de preparación a cif ras de un sólo dí gito, es que la empresa puede pasar de trabajar contra almacén a f abricar bajo pedido. Dado que para algunas f ábricas l a inversión en el inventario de producto acabado es el mayor activo, su conversión en efectivo puede servir para financiar otras inversiones o reducir deudas. El SMED es sin lug ar a dudas un concepto de alta innovación generado por los japoneses dentro del ámbito de la ingeniería industrial. Cabe consignar que en las empresas japonesas, la reducción de tiempos de preparación no sólo recae en el personal de ingeniería, sino también en los Círculos de Control de Calidad (CCC). Cabe mencionar que actualmente tal filosof ía de trabajo ya no sólo se aplica en los cambios de herramientas y preparación de máquinas y equipos, sino también en la preparación y puesta a punto de quiróf anos, preparación de embarques aéreos, atención de automóviles Fórmula Uno y de otras actividades vinculadas a los servicios. 2.2.
OBJETIVO GENERAL
El principal objetivo es proveer un ejercicio práctico para reducir tiempos de cambios de mecanismos en una Maquina de Simulación
2.3.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Los objetivos especí ficos del presente informe, son: y
Lograr, mediante la metodología SMED, la flexibilidad de un sistema
y
Determinar el efecto que se tiene en el inventario y el lead time.
y
Implementar las Teorías de Las Restricciones
y
Aplicar las técnicas Gemba Kaizen
y
Implementar la cultura de l as cinco S para demostrar que se reducen los
tiempos de preparación y se ahorran recursos y
Determinar la importancia de un buen Lay Out
y
Determinar cómo se reducen los tiempos muertos y las actividades que no dan valor
y
Determinar la influencia en el tiempo de entrega
y
Analizar los efectos en los desperdicios producidos
y
Analizar el efecto de un buen balance de actividades internas y externas
2.4.
LIMITES Y ALCANCES
PONER L&A 3. FUNDAMENTO TEORICO 3.1. SMED (Single Minute Exchange of Dies) empresas que quieren incrementar su flexibilidad y al mismo tiempo disminuir sus niveles de stock resulta crí tico reducir al mí nimo los tiempos tanto para los cambios de herramientas como para las preparaciones. Para
Esta necesidad viene a su vez insertada dentro de la filosof ía de reducción de tiempo o máxima velocidad, que hoy todo lo invade, desde la capacidad de rápida atención, a la reducción de tiempos de respuesta, menores plazos desde la investigación y diseño hasta el inicio de la producción y puesta del producto en el mercado, y la reducción en los plazos de elaboración. El tiempo vale oro, y cada día ello toma mayor importancia tanto desde el punto de vista de la satisf acción del cliente, como desde los costos y de la capacidad competitiva de la empresa. Eliminar el concepto de lote de f abricación reduciendo al máximo el tiempo de preparación de máquinas y de materiales, esta es en esencia la filosof ía SMED. Hoy se apuesta no sólo a reducir al mí nimo los tiempos de preparación, sino también los tiempos de reparación y mantenimiento. A fines de la década de los 60 Toyota tardaba más de cuatro horas en cambiar de modelo en una prensa de estampación de 800 toneladas, cuando su equivalente en Volkswagen requería de tan sólo dos horas. El ingeniero Shigeo Shingo ante una actividad de investigación asignada por el directivo de Toyota, Sr. Ohno, (destinado a afianzar y hacer f actible el Sistema de Producción Just in Time, con el claro y preciso objetivo de reducir los tiempos de espera y los niveles de inventarios tanto de productos en proceso, como de
productos terminados -encontrándose ambos catalogados entre l as siete mudas cl ásicas), procede a desarrollar un sistema que permitió reducir el tiempo antes indicado a tan sólo tres minutos. Como en el caso de otros métodos de trabajo, se hace uso de diversas técnicas, siendo ellas: y
y
y
Análisis paretiano: destinado a diferenciar los muchos triviales de los pocos vitales. O se a concentrarse en aquellas pocas actividades que absorben la mayor parte en el tiempo de cambio y/o preparación. Las seis preguntas clásicas: ¿Qué? ¿Cómo? ¿Dónde? ¿Quién? ¿Cuándo? y los respectivos ¿Por qué?, correspondientes a cada una de las respectivas respuestas, con el objetivo de eliminar lo innecesario, combinar o reordenar las tareas y simplificarlas. Los cinco ¿Por qué? sucesivos: a los efectos de detectar posibilidades de cambio, simplificación o eliminación de tareas comprendidas en el proceso de cambio de herramientas o preparación de las máquinas o equipos. Est a técnica está fundamentalmente enfocada en la búsqueda de l a causa raí z, o sea en los f actores que en éste caso concreto determinan los tiempos de preparación o cambio de herramientas.
A los efectos de la reducción en los tiempos de preparación deben tomarse en consideración cuatro conceptos claves consistentes en: 1. Separar la preparación interna de la externa. Se debe entender por preparación interna todas aquellas actividades para cuya realización es menester detener la máquina o equipo. En tanto que la externa incluyen todas aquellas actividades que pueden efectuarse mientras la máquina está en funcionamiento. 2. Convertir cuanto sea posible de la preparación interna en preparación externa . De tal forma muchas actividades que deben en principio efectuarse con la máquina parada puede adelantársela mientras ésta esta en funcionamiento. Ejemplo: la máquina de colar a presión puede precalentarse utilizando el calor sobrante del horno que sirve a esta máquina. Esto significa que puede eliminarse el disparo de prueba para calentar el molde metálico de la máquina. 3. Eliminación de los procesos de ajuste. Las actividades de ajuste pueden llegar a representar entre el 50 y el 70 por ciento del total de las actividades internas. Por tal motivo es importante e imperioso reducir sistemáticamente el tiempo de ajuste a los efectos de reducir el tiempo total de preparación. La clave no consiste en reduci r el ajuste, sino en eliminarlo mediante un pensamiento creativo (por ejemplo: ajustando las herramientas en un sólo movimiento one touch up).
4. Suprimir la propia fase de preparación. A los efectos de prescindir por completo de la preparación, pueden adoptarse dos criterios. El primero consiste en utilizar un diseño uniforme de los productos o emplear la misma pieza para distintos productos; y el segundo enfoque consiste en producir las distintas piezas al mismo tiempo. Esto último puede lograrse por dos métodos. El primer método es el sistema del conjunto. Por ejemplo, en el mismo troquel, se tallan dos formas diferentes. El segundo método consiste en t roquelar las distintas piezas en paralelo, mediante la utilización de varias máquinas de menor costo.
3.2. Lead Time, en cuanto a la Manufactura Esbelta Lead time es el tiempo que transcurre desde que se inicia un proceso de producción hasta que se completa, incluyendo normalmente el tiempo requerido para entregar ese producto a el cliente. Está í ntimamente relacionado con la obra en curso y con otros indicadores como plazo de entrega, stocks por lo que la reducción del lead time es objetivo importante en la reducción de costos o la aplicación del lean manuf acturing o lean production. El camino para reducirlo consiste en la reducción de los lead time de los subprocesos de f abricación. El MLT está formado por: Queue Time: Tiempo de espera del producto hasta que se introduce en un Centro de Trabajo. Setup Time: Tiempo de preparación del Centro de Trabajo. Run Time: Tiempo de ejecución de la operación. Wait Time: Tiempo que el producto espera hasta pasar a otro Centro de Trabajo. Move Time: Tiempo de traslado entre Centros de Trabajo. y
y y y y
La reducción del MLT (Manuf acturing Lead TIme) conlleva la reducción del Work In Process (WIP), es decir el inventario que se genera durante el proceso de f abricación de un producto. Por tanto, si una empresa en capaz de reducir el MLT, disminuyendo cua lquiera de sus componentes, podrá decrementar su WIP y de esta manera bajar sus costes de f abricación. El mejor conocimiento de los Centros de Trabajo (información exacta y en tiempo real sobre producción generada, capacidad, tiempos disponibles, paradas...) permitirá la reducción de MLT. Concretamente: El Setup Time se verá reducido. El Runtime será continuo. Se evitarán paradas, averías. Se tendrá un mejor conocimiento de la capacidad real del Centro de Trabajo. Este conocimiento permitirá ajustar los tiempos de espera y traslado. y y y
4. DESARROLLO DEL TRABAJO 4.1. Flexibilidad de un sistema, metodología SMED. 4.1.1. Funcionamiento del Dispositivo El p rocedimiento práctico se basa en el uso del KIT SMED SIMULATION. Este KIT consiste en un PANTÓGRAFO, el cual se ve en la fotograf ía
Este pantógrafo, es accionado de forma mecánica, hidráulica o neumática. Los pasos que se deben seguir para lograr la simulación del funcionamiento del Pantóg rafo, son:
y
Simula el apagado eléctrico de la maquina, simplemente colocando en el sentido OFF. El cual se encuentra en la parte superior derecha.
y
Revisa y recoge la bolsa de herramientas.
y
Coloca las herramientas a lado de la maquina.
y
Desconecta la manguera ref rigerante de color azul de la conexión del brazo usando una liberación rápida del ajuste. Para liberar, presione la manguera en la parte baja y jale con cuidado.
y
Remueva el agarrador de la maquina utilizando la llave allen
y
Remueva las placas sujetadoras utilizando las llaves, las cuales están aseguradas
por cuatro pernos.
y
Remueva la conexión entre placas con las llaves.
y
Remueva todos los accesorios hasta que solo quede la pieza entera.
y
Caminar a la zona link storage y traer la nueva conexión
y
Ajuste la nueva conexión, y asegúrate de no apretar demasiado
y
Mueve el perno a lado adyacente
y
Remover tuercas
y
Remover la manivela de bola y sus dos tue rcas para trasladar de agujero
y
Mover la manivela y ajustarla en su nueva posición.
y
Ajustar las tuercas de la nueva conexión
y
Realicé los ajustes necesarios para alinear la hoja.
y
Reajusta la posición de la hoja de trabajo.
y
Remover las tuercas de la parte superior del porta herramientas. Remover el marcador de su interior
y
Ajusta el resorte en el marcador.
y
Inserta el nuevo marcador de color diferente
y
Ajustar las tuercas del porta - herramientas
y
Ajusta el porta herramienta
y
Reconect ar la manguera ref rigerante
y
Conectar el USB. Simular descarga y configuración de diseño durante 30
segundos. y
Ajustar la longitud de salida de la punta del marcador mediante un embolo en la parte superior del porta herramienta.
y
Encienda la máquina
y
Manipular la manivela, accionar el Pantografo.
Control de Calidad y
Inspeccionar comparando con el modelo que se tiene. La figura debe encajar dentro del rectángulo.
La Simulación de montaje y desmontaje de este KIT, deberá ser cronometrado en todas
sus etapas de ensamble y desensamble. En total, el tiempo que toma realizar el cambio de herramienta y otras piezas en el Pantóg rafo fue de 58 minutos.
4.1.2. Logrando Flexibilidad y Óptimos tiempos Aplicano SMED
A los efectos de la reducción en los tiempos de preparación y para lograr flexibilidad f rente a los cambios, deben tomarse en consideración cuatro conceptos claves consistentes en: A) Separar la preparación interna de la externa. B) Convertir cuanto sea posible de la preparación interna en preparación C ) Eliminación de los procesos de ajuste. D) Suprimir la propia fase de preparación.
De esta forma, para lograr flexibilidad en un sistema, la metodología SMED nos sugiere seis técnicas destinadas a dar aplicación a los cuatro conceptos anteriormente expuestos.
T écnica
Nº 1: Estandarizar las
actividades
de preparación externa. Las operaciones de
preparación de los moldes, herramientas
y
materiales deben convertirse
en
procedimientos habituales y estandarizados. Tales operaciones estandarizadas deben recogerse
por escrito y fijarse en la pared para que los ope rarios las puedan visualizar.
Después, los trabajadores deben
recibir
al
correspondiente
adiestramiento
para
dominarlas. T écnica
Nº 2: Estandarizar solamente las partes necesarias de la máquina. Si el tamaño y la
forma de todos los troqueles se estandarizan completamente, el tiempo de preparación se reduci rá
considerablemente. Pero dado que ello resulta de un costo elevado, se aconseja
estandarizar solamente la parte de la función necesaria para las preparaciones.
T écnica
Nº 3: Utilizar un elemento de fijación rápido. Si bien el elemento de sujeción más
difundido es el perno, dado que el mismo sujeta en la última vuelta de l a tuerca y puede aflojarse a la
primera vuelta, se han ideado diversos elementos que permiten una más
eficaz y eficiente sujeción. Entre tales elementos se cuenta con la utilización del orificio en forma de pera, la T écnica
arandela
en forma de U y la tuerca y el perno
acanalado.
Nº 4: Utilizar una herramienta complementaria. Se tarda mucho en unir un
troquel o unas mordazas directamente a la prensa de troquelar o al plato de un to rno. Por consiguiente, el troquel o las mordazas deben unirse
a
una herramienta complementaria
en la f ase de preparación externa, y luego en la f ase de preparación interna esta herramienta puede fijarse en la máquina casi instantáneamente. es necesario proceder
a la
Para
hacer ello f actible
estandarización de las herramientas complementarias. Puede
hacerse mención, como ejemplo de ésta técnica, la mesa móvil giratoria. T écnica
Nº 5: Hacer uso de operaciones en paralelo. Una prensa de troquelar grande o
una máquina grande de colada
a
presión tendrán muchas posiciones de fijación en sus
cuatro costados. Las operaciones de preparación de tales máquinas ocuparán mucho tiempo al operario. Pero, si se procede a aplicar a tales máquinas operaciones en paralelo por dos personas, pueden eliminarse movimientos inútiles y reducirse así el tiempo de preparación. T écnica
Nº 6: Utilización de un sistema de preparación mecánica. Al poner el troquel,
podría hacerse uso de sistemas hidráulicos o neumáticos para la fijación simultánea de varias posiciones en cuestión de segundos. Por otra parte, las alturas de los t roqueles de una prensa de troquelar podrían ajustarse mediante un mecanismo electrónico.
La metodología SMED, postula los siguientes puntos a fin de Optimizar el proceso de
manipulación de Herramientas. y
Conectar las placas con las nuevas tuercas especiales de rápido ajuste.
Emplear tuercas especiales de rápido ajuste
y
Las ranuras deben estar abiertas en los cilindros
y
Para
y
El repuesto de la placa debe estar preparado.
y
En la parte inferior de la placa deben haber dos piezas enroscadas
los cambios externos, se deben emplear repuestos
Una vez aplicada la metodología SMED, y haber tomado los nuevos tiempos, se tiene un total de 20 minutos.
Tabla resumen de Comparación Tiempo Tradicional [min]
Tiempo SMED [min]
58 min
20 min
% de Mejora 65.5 %
4.2. El efecto que se tiene en el inventario y el lead time. Lead time es el tiempo que transcurre desde que se inicia un proceso de producción hasta que se completa, incluyendo normalmente el tiempo producto a el cliente.
requerido
para entregar ese
La reducción del MLT (Manuf acturing Lead TIme) conlleva la reducción del Work In Process (WIP), es decir el inventario que se genera durante el proceso de f abricación de un producto. Por tanto, si una empresa en capaz de reducir el MLT, disminuyendo cua lquiera de sus componentes, podrá decrementar su WIP y de esta manera bajar sus costes de f abricación. El mejor conocimiento de los Centros de Trabajo (información exacta y en tiempo real sobre producción generada, capacidad, tiempos disponibles, paradas...) permitirá la reducción de MLT. Concretamente: y y y
El Setup Time se verá reducido. El Runtime será continuo. Se evitarán paradas, averías. Se tendrá un mejor conocimiento de la capacidad real del Centro de Trabajo. Este conocimiento permitirá ajustar los tiempos de espera y traslado.
Al haber analizado la Metodología SMED y haber obtenido una mejora del 65.5%; este porcentaje repercute directamente en el Lead Time y la reducción de Inventarios. El Run Time, se ve afectado ya que está relacionado directamente con el tiempo de cambio y funcionamiento de la maquinaria que se pueda tener. Los tiempos invertidos en preparación y cambio de útiles y herramientas son uno de los f actores p ara un f abricante de clase Mundial. La reducción de los tiempos de c ambio, permite la reducción de los lotes, haciendo posible con ello la reducción de los inventarios de proceso. La reducción de los lotes hace a su vez f actible reducir los tiempos de ciclo; la reducción de este último permite dar a la empresa una respuesta más rápida a los clientes, reduciendo eliminando la necesidad de mantener inventarios de productos terminados. El punto importante es que las operaciones de preparación de maquinas y cambio de útiles, herramientas, planillas y accesorios son uno de los despilf arros más sustanciales de la f abrica. Solo basta considerar que si en una f abrica se reducen a un minimo todas las operaciones vinculadas a los cambios de herramientas y tiempos de preparación, normalmente pueden reducir los costes de f abricación a un 20% o más.
4.3. Implementando la Teoría de las Restricciones TOC es una metodología sistémica de gestión y mejora de una empresa. En pocas palabras, se basa en las siguientes ideas: La Meta de cualquier empresa con fines de lucro es ganar dinero de forma sostenida, esto es, satisf aciendo las necesidades de los clientes, empleados y accionistas. Si no g ana una cantidad ilimitada es porque algo se lo está impidiendo: sus restricciones. Contrariamente a lo que parece, en toda empresa existen sólo unas pocas restricciones que le impiden ganar más dinero. Restricción no es sinónimo de recurso escaso. Es imposible tener una cantidad infinita de recursos. Las restricciones, lo que le impide a una organización alca nzar su más alto desempeño en relación a su Meta, son en general criterios de decisión erróneos. La única manera de mejorar es identificar y eliminar restricciones de forma sistemática. TOC propone el siguiente proceso para gestionar una empresa y enfocar los esfuerzos de mejora: Paso
1 - IDENTIFICAR l as restricciones de la empresa: Una restricción es una variable que condiciona un curso de acción. Pueden haber distinto tipo de restricciones, siendo las más comunes, las de tipo f ís ico: maquinarias, materia prima, mano de obra etc. Paso
2 - Decidir cómo EXPLOTAR las restricciones: Implica buscar la forma de obtener la mayor producción posible de la restricción. Paso
3 - SUBORDINAR todo lo demás a la decisión funcionar al ritmo que marca la restricción (tambor)
anterior:
Todo el esquema debe
Paso
4 - ELEVAR las restricciones de la empresa: Implica encarar un programa de mejoramiento del nivel de actividad de la restricción. Ej. tercerizar Paso
5 - Volver al Paso 1: para trabajar en forma permanente con las nuevas restricciones que se manifiesten. En este caso, se tiene como Restricción Fí sica alguna
al
tiempo de cambio de he rramienta y
otra pieza del pantóg rafo. La aplicación de SMED, logra una forma de explotar la
restricción que se tiene. 5.
CONCLUSIONES
A las conclusiones a las que se puede llegar en la presente practica, es: -
SMED se utiliza para incrementar la flexibilidad y disminuir los niveles de Stock, al reducir los
-
tiempos de cambios de herramientas
Los conceptos fundamentales SMED, son:
o
Separar la preparación interna de la externa.
o
Convertir cuanto sea posible de la preparación interna en preparación
externa. o
Eliminación de los procesos de ajuste.
o
Suprimir la propia f ase de preparación
-
Los 4 conceptos anteriores son explotados con el uso de 6 técnicas.
-
Una fábrica típica dispondrá de numerosos procesos de cambios de herramientas, y una parte importante de la mejora continua tendrá relación directa con la reducción gradual y sistemática de dichos tiempos de cambio.
6. BIBLIOGRAFIAS -
http://g rupos.emagister.com/debate/aplicacion_del_smed_en_el_industria_h oy_en_dia/6786-382852
-
http://www.degerencia.com/articulo/smed_single_minute_exchange_die
-
Diapositivas KIT SMED SIMULATION, GEISEI.
-
http://www.mtmingenieros.com/landpages/landpage_lead_time.html
-
http://www.cimatic.com.ar/toc/articulos/debernardo1.asp