Cambio Rápido de Herramientas y Reducción en Tiempos de Preparación

Unidad 1. Tecnología de la producción Sistemas de manufactu manufactura ra

Cambio rápido de herramientas y reducción en tiempos de preparación: nueva y más amplia versión del SMED Abstract En el presente trabajo se analizan los componentes de un sistema de producción, específicamente, la mano de obra, a través del estudio del trabajo, la maquinaria y el equipo, por medio de los conceptos de automatización y el SMED como metodología, para mejorar la eficiencia de las operaciones productivas. Introducción Las variables de un sistema de producción definen la eficiencia del mismo, desde la perspectiva de uso que se haga de las mismas, la mano de obra, así como la maquinaria y el equipo son de suma importancia, ya que sea en la prestación de un bien o un servicio, ambas determinan la productividad del negocio e impactan en los resultados del mismo. La medición del trabajo, incluida en el concepto estudio del trabajo, tiene como finalidad establecer los estándares mínimos de productividad para una tarea en específico, en combinación con la automatización de los procesos y metodologías operativas como SMED, tienden a generar el concepto de Lean Manufacturing Manufacturing,, que distingue a las empresas de clase mundial en la actualidad. El desarrollo de cada uno de estos temas asegurará que el estudiante sea capaz de comprender la importancia de estas variables, pero sobre todo su aplicación en el ámbito profesional. El proceso productivo Podemos definir un proceso productivo como una secuencia definida de operaciones que transforma materias primas y los productos semielaborados en un artículo acabado con mayor valor (Albert Suñé Torrents, 2004). Al analizar esta definición, encontramos algunos elementos básicos que explicaremos a continuación: Secuencia de operaciones. Nos lleva al concepto de sistema (sistema de manufactura), ya que estas operaciones se encuentran relacionadas a lo largo de todo el proceso productivo y lo que se realice, adecua o inadecuadamente en cada una de ellas, afectará el resultado final. Transformación. Concepto relacionado con las materias primas que sufren cambios en su estructura o se tratan en conjunto con otras, a fin de producir satisfactores de necesidades, llamados productos y servicios. Este proceso de transformación es el que realmente permite la creación de valor.  Productos. Entendidos como el resultado final del proceso de transformación (secuencia de operaciones) y que se encuentra e ncuentra listo para su venta al cliente final. Valor. Resultado del proceso de transformación, generalmente considerado como la utilidad obtenida de la venta del producto, pero en términos actuales también considera la satisfacción real del cliente, basada en su percepción, entendida esta última como “abstracción subjetiva de la realidad”. Los elementos antes mencionados, nos llevan a considerar todas las variables que intervienen en un sistema de manufactura, ya que de su correcta elección dependerá la creación de valor y, sobre todo, la eficiencia de los recursos asignados. •

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Unidad 1. Tecnología de la producción Sistemas de manufactura

En el siguiente cuadro se presentan las variables y recursos necesarios en un sistema de manufactura.

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VARIABLES RECURSOS Mano de obra. Recursos financieros. Materia prima. Recursos humanos. Maquinaria y equipo. Recursos tecnológicos. Métodos y procedimientos. Medio ambiente. Cuadro 1. Variables y recursos de un sistema de manufactura Fuente: elaboración propia • • •

Analicemos el concepto de manufactura, éste se define como la aplicación de procesos químicos y físicos que alteran la geometría, propiedades o aspecto de un material para obtener piezas o productos finales, éstos son los procesos industriales y generan un aumento del material de partida, empleando máquinas, mano de obra y herramienta (Julián Rodríguez Montes, 2006).

Mano de obra

Máquinas

Materia prima

Procesos de manufactura

Herramienta

Pieza o producto final

Desperdicio

Figura 1. Esquema de manufactura Fuente: Procesos industriales para materiales metálicos (Julián Rodríguez Montes, 2006). Considerando lo anterior, en esta parte del curso nos enfocaremos al análisis de la mano de obra, a través del estudio del trabajo, de la maquinaria y equipo, mediante la automatización. El resto de los temas se abordarán posteriormente. Estos elementos son de su suma importancia, ya que su adecuada asignación determinará el éxito de la empresa, partiendo del cumplimiento de la calidad en el producto o servicio que se demande. Así tenemos que, según la OIT, el estudio del trabajo es el sistema de tiempos predeterminados. Es una técnica de medición del trabajo en que se utilizan tiempos determinados para los movimientos humanos básicos (clasificados según su naturaleza y las condiciones en que se hacen), a fin de establecer el tiempo requerido para una tarea ejecutada, según una norma dada de ejecución (Neira, 2006).

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La siguiente figura presenta los c onceptos fundamentales del estudio del trabajo, según la OIT:

Figura 2. El estudio del trabajo Fuente: Introducción al estudio del trabajo (OIT, 1996) De la definición anterior, se desprende la necesidad de la medición del trabajo, pero antes identificáremos sus componentes, de acuerdo al Manual práctico de diseño de sistemas productivos (Albert Suñé Torrents, 2004): •

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Concepto de actividad. La actividad en el contexto de los estudios de tiempos significa una evaluación, que lleva acabo el cronometrador sobre la velocidad a la que el operador ejecuta la tarea en relación a una velocidad que se considera normal. Niveles de actividad. La actividad normal o actividad 100 se define en relación a determinadas tareas y según la Organización Internacional del Trabajo, es aquella que realiza una persona de 1.68 m de altura, que anda con pasos de 7 5 cm, sin ninguna carga, en suelo llano y sin obstáculos, en condiciones ambientales normales (18 °C de temperatura eficaz), a una velocidad de 4,5 km/h. Curvas de Aprendizaje. Es una función que mide la manera en que las horas de mano de obra por unidad disminuyen a medida que aumentan las unidades de producción, debido a que los trabajadores están aprendiendo y se están volviendo mejores en sus trabajos (Charles T. Horngren, 2007).

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Figura 3. Curva de Aprendizaje Genérica Fuente: Manual práctico de diseño de sistemas productivos (Albert Suñé Torrents, 2004). Los elementos que mencionamos anteriormente, dan lugar al concepto de medición del trabajo, cuya importancia radica en la mejora continua de los procesos, englobados en la siguiente frase: si es cuantificable es medible, si es medible e s susceptible de mejora. Para realizar la medición del trabajo se han desarrollado las siguientes técnicas: Muestreo del trabajo. Se aplica a través de la determinación, mediante el muestreo del tiempo improductivo, basado en la aplicación integral del tiempo del operador en todas sus actividades. Es la base para el desarrollo del tiempo estándar. Tiempos predeterminados. Este procedimiento se basa en el uso de tiempos asignados a movimientos básicos, para ejecutar una operación en específico. Se conoce también como la técnica MTM, MTMA, Work Factor, BTM, DMT. Datos tipo. En este modelo se utilizan tiempos predeterminados por la empresa en tablas, mediante la determinación de los mismos mediante cronómetros. Estudio de tiempos. Consiste en registro de tiempos y ritmo de trabajo, para ejecutar una actividad en condiciones específicas y conocer el tiempo en que se realizará una tarea particular. De lo anterior concluimos que una adecuada técnica de trabajo llevará a asegurar un uso eficiente de la mano de obra, que impactará directamente en el valor que se agregue a la empresa en la producción de bienes y servicios. •

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Automatización de procesos Con relación a la eficiencia de maquinaria, equipo y herramientas, se ha buscado con la automatización de procesos alcanzar la máxima productividad, entendiendo por automatización de procesos la aplicación de determinado software, herramientas e infraestructura para la gestión de actividades rutinarias buscando eliminar el error humano y dedicar mayor tiempo a realizar tareas que aporten más valor para la empresa (Ignacio García Valcárcel, 2003). A partir de los años 60, la automatización ha aumentado de manera significativa, principalmente como consecuencia del desarrollo tecnológico, basado en el uso de equipo de cómputo, que dio lugar a los llamados CNC, posteriormente a los PLC, que con el tiempo facilitaron la integración de Sistemas CAD, CAM, CAD/CAM y ahora la nanotecnología aplicada a los procesos industriales.

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Unidad 1. Tecnología de la producción Sistemas de manufactura La automatización ha beneficiado a la manufactura y a los procesos industriales en general, desde el diseño hasta la fabricación final de los productos. Los principales objetivos de la automatización industrial son: Mejorar la calidad del producto. Minimizar y hacer eficientes los tiempos de producción. Asegurar un mejor control de la producción. Estandarización de los procesos. Reducción de la posibilidad de error humano. Incrementar la seguridad en los procesos. Mejor arreglo de las máquinas. Eficiencia en el flujo de materiales. • •

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Como ejemplo de sistemas automatizados tenemos el sistema AS/RS ( Automatic Storage/Retrival System), que está diseñado para realizar un procedimiento automático del manejo de materiales. El AS/RS es un robot que funciona por medio de electricidad y aire, por lo cual, primero que nada, para comenzar con su funcionamiento se tiene que contar con estos dos elementos (ITESM, 2003).

Figura 4. Sistema AS/RS Fuente: Centro de calidad total y manufactura (ITESM, 2003)

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Este sistema de almacén y alimentación de materia prima cuenta con una capacidad para almacenar 25 posiciones con el brazo de robot. Metodología de SMED (Single Minute Exchange of Die) Comencemos por definir SMED (Single Minute Exchange of Die), la técnica creada por Shingeo Shingo, para la reducción en los tiempos de preparación, que es: la teoría y las técnicas para conseguir drásticas reducciones de tiempo en las operaciones de preparación de máquinas y cambios de matrices, moldes o herramientas; operaciones destinadas a reducir el despilfarro que supone tener preparado un equipo durante un proceso productivo, generando el coste consiguiente (Durán, 1991).

Figura 5. Shingeo Shingo. La problemática a resolver mediante la aplicación del SMED, es disminuir los tiempos improductivos derivados del cambio de partes, que se realizan para la fabricación de otros productos. La metodología SMED se compone de t res pasos y dos conceptos básicos, los cuales son: Operaciones internas. Son todas las actividades que configuran el cambio de útiles y que se tienen que realizar con las máquinas paradas. Operaciones externas. Son aquellas actividades del cambio de útiles que se pueden realizar antes de realizar la parada, o bien, después de la parada de las máquinas.

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La siguiente figura presenta los pasos básicos de la metodología:

Figura 6. Metodología SMED Fuente: MTM Ingenieros Paso 1. Separar las operaciones internas de las externas. Consiste en la diferenciación de preparar con la máquina detenida y preparar con la máquina funcionando. Sí se prepara con la máquina detenida, se le llama preparación interna y son operaciones que pueden llevarse a cabo únicamente si la máquina está detenida. Cuando los cambio se realizan con la máquina funcionando, tenemos la preparación externa, el objetivo de esta preparación es aprovechar el tiempo mientras la máquina se mantiene operando. Paso 2. Convertir operaciones internas en externas. Hace referencia en transformar, en aquellos casos que sea posible y que no impliquen riesgos inseguros, las operaciones internas en externas, a fin de minimizar el tiempo improductivo de la máquina. Para realizar esta conversión, deberán considerarse los siguientes elementos: Mano de obra. Disponibilidad de talleres. Herramientas. Partes y refacciones. Costo/Beneficio. Procedimientos documentados. Paso 3. Reducir el tiempo de las operaciones internas. El enfoque es minimizar el tiempo de la máquina sin funcionamiento, algunas técnicas soporte que pueden ayudar en este proceso son: Operaciones paralelas. Fijaciones. Eliminar ajustes. • • • • • •

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Esta metodología aporta grandes beneficios a la industria, sobre todo en la reducción de costos, ya que incrementa la flexibilidad de los procesos, contribuye a la calidad del producto y por ende, a la generación de valor del proceso productivo en su totalidad. Caso práctico de SMED en Kimberly Clark A continuación se presenta un caso práctico de la aplicación de SMED, en la empresa Kimberly Clark, tomado del sitio del ingeniero Jorge Acuña (A., 2009). Antecedentes del caso Kimberly Clark ha iniciado con la aplicación de la técnica de SMED en el proceso de la fabricación de los pañales desechables Huggies, desde el mes de agosto del presente año. Cada vez que las máquinas producen un tamaño distinto de pañal (pequeño, mediano, grande, extra grande) se requiere del cambio de varias partes, algunos de los cambios son más complejos que otros, por lo que una falta de seguimiento y análisis en el cambio podría provocar un aumento del desperdicio y hasta una jornada completa sin producir. A continuación se explicará un ejemplo de una de las partes de las máquinas llamadas Formación, en esta sección se manufactura la parte absorbente del pañal, conocida como cojín absorbente. Como se muestra en la figura 2-7, el cojín, dependiendo del tamaño, requiere de partes de distinta dimensión en la máquina, específicamente en la sección del formador.

Figura 7. Pañal, cojín absorbente En el cambio del formador, aplicando SMED, el personal que ejecuta la modificación realiza las siguientes tareas previas a la misma: a. b. c. d. e. f.

Reunión de coordinación (precambio), días antes. Limpiar el área. Llevar partes al sitio, dejar cerca de cada unidad a intervenir. Asignación de los colaboradores. Reunión minutos antes del cambio. Revisar las partes a cambiar (antes del cambio).

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Una vez asegurados los pasos anteriores se inicia con el cambio, considerando estos aspectos: Ejecución de las tareas externas Luego de un estudio detallado por parte del ingeniero de SMED, en conjunto con el equipo experto de operadores de esa sección, se determinó que las tareas externas de e ste cambio son: •

Tener todas las partes listas y limpias frente a la máquina:

Figura 8. Partes intercambiables de las máquinas. También revisar los nuevos tornillos a utilizar en los pockets, para asegurarse de no utilizar tornillos dañados. •

Figura 9.Tornillería para las partes. Tener lista la herramienta antes del cambio. Solicitar en bodega la caja de herramientas correspondiente y utilizar de manera correcta el material asignado. Solicitar al encargado del cambio, las llaves de la caja de control del Scarfing, para abrir el candado. • •

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Ejecución de las tareas internas y reducción de los tiempos •

Quitar accesorios.

Figura 10. Formador. •

Bajar todos los pockets del tambor formador.

Figura 11. Tambor del formador. •

Si y solo si los Pockets a instalar son más altos se debe desajustar:

Figura 12. Ajustes al formador.

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Durante el cambio, el personal del proceso, tanto operadores como ingenieros, utilizan un formato que sirve de guía para acompañar la modificación, documento que previamente fue elaborado. En el Cuadro 2 se observa la guía, la cual contiene lineamientos generales para la ejecución de un cambio en la máquina, de acuerdo a un tamaño y tipo de pañal.

Cuadro 2. Guía para el cambio de m áquina Como se observa en la tabla, se dividen las diferentes etapas que forman parte del proceso que se requieren para realizar un cambio y se definen los responsables en cada uno. Lo anterior permite que sean sencillas de detectar las tareas a realizar por cada miembro del equipo y además, que las personas involucradas cuenten con las responsabilidades asignadas en cada caso. Una vez asegurado el cambio, se realizan los análisis de los tiempos, se comparan y se publican a todo el personal que participó, esto con el objetivo de cada vez ir reduciendo esos tiempos y mejorando la ejecución de las tareas internas. A continuación (ver Tabla 1) analizaremos los resultados obtenidos a partir de la aplicación de SMED para los cambios de set up, realizados en la máquina CAI-03, en la planta de Kimberly Clark, Cartago. Los resultados presentan los datos obtenidos a partir del mes de septiembre de 2008. Por supuesto, la puesta en marcha de la técnica se inició meses antes con los trabajos de capacitación y difusión dentro de la compañía para el uso adecuado de la misma.

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Tabla 1. Resultados obtenidos para la CAI-03 en los set up r ealizados posterior a la implementación de SMED Para iniciar a explicar los resultados presentados en la Tabla 1, se debe mencionar qué significan los diferentes datos que se tienen. El “Wrench Time” corresponde al tiempo que duró el cambio físico realizado. Luego los arranques “Jog” son la cantidad de arranques que se realizaron para temporizar y ajustar la máquina según la nueva especificación de producto. El MDH es la medida de miles de partes por hora, en el caso del “MDH Obj”, es la cantidad que se tiene como expectativa en el plan de producción y el del “MDH Real”, es la cantidad producida (por disposición de los encargados del sistema, dicha métrica se lleva a cabo 24 horas después de que el cambio fue realizado). Por último, el “% Cump Arranque” corresponde a la relación obtenida entre el “MDH Ob j” y el “MDH Real”. En el caso de estudio, los valores en donde se debe fijar la atención es el tiempo que se dura ejecutando los cambios, ya que los valores de producción no sólo dependen de tiempo de cambio y estabilidad de la máquina, sino que se deben de tomar en cuenta una serie de eventos externos que permitan determinar la relación obtenida en el uso de SMED para los trabajos de cambios en partes de la máquina con respecto a la productividad.

Gráfica 1. Comportamientos de tiempos durante un cambio en las máquinas de pañales, año 2008´.

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A partir de la Gráfica 1, se observa que para el primer caso en donde se utilizó la técnica de SMED (12/9/2008) en la máquina CAI-03, el tiempo es alto comparado a los valores obtenidos en los otros casos, sin embargo, es importante mencionar que como en la mayoría de procesos, cuando se inicia con una herramienta o técnica nueva, existe un periodo de curva de aprendizaje, en donde pese a los entrenamientos y a las capacitaciones realizadas, las personas involucradas en el proceso requieren de la experiencia en el campo para mejorar sus destrezas y habilidades. Para los tres casos siguientes se contó con un comportamiento bastante estable (14, 15 y 16 minutos), en donde se puede concluir que el equipo obtiene un mejor manejo de la técnica y por lo tanto estandariza la aplicación de la misma. En la última medición realizada (20/10/08), existe nuevamente un incremento en el tiempo del cambio, por lo tanto es importante analizar las razones que condujeron a perturbar la linealidad del comportamiento que se venía presentando. Por otra parte, pese a que se mencionó anteriormente que el análisis no puede enfocarse en aspectos de productividad, debido a que existen otros factores internos que afectan a la misma, se debe de poner atención que los casos que presentan un valor más pequeño del “% Cump Arranque”, son los casos en donde se tuvieron los mayores tiempos en los cambios de la máquina (tanto para el caso del 12/9/08, en donde el cambio requirió 98 minutos y el “% Cump Arranque” fue de 54.25%; como en el caso del día 20/10/08, donde se midió un tiempo de 30 minutos en el cambio y un “% Cump Arranque” de 59.12 %). Con respecto a esto y por la experiencia obtenida en las diferentes prácticas del proceso, se puede concluir que cuando los tiempos en los cambios son altos, se debe a problemas de ajustes y temporización con las máquinas (incluso en los 3 casos en donde se dan mayores arranques “Jog”, fueron en donde se presentaron mayores tiempos de cambio físico), lo que a su vez representa casi en la mayoría de las veces problemas durante los tiempos de producción que se ven reflejados en las mediciones de productividad. En el caso en estudio no se cuenta con los tiempos medidos para cambios antes de la aplicación de la técnica SMED, sin embargo, por lo manifestado por los líderes de las máquinas la reducción ha sido considerable, y la uniformidad de los datos para las 3 mediciones correspondientes a las fechas del 23/09/08, 10/10/08 y 13/10/08, permiten concluir que la técnica traduce las prácticas utilizadas en mejoras en los procesos. Conclusión El concepto de Lean Manufacturig o manufactura ligera, nos lleva a la reducción de costos innecesarios en los procesos de producción, costos que tarde o temprano serán pagados por el cliente o por la empresa, lo que impactará en la rentabilidad del negocio. La medición del trabajo para el establecimiento de estándares operativos y la automatización, para asegurar la eficiencia de los procesos, constituyen dos elementos fundamentales a considerar en la administración de procesos productivos. Bibliografía A., I. J. (2009). Gerencia de calidad . Recuperado el 09 de Octubre de 2012, de Word Press: http://gerenciadecalidad.wordpress.com/

Durán, M. U. (1991 ). Gestión de calidad . Madrid: Ediciones Díaz de Santos. García Valcárcel, Ignacio (2003). E-business corporativo: cómo implantar software libre, servicios web y el grid computing para ahorrar costes y mejorar las comunicaciones en su empresa. Madrid: FC Editorial.

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