Manual PrA!Ctico de DiseA_-o de Sistemas - SuA_-A(c) Torrents, Albert(Author)

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

ALBERT SUÑÉ TORRENTS FRANCISCO GIL VILDA IGNASI ARCUSA POSTILS

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

© Albert Suñé Torrents; Francisco Gil Vilda; Ignacio Arcusa Postils, 2004

Reservados todos los derechos. «No está permitida la reproducción total o parcial de este libro, ni su tratamiento informático, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, por fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright.»

Ediciones Díaz de Santos, S. A. Doña Juana I de Castilla, 22 28027 MADRID www.diazdesantos.es/ediciones [email protected] ISBN: 84-7978-642-6 Depósito legal: M. 37.046-2004

Diseño de cubierta: A. Calvete Fotocomposición e impresión: Fernández Ciudad, S. L. Encuadernación: Rústica-Hilo Impreso en España

Índice de Capítulos

AGRADECIMIENTOS ..................................................................... XIII PRESENTACIÓN .......................................................................... XV 1. INTRODUCCIÓN .............................................................

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1.1. El sistema productivo: evolución histórica ..............

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1.1.1. De la producción artesana a la producción en masa (taylorismo y fordismo) ........................... 1.1.2. De la producción en masa a la producción ajustada. Toyotismo ................................................

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1.2. El sistema productivo bajo el enfoque de la Teoría de las Limitaciones .....................................................

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Bibliografía .........................................................................

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2. ESTUDIO DEL TRABAJO ..............................................

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2.1. Introducción: La importancia de la medición del trabajo ......................................................................... 2.2. Niveles de actividad y curvas de aprendizaje ..........

31 33

2.2.1. Concepto de actividad ...................................... 2.2.2. Niveles de actividad .......................................... 2.2.3. Curvas de aprendizaje .......................................

33 33 35

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VIII

ÍNDICE DE CAPÍTULOS

2.3. Métodos clásicos de medición de tiempos ................ 2.3.1. 2.3.2. 2.3.3. 2.3.4. 2.3.5.

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Estimación ........................................................ Datos históricos ................................................ Muestreo ........................................................... Tiempos predeterminados (NTPD) .................. Cronometraje ....................................................

40 40 41 42 45

2.4. Nuevas técnicas de estudio del trabajo ....................

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2.4.1. 2.4.2. 2.4.3. 2.4.4.

Introducción ..................................................... Un nuevo enfoque ............................................ El análisis de variabilidad ................................ Conclusiones ....................................................

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ANEXO 1: ASPECTOS NORMATIVOS Y RELACIONES LABORALES.

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A1.1. Normativa laboral ............................................. A1.2. Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo (OGSHT) ......................................... A1.3. Contenido del convenio ....................................

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ANEXO 2: APRENDIZAJE ORGANIZACIONAL ........................

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Bibliografía .........................................................................

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3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS PRODUCTIVOS ......

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3.1. Introducción. ¿Qué es un proceso? .......................... 3.2. La ingeniería de procesos productivos .................... 3.3. Tipos de procesos .......................................................

77 79 82

3.3.1. Atendiendo al grado de automatización ........... 3.3.2. Atendiendo a la frecuencia de ocurrencia ........ 3.3.3. Atendiendo a la naturaleza del flujo productivo.

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3.4. Descripción de procesos: Diagrama de procesos .... 3.5. Descripción de procesos: Tiempos característicos ..

88 91

3.5.1. El tiempo de ciclo ............................................. 3.5.2. El tiempo de proceso (Tp) ................................ 3.5.3. El tiempo de flujo (Tf) .....................................

92 92 94

60 61

ÍNDICE DE CAPÍTULOS

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4. DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN ..............

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4.1. Takt time y tiempo de ciclo. Capacidad y productividad ...........................................................................

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4.1.1. Takt time y tiempo de ciclo .............................. 4.1.2. Capacidad y productividad ...............................

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4.2. Equilibrado de líneas de producción ....................... 103 4.2.1. La cuestión del equilibrado de líneas de producción ............................................................. 4.2.2. Métodos de equilibrado: algoritmos heurísticos y equilibrado intuitivo ...................................... 4.2.3. Herramientas: cronograma y diagrama de equilibrado ............................................................... 4.2.4. Ejemplo práctico: montaje de una placa de vitrocerámica .......................................................

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4.3. Equilibrado y sincronización de procesos ............... 128 4.3.1. Equilibrado de capacidad: condición necesaria pero no suficiente ............................................. 4.3.2. Proceso y stock en curso .................................. 4.3.3. Sincronización de procesos .............................. 4.3.4. Ejemplo ilustrativo ........................................... 4.3.5. Conclusiones ....................................................

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5. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO .......................................................................... 143 5.1. Introducción ............................................................... 143 5.1.1. Objetivo ............................................................ 143 5.1.2. Tipos de distribución en planta ........................ 144 5.1.3. Ventajas de cada tipo de distribución ............... 145 5.2. Layout del puesto de trabajo ..................................... 150 5.2.1. Aspectos ergonómicos ...................................... 151 5.2.2. Propuesta de puesto de trabajo estándar ........... 153

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ÍNDICE DE CAPÍTULOS

5.3. Distribución en planta orientada a proceso ............. 156 5.3.1. Flujo de materiales: estudio del proceso .......... 5.3.2. Tabla de relaciones entre actividades ............... 5.3.3. Clasificación de las relaciones: diagrama de relaciones ............................................................. 5.3.4. Requerimiento de superficie ............................. 5.3.5. Desarrollo de soluciones .................................. 5.3.6. Evaluación y selección .....................................

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5.4. Distribución en planta orientada a producto .......... 171 5.4.1. Introducción ..................................................... 171 5.4.2. Configuraciones básicas de circuitos (I y U) ... 173 5.4.3. Diseño de la cadena: método de las gamas ficticias .................................................................... 175 5.5. Producción celular ..................................................... 184 5.5.1. 5.5.2. 5.5.3. 5.5.4. 5.5.5. 5.5.6. 5.5.7. 5.5.8.

Introducción ..................................................... Un poco de historia .......................................... Peculiaridades de las células en U .................... ¿Cuándo usar una célula en U? ........................ Diseño de una célula en U. Conceptos generales. Célula en U y aprovisionamiento ..................... Dimensiones de una célula en U ...................... Taller de ensamblaje basado en células U ........

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5.6. Distribución en planta de posición fija .................... 196 5.7. Layout de almacenes .................................................. 197 5.7.1. El edificio ......................................................... 199 5.7.2. Los elementos de almacenamiento ................... 200 5.7.3. La maquinaria de manutención ........................ 200 5.7.4. Ejemplos de layout de almacén ........................ 202 Bibliografía ......................................................................... 207 6. ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS ......................................................... 209 6.1. Introducción ............................................................... 209 6.2. Interacción persona-máquina (diagramas) ............. 210

ÍNDICE DE CAPÍTULOS

XI

6.3. Interacción equipo-máquina .................................... 214 6.4. Interacción persona-máquina y equipo-máquina .. 215 6.4.1. Interferencias deterministas (diagrama personavarias máquinas) ............................................... 219 6.4.2. Interferencias aleatorias .................................... 222 ANEXO: TABLAS DE ASHCROFT .......................................... 231 7. EJERCICIO RESUELTOS .............................................. 237 7.1. PROBLEMA 1. Estudio del trabajo ........................... 7.2. PROBLEMA 2. Equilibrado de líneas de producción (CISA) ............................................. 7.3. PROBLEMA 3. Análisis de variabilidad ................... 7.4. PROBLEMA 4. Interferencias / Estudio del trabajo (CISA [b]) ........................................ 7.5. PROBLEMA 5. Capacidad y equilibrado (Imaginatium) ................................................. 7.6. PROBLEMA 6. Interferencias aleatorias (Llaveros metálicos) ......................................... 7.7. PROBLEMA 7. Taller de ensamblaje con células U .. 7.8. PROBLEMA 8. Aprovisionamiento y autonomía de célula U ............................................

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8. EJERCICIOS PROPUESTOS ......................................... 277 EJERCICIO 1: EJERCICIO 2: EJERCICIO 3: EJERCICIO 4: EJERCICIO 5: EJERCICIO 6: EJERCICIO 7: EJERCICIO 8: EJERCICIO 9: EJERCICIO 10: EJERCICIO 11:

Equilibrado .............................................. Equilibrado .............................................. Interferencias ........................................... Interferencias aleatorias ........................... Interferencias aleatorias ........................... Diseño célula U ....................................... Fabricación de tuercas ............................. Empaquetado ........................................... Imaginatium (b) ....................................... Fabricación de asientos ............................ Ensamblaje con variabilidad ....................

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Agradecimientos

Los autores agradecemos la colaboración de las siguientes personas, compañeros que nos han ofrecido sus opiniones voluntariamente, y nos han ayudado a revisar la obra hasta alcanzar su estado actual. Carme Giralt José Hernán Miguel Ángel Gómez Josep Maria Sallán Manel Rajadell Josep Pujol Vicenç Fernández

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Presentación

La idea de crear este manual práctico surgió después de revisar la bibliografía existente sobre Dirección de Operaciones en busca de contenidos que permitieran encarar problemas reales de diseño de sistemas productivos. Nos dimos cuenta de que la bibliografía era eminentemente descriptiva pero no profundizaba en cómo usar herramientas o metodologías concretas. Por ello nos decidimos a crear un manual práctico que combinara las metodologías clásicas de diseño del sistema productivo con propuestas más actualizadas (extraídas de nuestra experiencia profesional) bajo el enfoque de la producción ajustada. La necesidad de crear una documentación válida para un entorno de autoaprendizaje, la ilusión y las ganas de los autores fueron los ingredientes finales para que esta obra se haya hecho una realidad. Pretendemos que esta documentación sirva como complemento docente para alumnos universitarios pero también como pequeña guía para profesionales que quieran introducirse en el complejo mundo del diseño de sistema productivos. Para ello hemos intentado utilizar un estilo autoexplicativo que fomente el autoaprendizaje, combinando contenidos teóricos, ejemplos prácticos realistas y ejercicios (resueltos y proXV

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puestos) que permitan una autoevaluación de los conocimientos adquiridos.

¿Qué se puede encontrar en este manual? En el Capítulo 1 nos ha parecido imprescindible, para poner en contexto los contenidos de este manual, hacer una pequeña revisión histórica de la evolución de los sistemas productivos. Albert Suñé ha recopilado de varias fuentes la evolución de los sistemas productivos hasta la época contemporánea, dándole su propio enfoque personal. El Capítulo 2 describe los fundamentos básicos de la organización del trabajo y la medida de tiempos. Ignasi Arcusa ha recopilado los métodos clásicos de «métodos y tiempos» y Francisco Gil la ha complementado con una propuesta de cómo compaginar los métodos científicos clásicos con un enfoque más humano, desarrollada a partir de su experiencia (análisis de variabilidad). Albert Suñe ha escrito un anexo sobre el aprendizaje organizacional. En el Capítulo 3, escrito por Francisco Gil, se define lo que son los procesos productivos y como clasificarlos y describirlos, tanto cuantitativamente como cualitativamente. En el Capítulo 4, desarrollado por Albert Suñé y Francisco Gil, se repasan las herramientas básicas para el diseño «conceptual» de procesos: equilibrado de líneas, equilibrado de procesos y sincronización en el seno de una fábrica. El Capítulo 5 cubre el diseño «físico» de los procesos. Albert Suñé ha desarrollado la parte de teorías más «clásicas». Francisco Gil ha desarrollado la parte de diseño de almacén y su tema favorito: la configuración de células en U, aportando ideas originales sobre el diseño de puestos de trabajo (Sección 5.2) y la configuración idónea de las células en «U» (apartado 5.5.7). El Capítulo 6, escrito íntegramente por Ignasi Arcusa, aborda un tema clásico: el acoplamiento hombre-máquina. Con dos enfoques: la sincronización determinista y la asignación de máquinas con comportamiento aleatorio.

PRESENTACIÓN DE AUTORES

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El Capítulo 7 recoge una colección de casos prácticos resueltos, que permitirán ilustrar los conceptos y dar la oportunidad lector de chequear los conocimientos adquiridos. Finalmente, el Capítulo 8, complementario del anterior, recoge unos casos propuestos sin resolver aunque, se facilitan los resultados finales. Esperamos con ilusión que el presente manual sea útil y lo podamos mejorar en un futuro. Para ello nos permitimos pedir la colaboración del lector. Por favor, envíenos su propia crítica del libro o sugerencias a cualquiera de los siguientes correos electrónicos: Albert Suñé Torrents: Francisco Gil Vilda: Ignasi Arcusa Postils:

[email protected] [email protected] [email protected]

1 Introducción

En el presente capítulo se ofrece al lector la posibilidad de comprender la evolución que han sufrido los métodos y las técnicas de diseño y gestión de los sistemas productivos durante el siglo XX a partir del seguimiento del sector del automóvil. Este sector ha sido el precursor de los mayores cambios en las técnicas de producción industrial. Una vez introducidos los aspectos más relevantes de la evolución histórica, se introduce un nuevo enfoque denominado teoría de las limitaciones, por el carácter pedagógico que el procedimiento presenta en la búsqueda de la mejora continua del sistema productivo. El resto de la presente obra se ocupará del diseño del sistema productivo tratando diversos aspectos en mayor profundidad y concreción, haciendo reseña de los métodos más clásicos y profundizando en los más utilizados en la actualidad. Todo ello para encontrar la forma más objetiva posible de diseñar los procesos productivos teniendo en cuenta los métodos de trabajo, la capacidad necesaria y el ritmo de producción, la disposición de los recursos productivos y la interacción de los procesos manuales y automáticos. Acompañándolo con ejemplos ilustrativos. Al final de la obra el lector podrá encontrar una colección de ejercicios resueltos que han intentado aproximarse a problemas de di1

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seño de sistemas productivos reales para facilitar la capacidad de comprensión de las técnicas expuestas. Asimismo, se aporta, en el último capítulo, una colección de problemas propuestos.

1.1. EL SISTEMA PRODUCTIVO: EVOLUCIÓN HISTÓRICA Para hacer una revisión de la evolución de que han sido objeto los aspectos productivos durante el último siglo, tomaremos como referencia el sector de la industria automovilística por dos motivos: el primer motivo es que durante este periodo ha sido el sector industrial por excelencia, al ser la mayor actividad manufacturera del mundo durante los últimos cincuenta años. También nos parece acertado por la diversidad de sus procesos productivos, ya que en el sector automoción coinciden procesos de disciplinas tan diversas como la mecánica, la electrónica, la electricidad y la hidráulica, entre otras. La complejidad de coordinar todos los procesos para que acaben generando un automóvil en los plazos y costes actuales justifica que sea tratado con detenimiento. Además, la industria automovilística ha sido pionera en implantar cambios fundamentales en los procesos industriales durante los últimos años. Después de haber generado ya, tras la Primera Guerra Mundial, las ideas principales de la producción en masa, es ahora un referente en el sistema de producción ajustada para el resto de sectores. Después de la Primera Guerra Mundial, Frederic W. Taylor (autor del libro The principles of scientific management), Henry Ford (Presidente de la Ford Motor Company) y Alfred Sloan (Presidente de General Motors) sacaron al mundo de la producción artesana y lo introdujeron en la era de la producción en masa. No fue hasta los años 70, que el mundo reconoció un sistema genuino de producción originado de Japón (no sin antes mostrar sus dudas sobre el mismo). Después de la Segunda Guerra Mundial, Eiji Toyoda y Taiichi Ohno, de la Toyota Motor Company, habían creado una nueva forma de producir que denominaremos producción ajustada.

INTRODUCCIÓN

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En la actualidad resulta habitual escuchar a empresarios que afirman que su sector de actividad se enfrenta a una crisis de sobredimensionamiento y a un exceso de capacidad de producción. Esta idea es, en ocasiones, inadecuada, puesto que los mercados tienen una avidez desmesurada de productos y servicios (solo es necesaria una pequeña reflexión al fijarnos en el número de corbatas que tenemos en nuestros armarios, la cantidad de electrodomésticos y aparatos electrónicos que encontramos en nuestros hogares, o el crecimiento y sofisticación de sectores como el ocio y el turismo, que ahora incluyen, como novedad, viajes espaciales). El problema debe buscarse en la creciente sofisticación de la demanda, debido al aumento constante de la capacidad adquisitiva de los consumidores, consecuencia del crecimiento general de las economías nacionales. En la actualidad, los posibles compradores no desean productos estandarizados, desean mayores prestaciones, calidad absoluta, personalización, rapidez de respuesta y servicios adicionales no imaginados hasta el momento. Y todo esto sin un aumento en el precio final o, a ser posible, a un precio cada vez menor. Debemos concluir que nuestro reto radica en ofrecerles todo esto mediante la implantación de un modo de producir mejor. La producción ajustada parece ser la metodología más acertada en estos momentos, y resultará habitual compararla con la producción artesana y la producción en masa durante distintos pasajes de esta obra. Las características de la producción artesana son que emplea a trabajadores muy cualificados y herramientas sencillas, aunque flexibles, para hacer exactamente lo que le pide el cliente. El resultado es la creación de una pieza única o casi única cada vez. Un traje hecho a medida, una pintura o una escultura son ejemplos de trabajos de artesanía. Al mercado actual le parece atractiva esta idea de distinción, pero el problema que plantea es obvio, los bienes producidos por el método artesano son excesivamente caros para que nos sintamos interesados por ellos. Los coches producidos antes de los años 1920 se producían siguiendo métodos artesanos y eran claramente exclusivos. En un sistema de producción en masa se emplea a profesionales cualificados para el diseño de productos y procesos, y se emplea a

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trabajadores no cualificados o semicualificados para manipular máquinas caras y poco flexibles. Se producen enormes cantidades de productos completamente idénticos entre sí. Puesto que la maquinaria es costosa y tolera mal las interrupciones, el productor añade todas las facilidades posibles para asegurarse que no haya interrupciones, como por ejemplo stocks al inicio del proceso, stocks intermedios, espacios extras y holgura en los otros recursos. Como el tiempo invertido en el cambio de serie es considerable, dada la complejidad de la maquinaria y de su ajuste, el productor intenta minimizar los cambios de serie y produce en grandes lotes productos estándar. El consumidor obtiene una reducción notable en el precio, pero a expensas de la variedad. La producción en masa se basa en el principio de la creación de economías de escala. Un sistema de producción ajustada intenta combinar las ventajas de la producción en masa y de la artesana. Se basa en el principio de la eliminación de las ineficiencias del sistema productivo, a las ineficiencias se las considera despilfarro de recursos que no aportan valor al producto, pero en cambio consumen recursos escasos. La producción ajustada debe su nombre a que se persigue el máximo aprovechamiento de los recursos, evitando ciertos despilfarros generados en la producción en masa. El propósito de la producción ajustada es obtener los mismos productos con la mitad del esfuerzo humano, la mitad del espacio, la mitad de la inversión en maquinaria y la mitad de horas de diseño e ingeniería para desarrollar un nuevo producto. También requiere mantener menos de la mitad de las existencias, fabrica con menos defectos y produce una variedad de productos mayor.

1.1.1. De la producción artesana a la producción en masa (taylorismo y fordismo) Hacia los principios de 1890, la firma P&L (Panhard y Levassor) fabricante de máquinas herramientas se reunió con Gottlieb Daimler (fundador de la compañía que fabrica actualmente el Mercedes Benz) para diseñar el estándar Sistema Panhard. Un ingenio de gasolina de alta velocidad (alcanzaba el límite legal de 12 millas por hora), con el motor delante, los pasajeros en filas detrás, y con tracción en las ruedas traseras.

INTRODUCCIÓN

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Los trabajadores de P&L eran artesanos cualificados que construían a mano, cuidadosamente, coches en pequeñas cantidades. Estos trabajadores conocían perfectamente los principios del diseño mecánico y los materiales con que trabajaban. Muchos de ellos trabajaban como contratistas independientes a quienes la compañía contrataba partes o componentes específicos. Los coches producidos no eran nunca idénticos, porque los sistemas de medidas no eran estándares y las máquinas utilizadas eran simples. Como consecuencia, las piezas llegaban a la nave de ensamblaje donde los ajustadores cualificados limaban las piezas hasta hacerlas encajar. El ensamblaje secuencial conducía al denominado «deslizamiento dimensional». No obstante, la política de P&G no pretendió fabricar coches idénticos en un inicio. En lugar de ello, se centró en adaptar cada unidad a los deseos de cada cliente. Puesto que los vehículos eran comprados por acaudalados clientes (que solían tener chófer), las preocupaciones esenciales no eran el coste, ni la facilidad de conducción, sino la velocidad, la exclusividad y la adaptación a sus gustos. Las principales características de la producción artesana se concretan en un volumen de producción muy reducido; el empleo de máquinas herramientas de propósito general para realizar operaciones en metal y madera; una organización descentralizada, la mayoría de las partes procedían de pequeños talleres coordinados por un propietario empresario; una fuerza laboral altamente cualificada en el diseño, las operaciones manuales y el ensamblaje, en la cual la carrera profesional consistía en iniciarse como aprendiz, pasar a oficial cuando se tuvieran todas las capacidades artesanas y en algunos casos a maestro de taller, pues muchos de los trabajadores albergaban la esperanza de poseer su propio taller y convertirse en contratistas de las firmas ensambladoras. En esos años, ninguna compañía podía ostentar una posición de monopolio en el sector. La estructura del sector estaba configurada por una gran cantidad de compañías pequeñas y poco concentradas. Algunas de estas firmas artesanas se han conservado hasta nuestros días, su estrategia ha sido centrarse en pequeños nichos de compradores en torno a segmentos de producto exclusivo y de lujo. Aston Martin, por ejemplo, tiene en su taller actual un ritmo de producción de un coche por día laborable. No obstante, estas firmas se han teni-

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do que aliar con las compañías más fuertes del sector para acceder a conocimientos desarrollados en los laboratorios de investigación de las grandes corporaciones, y adaptarlos a sus diseños. Ejemplos de estas alianzas son los sistemas de seguridad (airbag y cinturones pirotécnicos), el control electrónico del dosado, frenos con sistema antibloqueo, etc. Desarrollar estos conocimientos por sí mismos hubiera sido inviable. Los inconvenientes de la producción artesana son bastante obvios. Los costes de producción son elevados y no descienden con el volumen, lo que significa que los productos estaban reservados para unos pocos clientes de la clase alta. Cada coche era un prototipo, con lo que resultaba difícil dotarlos de fiabilidad. La producción en talleres era incapaz de desarrollar nuevas tecnologías, pues los artesanos no tenían recursos para innovar e investigar de forma sistemática.

Figura 1.1. El desarrollo de diseños únicos no impide que las compañías de fabricación artesana tengan que aliarse con corporaciones de fabricación en serie para el desarrollo de nuevas tecnologías. (Izquierda, Aston Martin DB7. Derecha, prototipo Bentley.)

El siguiente paso en la organización industrial dio lugar a la llamada producción en masa, también denominada taylorismo o fordismo en recuerdo a las personas que la desarrollaron. F.W. Taylor y H. Ford desarrollaron unas nuevas técnicas de producción que permitían la reducción drástica de los costes junto con un aumento continuado de la productividad. La producción en masa nació en un momento histórico, cuyas características principales determinaron su desarrollo como sistema de producción. Las más destacables son: exceso de demanda no satisfecha por una oferta con capacidad muy restringida; demanda de pro-

INTRODUCCIÓN

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ductos estándar debido al bajo nivel de competitividad generalizado en todos los sectores; y gran disponibilidad de mano de obra poco especializada como consecuencia de la masiva migración del entorno rural al urbano.

Figura 1.2. Las firmas de producción artesana se centran en los nichos de mercado de mayor exclusividad debido a los elevados costes de fabricación (Rolls Royce Park-Ward).

Frederic W. Taylor (1856-1915) nació en Filadelfia. En 1872 viajó a Europa y tuvo la oportunidad de conocer la filosofía moderna y que probablemente influyó luego en su forma de aplicar el método analítico cartesiano de la duda, desglose de problemas y ordenación sistemática de ideas. La concepción taylorista puede que responda a los rasgos de una compleja personalidad analítica, tenaz y entusiasta (como afirman todos sus biógrafos). En 1875 entró de aprendiz en la Enterprise Hydraulic Works de Filadelfia. Y tres años después pasó a la Midvale Steel Company, donde comenzó como simple operario en el taller de máquinas, para luego ascender en todos los peldaños de la organización de un taller como encargado, intentando mejorar la productividad mediante sistemas de incentivos. Taylor no se formó, pues, predominantemente en la teoría, sino en la práctica, en la que —como debe subrayarse— había comenzando desde abajo, como simple aprendiz y operario.

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Mientras trabajaba en la Midvale, en sus horas nocturnas, Taylor estudió ingeniería mecánica en el Stevens Institute of Technology — en 1883. Concluyó sus estudios de ingeniería y comenzó a trabajar como ingeniero jefe con responsabilidad sobre el mantenimiento y mejora de todo el parque de maquinaria de la Midvale Steel Company, en la que organizó todo un nuevo taller. Su interés científico le hizo abandonar en 1890 la empresa de aceros y pasó a dirigir, como director general, la Manufacturing Investment Company, en la que tuvo que desempeñar tareas de dirección global, pero donde continuó, hasta 1893, su dirección directa de la fabricación. Es allí donde introdujo su sistema de remuneración por unidades fabricadas y se ocupó de los problemas del cálculo de costes, así como de un sistema de informes. También en ese puesto se dedicó a solucionar problemas técnicos de producción. Diseñó herramientas y útiles así como nuevas máquinas, pero sobre todo desarrolló nuevos procedimientos en procesado de metales (publicó sus resultados en distintas revistas). Entre 1893 y 1898 Taylor trabajó como consultor autónomo y pudo difundir mejor sus ideas en conferencias. En su última fase de actividad práctica, hasta 1901, trabajó en una fábrica de armamento, donde se le contrató para reducir costes. Allí pudo emplear todo el abanico de instrumentos de racionalización desarrollados hasta entonces. Destacan entre esos instrumentos sus mediciones de tiempos y movimientos en el trabajo de los obreros que tenían que cargar lingotes en los vagones. A los 45 años, en parte por razones de salud, pero sobre todo para tener más tiempo que dedicar a sus estudios, dejó de trabajar como ejecutivo y se dedicó a elaborar sus ideas. Puede decirse que en esta última fase trabajó casi como un profeta de un nuevo ideal: la renovación racional de las industrias. Taylor se dedicó, rodeado ya de un buen grupo de alumnos (entre ellos Gantt), a propagar, como misionero de sus propias concepciones, la nueva «dirección científica de la empresa». Taylor, como muestra la investigación reciente, solo escribió por sí mismo una parte de su obra central The principles of scientific management (1911) donde condensa sus ideas —aunque parece que utilizó el manuscrito de un colaborador (M.L. Cooke). Taylor sabía trabajar en equipo, estimaba la «cooperación» real, y organizaba bien el trabajo de sus colaboradores, a los que permitía ex-

INTRODUCCIÓN

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poner opiniones incluso contrarias (como sucedió con las de Gantt o Gilbreth). Junto a la solución de problemas técnicos ingenieriles, Taylor realizó un profundo y detallado trabajo de reflexión en el que desarrolló sus ideas sobre el «Management científico», es decir, sobre una gestión racional y apoyada en todos los instrumentos analíticos posibles de los procesos de fabricación. Cuando Taylor y sus discípulos (Barth, Gantt, Hathaway, Cooke, Emerson, Gilbreth, etc.) comienzan su trabajo renovador, la industria americana había logrado crear grandes factorías. Esto se debió a claros procesos de acumulación de capital promovidos por gestores orientados todavía casi exclusivamente a la gestión financiera. Pero como afirmaba Emerson, el rendimiento era bajísimo. Se incurría en pérdidas en los procesos de fabricación más flagrantes de lo que suponían los altos directivos. Y se pensaba que si el personal trabajaba duramente, con «labor excesiva y fatigosa» esto era prueba de que se había llegado a un buen nivel de eficiencia. El grupo de Taylor constató que el bajo rendimiento «no se debía a que los operarios no trabajaran con ahinco, sino a que lo hacían en malas condiciones, o a que la dirección era ineficiente». Taylor pudo constatar que el rendimiento de la mano de obra en la Midvale Steel Company era, en término medio, de un 28%. Y el mismo Emerson comprobó en estudios de tiempos, que el rendimiento de un equipo de peones encargados de realizar una excavación no pasaba del 18% del evaluable como normal. En un astillero de la Armada, en Brooklyn, se habían organizado cinco talleres de pintura, cinco de maquinaria y cinco de carpintería que funcionaban sin coordinación alguna porque los gabinetes técnicos no querían tomarse el trabajo de estudiar tareas fácilmente agrupables. La incomunicación entre los departamentos, incluso sobre mejoras técnicas, era total: en un taller de la Midvale Steel Company se aplicaba un chorro de agua fría a la punta de la herramienta desde 1884, pero esta mejora que permitía trabajar continuadamente al torno, sin interrupciones para enfriar la herramienta, visible para todos, no fue imitada por otras secciones hasta 1899. Y ni los fabricantes de máquinas herramientas habían caido en la cuenta de la necesidad de calcular la velocidad de avance de una pieza en un torno, el ángulo de corte, etc.

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El diagnóstico de situación subrayaba, entre otros puntos: a) Que los procedimientos prescritos por la tradición en distintos oficios eran toscos, deficientes por los desperdicios de material ocasionados. b) Que muchas máquinas y herramientas empleadas eran inadecuadas para su objetivo. c) Que, frecuentemente, se encargaban a los operarios tareas para las que no eran aptos, por no haberse preocupado nadie, ni el propio interesado, de averiguar antes cuáles eran las verdaderas aptitudes de cada individuo. d) Que ni los directores ni los obreros conocían los tiempos a dedicar a cada tarea, ni tampoco la cantidad de trabajo exigible a un buen operario en una jornada. e) Que las condiciones de trabajo nunca habían sido regularizadas para poder determinar con algo de certeza si el bajo rendimiento era imputable al operario o a condiciones ajenas a su voluntad. f) Que la mayoría de los directivos no eran conscientes de su responsabilidad sobre los atrasos en la obra en curso o sobre las molestias sufridas a diario por los trabajadores, atribuibles en gran parte a la falta de lo que se llama «normalización». El grupo de Taylor trabajó estos problemas durante unos treinta años, y en sus conclusiones sobre el diagnóstico realizado llegó a la constatación de que comparado con la productividad de un trabajo normalizado y regulado racionalmente (por métodos científicos), el rendimiento de las industrias norteamericanas no pasaba del 50 %. El sistema organizativo creado por Taylor se agrupa alrededor de una serie de principios muy claros. Taylor parte del supuesto de que la organización o administración de una empresa industrial debe servir en primer lugar a conseguir «la máxima prosperidad para el trabajador y para el patrono», prosperidad que «se obtiene cuando se realiza el trabajo con un mínimo consumo del esfuerzo humano, de los recursos naturales y del capital invertido» (Principles of scientific

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management). Es decir, no existiría pues conflicto de intereses entre ambas partes, pues lo que es bueno para el patrono lo es también para el empleado en su industria: una buena situación económica de la empresa beneficia a ambos. F.W. Taylor insistió siempre en la importancia de atenerse a ciertos principios básicos de la ciencia del trabajo, de los que enunció los siguientes: • Desarrollar una verdadera ciencia de la administración del trabajo. • Separación de tareas mentales (dirección, planificación) y de ejecución. • Selección científica del trabajador. • Su educación y desarrollo de acuerdo a bases científicas. • Estrecha y amistosa cooperación entre la dirección y el personal. El primer punto implica el estudio científico, es decir, objetivo, basado en conocimientos analíticos del trabajo, o de los procedimientos tradicionales. Y por tanto, también superación de la planificación guiada solo por recetas empíricas parciales sin una base sólida. Asimismo, supone llegar a elaborar reglas, fórmulas, «leyes» que sustituyan la variable intuición e improvisación. Para ello exigía tablas, estadísticas, etc., que documentaran y ordenaran datos empíricos sobre los procesos de trabajo. Pero, según el segundo punto, este estudio no lo hará el operario, que debe abandonar la actividad mental del antiguo artesano, sino el personal especializado en tal preparación de datos y reglas para el trabajo. Estos principios fundamentales fueron desarrollados en sus dos obras: Shop management y Principles of scientific management. En 1903 Henry Ford (1863-1947) entró en la Ford Motor Company como vicepresidente y jefe de ingeniería. En esos años la empresa fabricaba unos pocos coches en su taller de la Avenida Mack de Detroit. Grupos de dos o tres personas trabajaban en el ensamblaje de componentes fabricados por otros talleres independientes.

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Henry Ford realizó su sueño de producir un automóvil a un precio razonable, fiable y eficiente con la introducción del famoso modelo T (Véase Figura 1.3). El modelo T inició una nueva era en el transporte de personas. Era fácil de conducir, mantener y maniobrar en las carreteras de la época. Inmediatamente tuvo un enorme éxito, prueba de ello es que en 1918 la mitad de todos los coches existentes en América eran modelos T. La clave de la producción de la Ford Motor Company no fue la cadena de montaje móvil, sino la total y coherente intercambiabilidad de las partes y la sencillez de su ensamblaje (Womack, 1992). Ford insistió en que se utilizara el mismo sistema de medida para todas las partes a lo largo del proceso de fabricación. Estas simplificaciones proporcionaron enormes ventajas sobre sus competidores, pues, en primer lugar pudo eliminar a los ensambladores cualificados que siempre habían constituido el grueso de toda su fuerza laboral. En 1908, en vísperas de la introducción del modelo T el ciclo medio de trabajo de un ensamblador de Ford era de 514 minutos, los ensambladores realizaban las mismas actividades en sus stands de ensamble estacionario. Tenían que ir a buscar las partes necesarias, limarlas hasta que encajaran y colocarlas en el chasis. El primer paso que dio Ford fue entregar las partes en cada lugar de trabajo, más tar-

Figura 1.3. Modelo T de la Ford Motor Company (1908); derecha, anuncio publicitario del mismo en la revista «Life» (1908).

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de, cuando se consiguió la intercambiabilidad total de las piezas decidió que cada ensamblador debería realizar una sola tarea en cada coche y desplazarse al coche siguiente, aumentando progresivamente la especialización del trabajo. De este modo, en 1913 (antes de introducir la cadena de montaje móvil) el ciclo de trabajo de un ensamblador medio se había reducido a 2,3 minutos. El ingenio de Ford le llevó a instalar en 1913 la cadena de montaje móvil, que colocaba el coche delante del operario, en su nueva planta de Highland Park de Detroit. Esta innovación redujo el tiempo de ciclo medio de 2,3 minutos a 1,19 minutos. La diferencia reside en el tiempo ahorrado en el traslado del operario y el incremento del ritmo de trabajo que la cadena móvil puede imponer. Desde el punto de vista de los trabajadores, Ford había llevado al extremo la división del trabajo. El montador del taller artesano habría realizado todas las operaciones de montaje y ensamblaje del vehículo, mientras que el ensamblador de la cadena de producción tenía una sola tarea. No solicitaba piezas ni se preocupaba por sus herramientas, no reparaba sus equipos ni inspeccionaba la calidad, tampoco sabía qué hacían el resto de trabajadores en el resto de puestos de trabajo. Alguien tenía que pensar en el modo de unir las partes y en lo que debían hacer los operarios con extraordinaria precisión. Este era el cometido de un profesional de nueva creación, el ingeniero industrial. Igualmente, alguien tenía que ocuparse del suministro de las distintas partes a la cadena, un ingeniero de producción, generalmente diseñaba rampas y cintas transportadoras, y diseñaba el sistema de aprovisionamiento, así como la producción y control de stocks de semielaborados. De vez en cuando se enviaba a alguien de limpieza para limpiar las zonas de trabajo y mecánicos cualificados circulaban por toda la planta para reparar las herramientas de los ensambladores. Otro especialista comprobaba la calidad al final del proceso productivo, eran los repasadores. El trabajo de los repasadores era bastante similar al trabajo de los montadores en los talleres, pues se encargaban de reparar las partes mal construidas durante todo el proceso productivo. Cabe destacar que con este sistema, el trabajo que no estaba bien hecho no se descubría hasta el final de la cadena de montaje, en el caso de que fuera descubierto, pues las comprobaciones eran bastante burdas.

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Como consecuencia de todo ello, los trabajadores de la cadena eran reemplazables como las piezas del coche. En este ambiente, los trabajadores no daban información alguna sobre las condiciones en que operaban, y mucho menos sugerían alguna mejora en el proceso. Estas funciones recaían sobre el capataz y el ingeniero industrial, que informaba de sus hallazgos a los directivos para que actuaran. La organización de la Ford Motor Company era, en sus inicios, un entramado de talleres independientes. En cambio, hacia 1915 estaban en camino de conseguir la integración vertical completa. Este desarrollo alcanzó el punto máximo en el complejo Rouge de Detroit, que abrió en 1931. Tenía fábricas de acero, de corte de metal y de vidrio. La razón más importante que tenía para producir todos los componentes en su propia empresa era que necesitaba piezas con menos defectos y calendarios de entrega más apretados. Confiar sus compras en el mercado abierto podría estar lleno de dificultades. De manera que decidió reemplazar el mecanismo del mercado por la «mano visible» de la coordinación organizativa. El problema fue que la integración vertical total introdujo una burocracia a escala tal que aportó sus propios problemas. Ford no tenía ni la más remota idea de cómo organizar un negocio global si no era mediante la concentración total de la toma de decisiones en una persona, él mismo. El producto ofrecido por Ford, el modelo T fabricado en masa, se ofertaba en nueve carrocerías distintas, pero todas iban sobre el mismo chasis que contenía las partes mecánicas. El éxito de sus automóviles se basaba, sobre todo, en los bajos precios. Ford no dejó de rebajar los precios desde el día en que apareció el modelo T. La mayor parte de las veces la reducción se debió a que el crecimiento del volumen de fabricación permitía reducir los costes por la existencia de economías de escala. Sin embargo, en 1927, Ford estaba sufriendo una caída de la demanda y estaba vendiendo por debajo del coste. La producción en masa empezaba a convertirse en el modo de producción común en todos los países del mundo y dejaba de ser una ventaja competitiva. La demanda cayó porque General Motors ofertaba un producto más moderno por solo un poco más de dinero. Por ejemplo, las condiciones y acabados no preocupaban a los antiguos clientes de Ford, el modelo T no tenía planchas exteriores de metal,

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excepto la capota, la pintura era ruda y varios de los modelos no tenían puertas. Los motores se averiaban frecuentemente, y en la planta de Highland Park apenas se inspeccionaban los vehículos terminados. Nadie ponía un motor en marcha hasta que el coche estaba totalmente listo. Alfred Sloan entró en la General Motors como vicepresidente en 1919, cuando dicha compañía era multidivisional y diversificada. Por ello tuvo que hacer frente a los problemas de gestión que suponían este tipo de compañías, al mismo tiempo que intentar arrancarle a Ford el liderazgo de la industria automovilística. Sloan propuso un tipo de gestión descentralizada, basada en la gestión objetiva de las divisiones por altos ejecutivos. Se crearon nuevas profesiones de directivos financieros y especialistas de marketing para complementar las profesiones ingenieriles. Sloan supo encontrar el equilibrio entre la necesidad de estandarización para reducir costes de fabricación y la diversidad de modelos que requería la alta gama de demandas de los consumidores. Estandarizó muchos elementos y componentes mecánicos como bombas y generadores, al mismo tiempo que alteró anualmente el aspecto externo de los coches e introdujo una serie sin fin de accesorios que se podían instalar en los diseños existentes para mantener el interés del consumidor. Las innovaciones de Sloan constituyeron una revolución en marketing y en la gestión de la industria automovilística, pero no hicieron nada por cambiar la idea, ya institucionalizada por Ford, de la cadena de montaje con operarios poco cualificados, fáciles de intercambiar y ocupados de un número mínimo de tareas. Si tomamos las prácticas de Ford, les añadimos las técnicas de marketing y de gestión de Sloan y las mezclamos con la nueva organización del trabajo con el control de la capacidad y el diseño de puestos y tareas, tendremos la producción en masa en su forma madura. Este sistema ha funcionado durante décadas tanto en la industria automovilística como en todas las industrias en general, pues las prácticas desarrolladas por la industria del automóvil han sido adoptadas de forma generalizada, a excepción de empresas de fabricación artesana posicionadas en nichos de poco volumen de negocio.

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Las ideas básicas de la producción en masa estuvieron disponibles libremente en Europa años antes de que comenzara la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, el caos económico y el estricto nacionalismo existente durante los años veinte y principios de los treinta, junto con un fuerte arraigo de las tradiciones de producción artesana impidieron que se expandiera mucho. A finales de los años 30, Wolkswagen y Fiat comenzaron ambiciosos planes de producción en masa en Wolfsburg y Mirafiori, pero la Segunda Guerra Mundial obligó a aplazar la producción civil. Hasta los años cincuenta no se difundió plenamente la producción en masa en Europa. Hacia finales de los años cincuenta Volkswagen, Renault y Fiat empezaban a competir con las grandes instalaciones de Detroit. Además, un cierto número de firmas artesanas (lideradas por Daimler Benz) iniciaban la transición hacia la producción en masa. Todas las compañías europeas ofrecían productos diferentes de los americanos. Las firmas europeas se especializaron en coches compactos, económicos (de los que el Volkswagen escarabajo Beetle es el ejemplo más destacable) o en coches deportivos. No fue hasta los años 70 que redefinieron el coche de lujo como un vehículo más corto y con alta tecnología. Estos cambios en el producto, combinados con los inferiores salarios europeos, posibilitaron su apertura competitiva al mercado mundial. Las firmas europeas se concentraron en introducir nuevas características al producto. Las innovaciones de los años sesenta y setenta incluían la tracción delantera, frenos de disco, inyección, carrocerías monocuerpo, cambio de cinco velocidades y motores con altas prestaciones y bajo consumo. Sin embargo, los sistemas de producción europeos no eran más que copias del de Detroit pero con menor eficacia y precisión. A principios de los años setenta, los sistemas de producción europeos se vieron afectados por un incremento de los salarios y una reducción constante de las horas de trabajo semanales. Los fabricantes de coches europeos llevaron a cabo unos cuantos experimentos marginales sobre la implantación de programas de participación de los trabajadores y un aumento en la riqueza de los puestos de trabajo, pero las prioridades de negociación continuaron siendo la reducción de horas pasadas en la planta.

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Figura 1.4. El Volkswagen escarabajo (Beetle) representa el mayor exponente de la producción en masa europea en los años 1960.

A los factores laborales habría que añadir las condiciones económicas derivadas de la crisis del petróleo de 1973. La situación de la producción en masa se había estancado tanto en los Estados Unidos como en Europa. Esta situación podría haber continuado indefinidamente si no hubiera surgido una nueva industria del sector, la producción ajustada o el lean manufacturing, que no era réplica del enfoque americano de la producción en masa. La producción ajustada fue desarrollada en sus orígenes por Eiji Toyoda, expresidente de la Toyota Motor Company, por este motivo las bases de la producción ajustada también son conocidas como el «Sistema de Producción Toyota». 1.1.2. De la producción en masa a la producción ajustada. Toyotismo En los años 1930 el fundador de la Toyota Motor Company Kiichiro Toyoda articuló su filosofía preguntándose qué ocurriría si se planteara el objetivo de producir con cero defectos. Este planteamiento inspiró a sus empleados, quienes tomaron este reto como un desarrollo personal. En los años cincuenta, su hijo Eiji Toyoda estudió cuidadosamente el sistema de producción de Ford en Rouge (Rouge estaba produciendo 7.000 unidades al día, mientras que la Toyota Motor Company había producido 2.685 unidades en todo el año 1950). Después de haber visitado la instalación manufacturera mayor y más eficaz del mundo escribió a Taiichi Ohno, ingeniero de

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Toyota diciéndole que «pensaba que se podía mejorar el sistema de producción». No obstante, concluyeron que la producción en masa no podía funcionar nunca en Japón por los siguientes motivos: • La economía japonesa estaba en una situación crítica después de la Guerra y carecía de capital suficiente como para efectuar compras masivas de tecnología occidental. • El mercado local era pequeño y la demanda muy amplia en cuanto a la variada gama de vehículos solicitados. • La mano de obra nativa no estaba dispuesta a que se la tratara como coste variable o piezas intercambiables. Las leyes laborales introducidas por la ocupación americana reforzaron la posición de los trabajadores en la negociación de condiciones de empleo más favorables. Se restringió el derecho de la dirección de despedir a los empleados. • La producción en masa había llenado gran parte de los mercados internacionales y los gobiernos estaban dispuestos a defender su mercado nacional frente a exportaciones japonesas. Ohno y Toyoda, llegaron a la conclusión de que el sistema de producción en masa generaba mucho «despilfarro», concepto fundamental en sus técnicas de producción y que significa «cualquier cantidad de equipo, materiales, componentes, espacios, y tiempo de operario más allá del mínimo que sea absolutamente esencial para añadir valor al producto». De este modo, cualquier esfuerzo que no añadiera valor al producto debería ser eliminado. El sistema de producción resultante debería «ajustar» los recursos a las necesidades de producción, de manera que no se generara despilfarro ni esfuerzos innecesarios. Esta lucha contra el despilfarro conduciría a un conjunto de técnicas que configuran un sistema integrado de fabricación, algunas de las cuales aparecieron de forma emergente. Quizá la forma más fácil de comprender alguna de las ideas y técnicas utilizadas es ilustrándolas mediante la explicación de ejemplos. Por este motivo describiremos comparativamente cómo se forjan las carrocerías siguiendo los métodos de la producción artesana, de la producción en masa y de la producción ajustada.

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Desde los inicios del automóvil y en la mayoría de los vehículos de la actualidad, las carrocerías son totalmente de acero y se construyen mediante la soldadura de unas 300 piezas de metal forjadas a partir de planchas de acero. En el caso de la producción artesana, las planchas de aluminio o fibra se cortan o se moldean a mano sobre una matriz hasta darles la forma definitiva. En el caso de producir una cantidad apreciable de vehículos, la plancha inicial (generalmente de acero) se hace pasar a través de una prensa de acuñación o troqueles automatizados para producir un montón de troquelados planos, luego se insertan en prensas de forjado en masa que contienen una matriz superior y una matriz inferior. Cuando las matrices se juntan el troquelado toma la forma tridimensional deseada. El problema de este segundo método es la mínima economía de escala necesaria. Las prensas son máquinas pesadas y caras que deben amortizarse mediante su uso intensivo, las prensas deben dimensionarse para realizar un gran número de piezas y trabajar constantemente (24 horas al día ininterrumpidas). Además las matrices suelen ser muy pesadas (varias toneladas), lo que dificulta enormemente que sean cambiadas fácilmente. Como consecuencia, una vez colocada la matriz el objetivo consiste en realizar una gran cantidad de piezas iguales para minimizar el número de cambios de matriz, o lo que es lo mismo, cambiar de serie. Para evitar estos problemas Ford, General Motors, Volkswagen y Fiat, a finales de los 50, encargaban el cambio de matrices a especialistas y dichos cambios se realizaban metódicamente en un proceso que duraba un día completo. Para Ohno este sistema no servía pues la producción en masa requería una gran cantidad de prensas que hacían una sola operación de forma constante y producían una enorme cantidad de piezas idénticas. El presupuesto de Ohno le obligaba a hacer todas las piezas con unas pocas prensas y en pequeñas series. Por lo que su idea consistió en desarrollar técnicas sencillas para cambiar las matrices para que resultara más rápido y pudieran realizarlo los mismos operarios. Tras comprar prensas americanas usadas a finales de los años cuarenta y experimentar continuamente la forma de simplificar el proceso, en una década había conseguido pasar de un tiempo de cambio de matrices de un día a tres minutos y había eliminado a los especialistas de cambio de matrices.

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En este proceso conocido como técnica SMED (iniciales de las palabras inglesas Single Minute Exchange of Dies, que significan que el cambio de serie debe realizarse en un tiempo inferior a dos dígitos de minuto —menos de 10 minutos—) descubrió que le resultaba más económico hacer series cortas que fabricar en grandes lotes. Este fenómeno se produce por dos razones: por un lado, el fabricar en pequeños lotes elimina el coste de transporte, almacenaje y pérdidas de gestionar grandes existencias de piezas terminadas (que tienen un coste derivado del valor añadido de una operación realizada antes de lo necesario). Por otro lado, el fabricar unas pocas piezas antes de ensamblarlas en un coche permitía que los errores salieran a la luz casi inmediatamente, con lo que el desperdicio provocado por piezas defectuosas era mínimo. Las consecuencias de este descubrimiento fueron enormes. Hizo que los trabajadores de forja se preocuparan mucho más por la calidad, pues si los trabajadores dejaban de anticiparse a los problemas antes de que se plantearan y no tomaban iniciativas para idear soluciones, todo el trabajo de la planta podía detenerse fácilmente por completo en menos de dos horas. Para hacer que funcionara este sistema Ohno necesitaba una mano de obra extremadamente capaz y muy motivada. En 1946, cuando el gobierno japonés se puso del lado de los trabajadores, la familia Toyoda y los sindicatos llegaron a un compromiso histórico en la industria automovilística japonesa. Por un lado la compañía garantizó el empleo vitalicio a los empleados y por otro, el salario se regulaba por la antigüedad y estaba ligado a los beneficios de la empresa mediante gratificaciones. Los empleados acordaron ser flexibles en las asignaciones de los puestos de trabajo y activos en la promoción de los intereses de la compañía tomando la iniciativa de mejoras kaizen en lugar de limitarse a resolver los problemas. Las implicaciones de este acuerdo histórico eran ahora que la mano de obra era un coste más fijo que la maquinaria de la compañía. Toyota necesitaba obtener el máximo de sus recursos humanos durante un periodo de 40 años. En este contexto tenía sentido mejorar continuamente la capacitación de los trabajadores para sacar provecho a su conocimiento y experiencia, al mismo tiempo que hacerles partícipes en mejorar su entorno más próximo de trabajo.

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El sistema de Ford asumía que los operarios de la cadena de montaje solo debían realizar una o dos tareas sencillas y repetitivas. El capataz no realizaba tareas de montaje, se aseguraba de que los trabajadores cumplieran las órdenes. Estas instrucciones procedían del ingeniero industrial, que también era responsable de mejorar el proceso. Trabajadores especializados en reparaciones reparaban las herramientas y hacían el mantenimiento de la maquinaria. Finalmente, los suplentes o «correturnos» completaban la división del trabajo. Incluso los altos salarios eran incapaces de impedir niveles de absentismo elevados, indicador del bajo grado de satisfacción de los empleados. La propuesta de Ohno consistía en agrupar los trabajadores por equipos con un líder en lugar de un capataz. Se asignó un conjunto de operaciones de montaje de la cadena y se les dijo que trabajaran conjuntamente para encontrar el mejor modo de realizar las operaciones necesarias. El líder del equipo también realizaría tareas de montaje al mismo tiempo que coordinaba al conjunto y rellenaba el hueco de cualquier trabajador ausente. Ohno también asignó las tareas de limpieza, reparación de herramientas menores y tareas de mantenimiento autónomo al equipo. Y finalmente, cuando los equipos funcionaban sin novedad, dejó tiempo para que se reunieran y sugirieran colectivamente modos de mejorar el proceso.

Figura 1.5. Fábrica de Toyota en Valenciennes – Francia (2001)

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Al final del proceso se fueron abandonando las tareas de repaso paulatinamente. Este hecho ocurrió debido a que el pensamiento de Ohno era que no resultaba lógico detectar los errores al final del proceso, cuando todos los elementos ya estaban montados y era muy costoso eliminar una pieza defectuosa o mal montada. Su idea fue que los trabajadores del montaje deberían subsanar rápidamente el defecto en el mismo momento de detectarse. Otorgó a los operarios la responsabilidad de detener toda la cadena en el momento que detectaran un error, acto seguido todo el equipo se pondría a trabajar para solucionar el problema. Llegó a institucionalizar una técnica de corrección de errores que se denominó «los cinco porqués» con la intención que los trabajadores encontraran las causas fundamentales del error y, subsanando estas causas, impedir que el error nunca se volviera a repetir. Debido a este sistema de detección y corrección de defectos por parte de los operarios la cadena de producción no se detiene prácticamente nunca, la calidad del producto final ha aumentado continuamente y prácticamente han desaparecido las áreas destinadas al retoque. Finalmente, Ohno desarrolló un nuevo modo de coordinar el flujo diario de las piezas dentro del sistema de suministro, el famoso sistema just in time (JIT) mediante la utilización de kanbanes y contenedores. La idea consistió en convertir el flujo de producción de un flujo empujado a un flujo tirado, que en esencia consiste en no empezar a producir hasta que el pedido no se ha solicitado (véase el Capítulo 3). Este sistema fue inspirado en los supermercados de Estados Unidos, donde las estanterías tienen una cantidad fijada de productos muy variados, el acceso a los productos es inmediato y no se reponen hasta que no se han sustraído en una cierta cantidad (cajas de lote fijo). En Toyota este mecanismo se transmite hacia las etapas anteriores de producción, de modo que los contenedores vacíos se devuelven al origen, donde un contenedor vacío es una señal automática de que hay que fabricar más piezas. A su vez, esta etapa consume componentes que van vaciando los contenedores de la etapa anterior, y así sucesivamente. Como consecuencia de estas y muchas otras innovaciones, que no detallaremos en el capítulo introductorio pues son objeto de estudio en mayor profundidad en capítulos de esta y otras obras, el sistema de producción de Toyota se ha convertido en un ejemplo de referencia al

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desarrollar un sistema completo de producción que se va regenerando continuamente. Esta capacidad le otorga ciertas características interesantes en el mercado actual. Flujo de señales (contenedores vacíos)

Kanban de producción

Proceso anterior

Kanban de transporte

Stock pie de línea

Kanban de producción

Stock de Proceso aprovisionamiento posterior

Stock

Flujo de material (contenedores llenos)

Máquina/operación

Figura 1.6. Estructura general del flujo tirado.

Por un lado el sistema de producción Toyota se considera flexible, pues tiene la capacidad de producir una amplia gama de productos sin necesidad de grandes volúmenes de producción para obtener economías de escala y con un elevado grado de fiabilidad y calidad. Tiene capacidad de competir con grandes productores como General Motors, pues en estos momentos está ofreciendo la misma cantidad de modelos a consumidores de todo el mundo aunque el tamaño de la empresa es la mitad. Necesita la mitad de tiempo y de esfuerzo para cambiar la producción y las especificaciones del modelo que un productor en masa. Finalmente, el ciclo de vida del producto es de una cuarta parte respecto de un productor en masa, lo que otorga una gran capacidad de adaptación a las necesidades del mercado, pues mientras las expectativas de un productor en masa se encuentran en fabricar unos 2.000.000 de unidades del mismo producto, el productor ajustado considera que la vida de un modelo termina cuando ha fabricado unas 500.000 unidades.

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PRODUCCiÓN ARTESANA

ARTESANO

TAYLORISMO PRODUCCIÓN EN MASA

Frederic Winslow Taylor (1856-1915)

FORDISMO Henry Ford (1863-1947)

PRODUCCIÓN AJUSTADA (JIT)

TOYOTISMO Tiichi Ohno (Años 60)

Acumulación de experiencia Productos "únicos"

Dirección científica

División de trabajo

Medición del tiempo

"Métodos y tiempos"

Estandarización

"Economía de escala"

Cadena de montaje

"Montaje en serie"

Mejora Kaizen Guerra al derroche

"Equipos de producción autónomos"

Calidad integrada

"Poka Yoke", "autocontrol",

"0 stock", "kanban", "SMED", "TPM"

Figura 1.7. Esquema resumen de la evolución histórica de las técnicas de producción en el sector del automóvil.

1.2. EL SISTEMA PRODUCTIVO BAJO EL ENFOQUE DE LA TEORÍA DE LAS LIMITACIONES La teoría de las limitaciones (TOC-Theory Of Constraints) es un desarrollo relativamente reciente (apareció formalizado en su estado actual entre 1985 y 1990) en la práctica de la toma de decisiones en las situaciones en que existan restricciones. La teoría fue descrita como una filosofía para la mejora continua y se ha aplicado en el sistema productivo para resolver problemas de diseño relacionados con la capacidad productiva, la programación de actividades y la reducción de inventarios. En la actualidad se ha posicionado como un método sencillo de detectar y resolver problemas en el sistema productivo de cualquier tipo de empresa. Sus propios autores (esencialmente el doctor Eliyahu M. Goldratt) lo califican como un modo sistemático de mejora alternativo a la producción ajustada. A pesar de que ambos métodos persiguen un mejor aprovechamiento de los recursos, los defensores de la teoría de las limitaciones consideran que el conjunto de técnicas asociadas a la producción ajustada y puestas en práctica por primera vez en la empresa Toyota resultan excesivamente complejas y difíciles de replicar. Tanto es así que se ha considerado que el problema

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principal en la implantación de la producción ajustada es la necesidad de un cambio de mentalidad a todos los niveles de la empresa, proceso que no resulta fácil de dirigir e implantar. Para aquellas empresas que consideran la producción ajustada como una utopía imposible de implantar en su sector, la teoría de las limitaciones se ha definido como una vía para aumentar su eficiencia interna. La idea fundamental de la teoría de las limitaciones es que las organizaciones existen para alcanzar una meta. Esta meta puede ser, por ejemplo, ganar dinero ahora y en el futuro. Cualquier factor que limite la habilidad de la compañía para alcanzar su objetivo en mayor medida es definido como una «limitación», pues de no ser así el objetivo se alcanzaría infinitamente. El método definido por la teoría de las limitaciones consiste en identificar y gestionar las limitaciones mediante el proceso de mejora continua. Goldratt utiliza la analogía de la cadena para ilustrar las restricciones del sistema productivo. Propone que el sistema productivo debe contemplarse mediante un enfoque holístico en el cual no existen elementos independientes, sino que todo está íntimamente relacionado, como si cada etapa del proceso productivo fuera el eslabón de una cadena que está ligado a etapas posteriores. Las actividades que acontecen en un eslabón son consecuencia de las actividades y decisiones de eslabones anteriores y serán causa de lo que suceda en eslabones posteriores. El problema que este enfoque plantea al sistema tradicional de producción en masa es que tradicionalmente se intentaba optimizar el proceso productivo mediante la optimización de cada una de sus partes, para aumentar la eficiencia de cada etapa. Esta forma de proceder puede ser contraproducente, pues puede sobrecargar innecesariamente algunas partes del sistema. Goldratt propone analizar la capacidad productiva de cada etapa como la resistencia del eslabón que representa, la resistencia total de la cadena no es la suma de resistencias de cada eslabón, sino que es la resistencia del eslabón más débil, la cadena siempre se romperá por el eslabón más débil. Como consecuencia, la forma de proceder consistirá en centrar todos los esfuerzos en detectar dónde se encuentra el

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eslabón más débil y minimizar la limitación, de este modo incidiendo en un solo punto aumentamos la resistencia (capacidad) de toda la cadena (Véase Figura 1.8).

Restricción 1

Restricción 2

Restricción 3

Figura 1.8. Analogía de los eslabones de la cadena productiva ilustrada como vasos secuenciales con limitaciones, los recursos limitados se representan como la dimensión de la salida y el stock en curso como el fluido que llena el vaso.

El primer vaso representa las materias primas. El último vaso representa la última etapa antes de la entrega del producto. A pesar de que el proceso de entrega (apertura de la salida del vaso) esté dimensionado convenientemente, el flujo es menor que el esperado. La causa de este problema se encuentra más arriba. Efectivamente, en el proceso ilustrado en la Figura 1.8 existe una Restricción 2 donde el flujo es muy débil. Resulta fácil de detectar visualmente por la cantidad de productos que se acumulan antes de él esperando ser procesados, mientras que el vaso siguiente, al cual alimenta, se encuentra vacío. El último vaso no puede procesar más que los productos suministrados por la Restricción 2, que es la limitación del sistema.

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El procedimiento de actuación propuesto para gestionar las limitaciones en lugar de ser gestionado por ellas es conceptualmente sencillo y consta de cinco etapas:

1. Identificar las limitaciones del sistema Para gestionar una limitación es necesario identificarla previamente. La identificación de la limitación puede ser una tarea compleja. De modo general, las limitaciones producen acumulación de inventario en curso en su inicio, factor que puede facilitar la búsqueda. Las dificultades en la identificación de la limitación se producen cuando o bien la gestión es mala y los inventarios se desparraman por toda la planta, o bien cuando la limitación se encuentra fuera de la empresa (por ejemplo, en el mercado).

2. Decidir como explotar las limitaciones del sistema La idea es no malgastar la limitación. Centrarse en cómo aumentar la producción con las limitaciones existentes y cómo explotar los recursos limitados para no malgastarlos. Por ejemplo, las unidades procesadas por la limitación no pueden tener defectos, pues en este caso habremos perdido un tiempo irrecuperable al desechar las piezas defectuosas posteriormente. Puede añadirse un exceso de mano de obra a la limitación para ayudar a reducir los tiempos perdidos debidos a cambios de serie, y el mantenimiento rutinario puede realizarse fuera del horario normal de trabajo. También los trabajos futuros deben clasificarse en función de su efectividad en el uso de la limitación. La limitación se malgasta si se utiliza para procesar un trabajo si otro diferente podría haber producido más beneficio. Es posible tomar tales decisiones para priorizar los trabajos de acuerdo a la cantidad de thruput 1 que producen por unidad de limitación.

1

La definición del thruput es: ingresos menos costes totalmente variables.

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3. Subordinar todo lo demás a la decisión anterior La subordinación define el rol de las operaciones que no están limitadas. Cualquier decisión relativa a los recursos no limitados debe responder al impacto de tal acción sobre la limitación. Se debe centrar en la maximización de thruput, no en la minimización del coste. La limitación deberá marcar el ritmo de todo el sistema, la limitación deberá funcionar interrumpidamente, mientras que el resto del sistema puede tener recursos desocupados si no son necesarios. De no ser así, el resto del sistema generará stocks y costes innecesarios. 4. Elevar las limitaciones del sistema Si después de haber explotado la limitación todavía no produce suficientemente como para alcanzar la demanda del mercado se deberá aumentar su capacidad. Para ello pueden utilizarse diferentes métodos, por ejemplo, desviar parte del trabajo que realiza la limitación hacia otros recursos no limitados que pueden hacerlo, adquirir más máquinas, horas extra o un turno más en la limitación, e incluso el cambio del diseño del producto por otro que consuma menos recursos de la limitación. Si la limitación se ha roto, automáticamente otra parte del sistema pasará a ser ahora la nueva limitación. 5. Volver al paso 1 No permitir que la inercia sea la nueva limitación del sistema. Si este proceso se detiene el progreso se detendrá o incluso se producirán retrocesos debidos al desencanto. A este procedimiento se le unen medidas específicas de medición del desempeño, que sirven como indicadores de la evolución del sistema. Goldratt propone utilizar las tres siguientes: El Thruput que se define como la tasa de generación de dinero del sistema (es decir, incremento del cash flow). La actual definición del thruput es: ingresos menos costes totalmente variables. A menudo se le da el significado de ingresos menos materia prima.

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Los Activos, que se definen como todo el dinero que el sistema invierte en la compra de materia que el propio sistema puede vender posteriormente. En este punto hay coincidencia con la contabilidad tradicional, donde se incluyen los inventarios, edificios, vehículos, maquinaria, plantas, terrenos, etc. No debe incluirse en la contabilidad de activos el valor añadido por el trabajo en el inventario en curso. Los Gastos Operativos definidos como el dinero que el sistema gasta en convertir el inventario en thruput. Deben incluirse los gastos de calefacción, electricidad, depreciación de los equipos, mano de obra, etc. Cualquier decisión que logre aumentar el thruput mediante la reducción de activos o la reducción de los gastos operativos será una buena decisión para el negocio. Estas unidades de medición de la mejora, unidos a un proceso estructurado de pensamiento configuran las propuestas aportadas hasta el momento por la teoría de las limitaciones, que a pesar de su simplicidad conceptual aporta un gran interés y posibilita soluciones muy creativas generadas para cada organización en particular. BIBLIOGRAFÍA GOLDRATT, E. (1999): The theory of constraints, Ed. North River Press Publishing Corporation. HIRANO, H. (2001): Manual para la implantación del JIT una guía completa para la fabricación «just in time», Ed. Productivity Press. MONDEN, Y. (1997): «El Just in Time hoy en Toyota. Nuevo estudio de Yasuhiro Monden autor de El Sistema de Producción de Toyota», Ed. Deusto SHINGO, S. (1993): El sistema de producción Toyota desde el punto de vista de la ingeniería, Ed. Tecnologías de Gerencia y Producción. WOMACK, J. P.; JONES, D. T. y Roos, D. (1992): La máquina que cambió el mundo, Ed. McGraw-Hill. Referencias en internet: www.goldratt.com www.lean.org www.hfmgv.org

2 Estudio del trabajo

2.1. INTRODUCCIÓN: LA IMPORTANCIA DE LA MEDICIÓN DEL TRABAJO El propósito fundamental de la medición del trabajo es establecer estándares de tiempo para efectuar una tarea. Esta técnica sirve para calcular el tiempo que necesita un operario calificado para realizar una tarea determinada siguiendo un método preestablecido. Toda mejora de los métodos de trabajo va muy ligada a la medida del tiempo. Esta medida es esencial para valorar y planificar el trabajo productivo, para fijar plazos de entrega al cliente, equilibrar líneas de producción, hacer presupuestos, asignar capacidades, tener una base objetiva para motivar a los trabajadores o medir su desempeño, establecer puntos de referencia con miras a la mejora a través de equipos, etc. La empresa, si quiere ser competitiva para ser productiva, necesita conocer los tiempos que le permitan resolver problemas relacionados con los procesos de fabricación y por lo tanto estos estándares son importantes por las siguientes razones: Respecto a la maquinaria: • Para controlar el funcionamiento de las maquinas, saber la proporción de paradas y sus causas. 31

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• Para programar la carga de máquinas. • Para seleccionar nueva maquinaria. • Para estudiar la distribución en planta. Respecto al personal: • Para determinar el n.o de operarios necesario. • Para establecer planes de trabajo. • Para determinar y controlar los costes de mano de obra. • Como base de incentivos directos e indirectos, etc. Respecto al producto, conocer el tiempo total que se requiere para hacer un producto, va a servir: • Para comparar diseños. • Para establecer presupuestos. • Para programar procesos productivos. • Para comparar métodos de trabajo. Respecto a la dirección: • Para fijar plazos de entrega a los clientes y mejorar el servicio. • Para determinar la fecha de adquisición de los materiales. • Para eliminar tiempos improductivos, etc. El buen funcionamiento de la empresa va a depender en muchas ocasiones de que las diversas actividades enunciadas estén correctamente resueltas y esto dependerá de la bondad de los tiempos de trabajo calculados. La medición del trabajo y los estándares de trabajo resultantes han evolucionado mucho desde su desarrollo a principios del siglo XX. Una orientación taylorista incluye elementos característicos

ESTUDIO DEL TRABAJO

33

como la prima, la separación entre la concepción del trabajo y su ejecución, la escasa consideración por la capacidad e iniciativa de los seres humanos en el trabajo, etc. La mayor parte de las críticas proviene de los trabajadores y sus representantes, que argumentan que la gerencia suele establecer estándares que no se pueden alcanzar regularmente (para contrastar esto, en algunas empresas, el ingeniero industrial que fija el estándar tiene que demostrar que él puede realizar la tarea en un periodo de tiempo representativo al ritmo establecido). Esto provoca que el operario acabe por no buscar la mejora y que se considere un engranaje más de la maquinaria, pues solo tiene que hacer aquello que se le ha mandado, sin rechistar y sin pensar (anulando la creatividad del operario, al considerarse la etapa de diseño un trabajo exclusivo del ingeniero industrial). Con las ideas de Deming, este tema ha sido objeto de un nuevo enfoque. Deming sostuvo que los estándares de trabajo inhiben la mejora del proceso y tienden a concentrar los esfuerzos del trabajador en la velocidad (cantidad de producto fabricado) en vez de en la calidad.

2.2. NIVELES DE ACTIVIDAD Y CURVAS DE APRENDIZAJE 2.2.1. Concepto de actividad La actividad en el contexto de los estudios de tiempos significa «una evaluación, que lleva a cabo el cronometrador, de la velocidad a la que el operador ejecuta la tarea en relación a una velocidad que se considera normal».

2.2.2. Niveles de actividad La actividad normal o actividad 100 se define en relación a determinadas tareas y según la Organización Internacional del Trabajo (OIT) se define como « aquella que realiza una persona de 1,68 m de

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altura que anda, con pasos de 75 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». Es importante entrenar a los cronometradores y comprobar periódicamente sus evaluaciones de actividad, mediante vídeos pasados a diferentes velocidades, etc. Pero a pesar de todo se tiene que ser consciente de que la evaluación de la actividad tiene un componente subjetivo inevitable, lo cual siempre puede crear polémicas especialmente cuando el cronometraje es un elemento en un sistema de incentivos, pues las discrepancias en la apreciación tienen repercusiones muy directas en los ingresos de los trabajadores. La actividad óptima es la actividad máxima que se puede mantener permanentemente sin perjuicio para la salud y es 1/3 superior a la actividad normal. Existen varias escalas diferentes para medir la actividad (Figura 2.1): — Escala centesimal, cuya base para el valor de actividad normal es el valor 100. — Escala Bedoux, cuya base es el valor 60. — Escala 75-100, cuya base es el valor 75.

Actividad normal

Actividad máxima

100

110

60

75

120

65

80

70

85

130 133,33

75

90

80

95

100

Figura 2.1. Comparativa entre las tres escalas de actividad.

Centesimal

Bedoux

75-100

ESTUDIO DEL TRABAJO

35

Para pasar de una escala a otra se deben aplicar los siguientes factores de conversión: Escala centesimal × 0,6 = Escala Bedoux. Escala centesimal × 0,75 = Escala 75-100. Escala Bedoux × 1,25 = Escala 75-100. 2.2.3. Curvas de aprendizaje Hemos comentado que el operario a medir debe ser: — Un trabajador capacitado. — Ha de conocer bien la tarea. — Debe seguir el método preestablecido. Cumpliéndose estas condiciones, los tiempos tipo calculados serán validos. Al principio, cuando se realiza la primera pieza o ciclo, el trabajador hace una serie de movimientos inútiles a la vez que desarrolla un proceso trabajo que generalmente es poco apropiado. Conforme va adquiriendo hábito en la ejecución de la tarea, a la vez que va cogiendo cierta habilidad en la realización de los movimientos, va modificando paulatinamente el proceso de trabajo y mejorando su método. Se denomina periodo de aprendizaje al tiempo que debe transcurrir desde la primera pieza hasta llegar a la pieza n, en la que, a partir de ella, los tiempos tipo permanecen estables. El tiempo tipo para realizar la primera pieza suele ser el doble del necesario para las piezas siguientes a la n. Las economías de escala se unen con la curva de experiencia: Las plantas más grandes pueden tener una ventaja de costes de doble vía sobre sus competidores más pequeños. Al producir más avanzan más rápidamente en la curva de experiencia que sus competidores, lo que les permite reducir más sus

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Periodo de aprendizaje

Tiempos (Tp)

Tp Número de ciclos Primer ciclo

n ciclo

Figura 2.2. Curva de aprendizaje genérica.

costes y poder tener así mayor volumen de ventas por ser más competitivos. Las decisiones referentes a los precios, a la inversión de capital y a los costes operativos deberían tener en cuenta las curvas de aprendizaje. El tiempo por unidad y de tiempos acumulativos promedio se denominan también «curvas de progreso o aprendizaje de producto» y son útiles en el caso de productos complejos o con tiempos de ciclos más largos. Si la producción lleva ya algún tiempo funcionando, el porcentaje de aprendizaje se puede obtener con base a los registros. Si la producción no se ha iniciado todavía, el cálculo del porcentaje de aprendizaje se convierte en una conjetura: • Suponer que el porcentaje de aprendizaje será próximo al de anteriores aplicaciones del mismo sector. • Asumir que será el mismo porcentaje registrado para los productos similares. • Analizar las similitudes y diferencias existentes entre la puesta en marcha propuesta y las anteriores, y desarrollar un porcentaje de aprendizaje revisado que parezca el mejor para ajustarse a la situación.

ESTUDIO DEL TRABAJO

37

2.3. MÉTODOS CLÁSICOS DE MEDICIÓN DE TIEMPOS Antes de enumerar los distintos métodos clásicos de medición, vamos a introducir unos conceptos básicos del tiempo. Entendemos por tiempo estándar o tiempo tipo el que necesita un trabajador calificado para ejecutar una tarea según un método definido. Este tiempo tipo o tiempo estándar, (TP o TS), comprende no solo el necesario para ejecutar la tarea a un ritmo normal, sino además, las interrupciones de trabajo que precisa el operario para recuperarse de la fatiga y para sus necesidades personales. El tiempo tipo esta formado por los siguientes conceptos: • Tiempo de reloj (TR): tiempo que el operario invierte en la ejecución de una tarea encomendada y que se mide con reloj (no se cuentan los paros para descansos por fatigas o atender sus necesidades). • Nivel de actividad o factor actividad (FA): sirve para corregir las diferencias producidas al medir el TR, motivadas por existir operarios rápidos, normales y lentos, en la ejecución de una misma tarea. FA =

Actividad observada Actividad normal

• Tiempo normal (TN): es el TR que un operario capacitado, conocedor del trabajo y desarrollándolo a una actividad normal, emplearía en la ejecución de la tarea objeto de estudio. • Se podría pensar en un TN constante para todas las observaciones si la actividad estuviera bien estimada y no hubiera ningún otro factor de variación. Pero en realidad no es así, ya que los valores de tiempos normales correspondientes a observaciones repetidas de un mismo elemento presentan una dispersión, y por lo tanto: - Nunca basta con una sola observación para estimar con rigor el tiempo de un elemento.

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- Se requiere un valor que represente el conjunto de las observaciones (tiempo normal representativo) para cuyo cálculo se halla la media de los tiempos normales de las diversas observaciones, previa eliminación de las que se consideran anómalas después de estudiar el histograma de los tiempos normales. Cabe esperar que la distribución del tiempo normal sea parecida a una ley normal con una dispersión aproximadamente simétrica y más o menos acentuada alrededor de su valor central. • Tiempo normal representativo (TNr): es el tiempo medio que representan N diferentes medidas de un tiempo normal de un mismo elemento de trabajo: N

TNr = ∑ TRi ⋅ FAi / N i =1

Ejemplo: calcular el tiempo normal representativo para la operación de alimentación de una máquina. Se han obtenido los tiempos de reloj en segundos (TR) y la actividad observada (A) en el sistema centesimal (donde la actividad normal es 100). Solución: TNr =

(23′′ + 27′′ + 31,5′′ + 24,2 ′′ + 36,1′′ + 21,6′′) = 27, 23′′ 6

TR

Actividad observada (A)

FA = A / 100

TN = TR · FA

20”

115

1,15

23”

25”

108

1,08

27”

30”

105

1,05

31,5”

22”

110

1,1

24,2”

38”

95

0,95

36,1”

18”

120

1,2

21,6”

ESTUDIO DEL TRABAJO

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• Suplementos de trabajo (K): el ser humano necesita hacer algunas pausas para recuperarse de la fatiga y atender sus necesidades personales. Estos periodos de inactividad se suelen tener en cuenta como una proporción K del TN. Suplementos = TN · K El tiempo estándar está formado por el tiempo normal más los suplementos. TS = TN · (1 + K) = TR · FR · (1 + K) Ejemplo: partiendo de los valores de tiempos normales del ejemplo anterior, se tienen que calcular los tiempo tipo o estándar, teniendo en cuenta que nos dan un suplemento de trabajo (debido a descansos + tiempos no productivos) del 21%.

TN (tiempo normal)

(1 + K)

TS (tiempo estándar)

23”

1,21

27,83”

27”

1,21

32,67”

31,5”

1,21

38,12”

24,2”

1,21

29,28”

36,1”

1,21

43,68”

21,6”

1,21

26,14”

Luego el tiempo estándar representativo (TSr) será: TSs = TNr · (1 + K),

TSr = 27,23″ · 1,21 = 32,95″

Existen muchos procedimientos para medir los TR, valorar los FA y determinar los K, y por lo tanto existen muchos sistemas para valorar los tiempos tipo. El ingeniero de procesos suele elegir el procedimiento de cálculo que le sea más interesante o el que esté fijado en el convenio laboral de los trabajadores.

40

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Como norma general se aconseja emplear un procedimiento de valoración rápido, sencillo y sin mucha exactitud si se va a aplicar en la fabricación de pocas piezas. Por el contrario, se utilizará el sistema más exacto posible si se ha de fabricar un gran número de piezas idénticas. En este segundo caso, aunque el coste del cálculo de dicho tiempo realizado con gran exactitud es superior al método de valoración rápido, son más importantes los beneficios económicos producidos al trabajar sobre muchas piezas. Los sistemas más empleados y más conocidos son, por orden de complejidad creciente: 1. Estimación. 2. Datos históricos. 3. Muestreo. 4. Tiempos predeterminados. 5. Cronometraje.

2.3.1. Estimación El cálculo del tiempo tipo realizado por este procedimiento es totalmente subjetivo. Este tiempo tipo dado es un valor estimado por aquellos profesionales que poseen una gran experiencia en la ejecución de trabajos similares.

2.3.2. Datos históricos Se van anotando los tiempos empleados para realizar una tarea determinada que se repite y se va guardando esta información que luego servirá para calcular los tiempos tipo por este procedimiento. Debido a que los datos recopilados no tienen una gran precisión, el cálculo del tiempo se realiza calculando la media ponderada:

ESTUDIO DEL TRABAJO

Tp =

41

To + 4 ⋅ Tm + Ta 6

Tp es el tiempo tipo To es el tiempo optimo registrado (más corto) Ta es el tiempo más largo registrado Tm es el tiempo modal Si el ciclo a estudiar corresponde a una tarea nueva y no existen datos históricos, siempre existirá la posibilidad de compararla con otras tareas parecidas.

2.3.3. Muestreo Este sistema se utiliza para el cálculo de los tiempos de gran número de tareas hechas en diferentes puestos de trabajo. El muestreo de trabajo implica observar una parte o muestra de la actividad laboral. Para su ejecución es necesario disponer de un reloj registrador de tiempos que nos indique la hora de inicio y finalización de cada tarea. Los estudios de muestreo de trabajo incluyen 5 pasos: 1. Identificar la actividad específica que constituye el propósito principal del estudio (ejemplo, determinar el % de tiempo que el equipo está funcionando, inactivo o en reparación). 2. Calcular la proporción de tiempo de la actividad que interesa con relación al tiempo total (ejemplo, el equipo esta funcionando el 85% del tiempo). 3. Especificar la precisión deseada en los resultados del estudio. 4. Determinar los momentos específicos en que se debe hacer cada observación. 5. En dos o tres intervalos durante el periodo de estudio, volver a calcular el tamaño de muestra deseado utilizando los datos recogidos hasta el momento.

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Aplicaciones principales para el muestreo de trabajo: • Para determinar el % de tiempo de actividad de las personas. • Para desarrollar un índice de desempeño de los trabajadores (cuando la cantidad de tiempo de trabajo se relaciona con la cantidad de producción). • Para el cálculo del tiempo estándar en que se realiza una tarea. El valor del tiempo tipo se obtiene aplicando la fórmula siguiente: Tp =

TE ⋅ ( p) ⋅ FR ⋅ (1 + K ) (n)

Siendo: TE: (tiempo de empleo) analizado un puesto de trabajo donde se producen n piezas y teniendo el tiempo de inicio y de finalización de dicha tarea, la diferencia de estas dos lecturas de tiempo es el tiempo de empleo. p:

es la proporción del tiempo que el operario está trabajando durante el tiempo empleado para realizar la tarea, determinado por muestreo.

n:

es el número de piezas que contiene el lote de la tarea que se está ejecutando (cuyo tiempo se está midiendo).

2.3.4. Tiempos predeterminados (NTPD) El sistema de normas de tiempos predeterminados es una técnica que se basa en analizar los movimientos elementales que constituyen el ciclo a medir y cuyos valores aparecen en tablas (en función de su nivel de actuación). Es una técnica para sintetizar los tiempos de una operación a partir de los tiempos tipo de los movimientos básicos (micromovimientos). Los diversos elementos en que se descompone la tarea no son otra cosa que micromovimientos, y se miden en la unidad de tiempo UMT cuyo valor es:

ESTUDIO DEL TRABAJO

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1 UMT = 0,00001 hora = 0,0006 minutos (que es la fracción de tiempo utilizada por Gilbreth para contar fotogramas). El procedimiento seguido por este sistema, para calcular valores tipo, es el siguiente: 1. Descomponer la tarea en sus micromovimientos elementales. 2. Valorar cada micromovimiento utilizando las tablas correspondientes. 3. Determinar el tiempo tipo de la tarea por la suma de los tiempos elementales deducidos de las tablas, de los diversos micromovimientos que constituyen el trabajo estudiado. Los más usados industrialmente son los denominados MTM-1 y MTM-2. 2.3.4.1. MTM-1 Se describen 8 micromovimientos (elementos básicos) para realizar las diferentes tareas: — — — — — — — —

Alcanzar. Mover. Girar. Aplicar presión. Coger. Posicionar. Soltar. Desmontar.

Sus tiempos tipo, medidos en DMH, y recogidos en tablas, varían en función de la distancia recorrida, peso del objeto, enfoque ocular, etc. Cada elemento básico tiene su propia tabla con los valores medidos en DMH.

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2.3.4.2. MTM-2 Es el sistema de tiempos predeterminados más utilizado en la industria y los micromovimientos o elementos básicos son: • Recoger (grasp-G): hay 4 categorías, A,B y C se refieren a la complejidad de la acción de recoger. La cuarta denominada GW se utiliza cuando hay que levantar pesos superiores a 2 kg. - Poner (put-P): Como en el caso anterior hay 4 categorías, A, B, C y W. Consiste en cambiar de sitio un objeto con la mano. - Reasir (regrasp-R): consiste en cambiar la manera de asir un objeto. - Aplicar presión (apply pressure-A): ejercer cierto esfuerzo sobre un objeto. - Emplear los ojos (eye motion-E): reajuste ocular para localizar un objeto o necesidad de cambiar el campo visual. - Mover el pie (foot motion-F): realizar un movimiento con el pie o con la pierna. - Dar un paso (step-S): desplazar el cuerpo o mover la pierna 30 cm. - Inclinarse y levantarse (bend and arise-B): mover el tronco hacia delante. - Hacer girar (crank-C): desplazar el objeto con la mano según trayectoria circular. Los sistemas de tiempos predeterminados dan resultados de gran precisión, pero su aplicación suele ser realizada por profesionales especializados de empresas consultoras dedicadas exclusivamente al estudio de tiempos. Debido al coste de los métodos de tiempos predeterminados, su aplicación se reduce a aquellos casos en los que: 1. Los ciclos de trabajo son cortos y repetitivos. 2. Comprobación de cronometrajes por existir algún conflicto laboral.

ESTUDIO DEL TRABAJO

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3. Mejora de los métodos de trabajo. 4. Diseño de nuevos puestos de trabajo, que por ser inexistentes, no permiten la recogida de datos. 2.3.5. Cronometraje El cálculo de tiempos de trabajo por medio del cronómetro es el sistema más utilizado en las industrias. El cronometraje se puede hacer por observación directa del trabajo del operario o a través de una grabación en vídeo. La unidad de medida es el DMH = 0,0001 horas. Antes de proceder a las observaciones se debe disponer de una descripción del método y se deben haber delimitado de forma precisa los diversos elementos que componen el ciclo de trabajo. El método debe ser estable, tanto en el sentido de que no experimente modificaciones a lo largo del tiempo como en cuanto al tiempo medio dedicado por el operario (el operario ya ha pasado la etapa de aprendizaje). La técnica empleada para calcular el tiempo tipo de una tarea determinada consiste en descomponerla en las diversas partes que la forman, denominadas elementos, y calcular el tiempo tipo de cada uno de ellos. La suma de los tiempos tipo elementales determinan el valor del tiempo tipo de la tarea. Los elementos a cronometrar no pueden ser ni muy breves ni muy largos. Los elementos deben definirse de tal forma que se distinga perfectamente el instante en que termina uno y comienza el siguiente. Los elementos pueden clasificarse según distintos puntos de vista: • Manual. • Máquina parada. • Máquina en marcha. • Automáticos. Según cual sea el tipo de elemento tendrá características que influirán en las formas de llevar a cabo el cronometraje.

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El proceso que se sigue para el cálculo del tiempo tipo es el siguiente: 1. En el puesto de trabajo. 1.1. Análisis de la tarea. 1.1.1. Identificación del trabajo. 1.1.2. Elección del operario a cronometrar. 1.1.3. Análisis de las condiciones del puesto. 1.1.3.1. Ambientales. 1.1.3.2. Máquinas. 1.1.3.4 Herramientas. 1.1.4. Características del material. 1.1.5. Características de la maquinaria. 1.1.6. Croquis del puesto. 1.1.7. Descripción del método y su descomposición en elementos. 1.2. Toma de datos. 1.2.1. Valoración de ritmos. 1.2.2. Anotación de tiempos de reloj. 1.2.3. Cálculo del número de observaciones. 2. En el despacho. 2.1. Recuento de datos. 2.2. Suplementos y concedidos. 2.3. Frecuencias. 2.4. Cálculo del tiempo tipo. En la primera etapa (observación y anotación de la información) el cronometrador se familiariza con el trabajo a la vez que lo analiza con el máximo detalle posible.

ESTUDIO DEL TRABAJO

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En la siguiente etapa (toma de datos) se toman los tiempos de reloj y se valora el ritmo de trabajo para corregir el tiempo empleado en la ejecución. Una vez se han tomado un número suficiente de observaciones, anotados los tiempos de reloj y los ritmos de trabajo, se pasa al despacho, donde se efectúa el recuento de datos y se determina el tiempo normal al que se tendrán que añadir unos suplementos (% del tiempo normal) con objeto de determinar con exactitud el tiempo que se necesitará para realizar la tarea encomendada. Por último, queda el problema de determinar la frecuencia con que interviene cada elemento en la operación, cuyo tiempo tipo queremos medir. Si definimos por elemento a cada parte de características homogéneas en las que dividimos el trabajo a medir y por ciclo de trabajo al conjunto ordenado de los elementos cuya integración forma la unidad de trabajo especificada, podemos encontrarnos las siguientes clases de elementos: • Regulares o repetitivos: son los que aparecen una sola vez en cada ciclo de trabajo (poner y quitar una pieza en una máquina). • Irregulares o de frecuencia: son los que aparecen cada cierto numero de ciclos (llevar a la máquina una bandeja con cierto número de piezas). • Extraños: son los que no forman parte del ciclo de trabajo (rotura de un mando de la máquina). • Interiores: los realiza el operario cuando la máquina está trabajando en automático (comprobar las medidas de una pieza, mientras la máquina está trabajando). • Exteriores: los realiza el operario estando la máquina parada (poner y quitar una pieza de la máquina). • Manuales: los ejecuta el operario durante el ciclo de trabajo (medir una pieza). • Automáticos: los que ejecuta la máquina en una pieza con el automático en funcionamiento (dar una pasada de desbaste en un torno).

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Debe estar perfectamente definido el inicio y la finalización de cada elemento para hacer la medición con exactitud y evitar posibles solapes entre elementos consecutivos. En el caso del cronometraje se utilizan como unidad de tiempo los segundos sexagesimales (s) o la fracción 1/10.000 hora = 1 DMH = X°°. Ejemplo: se tiene que calcular el tiempo normal representativo expresado en DMH de un ciclo de trabajo formado por 3 elementos diferentes: 1. Alimentar una máquina (la actividad está expresada en el sistema centesimal, donde el 100 es la actividad normal).

TR1 (tiempo de reloj) A(actividad estimada) FA1=A/100

TN1=TR1· FA1

33”

120

1,2

39,6”

37”

109

1,09

40,33”

39”

106

1,06

41,34”

35”

115

1,15

40,25”

2. Poner en funcionamiento la máquina y coger la pieza acabada (la actividad está expresada en el sistema Bedoux donde el 60 es la actividad normal).

TR2 (tiempo de reloj) A(actividad estimada) FA2=A/60 minutos

TN2=TR2· FA2 (Minutos)

1,2’

80

1,3333

1,6’

1,4’

75

1,25

1,75’

1,5’

70

1,1666

1,75’

1,3’

77

1,2833

1,67’

ESTUDIO DEL TRABAJO

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3. Aprovisionar 100 piezas que ha necesitado un tiempo de reloj de 840 DMH (840°°) y una actividad de 90 en el sistema 75-100 donde el 75 es la actividad normal. Solución: 1. El TN1 representativo es: (39, 6 ′′ + 40, 33′′ + 41, 34 ′′ + 40, 25′′ ) = 40, 38′′ 4 40, 38 seg ⋅

1 hr 1 DMH ⋅ = 112, 7°°(DMH) 3600 seg 0.001 hr

2. El TN2 representativo es: (1, 6′ + 1, 75′ + 1, 75′ + 1, 67′ ) = 1, 69′ 4 1, 69 min ⋅

1 hr 1DMH ⋅ = 281, 67°°(DMH) 60 min 0, 001 hr

3. El TN3 para aprovisionar 100 piezas es: TN3 = 840°° ⋅

90 = 1008°° 75

por lo tanto, para aprovisionar una pieza: 10,08°° Con lo que: TNr = TN1 + TN2 + TN3 = 112,17oo + 282oo + 10,08oo = 403,92oo

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2.4. NUEVAS TÉCNICAS DE ESTUDIO DEL TRABAJO 2.4.1. Introducción Como hemos visto en las secciones anteriores, las técnicas tradicionales de medición y organización del trabajo pueden degenerar en una dinámica laboral de confrontación y discusión permanente sobre la validez de los tiempos establecidos por los técnicos de «métodos y tiempos» y sobre las causas de que los trabajadores no los alcancen. Esta consecuencia es lógica si se reflexiona sobre las condiciones sociolaborales que el Taylorismo genera: • El cálculo del salario se basa en el número de unidades que el trabajador es capaz de producir tomando como base el tiempo predefinido (prima por rendimiento). De esta forma, si hace más unidades que el «tope» fijado cobra más. No es extraño que el trabajador esté permanentemente interesado en demostrar que el tiempo asignado es siempre demasiado poco: un aumento del tiempo asignado implica (con el mismo esfuerzo para él) un aumento de su salario. • Ese tiempo base es calculado por un técnico de «métodos y tiempos» que mediante una determinada metodología define un método de trabajo (secuencia de operaciones) y le asigna un tiempo. En ningún momento la persona que desempeñará el trabajo participa en esta definición, lo que provoca que se perciba el método de trabajo como algo impuesto. En estas circunstancias no es de extrañar que la figura del técnico de métodos y tiempos sea una de las más «odiadas» entre los trabajadores. La consecuencia de esta situación es una dinámica productiva en la que se pierde gran cantidad de tiempo y energías en negociar los tiempos y «topes» (siempre a la baja) y ninguna energía en mejorar realmente la eficiencia del entorno productivo. Además, las personas que tendrían que colaborar para llevar a cabo esta mejora viven en una confrontación permanente que genera una total incomunicación.

ESTUDIO DEL TRABAJO

51

En resumen, conseguir en este entorno sociolaboral mejorar el entorno productivo y su eficiencia (en cuanto a calidad, coste y plazo) se hace prácticamente imposible. Surge la pregunta: ¿es posible otra dinámica que, manteniendo los fundamentos científicos de la medición y planificación del trabajo, permita una mejora real del sistema productivo? La respuesta es sí y llegó en los años 70 desde Japón. Fue allí donde se creó el Sistema de Producción Toyota, más conocido como Just In Time (JIT). Este sistema productivo introdujo el concepto de Kaizen o mejora continua. Este principio preconiza la mejora de toda la organización (y por tanto también del entorno productivo) mediante pequeños pasos y con la participación de todos sus miembros, muy en particular los trabajadores de producción. Una de las técnicas que se pueden emplear en este entorno de colaboración es el llamado análisis de variabilidad.

2.4.2. Un nuevo enfoque Antes de introducir esta herramienta vamos a reflexionar sobre el concepto de ciclo productivo y sobre su ejecución. Primero definamos que se entiende por ciclo productivo: Un ciclo productivo es una sucesión de tareas predefinidas que se repiten de forma cíclica en el tiempo, mediante las cuales un producto semielaborado es transformado en otro con una mayor funcionalidad (valor). Supongamos que observamos un ciclo productivo (ayudados de un cronómetro) durante un numero determinado de ciclos, pongamos 20, anotando la duración de cada uno de ellos. Estas observaciones deben realizarse con el personal formado, a un nivel de actividad normal y para actividades que compongan un ciclo de trabajo completo. A partir de estos datos observados podremos construir un gráfico similar al de la Figura 2.3.

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Tiempo

60

Tiempo ciclo máximo

37 Tiempo ciclo medio 25 Tiempo ciclo mínimo

P1

Estación

Figura 2.3. Análisis del tiempo de un ciclo productivo.

En el gráfico se han marcado tres tiempos importantes: • El tiempo mínimo. Corresponde al ciclo de menor duración de todos los observados. Podemos identificarlo con el tiempo óptimo en las condiciones dadas, es decir, con una distribución del puesto de trabajo y un operador con una pericia determinada (o al menos es un tiempo óptimo posible puesto que ha ocurrido). • El tiempo máximo. Corresponde al ciclo de mayor duración de todos los observados. Este ciclo se habrá producido muy probablemente por alguna incidencia en el ciclo productivo: una unidad defectuosa, un mal funcionamiento de la maquinaria, un mal gesto del operario. • Tiempo medio. Es el tiempo medio observado, es decir, el tiempo total medido dividido por el número de ciclos. Si medimos un numero de ciclos suficiente, el tiempo medio nos da una idea bastante ajustada de la capacidad real del ciclo productivo, es decir, el número de unidades que se pueden producir por unidad de tiempo. Las situaciones que hacen que el ciclo productivo sea innecesariamente más largo que el mínimo se denominan «aleatoriedades» o «variabilidades».

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La existencias de estas aleatoriedades provocan que uno o varios ciclos productivos se alarguen innecesariamente por encima del tiempo mínimo, haciendo que la media suba en mayor o menor grado por encima del mínimo posible. Cuantas más aleatoriedades haya, más subirá la media por encima del mínimo y por tanto menor será la capacidad (y productividad) de ese ciclo productivo. Se define el índice de variabilidad en % como: VAR% =

(Tiempo máximo – Tiempo mínimo) Tiempo medio

Si queremos (o necesitamos) aumentar la productividad de ese ciclo productivo deberemos conseguir que la duración media baje. Para conseguirlo tenemos dos posibilidades: • Reducir el tiempo mínimo. • Eliminar aleatoriedades del ciclo productivo, es decir: regularizar el ciclo productivo al máximo. Las técnicas tradicionales tienden a trabajar sobre la primera solución intentando optimizar los movimientos (a veces hasta límites ridículos), presionando para reducir los tiempos asignados o para aumentar la actividad del trabajador. El resultado suele ser el ya descrito: presión sobre los operarios, métodos de trabajo impuestos (a menudo irrealizables), desmotivación, relaciones conflictivas... Un ciclo productivo se puede considerar regularizado cuando el índice de variabilidad es del 10% (de forma estable en el tiempo). Sin embargo, lo habitual cuando se miden ciclos productivos en los que no se ha aplicado este concepto de regularización, es encontrar variabilidades entre el 80% y 100%, e incluso mayores (150%-200%) Como se ve, el mayor potencial de ganancia de productividad no está en reducir el mínimo sino en suprimir variabilidades. Además, muchas de las acciones de reducción de variabilidad posiblemente tendrán un impacto positivo en la reducción del mínimo (mejoras ergonómicas, secuencia del ciclo productivo...)

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Con este enfoque la mejora de productividad: • Empieza por regularizar el ciclo productivo al máximo. • Continua haciendo mejoras que permitan reducir el mínimo manteniendo la regularidad del ciclo productivo... • ...SIEMPRE contando con la participación del trabajador. 2.4.3. El análisis de variabilidad El análisis de variabilidad es una herramienta que, basada en la observación, busca regularizar el ciclo productivo eliminando aleatoriedades, con la participación del operador de producción y promoviendo una dinámica de mejora Kaizen (mejora en pequeños pasos). Tiene dos objetivos principales: • Mejorar la productividad de las líneas de producción mediante la búsqueda y supresión de sus problemas. • Encontrar y estandarizar las mejores formas de trabajo. Para conseguir la máxima eficacia en su aplicación es necesario respetar los siguientes principios: • Ponerla en práctica con un equipo que incluya técnicos y operarios de línea. • Observar la realidad: observar lo que «realmente está pasando» sin dejarse influir por lo que «debería pasar». • Potenciar la mejora de esa realidad, incluso si para ello hay que cambiar el modo de trabajo establecido: mejorar lo que «realmente pasa» sin intentar imponer lo que «debería pasar». Su puesta en práctica es muy sencilla. Solo requiere (además del equipo de trabajo), una hoja de recogida de datos, un bolígrafo y un cronómetro.

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Se desarrolla en tres fases: FASE 1 o de observación: se observa y anota lo que pasa sin buscar todavía soluciones. Para ello se siguen los siguientes pasos: • Decidir quién va a medir cada uno de los ciclos productivos de la línea de producción. • Observación del ciclo productivo (sin medir tiempo) para comprender sus tareas, poder describirlo y elegir un punto (recomendable que coincida con un sonido o luz o gesto muy característico) que sirva de «arranque-paro» del cronómetro. • Empezar a medir. Medir entre 10 y 20 ciclos, considerando que un ciclo es el tiempo que transcurre entre la producción de dos unidades buenas. Anotar la causa de las aleatoriedades observadas. • Las unidades que no cumplan con las condiciones especificadas o no superen el criterio de calidad son consideradas una aletoriedad a efectos de medición del ciclo. FASE 2 o de análisis. Se analizan los datos del equipo buscando los problemas potenciales: • Poner en común las observaciones y construir el gráfico de variabilidad (véase figura). • Analizar las principales causas de aleatoriedades. FASE 3 o de mejora. Se buscan soluciones para los problemas, se ejecutan las mejoras y se documentan los nuevos estándares de trabajo: • Elegir las principales variabilidades. • Generar planes de acción para corregirlas. • Poner en marcha los planes de acción. • Validar las soluciones y documentar los nuevos estándares. A continuación se presenta un ejemplo del resultado de un Análisis de Variabilidad en forma de gráfico de variabilidad (Figura 2.4).

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Tiempo

55 50

50 45

37

40 35

35 30

25

P1

23

24

P2

P3

22

24

P4

P5

Estación

Figura 2.4. Gráfico de variabilidad de una línea de 5 estaciones.

El análisis de variabilidad nos permite, aplicado a cada uno de los ciclos productivos de una línea de producción, detectar problemas de equilibrado (reparto de trabajo) o de falta de capacidad de las líneas (frente a la teórica). Otro potencial muy importante de esta herramienta es la de poder encontrar y extender las mejores formas de trabajo. Por ello es muy recomendable realizar los análisis de variabilidad en diferentes momentos y con diferentes personas ejecutando los ciclos productivos. Es sorprendente cómo cada persona los ejecuta de forma diferente, incluso aunque estén bien definidos y documentados. De esta forma, mediante la observación y una medición objetiva (el tiempo), podemos descubrir distintas formas de trabajo y encontrar aquellas que sean más eficaces. Por ello es imprescindible involucrar al operador en esta dinámica: él mismo será capaz de reconocer y después reproducir la mejor forma de trabajar. Es muy importante, una vez encontrado un estándar satisfactorio (o mejor que el anterior), documentarlo de manera que sea reproducible en el futuro. En el caso de los ciclos productivos hay varias posibilidades de hacerlo (una son los cronogramas que veremos en otro

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capítulo más adelante) pero en muchas ocasiones el vídeo es una de las más eficaces. El vídeo además de documentar el estándar permite analizarlo en busca de potenciales mejoras. En el Capítulo 7 de ejercicios resueltos se puede encontrar un caso práctico de análisis de variabilidad y las conclusiones que se pueden extraer de él. 2.4.4. Conclusiones Como hemos visto, un nuevo enfoque para el estudio, definición y mejora del trabajo es posible sin descartar el método científico de análisis. Este nuevo enfoque consiste en utilizar herramientas sencillas y fáciles de usar que permitan involucrar al propio trabajador en la definición y mejora del ciclo productivo y el puesto de trabajo. La mayor garantía para cumplir los objetivos de un estándar de trabajo es el compromiso de la persona que lo llevará a cabo; la mejora manera de conseguir este compromiso es involucrarla en el diseño y la definición. Un enfoque actualizado para el diseño, ejecución y mejora de los métodos de trabajo puede describirse con los siguiente principios. • En el diseño. Involucrar a los participante finales desde las fases más tempranas. En esta fase de diseño serán de gran utilidad las técnicas tradicionales (tablas de tiempos, MTM...) puesto que no tenemos todavía una «realidad física» que observar. No obstante, es importante introducir en esta fase el concepto de «prototipo» que nos permita empezar a probar, incluso aún lejos de las condiciones finales. Es necesario en esta fase definir con claridad expectativas, metodologías de trabajo y objetivos a cumplir. • En la ejecución. En esta fase es imprescindible involucrar a los participantes finales. Una vez definidos los estándares en la fase de diseño hay que ponerlos en marcha y retocarlos. Para ello podemos empezar a emplear en esta fase herramientas prácticas (como el análisis de variabilidad descrito).

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• En la mejora. Una vez puesta en marcha la solución diseñada y pasado un tiempo prudencial de aprendizaje, es imprescindible comparar el resultado real con los objetivos marcados para asegurar su cumplimiento y potencial mejora. En esta fase es imprescindible la participación del trabajador si se quieren obtener los mejores resultados. Para conseguir que este nuevo enfoque funcione es imprescindible una cultura empresarial basada en la participación, el respeto mutuo y la capacidad de definir responsabilidades claras y ser capaz de delegarlas. De otra manera, como dice el refrán castellano «puede ser peor el remedio que la enfermedad».

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ANEXO 1: ASPECTOS NORMATIVOS Y RELACIONES LABORALES Tanto el empresario como los trabajadores están inmersos en unas reglas del juego que se tienen que respetar, pues han sido consensuadas tanto por el comité de empresa, las representaciones sindicales (si las hubiere) y el empresario o representantes legales. Estas reglas de juego o «convenios» son acuerdos suscritos por los representantes de los trabajadores y los empresarios para fijar las condiciones de trabajo y productividad. Igualmente podrán regular la paz laboral a través de las obligaciones que se pacten. «El comité de empresa» (delegados de personal en empresas con pocos trabajadores) es el representante de los trabajadores. En empresas muy grandes dentro del comité de empresa hay representaciones sindicales. «El empresario o los representantes legales» representan a la empresa. Tanto el empresario como el comité de empresa son los que están legitimados para negociar en los convenios de empresa. En los convenios colectivos sectoriales las partes que están legitimadas para negociar son: — Los sindicatos más representativos a nivel estatal. — Las asociaciones empresariales, que cuenten con el 10% de los empresarios incluidos en el ámbito del convenio y que además ocupen el 10% de los trabajadores de dicho ámbito. El estatuto de los trabajadores es el documento que establece las leyes que regulan las relaciones entre la empresa y la de aquellos trabajadores que voluntariamente prestan sus servicios retribuidos por cuenta ajena.

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A1.1. Normativa laboral La normativa laboral aprueba a través de reales decretos una serie de normas a seguir y que marcan las reglas del juego tanto al empresario como a los trabajadores. El salario mínimo interprofesional. El Gobierno fija anualmente, previa consulta con las organizaciones sindicales y asociaciones empresariales más representativas, el salario mínimo interprofesional. • Cobertura del fondo de garantía salarial. • La igualdad de remuneración por razón de sexo. • Reforma del mercado de trabajo para el incremento del empleo y la mejora de su calidad. • Promover la conciliación de la vida familiar y laboral de las personas trabajadoras. • Contratos de duración determinada, contrato eventual. • Contratos formativos, contrato en prácticas. • Contratos indefinidos y la estabilidad en el empleo. • Normas sobre la anticipación de la edad de jubilación. • Contratos a tiempo parcial, contrato de relevo, contratos de interinidad. • Prevención de riesgos laborables.

A1.2. Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo (OGSHT) Siendo el hombre el factor más importante de la producción no nos debe extrañar que sea el más atendido. Si en los talleres se cuidan las máquinas y se las mantiene en las mejores condiciones de funcionamiento, con mayor razón ha de serlo el trabajador.

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Tanta importancia adquiere el estudio de las condiciones existentes en los centros de trabajo, que la Administración Pública, velando por el bienestar del trabajador, ha dictado la OGSHT de obligado cumplimiento en las empresas. Se establecen medidas preventivas para evitar los accidentes y las enfermedades profesionales. Se consideran todos y cada uno de los factores que forman parte del ambiente que rodea al sistema hombremáquina, para mejorarlo y como consecuencia lógica incrementar la productividad en la empresa a la vez que se consigue un trabajo más seguro y cómodo. Daños profesionales: El ambiente agresivo existente en los puestos de trabajo pueden producir accidentes, enfermedades profesionales, fatiga, insatisfacción, envejecimiento prematuro. Para luchar contra estos daños existen unas disciplinas fundamentales: • Seguridad e higiene en el trabajo. • Prevención de incendios. • Orden y limpieza. • Ventilación. • Iluminación. • Acondicionamiento térmico. • Acondicionamiento cromático. • Ruidos y vibraciones. • Horarios de trabajo. • Ergonomía. A1.3. Contenido del convenio Dentro del respeto a las normas establecidas, los convenios colectivos pueden regular materias de índole:

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• Económica (salarios, remuneraciones indirectas, etc.). • Laboral (jornada diaria, semanal y anual de trabajo y descanso, categorías profesionales, duración de contratos, rendimiento exigible, etc.). • Sindical (comités de empresa, delegados de personal, canon de negociación, etc.). • Condiciones de empleo. • Relaciones de los trabajadores y sus organizaciones representativas con el empresario y las asociaciones empresariales. • Asistencial (mejoras voluntarias a la Seguridad Social). • Medidas de promoción profesional. • Condiciones de trabajo y de productividad. • Obligaciones dirigidas a regular la paz laboral. El establecimiento de criterios para la determinación de los medios de personal y materiales de los servicios de prevención propios, así como en materia de planificación de la actividad preventiva y para la formación en materia preventiva de los trabajadores. La vigencia de los convenios es la que se pacte en cada caso y se prórroga de año en año, si no media denuncia expresa de las partes.

A1.3.1. Horarios de trabajo El numero de horas que se tienen que trabajar (diario, mensual, anual) señaladas en los reglamentos laborales varían de un país a otro. Tipos de horarios existentes: 1. Horarios de jornada partida. 2. Horarios de jornada continuada. 3. Horarios escalonados. 4. Horarios flexibles.

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No se puede afirmar que un horario es mejor que otro porque su duración y distribución de la jornada laboral no solo repercute en la producción sino también en el equilibrio físico, mental y social del trabajador. Se puede decir que los horarios de trabajo muy prolongados no son interesantes bajo el punto de vista productivo, pues crea una fatiga tal en el operario que no se puede recuperar de un día para otro, y al ir acumulándose el cansancio a lo largo de la semana provoca un aumento de las piezas defectuosas, de los ciclos de trabajo y la posibilidad de accidentarse. 1. Horarios de jornada partida. Son horarios rígidos en los que se indican con claridad las horas de trabajo que corresponden a la mañana y a la tarde. Para comer suele haber una o dos horas según si la empresa tiene o no comedor propio. 2. Horarios de jornada continuada. Permiten al trabajador de disponer de más tiempo libre ya que se suprime el tiempo de ir a comer. En estos horarios continuados de 8 horas de duración es obligatorio conceder una interrupción de 15 a 30 minutos para tomar algún alimento y recuperarse tanto física como psíquica e intelectualmente. Este horario es clásico en los trabajos por turnos y existen varias modalidades: Sistema discontinuo, donde hay dos turnos diarios y no se trabaja de las 22 horas a las 6 horas del día siguiente. Sistema semidiscontinuo, donde se trabaja los tres turnos al día pero no se trabaja los fines de semana. Sistema continuo, donde se trabaja a tres turnos todos los días de la semana. Este sistema exige para su realización que tres equipos trabajen todos los días y un cuarto equipo permanezca en reposo, con objeto de cubrir los días de descanso del trabajador, según señala en su ordenanza laboral. Este sistema continuo es el que crea más problemas de salud para el trabajador porque incide sobre su equilibrio personal, pues tiene que modificar:

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— horarios y la duración del sueño, — la calidad de las comidas, — las relaciones familiares y sociales. Todos estos desajustes crean en el operario insomnio, fatiga, trastornos digestivos, irritabilidad, aislamiento progresivo, etc., que son causas que producen consecuencias irreversibles en la salud del trabajador. Todo esto va ligado con un aumento del absentismo y de la accidentalidad laboral. 3. Horarios escalonados. Son los que tratan de salvar aquellos inconvenientes que presentan los horarios habituales. Son los establecidos fuera de las horas punta y tratan de evitar los problemas creados en el desplazamiento de los trabajadores. 4. Horarios flexibles. Una parte importante del horario es fija para todos los trabajadores y el resto es variable con el compromiso de cumplir con el número obligatorio de horas. Se suelen utilizar en las empresas de servicios y en los puestos administrativos. A1.3.2. Las relaciones laborales Las principales bases en las que se asientan unas buenas relaciones laborables son: 1. Informar a cada trabajador de cómo progresa su trabajo, lo cual exige: • Analizar el trabajo de cada uno para conocer su importancia y poder informar al trabajador de que se confía en él. • Detectar los progresos realizados y animar al trabajador. • Decir a cada trabajador lo que se puede esperar de su colaboración y, por lo tanto, hay que explicarle los beneficios que crea un aumento de la producción, los perjuicios que producen las

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negligencias, las normas de calidad deseadas, las necesidades de establecer controles, las normas de seguridad, etc. 2. Reconocer los méritos. Felicitar a los trabajadores que realizan operaciones excepcionales y a los que siempre están incondicionalmente al servicio de la empresa. Reconocer a los buenos trabajadores y a sus méritos «en caliente». 3. Prevenir al personal de los cambios que le afecten. Se les tiene que informar con tiempo para que puedan organizar su vida familiar, evitar que lleguen al interesado informaciones deformadas o tendenciosas. 4. Utilizar del mejor modo posible las aptitudes de cada uno. Hay que dar a cada trabajador las tareas que mejor puede realizar y que sean de su preferencia. 5. Evitar las tareas excesivamente especializadas. La condición humana es una unidad sustancial de pensamiento y acción, que en una división excesiva de trabajo puede perturbar seriamente a la persona. Por lo tanto hay que procurar no separar las tareas de pensamiento de las de acción. En resumen, las motivaciones que actúan en el trabajador y crean un buen ambiente de relaciones laborales giran en torno a: participación, grupos de trabajo, motivación hacia el logro, integración, autodisciplina, etc. A1.3.3. Remuneración Se define el salario como la «contraprestación que recibe el trabajador en dinero o en especies por el trabajo realizado». La fijación del salario se hace por convenios entre empresarios y trabajadores que son fruto de negociaciones largas, pues son muchos los aspectos que ambas partes tienen que valorar: antigüedad, horas extras, plus familiar, plus de transporte, trabajo nocturno, trabajos tóxicos, pagas extraordinarias, dietas, gastos de viajes, ropa de trabajo, atenciones medicas, subsidio de invalidez.

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Fijar un salario es uno de los grandes problemas de toda empresa, pues es una parte muy importante del coste de fabricación y por otra parte el nivel de vida del trabajador va a depender de dicho salario. El salario total tiene que estar formado por un salario justo + primas + beneficios. Los crecimientos salariales tienen que tener en cuenta una serie de factores: — Índice de precios al consumo (IPC). — La productividad media nacional conseguida (el incremento de las remuneraciones tiene que ir acompañado por un aumento de la productividad).  Salario  ⋅ K = Valor añadido  hora  Tiempo invertido

Si queremos aumentar el salario, tenemos que aumentar el valor añadido con el mismo tiempo o tener el mismo valor añadido con menor tiempo, es decir, aumentar la productividad. — El incremento de la participación del trabajo en la renta nacional. — La coyuntura económica general. Tipos de salarios: — Salario simple, donde la retribución se fija de acuerdo con el lugar de trabajo ocupado. — Salario con incentivos, donde la retribución depende del rendimiento del trabajador. — Salario con calificación por mérito, donde la retribución está relacionada con la calificación del mérito del trabajador. A1.3.4. Primas por rendimiento Se entiende por prima el incremento, sobre un salario base, que recibe el trabajador en su remuneración.

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El aumento del rendimiento del trabajo, provocado por la implantación de los salarios con incentivos, no solo beneficia al trabajador sino que también la empresa y el cliente salen beneficiados. Las condiciones que tiene que reunir un salario con incentivos es que sea: — Justo: pues tiene que ser proporcional a las capacidades y esfuerzos de cada trabajador. — Sencillo: tiene que ser un sistema económico y sencillo para que el mismo trabajador pueda calcular su sueldo final. — Eficiente: el tiempo tipo tiene que estar bien calculado y el trabajador tiene que ser conocedor del mismo. 1. Salarios con prima por operación o pieza Cada pieza u operación realizada tiene un precio asignado, de forma que el salario total St es el numero de piezas n por su precio unitario p: St = p · N Si se aumenta el rendimiento de producción en un 10% también se aumentan con el mismo % los ingresos respecto al jornal base. En este sistema se tiene que variar el precio de la pieza u operación para cada categoría profesional. 2. Salarios con prima por tiempo ahorrado Cada pieza u operación tiene asignada un tiempo tipo, Tp, y después de realizar n piezas el tiempo total es: T = Tp · N Si Sb es el precio por hora de trabajo y Tr el tiempo que el trabajador tarde realmente en realizar n piezas, el salario total a cobrar es: St = Sb · T = Sb · Tr + Sb · (T – Tr) La ventaja de este sistema respecto al anterior es que aquí no hace falta hacer variaciones según la categoría profesional.

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Luego tenemos unos incrementos de salarios proporcionalmente inferiores a los incrementos de producción. Este es el caso del: — Sistema Halsey. — Sistema Rowan. También tenemos unos incrementos de salarios superiores a los incrementos de producción. Este es el caso del: — Sistema Taylor. — Sistema de porcentajes variables. Sistema 140-150. Luego hay salarios relacionados con la calidad, donde existe un factor K que depende del porcentaje de rechazo.

A1.3.5. Remuneración según el mérito En los trabajos difíciles de valorar objetivamente, se utiliza la valoración según el mérito. Esta calificación al mérito sirve para: • Calificar al personal trabajador (lealtad, mérito, comportamiento, etc.). • Ascensos y promociones (capacidad, eficiencia, responsabilidad, etc.). • Formación. • Conocimiento de los subordinados (eficacia, responsabilidad, etc.). • Incentivos. Para poder realizar estas calificaciones al mérito es necesaria la elección de una serie de «factores» que nos ayudarán a valorar mejor al operario y la elección de sistemas de calificación según el mérito (jerárquico, lista de cualidades, escala de valores).

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Recomendaciones sobre el tema de los incentivos: A pesar de que las ventajas de los incentivos superan ampliamente a sus inconvenientes, hay situaciones en las que no se deben aplicar: • Cuando no resulta económico el estudio de los métodos y tiempos de las tareas productivas. • Cuando la calidad del producto está por encima de cualquier otra consideración. • Cuando el valor de la materia prima es muy elevado y no se puede correr el riesgo de inutilizarlo por realizar mal la tarea productiva. • Cuando el trabajo es excesivamente peligroso y es difícil mantener las medidas preventivas establecidas. ANEXO 2: APRENDIZAJE ORGANIZACIONAL A la hora de definir qué es y cómo se desarrolla el aprendizaje organizacional se ha encontrado un escaso acuerdo entre las disciplinas que confluyen en la organización de empresas. Los economistas tienden a definir el aprendizaje organizacional como una mejora cuantificable en las actividades o en alguna forma vagamente definida de resultados positivos. La literatura sobre dirección de empresas y estrategia equipara el aprendizaje con la capacidad dinámica de sostener una eficiencia competitiva o de sostener una elevada tasa de innovación. Ambas disciplinas tienden a examinar los resultados del aprendizaje en lugar de los procesos propios de aprender, es decir, de cómo los resultados son obtenidos. Este último enfoque es tomado por la disciplina de la teoría de la organización. El aprendizaje, según la teoría de la organización, es el proceso según el cual la organización construye, complementa y organiza los conocimientos y las rutinas de las actividades que realiza en el marco de su cultura y, al mismo tiempo, adapta y mejora su eficiencia mediante el uso de una amplia variedad de habilidades de sus trabajadores. Aprender es un proceso dinámico, y su uso en las teorías enfatiza la naturaleza dinámica de las organizaciones frente a los modelos

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económicos estáticos. Además, el concepto es integrador y permite varios niveles de análisis (individual, grupal y organizacional), lo que resulta interesante para explicar la organización como comunidad. Un examen detallado sobre las teorías del aprendizaje organizacional permite clasificar a los autores de aprendizaje organizacional en seis grupos, muchos de ellos con interacciones y solapes significativos: 1. Aprendizaje como rutinas organizativas El aprendizaje se demuestra en la modificación de las rutinas establecidas que operacionalizan la base de conocimientos y la memoria organizativa. Dichas rutinas organizativas incluyen las formas, reglas, procedimientos, convenciones, estrategias y tecnologías sobre las cuales se construye la organización y a través de las cuales la organización opera. Además, incluyen la estructura de creencias, marcos, paradigmas, códigos, culturas y conocimientos que cuestionan, elaboran y contradicen la rutina formal. 2. Aprendizaje como mejora de la comprensión El aprendizaje organizacional es el proceso de mejorar las acciones gracias a una mejor comprensión. Se destaca el proceso de cognición social y se describe un tipo de aprendizaje difícil de detectar, demostrar y gestionar. Como herramientas que permiten mejorar la comprensión que el propio grupo tiene sobre su situación, y destilar la lógica dominante que impera en él, cabe destacar el brainstorming y las técnicas de construcción de escenarios. 3. Aprendizaje como cambio en la conducta En las organizaciones se requiere que la nueva comprensión conlleve un cambio en las conductas, siendo el cambio en las conductas la causa de la corrección de los errores y proponiendo la necesidad de aprendizaje organizacional basado en la acción. De este modo el aprendizaje es demostrable en la medida que se produce una detección y corrección de errores, y las conductas que corrigen los errores se mantienen. A raíz de los puntos 2 (comprensión) y 3 (conducta) se definen dos niveles de aprendizaje: cuando un error detectado y corregido permite a la organización mantener sus políticas actuales o alcanzar sus objetivos presentes, dicho proceso error-detección-co-

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Encaja Valores dominantes

Estrategias de acción

Consecuencias

No encaja

Aprendizaje simple

Aprendizaje doble

Figura 2.5. Aprendizaje en bucle simple y bucle doble (Argyris, 1990).

rrección es un bucle simple de aprendizaje. El aprendizaje de bucle doble sucede cuando el error es detectado y corregido en el sentido que implica la modificación de las normas subyacentes de la organización, sus políticas y sus objetivos (Fig. 2.5). El aprendizaje doble implica, por tanto, que los actores sean capaces de cuestionarse la comprensión (programa maestro, modelo mental, marco cognoscitivo,...) que tienen sobre el sistema (organización) en el que se encuentran, que sean capaces de generar nuevos significados y que en consecuencia, los comportamientos y rutinas derivados de la nueva comprensión difieran respecto la situación de partida. 4. Aprendizaje como cambio en la cultura corporativa La cultura es un producto aprendido por la experiencia del grupo. De este modo indica que el aprendizaje de la organización puede ser considerado como un fenómeno cuyo resultado supera a la suma de aprendizajes individuales de los miembros que la constituyen, o, en cualquier caso, su resultado es de naturaleza distinta al aprendizaje individual (Fig. 2.6). La cultura se define como postulados y creencias básicas compartidas por los miembros de una organización, que opera inconscientemente, y que define bajo un estilo básico de «dado por sentado» la visión que la organización tiene de sí misma y de su entorno. Dichas creencias y postulados son respuestas del grupo aprendidas para sobrevivir a los problemas de su entorno externo y a los problemas de su integración interna. 5. Aprendizaje como capacidad de absorción (ACAP): También es posible examinar el proceso de aprendizaje como una capacidad de absorción que permite generar innovaciones, fruto

ión ac s rob pto mp nce Co e co d

Saber por qué

Me dit ac ión Fo rm co aci nc ón ep de stos

Ex pe rie nc ia

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Saber cómo

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Modelos mentales

Figura 2.6. Interacción del aprendizaje individual y la cultura corporativa.

de desarrollar la habilidad de identificar, asimilar y explotar conocimientos del entorno. Las dimensiones de la ACAP son adquisición, asimilación, transformación y explotación (Fig. 2.7): • Adquisición: la adquisición hace referencia a la capacidad de identificar y adquirir conocimientos generados externamente y que tienen la categoría de críticos para las operaciones de la organización. La adquisición hace referencia a los esfuerzos de la organización en identificar y recoger conocimientos externos. Los límites de la adquisición se encuentran en la dificultad de detectar ciertos conocimientos como críticos, así como en la dificultad de acercarse a la fuente de dichos conocimientos. • Asimilación: la asimilación hace referencia a las rutinas y procesos que permiten a la organización analizar, procesar, interpretar y comprender la información obtenida de las fuentes externas. Las ideas y descubrimientos adquiridos pueden fracasar en la asimilación por la dificultad que entrañe su comprensión. Los conocimientos adquiridos externamente pueden representar procesos que difieren significativamente de los aplicados en el

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interior de la organización, dificultando la comprensión de los mismos. Además, el conocimiento adquirido puede ser específico de su contexto original, lo que dificulta (o impide) su comprensión o replicación. • Transformación: la transformación denota la capacidad de desarrollar y refinar las rutinas que facilitan la combinación de los conocimientos existente con los nuevos conocimientos adquiridos y asimilados. Esto se efectúa añadiendo o eliminando conocimientos, o simplemente interpretando los mismos conocimientos de forma distinta. Este proceso puede significar cambiar el marco de referencia, modelo mental o programa maestro según el cual se está interpretando la base de conocimientos, y podría considerarse un aprendizaje de bucle doble. El proceso de transformación permite el reconocimiento de nuevas oportunidades y al mismo tiempo altera el modo en cómo la organización se ve a sí misma e interpreta su entorno competitivo. • Explotación: la explotación es la capacidad organizativa que permite refinar, extender y apalancar las competencias existentes o crear nuevas competencias que incorporen los conocimientos adquiridos y transformados a sus operaciones. La dimensión explotación puede verse limitada por los mecanismos de integración social, cuando la comprensión mutua no tenga lugar debido a causas estructurales, cognoscitivas, comportamentales o políticas. Capacidad de absorción (ACAP)

Absorción

Asimilación

Transformación

Explotación

Ventaja competitiva

Exploración Prospección

Comprensión

Adaptación al contexto

Poner en práctica

Flexibilidad Innovación Performance

PÉRDIDAS DE EFICIENCIA

REGÍMENES DE APROPIACIÓN

Figura 2.7. Proceso de aprendizaje organizacional definido como capacidad de absorción (ACAP), (Zahara y George, 2003).

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6. Aprendizaje como estrategia Recientemente ha surgido la idea de convertir la organización en un contexto donde el aprendizaje es la piedra angular de la estrategia. La metáfora ha sido bautizada como «La Construcción de Organizaciones inteligentes». El objetivo de esta estrategia es establecer un marco donde las personas amplían continuamente su capacidad para alcanzar los resultados que realmente desean. En este contexto, la organización se describe como un lugar de interacción donde llevar a cabo experiencias de creación de conocimientos. Sería precisamente la habilidad de generar nuevos conocimientos la competencia esencial que sostendría la ventaja competitiva de la organización. Ciertamente, la dimensión social del aprendizaje organizacional ha generado un abanico de posibilidades más allá del incrementalismo unidireccional de la curva de experiencia del aprendizaje individual. La dimensión social ha introducido una gran riqueza en las teorías, al mismo tiempo que una mayor complejidad y dificultad de medición sobre el fenómeno del aprendizaje. La necesidad de gestionar y evaluar el proceso de aprendizaje ha conducido al desarrollo de nuevas herramientas enmarcadas en las áreas de gestión del conocimiento y capital intelectual. BIBLIOGRAFÍA R. B. CHASE, N. J. AQUILANO, F. R. JACOBS (2002): Administración de la producción y operaciones. México: Ed. McGraw Hill. A. ABANCENS (1991): Organización empresarial, vol. II. San Sebastián: Ed. Donostiarra. R. COMPANYS, A. COROMINAS (1994): Diseño de sistemas productivos III, en la colección Organización de la producción I. Barcelona: Ed. UPC, Aula ETSEIB. ZAHARA, S. A. y GEORGE, G. (2002): Absortive Capacity: A review, reconceptualizationa and extension, Academy of Management Review Vol.27, N.o 2: 185-203. WEICK, K. E. (1995): Sensemaking in Organizations, Thousand Oaks, CA: Sage Publications.

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SENGE, P. (1990): The leaders new work: Building learning organizations, Sloan Management Review, 32/1: 7-23. SCHEIN, E. (1985): Organizational culture and leadership, San Francisco: Jossey-Bass. DE GEUS, A. (1988): Planning as learning, Harvard Business Review, March/Apr. 70-4 ARGYRIS, C. (1990): Overcoming Organizational Defense: Facilitating Organizational Learning, Boston: Allyn and Bacon. NONAKA, I. y TAKEUCHI, H. (1995): The knowledge-creating company, Oxford University Press. IMAI, M. (1998): Cómo Implementar el kaizen en el sitio de trabajo (gemba), México: Ed. McGraw Hill. Ley 24/99 R.D.L.G. 2/95.

3 Descripción de procesos productivos

3.1. INTRODUCCIÓN. ¿QUÉ ES UN PROCESO? De forma general podemos definir un proceso como una secuencia de operaciones que transforma unas entradas (inputs) en unas salidas (outputs) de mayor valor. De forma particular podemos definir un proceso productivo como una secuencia definida de operaciones que transforma unas materias primas y/o productos semielaborados en un producto acabado de mayor valor. Cuando dentro de un proceso una operación «añade valor» al producto decimos que es una operación de «valor añadido». Se define operación de «valor añadido» como aquella operación que hace avanzar al producto hacia su función final. Dicho de otra manera, que añade funcionalidad al producto. Profundicemos un poco más en este concepto con un ejemplo: el proceso de producción de una bombilla. Para saber qué operaciones son de valor añadido debemos definir primero la «función final» de la bombilla. De una forma sencilla podríamos decir que la función final de una bombilla es dar luz colocada en una lámpara eléctrica. 77

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Toda operación que en el proceso productivo aporte algo a la bombilla para que «finalmente dé luz colocada en una lámpara eléctrica» será valor añadido. A la vista de esta definición ¿cuáles de las siguientes operaciones serán valor añadido?: 1. Almacenar bombillas terminadas en una caja. 2. Insertar el filamento en el casquillo. 3. Transportar los casquillos de una sección a otra. 4. Unir casquillo con cristal. 5. Comprobar que la bombilla ilumina al final del proceso. 6. Empaquetarla en su caja. Solamente las operaciones 2 y 4 son estrictamente de valor añadido. El resto pueden considerarse como un derroche susceptible de ser eliminado o al menos minimizado. En los procesos productivos muy frecuentemente encontramos estos «derroches»; en la Figura 3.1 se muestra una clasificación clásica de los derroches de los procesos productivos.

Movimientos inútiles

Producir en exceso

Stock Rechazos y retoques Esperas Operaciones inútiles

Transporte

Figura 3.1. La rueda de los 7 derroches.

DESCRIPCIÓN DE PROCESOS PRODUCTIVOS

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Con esta definición de valor añadido, hemos introducido indirectamente dos ideas básicas en la ingeniería de procesos: la de eficacia y la mejora: • Un proceso será más eficaz cuantas menos operaciones de derroche tenga. • Los procesos pueden ser mejorados eliminando (o minimizando) los derroches.

3.2. LA INGENIERÍA DE PROCESOS PRODUCTIVOS Se puede definir la ingeniería de procesos como la especialidad de la ingeniería industrial que se ocupa del diseño, puesta en marcha, gestión y mejora de los procesos productivos que dan existencia física a un producto. En el ciclo de desarrollo de un producto existen dos figuras clásicas en el ámbito de la ingeniería industrial: la ingeniería de producto y la ingeniería de proceso: • La ingeniería de producto. Es la responsable de la funcionalidad final del producto, de la tecnología necesaria y del diseño detallado. Se suele encuadrar en las áreas de Investigación y Desarrollo. • La ingeniería de proceso. Es la responsable de definir cómo se fabricará el producto diseñado, con qué tipo de proceso, qué herramientas y tecnologías de producción son necesarias. Se suele encuadrar en el área de Industrialización y Producción. El ciclo de desarrollo de un producto ha sido tradicionalmente secuencial: primero los ingenieros de producto desarrollan el producto y cuando está totalmente definido se transfiere a los ingenieros de proceso que se encarga de diseñar un proceso adecuado de fabricación. Una vez definido y puesto en marcha, este proceso es transferido a producción que se encargará de gestionarlo.

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Este enfoque presenta graves problemas: • El tiempo de desarrollo del producto es muy largo. • A menudo se generan productos que son imposibles de fabricar o necesitan medios muy costosos para hacerlo. • No hay retroalimentación, lo que hace que en la fase de producción aparezcan por primera vez problemas de calidad e incluso de «fabricabilidad» del producto. Corregirlos entonces es muy costoso o a veces simplemente imposible. El enfoque actual de desarrollo de un producto es el denominado ingeniería simultánea o ingeniería paralela. Consiste en que desde las primeras fases de definición del producto, ingenieros de producto e ingenieros de proceso (y también ingenieros de producción) trabajan juntos y en paralelo definiendo a la vez el producto y el proceso productivo que le dará existencia real. De esta forma se asegura un diseño de producto adecuado, consiguiéndose: • Una reducción importante del ciclo de desarrollo del producto. • Unos menores costes de fabricación al asegurar desde el diseño la fabricabilidad. • Mayores niveles de calidad, pues en el diseño del producto se introducen elementos que aseguran el proceso productivo. Con este enfoque podemos describir las responsabilidades de la ingeniería de proceso como sigue: En el diseño del producto: • Aportar los conocimientos sobre tecnologías de fabricación disponibles para la producción del producto. • Asegurar la fabricabilidad del producto, es decir, asegurar que el producto puede ser producido en serie mediante un proceso físico eficiente. • Aportar ideas al diseño del producto que lo haga más fácilmente producible (reducción de los costes de fabricación desde el diseño) y seguro (eliminar problemas de calidad desde el diseño).

DESCRIPCIÓN DE PROCESOS PRODUCTIVOS

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En la industrialización del proceso. • Definir el proceso de producción, las herramientas y maquinaria necesaria. • Definir el equilibrado del proceso. • Diseñar la distribución en planta del proceso (layout). • Desarrollar la documentación asociada al proceso: instrucciones de trabajo, instrucciones de la maquinaria, pautas de mantenimiento, controles de calidad... • Definir los parámetros a medir para gestionar el correcto funcionamiento del proceso desde el punto de vista técnico-tecnológico y también de coste. En la puesta en marcha. • Cualificar la maquinaria y herramientas, es decir, asegurar que cumplen los requerimientos definidos. • Asegurar la correcta ubicación de la maquinaria (layout) y su puesta en marcha. • Formar a los operadores de producción y usuarios del proceso en general. • Comprobar los supuestos de diseño, reajustándolos si es necesario (ajuste fino). En el funcionamiento en serie del proceso. • Gestionar el proceso utilizando los parámetros de control definidos (productividad, niveles de calidad, control estadístico de procesos, parámetros técnicos...) • Adaptar el proceso a posibles nuevos requerimientos: cambios de cadencia de producción, cambios técnicos, modificaciones del producto, mejora de calidad... • Asegurar la mejora continua.

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A menudo en el ámbito de la ingeniería de procesos se demanda puestos de trabajo concretos que reciben diferentes nombres en función de la especialidad dentro de este ámbito: • Ingeniero de industrialización. Se asocia normalmente a las fases de diseño. Suele estar especializado en los aspectos tecnológicos del proceso: maquinaria, utillajes... • Ingeniero de métodos y tiempos. Más tradicional, se asocia al equilibrado de procesos, definición de estándares de trabajo y documentación. • Ingeniero de procesos. Más moderno. Se asocia al diseño de proceso general y su primera puesta en marcha: equilibrado, distribución en planta, documentación, formación de los operarios... • Ingeniero de producción. Se asocia al ingeniero de procesos que desempeña su labor en la fase de producción en serie. Se responsabiliza de los ajuste del proceso necesarios, de su gestión y mejora continua para cumplir con los objetivos y planes de producción (en cuanto a coste, calidad y plazo). Para desempañar con éxito las responsabilidades descritas, la ingeniería de proceso ha desarrollado una serie de herramientas y técnicas, algunas de las cuales se describen en este libro. 3.3. TIPOS DE PROCESOS Los procesos productivos pueden clasificarse de formas diferentes según el criterio de clasificación que se escoja. A continuación se presentan las clasificaciones más comúnmente adoptadas. 3.3.1. Atendiendo al grado de automatización • Manuales. Las operaciones del proceso se ejecutan con intervención humana, bien de forma totalmente manual, bien utilizando herramientas sencillas manipuladas manualmente. Algunos ejemplos pueden ser:

DESCRIPCIÓN DE PROCESOS PRODUCTIVOS

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- Los procesos de ensamblaje, como por ejemplo de un juguete. • Automático. Las operaciones del proceso se ejecutan de forma automatizada sin intervención humana directa. Algunos ejemplos pueden ser: - Una línea robotizada de soldadura de la carrocería del automóvil (Fig. 3.2). - Una línea de envasado de bebidas.

Figura 3.2. Proceso automático. Línea de soldadura robotizada.

• Semiautomático. En el proceso conviven fase manuales y fases automáticas. Un ejemplo sería: - El ensamblaje de un faro de coche con la fase de encolado del cristal robotizada (bajo nivel de automatización). - Un proceso de bobinado de motores eléctricos con algunos puestos manuales (alto nivel de automatización).

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3.3.2. Atendiendo a la frecuencia de ocurrencia • Cíclicos. La generación de un producto acabado ocurre cada cierto intervalo de tiempo. Algunos ejemplos ilustrativos: - Proceso de inyección de piezas de plástico. • Continuos. La generación del producto ocurre de forma continua en el tiempo. Ejemplos: - Laminado de plancha. - Fabricación de conductores eléctricos de hilo de cobre. • Semicontinuos. Generan un producto acabado unitario pero el proceso funciona de forma continua en el tiempo. Algunos ejemplos: - Cocción de azulejos en horno continuo. - Fosfatado de piezas metálicas.

Figura 3.3. Ejemplo de proceso continuo. Extrusión textil.

3.3.3. Atendiendo a la naturaleza del flujo productivo Esta clasificación es especialmente importante ya que cada tipo de estos procesos genera unas necesidades de stock intermedio determinadas.

DESCRIPCIÓN DE PROCESOS PRODUCTIVOS

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• Procesos unidad por unidad. El flujo productivo ocurre de forma cíclica generando un producto unitario cada cierto tiempo y de forma continuada. Algunos ejemplos ilustrativos: - Una célula de ensamblaje (Fig. 3.4).

Figura 3.4. Célula en U de ensamblaje. Proceso cíclico, manual unidad por unidad.

• Procesos por lotes. El flujo productivo ocurre por lotes. Cada determinado tiempo el proceso genera un lote de productos(=cantidad determinada de productos). Entre el final del lote y el principio del siguiente hay un tiempo improductivo debido a la manipulación o reajuste de la maquinaria. Se distinguen dos tipos. - Por lotes continuos. El lote se genera de forma continua durante la duración del tiempo de lote. Cuando acaba el lote de producción es necesario reajustar la maquinaria para adaptarla al siguiente lote. Este tiempo se denomina tiempo de cambio de serie y es extremadamente importante para definir el stock intermedio que el proceso generará. Algunos ejemplos clásicos: - Los procesos de prensado o inyección. La prensa funciona produciendo piezas iguales de forma continua durante un

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tiempo, después se detiene para cambiar moldes o matricería y se inicia un nuevo lote de un producto diferente. - Los procesos de inserción de componentes en un circuito impreso. - Por lotes periódicos. El lote de productos se genera de forma periódica y todo de una vez. Entre lote y lote hay un tiempo generalmente ligado a la extracción-introducción del lote y a la manipulación y readaptación de la maquinaria. Algunos ejemplos clásicos: - La cocción de pan en un horno de leña tradicional. - El metalizado de botellas en una campana de metalizado. - Fabricación de mayonesa. • Procesos a velocidad constante. El flujo productivo ocurre de forma constante en el tiempo y a una velocidad fija, generalmente controlada por medios automáticos. En este tipo de procesos están incluidos los procesos continuos y semicontinuos anteriormente descritos. Algunos ejemplos: - La cocción de galletas en un horno continuo. - El esmaltado de azulejos en línea continua. A menudo encontramos procesos que son mezcla de dos tipos. Por ejemplo: • Una célula de ensamblaje que fabrica varios tipos de productos diferentes. Es un proceso unidad por unidad pero también por lotes (ya que los diferentes productos serán producidos por lotes). • Una línea de montaje de automóviles es un proceso unidad por unidad, sin embargo el movimiento del coche por la cadena se realiza por medios mecánicos a velocidad constante, con lo que desde este punto de vista es un proceso a velocidad constante. • Un proceso a velocidad constante, como la cocción de galletas en horno continuo, puede ser a su vez por lotes si se utiliza el mismo horno para producir diferentes tipos de galletas.

DESCRIPCIÓN DE PROCESOS PRODUCTIVOS

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Con respecto al nivel de incidencias que cada tipo de proceso genera en el flujo productivo (stocks, discontinuidades, problemas de capacidad...) podemos decir lo siguiente: • Procesos unidad por unidad. Si están diseñados de forma flexible son los que menos incidencias crean en el flujo productivo ya que se pueden adaptar fácilmente a diversos ritmos de producción. • Procesos a velocidad constante. En estos procesos suele ser difícil variar la velocidad ya que suele estar ligada a factores tecnológicos del proceso (tiempo de cocción por ejemplo) por lo que suelen ser un punto de inflexibilidad en el proceso productivo. Si están bien sincronizados ayudan a regularizar el flujo ya que son muy constantes, pero si no, pueden generar roturas de stock o por el contrario stocks intermedios (si van a más velocidad que el proceso siguiente). • Procesos por lotes (Fig. 3.5a y b). Generan un stock intermedio mayor cuanto mayor es la duración/cantidad del lote fabricado.

Figura 3.5a. Proceso por lotes periódicos. Mezclador alimentario

Figura 3.5b. Proceso por lotes continuos. Prensa

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3.4. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS: DIAGRAMA DE PROCESOS Una de las necesidades básicas de la ingeniería de procesos es poder describir la realidad de los procesos; bien para definirlos (en la fase de diseño) bien para «diagnosticarlos» (en la fase de mejora). El diagrama de procesos es una herramienta útil para este fin. El diagrama de proceso es un esquema gráfico que sirve para describir un proceso y la secuencia general de operaciones que se suceden para configurar el producto. Es un diagrama descriptivo que sirve para dar una visión general de cómo transcurre el proceso. Las operaciones que puede sufrir un producto a lo largo del proceso productivo se agrupan en cinco categorías, cada una de las cuales tiene un símbolo asignado como se muestra en la Tabla 3.1. Tabla 3.1 Transporte: cualquier operación que implique el desplazamiento del producto de un lugar a otro. Almacenaje (o stock): depósito del producto en un lugar fijo durante un periodo de tiempo en general largo

D

Espera (parecido al stock): el producto espera un tiempo (en general no muy largo) entre una operación y otra. Control: el producto sufre una inspección de cualquier tipo. En general se asocia con comprobaciones de calidad. Valor añadido: el producto sufre una transformación que le añade valor. Operación combinada. Se utilizan símbolos combinados para indicar operaciones simultáneas

A continuación se detalla un poco más el significado de cada operación. • Valor añadido. Según el concepto definido en la introducción de este capítulo.

DESCRIPCIÓN DE PROCESOS PRODUCTIVOS

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La operación hace avanzar al material o elemento un paso más hacia el final, bien sea al modificar su forma (por ejemplo, embutición) o su composición (por ejemplo, un proceso químico), o bien al añadir o quitar elementos (por ejemplo, un montaje). • Control. La operación no contribuye a la conversión del material en producto acabado. Solo sirve para comprobar una funcionalidad o si una operación se ejecutó correctamente (en cantidad o calidad). Es preciso destacar que las operaciones de control pueden evitarse mejorando la maquinaria y los proceso (generando procesos que hagan imposible el error). Cuando son necesarios hay que situarlos lo más cerca posible de la fuente de error para detectarlo y evitar seguir empleando esfuerzos en fabricar un producto que será defectuoso. • Transporte. Hay transporte cuando un objeto se traslada de un lugar a otro. A menudo el transporte se superpone con el stock (por ejemplo, una cinta transportadora que tiene encima un stock intermedio) o con el control (por ejemplo, una comprobación funcional que se realiza durante un transporte) e incluso con el valor añadido (por ejemplo, un tiempo de secado de pintura dinámico) • Espera. Indica demora en el transcurso del proceso. Es el caso de materiales detenidos a la espera de ser procesados. A menudo las esperas son requeridas por la tecnología del proceso como por ejemplo: secados (colas, pegamentos, pintura...), estabilizaciones (enfriado de un plástico), compactación (detergentes en polvo). En estos casos durante la espera esta ocurriendo una transformación que podría considerarse como valor añadido. • Almacenamiento permanente. Indica depósito de un objeto bajo supervisión en un espacio definido de almacén. Hay, pues, almacenamiento permanente cuando se guarda un objeto y se cuida de que no sea trasladado sin una determinada gestión o autorización. • Actividades combinadas. Cuando se desea indicar que varias actividades son ejecutadas al mismo tiempo o por el mismo

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operario en un mismo lugar de trabajo, se combinan los símbolos de las actividades. Por ejemplo, una operación en la que un operador realiza un ensamblaje y una inspección al mismo tiempo puede describirse como un círculo dentro de un cuadrado. Otros ejemplos pueden ser los descritos en la operación de transporte o espera. En la Figura 3.6 se muestra un ejemplo de un diagrama de proceso que describe el ensamblaje de un producto sencillo. Algunas observaciones prácticas: • Para iniciar el diagrama se traza una línea vertical. Se elige la pieza que hace un recorrido más largo y sobre la línea se van describiendo las operaciones que experimenta. • A la izquierda se describe brevemente el proceso.

1- Pieza 1 y 2 en el contenedor 5

2- Coger pieza 1 y 2 3- Ensamblar pieza 1 y pieza 2 4- Introducir en máquina automática de pintura 5- Pintado automático

1A- PIEZA 3 Y 4 3N CONTENEDOR

8 4

3A- Emsamblar pieza 3 y 4

15

6- Extraer de máquina de pintura automática

2A- Coger pieza 3 y pieza 4

4

4

5

6 4

3A- Posicionar conjunto en soporte y coger pieza 5

4 3

7- Secado de la pintura 8- Desplazar subconjunto 1 a soporte de ensamblaje

4A- Remachar pieza 5 sobre el conjunto

600

3

5A- Desplazar subconjunto 2 a soporte de ensamblaje

4

2 3 1

9- Depositar en caja de producto acabado 10- Depositar en caja de producto acabado

5

11- Stock de producto acabado

Figura 3.6. Ejemplo de un diagrama de proceso para el ensamblaje de un juguete sencillo.

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• Cada proceso debe estar numerado de forma única para su posterior identificación. • En el interior del símbolo se suele escribir el tiempo del proceso. • A la derecha del símbolo se pueden añadir datos complementarios, como distancias recorridas, unidades almacenadas... • El diagrama se ramifica conforme se van incorporando nuevos componentes o partes fabricadas previamente. • Cuando se incorpora un único componente no se suele indicar el símbolo de stock para ese componente, se suele indicar directamente en la descripción del proceso. • A veces los procesos automáticos se pueden marcar o destacar de una forma especial para distinguirlos (por ejemplo, el proceso recuadrado de la Figura 3.6). 3.5. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS: TIEMPOS CARACTERÍSTICOS Como hemos visto en capítulos anteriores, el concepto de tiempo y de medición del tiempo es fundamental para diseñar y describir un sistema productivo y en particular un proceso. A la hora de caracterizar, describir y evaluar un proceso productivo debemos considerar tres parámetros de tiempo fundamentalmente: • El tiempo de ciclo. • El tiempo de proceso. • El tiempo de flujo. A continuación vamos a definirlos y a mostrar qué información nos aportan cada uno de ellos y cuál es su utilidad en el diseño del sistema productivo. Debemos recordar que, de una forma general, un proceso productivo son una serie de operaciones que a partir de unas entradas (materias primas, componentes, productos semielaborados) generan unas salidas (productos) de mayor valor.

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3.5.1. El tiempo de ciclo (Tc) El tiempo de ciclo (Tc) de un proceso productivo se puede definir como el tiempo que transcurre entre la producción de dos unidades consecutivas (siempre que se trabaje unidad por unidad). De otra forma el tiempo de ciclo sería la respuesta a la pregunta ¿cada cuánto tiempo (segundos, minutos, días...) el proceso genera una unidad de producto? Conceptualmente, el tiempo de ciclo está ligado exclusivamente al proceso y es un indicador de su rapidez. Determina su capacidad; de hecho la capacidad (C) es la inversa del tiempo de ciclo y se mide en unidades producidas por unidad de tiempo. El tiempo de ciclo es un parámetro que tiene sentido solo en procesos cíclicos. En procesos continuos se utiliza a menudo directamente la capacidad del proceso. Ilustremos este concepto con algunos ejemplos. Cuando decimos que una línea de montaje de coches tiene un tiempo de ciclo de 60 segundos, queremos decir que por el final de la línea de producción sale un coche cada 60 segundos. La capacidad de esta línea será por tanto de 60 coches/hora. Cuando decimos que el tiempo ciclo de una prensa de estampación es de 3 segundos, queremos decir que la prensa genera una pieza estampada cada 3 segundos (para ligarlo con una idea física: oiremos un «golpe» cada 3 segundos). Su capacidad nominal será de 1.200 unidades/hora. Un proceso de laminado de acero (proceso continuo) no podremos caracterizarlo con un tiempo ciclo, a cambio podemos decir que el proceso tiene una capacidad de producción de, por ejemplo: 15 metros a la hora. Querrá decir que cada hora se producen 15 metros de acero laminado. 3.5.2. El tiempo de proceso (Tp) Si el tiempo de ciclo está ligado exclusivamente al proceso, el tiempo de proceso está ligado a un producto concreto que se fabrica con un proceso concreto.

DESCRIPCIÓN DE PROCESOS PRODUCTIVOS

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Podríamos definirlo como el tiempo total necesario para producir una única unidad de un determinado producto utilizando un determinado proceso. O de otra manera, el tiempo que se emplearía en producir una única unidad, de principio a fin, utilizando el proceso definido. Es el resultado de sumar los tiempos parciales de cada uno de los subprocesos sin contar los tiempos de espera debidos al stock intermedio. Veamos un ejemplo más concreto e ilustrativo: un procesos de ensamblaje. En este caso el tiempo de proceso (también llamado tiempo de ensamblaje en este caso particular) sería el tiempo que le costaría a un único operario ensamblar un único producto a partir de sus componentes y utilizando las máquinas e instalaciones dispuestas al efecto. Como se puede ver, el tiempo de proceso depende por tanto: • Del producto: un producto más complejo requiere más operaciones y por tanto más tiempo, un producto que requiere un tiempo de espera (por ejemplo secado) requiere también más tiempo. • Del proceso: la rapidez de la maquinaria utilizada, los desplazamientos necesarios... condicionan este tiempo. El tiempo de proceso es un indicador de los recursos (humanos, máquinas, espacio) que necesitaremos para fabricar un producto. En general: a mayor tiempo de proceso mayores recursos necesarios. Este tiempo se suele dividir en dos partes: • El tiempo manual: es el tiempo empleado en operaciones exclusivamente manuales que requieren intervención humana directa. Este tiempo determina, como veremos más adelante, el número de personas necesarias para fabricar un producto a una cadencia establecida. • El tiempo máquina: es el tiempo empleado en operaciones automáticas realizadas sin intervención humana. En este tiempo se suelen incluir los tiempos de espera debidos al producto (secados, tiempos de prueba, estabilizaciones...).

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3.5.3. El tiempo de flujo (Tf) (Lead Time) Este tiempo está ligado al producto, al proceso y a la utilización concreta que se hace de ese proceso productivo. Se puede definir como «el tiempo que le cuesta al componente que tenga un recorrido mayor atravesar el proceso productivo completo desde principio hasta el fin, cuando este se encuentra funcionando en régimen estacionario». Este tiempo es la suma del tiempo de proceso más el tiempo debido a las esperas en los stocks intermedios, así como a cualquier otro tipo de incidencias. Este tiempo es un indicador de la agilidad de nuestro proceso, es decir, de la capacidad para reaccionar ante un cambio requerido por el cliente. Cuanto más corto sea este tiempo antes podremos tener listos cambios requeridos por el cliente. Vamos a ilustrar estos tres tiempos con un símil: un viaje por carretera. Supongamos una carretera que une dos ciudades por la que circulan coches regularmente de una a otra. En medio de la carretera hay un puente donde nosotros estamos subidos como observadores. • El tiempo de ciclo (Tc) sería el tiempo que transcurre entre el paso de dos coches consecutivos por debajo del puente. • El tiempo de proceso (Tp) sería el tiempo que le cuesta a un coche, siempre a la velocidad legal establecida, recorrer el trayecto de una ciudad a la otra. • El tiempo de flujo (Tf) sería el tiempo que le cuesta a un coche ir de una ciudad a la otra a la velocidad que el tráfico permite, después de soportar el atasco de salida y de entrada a las ciudades y de haber parado una vez a echar gasolina y otra a cambiar una rueda que se había pinchado.

4 Diseño de procesos de producción

En este capítulo se van introducir dos metodologías básicas para diseñar el sistema productivo desde el punto de vista de los procesos físicos que intervienen en él: — El diseño de la línea de producción y su equilibrado. — El equilibrado de procesos. A modo de introducción, veamos un poco más en detalle el origen y necesidad de estas metodologías, así como los beneficios que pueden aportar. La fabricación de un producto suele requerir de varios procesos productivos consecutivos de diferente naturaleza y tipología, desde las materias primeras hasta el producto acabado. Como norma general, los procesos más cercanos al cliente suelen ser ligeros y muy manuales, y por tanto suelen ser intensivos en mano de obra. Conforme nos acercamos a la materia prima —aguas arriba—, los proceso van haciéndose más pesados y automatizados, y por tanto más intensivos en maquinaria e instalaciones. Para ilustrar esta idea podemos tomar como ejemplo la producción del faro antiniebla de un coche, en particular de uno de sus componentes principales: el espejo que sirve para reflejar y orientar la luz. 95

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Si listamos en sentido inverso los procesos necesarios para su fabricación (del cliente final hacia las materias primas) nos encontramos: • Proceso de ensamblaje manual del faro. Maquinaria ligera, automatismos sencillos, intensivo en mano de obra. • Metalización de la parábola de chapa. Aluminado en campana de metalización de alto vacío. Maquinaria semipesada, intensivo en mano de obra, alta automatización. • Tratamiento superficial: fosfatado, barnizado, horneado. Instalación muy automatizada, bastante pesada y con poca mano de obra. • Estampación progresiva. Maquinaria pesada (prensa) y automatizada. Poca mano de obra pero muy especializada. • Laminado de aluminio. Instalación pesada y muy automatizada. • Fundición. Maquinaria muy pesada. Normalmente, parte de los procesos se agrupan en una única instalación industrial (fábrica). Como consecuencia dentro de la fábrica se establece un flujo del producto a través de los distintos procesos. Dentro de estos procesos, los mayormente manuales (que como hemos indicado suelen situarse cerca del cliente) son especialmente importante por dos motivos: • Al ser los más cercanos al cliente pueden tener un gran impacto en el nivel de calidad que este recibirá y percibirá. • Son muy intensivos en mano de obra, y por tanto importantes desde le punto de vista del coste final del producto. De esta cuestión nos encargaremos en la primera parte del capítulo, denominada «Equilibrado de líneas de producción», profundizando en herramientas y conceptos asociados al diseño de este tipo de procesos que resultan fundamentales en la ingeniería de procesos. Como hemos mencionado, varios proceso «conviven» dentro de una fábrica generando un flujo del producto por las instalaciones fí-

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sicas. En estas condiciones es muy importante asegurar que el flujo sea coherente y que los distintos procesos tengan capacidad suficiente para producir la demanda prevista de una forma sincronizada y efectiva. Dar unas herramientas de análisis y diseño para conseguir este fin será el objetivo de la segunda parte de este capítulo que hemos denominado «Equilibrado y sincronización de procesos». A la hora de encarar estos problemas de diseño, en el entorno industrial, podemos encontrar dos enfoques diferentes y a veces contradictorios (véase Capítulo 1): • El de la producción en masa. • El de la producción ajustada. Como nota final de esta introducción, remarcar que el enfoque utilizado en este capítulo es el de la producción ajustada, lo que se traducirá en un diseño para: • Utilizar los mínimos recursos necesarios (maquinaria, mano de obra, superficie...) para cubrir la demanda del cliente. • Minimizar el stock en curso que genera el flujo productivo. • Reducir al máximo el tiempo de flujo.

4.1. TAKT TIME Y TIEMPO DE CICLO. CAPACIDAD Y PRODUCTIVIDAD Antes de introducirnos en el diseño, vamos a analizar estos conceptos que están muy interrelacionados.

4.1.1. Takt time y tiempo de ciclo Los conceptos takt time (TT) y tiempo de ciclo (Tc) deben definirse claramente, pues aunque miden aspectos parecidos son muy distintos desde un punto de vista conceptual. Por este motivo conviene no confundirlos.

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Takt time (TT) El takt time relaciona la demanda de los clientes con la disponibilidad de tiempo productivo. El takt time mide la cadencia (el ritmo) al cual deberíamos producir para satisfacer la demanda del cliente de forma exacta, de modo que representa un umbral de ritmo de producción. Si se produce a un ritmo mayor (más rápidamente, con un tiempo de ciclo inferior al takt time) tendremos una capacidad superior a la demanda y el sistema deberá estar detenido parte de la jornada laboral. Si se produce a un ritmo menor (más lentamente, con un tiempo de ciclo superior al takt time) lo que ocurrirá es que nunca alcanzaremos la cantidad demandada y como resultado parte de la demanda quedará insatisfecha. El takt time se mide en unidades de tiempo, por ejemplo segundos (s), minutos (min.) o diezmilésimas de hora (°°). A continuación vamos a desarrollar un ejemplo para ilustrar el cálculo del takt time: Una empresa nos ofrece los siguientes datos para calcular el takt time: • Demanda: 30.000 unidades/mes (se considera un mes de 20 días laborables). • Trabajan a 1 turno de 8 horas. • Reservas: 15% de la jornada. No hay descansos adicionales. • Demanda diaria = 30.000 ud./mes · 1 mes/20 días = 1.500 ud./día. • Tiempo productivo = 8h./día · 3.600s./ h. · (1-0.15) = 24.480 s. productivos /día. Takt time =

24.480 s/día = 16, 32 s./ud. 1.500 ud/día

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Tiempo de ciclo (Tc) El tiempo de ciclo ya se ha definido en el capítulo anterior como «El tiempo que transcurre entre la producción de dos unidades consecutivas en un proceso productivo». El tiempo de ciclo es un valor que describe el proceso productivo (y también un parámetro de diseño), a diferencia del takt time que es un valor obtenido a partir del ritmo de mercado y de tiempo productivo. Si se quiere producir exactamente al ritmo del mercado (y por tanto sin generar stock de producto acabado) el parámetro de diseño deberá ser: Tiempo de ciclo = takt time Cumplir estrictamente con este requisito, como veremos cuando analicemos el equilibrado de líneas de producción, suele ser casi imposible. Por lo tanto el parámetro de diseño que se suele utilizar es: Tiempo de ciclo menor o igual que el takt time Asegurando así poder cubrir la demanda del cliente. Como veremos más adelante, este parámetro de diseño tiene un impacto decisivo en el número de puestos de trabajo necesarios. 4.1.2. Capacidad y productividad En muchos entornos industriales (especialmente con tradición de producción en masa) es muy frecuente encontrar la idea de que se es más eficiente y productivo «cuanto más y más rápido se produce», midiéndose el éxito del sistema por las cantidades producidas, olvidando los recursos que se gastan para ello. De esta forma el objetivo obsesivo es claro: producir cuanto más mejor.

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Esta lógica puede ser válida en una situación de crecimiento en la que todo lo que se produce se vende y por tanto «producir más» puede asociarse con «vender más» y «ganar más». Sin embargo en mercados competitivos y de demanda saturada (como casi todos los actuales) esta lógica puede ser totalmente inadecuada ya que para «ganar más» al no poder «vender más» lo que ha que hacer es «producir más barato». Y ello requiere a menudo reducir la cantidad (capacidad) para emplear los recursos mas eficientemente (productividad) Capacidad El concepto de capacidad está asociado a la cantidad máxima de productos que una instalación, máquina o proceso es capaz de producir en un determinado periodo de tiempo. La capacidad se mide en unidades por unidad de tiempo y define las limitaciones de un proceso en cuanto a lo que es capaz de producir. Por defecto se suele considerar siempre el parámetro capacidad máxima, que sería el número máximo de unidades que se pueden producir por unidad de tiempo considerando las limitaciones tecnológicas o de diseño del proceso. Por ejemplo: • Una prensa de inyección de plásticos tiene unas limitaciones tecnológicas que definen una capacidad máxima: (tamaño de la pieza, temperatura, características físicas del plástico...) • Una línea de producción manual (como veremos más adelante) tiene una capacidad máxima definida por el número de puestos de trabajo diseñados. No obstante, algunos procesos tienen también una capacidad mínima, es decir, deben producir un mínimo número de unidades para asegurar su correcto funcionamiento. Por ejemplo: • Un proceso de encolado puede requerir una capacidad mínima de producción para evitar que se seque la cola dentro de los conductos.

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La gestión de la capacidad productiva es un elemento fundamental en la gestión del sistema productivo en su conjunto. Mantener siempre una capacidad dimensionada para la demanda real del mercado evitará costes innecesarios en instalaciones y personal. Productividad Si la capacidad mide la cantidad que un proceso puede producir, la productividad mide la cantidad que un proceso puede producir en relación con los recursos utilizados para ello. La productividad se mide en unidades por unidad de tiempo y por recurso consumido. Mientras la capacidad mide lo que somos capaces de producir, la productividad mide lo eficientemente que somos capaces de producir. Aumentar la productividad implica aumentar la capacidad con los mismos recursos o mantener la capacidad disminuyendo los recursos. Con una visión global, capacidad y productividad deben mantener un equilibrio adecuado, puesto que son fundamentales para conseguir los objetivos del sistema productivo: • Debemos tener capacidad suficiente para satisfacer la demanda. • Debemos mantener un nivel adecuado de productividad para mantener un coste competitivo.

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EJEMPLO PRÁCTICO 1 Supongamos una línea de producción que produce a un tiempo de ciclo de 40 s con un total de 8 personas. La línea trabaja a un turno de duración efectiva 7,5 horas. Un día, debido a un pico de producción se han producido 800 unidades pero utilizando 10 personas y 8 horas totales. Se quiere saber si se ha cumplido el objetivo de productividad. Vamos primero a calcular cuál sería la productividad teórica de la línea de producción. La capacidad diaria de la línea sería: 7,5*3.600/40 = 675 unidades por turno. La productividad en unidades/(hora·persona) sería: 675/(7,5 · 8) = 11,25 ud/h · p. Calculemos ahora la productividad real del día a estudio Productividad = unidades/(horas · persona) = 800/(8 · 10) = 10 ud/h · p Como puede verse, a pesar de que se ha aumentado la capacidad gracias a añadir más personas y producir más tiempo, la productividad se ha reducido.

El ejemplo anterior responde al cálculo de productividad más frecuentemente considerado: la productividad humana que se mide en número de unidades por hora y persona. Sin embargo, la productividad puede medirse con relación a otros recursos consumidos, como por ejemplo el espacio. De esta manera se pueden calcular las unidades producidas por metro cuadrado ocupado.

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

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EJEMPLO PRÁCTICO 2 Queremos comparar dos líneas que fabrican el mismo producto en términos de capacidad y productividad: • La primera trabaja a con un tiempo de ciclo de 20 s, 8 personas y 100 m2. • La segunda trabaja con un tiempo de ciclo de 40 s, 3 personas y 45 m2. La demanda real del cliente es de 70 unidades por hora. ¿Qué línea es más adecuada? Capacidad Línea 1

180 ud/h

Línea 2

90 ud/h

Productividad humana

Productividad superficie

22,5 ud/h/h

1,8 ud/h/m2

30

2

ud/h/h

ud/h/m2

Como se ve la línea 1 tiene más capacidad que la 2. Sin embargo ambas líneas son capaces de cubrir la demanda del cliente. La línea 2, teniendo menos capacidad, es mucho más productiva en términos de productividad humana y de uso del espacio. Por tanto elegiríamos sin duda la línea 2.

4.2. EQUILIBRADO DE LÍNEAS DE PRODUCCIÓN Cuando existe la necesidad de producir un gran número de unidades —idénticas o parecidas— en un tiempo inferior al tiempo de proceso, los principios vigentes en los sistemas productivos actuales son la división del trabajo y la producción en línea de ensamblaje o fabricación. La división del trabajo consiste en dividir el proceso de fabricación en una gran cantidad de tareas o actividades de corta duración, de

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modo que una persona se ocupe de un volumen pequeño de tareas en lugar de ocuparse de todo el proceso, y que estas, al ser ejecutadas secuencialmente, agreguen las características deseadas al producto final. La producción en línea de ensamblaje o fabricación se caracteriza por sincronizar los ritmos de producción de las distintas estaciones que configuran todo el proceso, asignando a cada estación (puesto de trabajo) la misma cantidad de tiempo, denominado tiempo de ciclo (Tc). La sincronización del proceso se obtiene cuando los puestos de trabajo se organizan secuencialmente, siendo la salida de un puesto la entrada del puesto siguiente y los tiempos de ciclo idénticos. De esta forma, un observador situado en el último puesto de trabajo (configurado por las últimas operaciones del proceso) podría obtener un producto acabado con una frecuencia de tiempo igual al tiempo de ciclo. El tipo de organización secuencial (en cadena) resulta ser más interesante que duplicar completamente el proceso; por ejemplo, si se necesitan dos operarios resulta más interesante dividir equilibradamente el trabajo en dos partes y que cada operario se ocupe de una parte, que hacer que los dos se ocupen paralelamente de todo el trabajo, en la medida que lo primero sea posible. El motivo de esta decisión viene justificado por el efecto de la especialización. En el momento que se asignan partes del proceso más cortas aumenta el ritmo de repetición de las operaciones y se avanza más rápidamente en la curva de aprendizaje. Otro aspecto a tener en cuenta es que la secuencialidad obliga a marcar un ritmo de sincronismo, lo que favorece la regularidad de la producción. También hay que destacar la mayor facilidad para organizar el sistema de abastecimiento y el mejor aprovechamiento de la maquinaria. Como aspecto negativo de la producción en cadena aparece el fenómeno de los tiempos muertos en el caso de que el equilibrado sea poco eficiente y que las incidencias en un puesto pueden repercutir en el conjunto de la cadena. El valor de tiempo de ciclo nos será útil para determinar la cantidad de recursos (puestos de trabajo, personas y máquinas) que debemos ubicar en el proceso productivo para que se pueda alcanzar la capacidad deseada (inversa del Tc.). A modo ilustrativo, se puede relacionar intuitivamente el tiempo de proceso con el tiempo de ciclo mediante el número de puestos del equilibrado, dado que todos los puestos de un proceso productivo tra-

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

105

bajan de forma síncrona al ritmo Tc. Si el tiempo de proceso fuera inferior al Tc, no cabría el problema del equilibrado, pues un único puesto de trabajo tendría capacidad para satisfacer toda la demanda. Es cuando el Tc tiene un valor inferior al Tp (un único puesto no tiene capacidad suficiente) que resulta necesario dividir el proceso en «partes» y realizar cada partición en un puesto de trabajo distinto, de modo que aunque el tiempo de proceso sea largo, al final de la línea de producción se obtenga una unidad cada Tc, al estar las estaciones (o puestos de trabajo) encadenados y añadiendo valor secuencialmente. 4.2.1. La cuestión del equilibrado de líneas de producción El aspecto más interesante en el diseño de una línea de producción o montaje consiste en repartir las tareas de modo que los recursos productivos estén utilizados de la forma más ajustada posible a lo largo de todo el proceso. El problema del equilibrado de líneas de producción consiste en subdividir todo el proceso en estaciones de producción o puestos de trabajo donde se realizarán un conjunto de tareas, de modo que la carga de trabajo de cada puesto se encuentre lo más ajustada y equilibrada posible a un tiempo de ciclo. Se dirá que una cadena está bien equilibrada cuando no hay tiempos de espera entre una estación y otra. Se denomina equilibrado de la línea al procedimiento de asignar tareas a puestos de trabajo (o estaciones) a lo largo de una línea satisfaciendo las restricciones y procurando que las cantidades de trabajo en cada una de las estaciones sea lo más parecido posible una vez fijado el tiempo de ciclo y persiguiendo la minimización del número de puestos. El primer paso para iniciar el estudio de equilibrado de líneas es el mismo que en cualquier otro tipo de proceso productivo y consiste en definir e identificar las tareas que componen el proceso productivo, el tiempo necesario para desarrollar cada tarea, los recursos necesarios y el orden lógico de ejecución (muchas veces determinado únicamente por la enumeración de tareas precedentes, es decir, aquellas actividades que deben estar terminadas para que la tarea en cuestión pueda comenzar).

106

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

De forma general, se intentará descomponer el trabajo en las unidades más pequeñas que pueden ser realizadas de forma independiente (véase Capítulo 3 de la presente obra) notando el tiempo de ejecución a un nivel de actividad normal (véase Capítulo 2 de la presente obra para la determinación de tiempos de trabajo), deberá considerarse que una tarea no es indivisible, por lo que deberá desarrollarse íntegramente en un único puesto de trabajo. A pesar de que la mayoría de las líneas han de satisfacer determinados requerimientos técnicos en cuanto al orden de las distintas tareas, también hay casos en los que existe cierta libertad para establecer más de una secuencia de operaciones. Esta ordenación queda reflejada en el diagrama de precedencias, que es un esquema donde se relacionan las operaciones secuencialmente (véase la Figura 4.2, pág. 117). Una vez definidas las tareas y las precedencias deberá calcularse el número de estaciones objetivo, valor definido como el mínimo número de estaciones posible para cumplir con la demanda solicitada. Para obtener el valor del número de estaciones objetivo es necesario calcular el takt time de la línea, que representa el tiempo máximo permitido a cada estación para procesar una unidad de producto si se quiere cumplir el ritmo demandado por el mercado. Si producimos más lentamente que el takt time resultará imposible producir la cantidad demandada por el mercado, si producimos más rápido que el takt time (tiempo asignado a cada estación menor que el takt time) tendremos un cierto margen para corregir ineficiencias de nuestra línea, pero algunos de los puestos estarán trabajando por debajo de su capacidad máxima (tendremos un cierto despilfarro de recursos). Si notamos como: Ti: tiempo de proceso de la tarea «i» TT: takt time NME: número mínimo de estaciones (número de estaciones objetivo).

NME =

∑ Ti i

TT

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

107

En el caso de que el valor de NME no sea entero (hecho que ocurre normalmente), el valor de NME debe ajustarse al entero superior, pues no tiene sentido hablar un número de estaciones fraccionario. Si se consigue que el número de estaciones coincida con el valor de NME se estarán obteniendo dos objetivos: minimizar los tiempos ociosos de las estaciones (tiempo muerto) y maximizar la eficiencia de la línea. No obstante, el hecho de no existir un procedimiento exacto viable de asignación de tareas a las estaciones, hace que generalmente sea imposible alcanzar esta cota, obteniendo soluciones con un número de estaciones N ≥ NME. La eficiencia de la línea puede determinarse con la siguiente fórmula:

E(%) =

∑ Ti i

N ⋅ Tc

× 100

Siendo: E: la eficiencia de la línea expresada en % Ti: el tiempo de proceso de la actividad «i» N: el número de estaciones que contempla la solución Tc: el tiempo de ciclo real, que será inferior o igual al takt time. El numerador de la expresión representa el tiempo de trabajo efectivo a realizar, mientras que el denominador representa el tiempo de trabajo disponible. La diferencia entre el tiempo de trabajo efectivo y el tiempo disponible se denomina tiempo muerto: TM = N ⋅ Tc − ∑ Ti i

Según el procedimiento de resolución utilizado, el valor de la eficiencia y del tiempo muerto puede variar para un ejemplar de problema determinado. El objetivo del método debe contemplar la mi-

108

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nimización de los puestos de trabajo necesarios, así como de los tiempos muertos (o aumento de la eficiencia de la línea) cumpliendo con las restricciones de precedencia. 4.2.2. Métodos de equilibrado: algoritmos heurísticos y equilibrado intuitivo La asignación de tareas a los puestos de trabajo (también denominados estaciones) debe realizarse de modo que el número de puestos necesarios sea el mínimo posible y que el reparto de tareas sea el más equilibrado posible, por este motivo no es de extrañar que exista un gran número de autores que han desarrollado métodos para resolver este problema de forma rápida y sistemática. La bibliografía en este campo es bastante extensa y sigue creciendo en la actualidad con revisiones y mejoras de métodos existentes. Se han seleccionado solamente los dos procedimientos más eficientes y reconocidos, de los cuales se muestra el desarrollo del algoritmo y la aplicación a un caso real. 4.2.2.1. Algoritmo de Heguelson y Birnie El algoritmo de Heguelson y Birnie (de tipo greedy) pretende priorizar la ordenación de las tareas a asignar otorgándoles una ponderación a cada una de ellas. Los pesos otorgados son una medida de lo alejada que se encuentra la tarea del final del proceso, de modo que intentará asignar las tareas empezando por aquellas que se encuentran más alejadas del final (cercanas al inicio del proceso), o lo que es lo mismo, intentará asignar las tareas con el mayor peso, siempre que se hayan terminado todas las operaciones precedentes a tarea en cuestión. El procedimiento de Heguelson y Birnie se describe por los siguientes pasos: Preproceso: a) Calcular los pesos de cada tarea. Para ello deberá sumarse a la duración de la tarea, la duración de todas las tareas que la siguen (inmediatas o no). b) Ordenar las tareas según un orden decreciente de los pesos.

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

109

Proceso: 1. Inicialización: Se abre la estación 1 y se le asigna el tiempo de ciclo Tc como tiempo disponible 2. Búsqueda de tareas candidatas. Sea j la estación abierta y TD el tiempo disponible de dicha estación, se establece una lista de candidatas a ser asignadas a la estación j. Las candidatas no pueden estar asignadas previamente, deben tener todas las precedentes inmediatas asignadas y tener una duración igual o inferior a TD. 3. Test de cierre: Si la lista de candidatas está vacía ir al paso 6. 4. Asignación de tareas: Si hay una sola tarea candidata, asignarla directamente a la estación j. Si hay varias candidatas, asignar a la estación j la tarea de mayor peso de la lista de candidatas. 5. Actualización: Reducir el tiempo disponible TD en la cantidad del tiempo de proceso de la tarea asignada. Si TD es nulo, ir al paso 6, en caso contrario ir al paso 2. 6. Cierre de la estación: Cerrar la estación j. El tiempo disponible restante después de cerrar la estación es el tiempo muerto. 7. Bucle: Si todas las tareas están asignadas, se termina el algoritmo. En caso contrario abrir la estación j + 1, asignarle un tiempo disponible igual a Tc y volver al paso 2. Se puede encontrar un ejemplo de aplicación de este algoritmo en el epígrafe 4.2.4.

110

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4.2.2.2. Algoritmo de Boctor En 1995 F.F. Boctor propuso un algoritmo que combinaba varias reglas simples para mejorar el procedimiento propuesto por Heguelson y Birnie. Antes de introducir el procedimiento conviene definir dos conceptos utilizados: Definición 1. Una tarea dura es aquella cuya duración es igual o mayor a la mitad del tiempo de ciclo. Definición 2. Una tarea se llama candidato condicionado por la tarea «i», si se convierte o permanece como candidato después de asignar la tarea «i». Si el asignar la tarea «i» a la estación en curso reduce el tiempo disponible a 0, se llamará candidato condicionado a una tarea candidato para la siguiente estación. El algoritmo de Boctor sigue los pasos descritos para el procedimiento de Heguelson y Birnie, modificando el cuarto paso que quedará de la siguiente forma: 4. Asignación de tareas Si hay una sola tarea candidato, esta se asignará directamente a la estación j. Si hay varias se asignará a la estación j la tarea que cumpla las siguientes reglas: Regla 1: • Una tarea cuya duración sea igual al tiempo disponible TD. • Si existe empate, seleccionar la tarea con más candidatos condicionados. • Si no existe ninguna, ir a la siguiente regla.

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

111

Regla 2: • Una tarea dura con el mayor número de candidatos condicionados. • En caso de empate, escoger la tarea con mayor duración. • Si no existe ninguna, ir a la siguiente regla. Regla 3: • Una combinación de dos tareas con una duración igual al tiempo disponible TD. • En caso de empate, seleccionar la pareja con mayor número de candidatos condicionados. • Si no existe ninguna, ir a la siguiente regla. Regla 4: • Una tarea con el mayor número de candidatos condicionados. • En caso de empate, seleccionar la tarea con el mayor número de siguiente inmediatos duros. • Si persiste el empate, escoger la tarea de mayor duración. Se puede encontrar un ejemplo de aplicación de este algoritmo en el epígrafe 4.2.4.

4.2.2.3. Equilibrado intuitivo: mejora de la solución de partida El resultado obtenido mediante algoritmos heurísticos será eficaz si cumple con las restricciones especificadas, y será eficiente si minimiza el tiempo muerto. Entre dos soluciones propuestas, será más interesante la que utilice un menor número de estaciones y minimice los tiempos muertos; en caso de empate se puede analizar el diagrama de equilibrado (véase apartado 4.2.3) donde se describen las cargas de cada puesto, optando por la solución que otorga cargas más equitativas entre los distintos puestos.

112

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Muchas veces, una vez obtenida una primera solución mediante un procedimiento iterativo, conviene analizar alternativas de cambio. En ocasiones se puede ajustar a la baja el tiempo de ciclo si todos los puestos tienen tiempos muertos, aumentando la eficiencia global. En otros casos, el hecho de intentar realizar permutaciones entre tareas asignadas a puestos distintos pueden aumentar la eficiencia del equilibrado u otorgar un reparto más equitativo de los tiempos muertos. Otro aspecto a tener en cuenta es la flexibilidad de la línea para dar respuesta a variaciones de la demanda (modificar el Tc cuando varía el TT). En este punto hay que destacar la posibilidad que aportan las células U de incorporar operarios de forma progresiva, permitiendo nivelar la producción según el número de operarios (equilibrado) determinado en cada turno. Para variaciones fuertes de las condiciones del mercado (takt time) resultará necesario un reequilibrado de la línea. Conviene no olvidar que el acercamiento entre la demanda y la producción pretende asegurar un servicio a tiempo y minimizar los inventarios no deseados. Sin embargo el reequilibrado de la línea supone que se asignen tareas distintas a los operarios, lo cual conlleva un correspondiente tiempo de aprendizaje que afecta negativamente a la productividad. Se puede encontrar un ejemplo de aplicación de este equilibrio intuitivo en el punto 4.2.4.

4.2.3. Herramientas: cronograma y diagrama de equilibrado El cronograma y el diagrama de equilibrado son dos herramientas gráficas que pueden ayudar en el diseño intuitivo de un equilibrado o en el análisis y mejora de un equilibrado existente. El diagrama de equilibrado es un gráfico que representa el tiempo de ciclo de cada estación y el takt time. De una forma muy visual, resume un equilibrado, aportándonos información sobre su eficiencia, tiempo ciclo, etc. De su análisis se puede extraer mucha información sobre la línea de producción: capacidad, eficiencia, productividad, adaptación al takt time...

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

113

EL DIAGRAMA DE EQUILIBRADO EJEMPLO PRÁCTICO En la figura se puede ver un diagrama de equilibrado de una línea de producción.

Tiempo

TT=33s 30

29 25

24 20

P1

P2

P3

P4

P5

Estación

Veamos la información que se puede extraer de él sin más conocimientos previos sobre el proceso o el producto. La línea de producción tiene 5 puestos de trabajo. El Tc de la línea será el Tc del puesto más lento, es decir: 30 segundos. El TT es de 33 s. La línea por tanto será capaz de cubrir la demanda del cliente pero generará stock de producto acabado. El tiempo de proceso es de: 30 + 25 + 24 + 29 + 20 = 128 s. La eficiencia será: 128/(30*5) = 85,3% El número de puestos de trabajo óptimo sería: 128/33 = 3,8 → 4. Un equilibrado más eficiente parece posible a la vista del análisis anterior.

114

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EL CRONOGRAMA El cronograma es una herramienta más detallada que el diagrama de equilibrado, útil tanto en el diseño como en el análisis de una línea de producción existente. En un cronograma (diagrama parecido al diagrama de Gantt), el eje de abscisas representa el tiempo, mientras que en el de ordenadas se van disponiendo las actividades detalladas (descripción y duración) para cada puesto, que son representadas como una barra de longitud proporcional al tiempo de ejecución. Las sincronizaciones hombre-máquina se representan dibujando el tiempo máquina con una línea discontinua que enlaza con la tarea manual mediante una flecha vertical. El cronograma es una herramienta útil para representar detalladamente el equilibrado de las líneas, y una vez realizado siempre hay que comprobar que: • Las tareas asignadas a cada estación de trabajo configuren un ciclo productivo, de manera que tras la última tarea pueda enlazarse la primera. A este efecto puede resultar necesario describir las condiciones iniciales del primer ciclo o las unidades en proceso que se utilicen. • La última tarea asignada a la estación debe enlazar sin ningún problema con la primera tarea de la estación siguiente. En la figura puede verse, como ejemplo detallado, el cronograma del ejercicio resuelto 7.2 del Capítulo 7.

115

Figura 4.1. Ejemplo de cronograma.

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

116

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4.2.4. Ejemplo práctico: equilibrado de una placa de vitrocerámica Tabla 4.1. Descripción del proceso de montaje de una placa de vitrocerámica. I

Tarea

1 Aprov. Cubierta 2 Conex. Regleta 3 Girar cubierta 4 Separador T.

Descripción

Coger cubierta de estantería. Situar sobre la mesa. Montaje de regleta en cubierta. Conexión puentes, clipar, atornillar toma de tierra. Girar cubierta para situar boca arriba. Pegar junta adhesiva en separador T. Situar en alojamiento de cubierta. 5 Perno T. horiz. Coger perno y tuerca para T horizontal. Fijar con atornillador. 6 Resortes foco Situar resortes foco en alojamiento cubierta. 7 Premontaje T. Coger T. Situar en útil. Coger cables, desenrollar, conectar en T. Evacuar dentro de cubierta. 8 Montaje T. Montaje T. sobre cubierta. 9 Conex. T. Conectar T. en regleta y reordenar cables. 10 Junta goma Montar junta de goma en separador T. 11 Foco 1 en Tomar foco de contenedor. Situar foco en cubierta alojamiento. Conectar 2 fastons. 12 Foco 2 en Tomar foco de contenedor. Situar foco en cubierta alojamiento. Conectar 3 fastons. 13 Foco 3 en Tomar foco de contenedor. Situar foco en cubierta alojamiento. Conectar 2 fastons. 14 Foco 4 en Tomar foco de contenedor. Situar foco en cubierta alojamiento. Conectar 2 fastons. 15 Cubierta en Coger conjunto cubierta y situar en útil giratorio giratorio. 16 Montar tapa Montar tapa cristal en cubierta sobre útil cristal giratorio. Evacuar conjunto. 17 Conex. prueba Conexión cables para prueba. 18 Prueba Prueba eléctrica de tierra, fugas, prueba de potencia. 19 Descx. prueba Desconexión cable de prueba. 20 Coger Embalaje Leer código de barras embalaje y coger caja embalaje. 21 Etiqu. Cristal Imprimir etiqueta, pegar en cristal. 22 Etiqu. Cubierta Imprimir etiqueta 2, pegar en cubierta. 23 Embalar Embalaje con porexpan, introd. en caja cartón.

Tiempo Dmh(°°)

Precedendentes inmediatos

8

—

143 5

1 1-2

64

3

158 107

3 3

200 23 44 24

— 5-7 8 9-4

24

10-6

29

10-6

24

10-6

24

10-6

7

11-12-13-14

125 17

15 16

142 5

17 18

17 7 10 60

19 20 21 22

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

117

A continuación se ofrecen algunas fotografías explicativas de las etapas más destacables del proceso:

Operación 2. Conexión regleta.

Operación 8 y 9. Montaje y conexión T.

Operación 14. Foco 4 en cubierta.

Operación 16. Montar tapa de cristal.

Operación 23. Embalar.

118

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A continuación se muestra el diagrama de precedencias de las operaciones descritas en la Tabla 4.1.

7 19

7 18 7

20

7 17

21 1

2

3

4

10

11

16 22

12

15 23

13 6 14

Figura 4.2. Diagrama de precedencias del proceso de producción de una placa de vitrocerámica.

Para proceder al diseño del equilibrado empezaremos por calcular el valor del takt time, del tiempo ciclo y del número mínimo de estaciones a partir de los datos de demanda, tiempos disponibles para producción y tiempo de proceso. Demanda diaria: 300 unidades. Producción a un único turno de 8 horas. Tiempos de descanso: 30 minutos = 0,5 horas. Cálculo del takt time en Dmh (°°): 10.000°° 1h = 250°° /ud 300 ud/día

7,5 h/día ⋅ Takt time =

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

119

Dado que hemos calculado los tiempos en Dmh (unidad muy precisa) y el resultado del TT es un valor entero, tomaremos como Tc = 250°°. A continuación se procede al cálculo del número mínimo de estaciones:

NME =

∑ Ti i

TT

=

1267°° = 5,1 ≈ 6 estaciones 250°°

El número mínimo de estaciones posibles debe ajustarse siempre al entero superior, por lo que resulta ser de 6 estaciones. Seguro que ningún método puede obtener una solución con un número inferior de estaciones, por lo que el NME sirve como cota inferior. Ahora bien, según los valores de Ti y el método utilizado la solución resultante puede requerir un número de estaciones superior a 6. Solución al problema por el método de Heguelson y Birnie: Inicialmente se deben calcular los pesos que corresponden a cada tarea sumando al tiempo de ejecución de la tarea, la suma de tiempos de tareas posteriores a ella. A continuación se procede a ordenar las tareas de mayor a menor peso. Por ejemplo, el peso de la actividad 12 es la suma de los tiempos de las actividades 12, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 y 23. Otro ejemplo, el peso de la actividad 6 es la suma de tiempos de las actividades 6, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 y 23 (Tabla 4.2).

120

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Tabla 4.2. Relación de pesos Wi y ordenación de las actividades según dichos pesos. Orden según Wi

Peso (Wi)

N.o de Tarea

1

1.067

1

Aprov. Cubierta

8

—

2

1.059

2

Conex. Regleta

143

1

3

916

3

Girar cubierta

5

1-2

4

782

7

Premontaje T.

200

—

5

740

5

Perno T. horiz.

158

3

6

598

6

Resortes foco

107

3

7

582

8

Montaje T.

23

5-7

8

579

4

Separador T.

64

3

9

559

9

Conex. T.

44

8

10

515

10

Junta goma

24

9-4

11

419

12

Foco 2 en cubierta

29

10-6

12

414

11

Foco 1 en cubierta

24

10-6

13

414

13

Foco 3 en cubierta

24

10-6

14

414

14

Foco 4 en cubierta

24

10-6

15

390

15

Cubierta en giratorio

7

11-12-13-14

16

383

16

Montar tapa cristal

125

15

17

258

17

Conex. prueba

17

16

18

241

18

Prueba

142

17

19

99

19

Descx. prueba

5

18

20

94

20

Coger Embalaje

17

19

21

77

21

Etiqu. Cristal

7

20

22

70

22

Etiqu. Cubierta

10

21

23

60

23

Embalar

60

22

Tarea

Tiempo Precedentes Dmh(°°) inmediatas

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

121

La solución a la aplicación del algoritmo de Heguelson y Birnie se encuentra en la Tabla 4.3. Tabla 4.3. Solución al equilibrado mediante el algoritmo de Heguelson y Birnie. Puesto de trabajo trabajo

Tiempo disponible °° 250

1

8

2

151

99

3 (916, 5)

3

156

94

4 (579, 64)

4

220

30

—

250

7(782, 200) 5 (740, 158) 6 (598, 107)

7

200

5

158

92

— 5 (740, 158) 6 (598, 107) 8 (582, 23)

8

181

69 25

9 (559, 44) 10 (515, 24)

9 10

225 249

1 250

— 6 (598, 107)

6

107

250

143

4

Tiempo acumulado Dmh (°°)

2 (1.059, 143) 7 (782, 200)

50

3

1(1.067,8) 7(782, 200)

Tarea asignada

242 1

2

Tareas candidatas (Peso, Tiempo)

114

12 (419, 29) 11 (414, 24) 13 (414, 24) 14 (414, 24) 11 (414, 24) 13 (414, 24) 14 (414, 24)

12

136

11

160

90

13 (414, 24) 14 (414, 24)

13

184

66

14 (414, 24)

14

208

42

15 (390, 7)

15

215

35

—

122

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Tabla 4.3. Solución al equilibrado mediante el algoritmo de Heguelson y Birnie (continuación). Puesto de trabajo trabajo

Tiempo disponible °° 250

5

6

Tareas candidatas (Peso, Tiempo)

Tarea asignada

Tiempo acumulado Dmh (°°)

16 (383, 125)

16

125

125

17 (258, 17)

17

142

108 250

— 18 (241, 142)

18

142

108

19 (99, 5)

19

147

103 86 79

20 (94, 17) 21 (77, 7) 22 (70, 10)

20 21 22

164 171 181

69 9

23 (60, 60) FINAL

23

241

La solución a la aplicación del algoritmo de Boctor se encuentra en la siguiente tabla: Tabla 4.4. Solución al equilibrado mediante el algoritmo de Boctor. Puesto de trabajo

1

2

Tiempo disponible °°

Tareas candidatas (Peso, tiempo)

Tiempo Regla Tarea acumulado aplicada asignada Dmh(°°)

250

1(1.067,8) 7(782, 200)

R2

7

200

50

1 (1.067, 8)

R0

1

208

42

—

250

2 (1.059, 143)

R0

2

143

107

3 (916, 5)

R0

3

148

102

4 (579, 64)

R0

4

212

38

—

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

123

Tabla 4.4. Solución al equilibrado mediante el algoritmo de Boctor (continuación). Puesto de trabajo

3

4

5

6

Tiempo disponible °°

Tareas candidatas (Peso, tiempo)

Tiempo Regla Tarea acumulado aplicada asignada Dmh(°°)

250

5 (740, 158) 6 (598, 107)

R2

5

158

92

8 (582, 23)

R0

8

181

69

9 (559, 44)

R0

9

225

25

10 (515, 24)

R0

10

249

1

—

250

6 (598, 107)

R0

6

107

143

12 (419, 29) 11 (414, 24) 13 (414, 24) 14 (414, 24)

R4

12

136

114

11 (414, 24) 13 (414, 24) 14 (414, 24)

R4

11

160

90

13 (414, 24) 14 (414, 24)

R4

13

184

66

14 (414, 24)

R0

14

208

42

15 (390, 7)

R0

15

215

35

—

250

16 (383, 125)

R0

16

125

125

17 (258, 17)

R0

17

142

108

—

250

18 (241, 142)

R0

18

142

108

19 (99, 5)

R0

19

147

103

20 (94, 17)

R0

20

164

86

21 (77, 7)

R0

21

171

79

22 (70, 10)

R0

22

181

69

23 (60, 60)

R0

23

241

9

FINAL

124

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

En ambos equilibrados la eficiencia ha sido del:

E(%) =

∑ Ti i

N ⋅ Tc

=

1267 = 84, 5% 250 ⋅ 6

Y el tiempo muerto de la línea sería para ambos casos de: TM = N ⋅ Tc − ∑ Ti = 1500 − 1267 = 233°° i

Ejemplo de mejora mediante equilibrado intuitivo. En el ejemplo que hemos desarrollado en el epígrafe 4.3.1.3, resultaría posible efectuar las siguientes mejoras a la solución aportada por el algoritmo de Boctor para obtener un mejor equilibrado de las cargas de cada puesto y aumentar la productividad: La tarea 10 puede pasar del Puesto 3 al Puesto 4 Las tareas 14 y 15 pueden pasar del Puesto 4 al Puesto 5 El tiempo de ciclo puede pasar de 250°° a 241°° De este modo el resultado quedaría modificado tal como aparece en la Tabla 4.5.

CRONOGRAMA Y DIAGRAMA DE EQUILIBRADO DEL EJEMPLO EXPUESTO Veamos en la Figura 4.3 el diagrama de equilibrado para las soluciones aportadas en la Tabla 4.5 para poder comparar el nivel de carga que soporta cada puesto en cada solución.

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

125

Tabla 4.5. Tabla comparativa de tres equilibrados. Nótese que en último caso el Tc es de 241°°, mientras que en los dos anteriores es de 250°°. Puesto Tareas

TD

Puesto Tareas

TD

Puesto Tareas

TD

P1

1,2,3,4

30

P1

7,1

42

P1

7,1

33

P2

7

50

P2

2,3,4

38

P2

2,3,4

29

P3

5,8,9,1 0

1

P3

5,8,9,1 0

1

P3

5,8,9

16

P4

6,12,11 , 13,14,1 5

35

P4

6,12,11 , 13,14,1 5

35

P4

6,10,11 , 12,13

33

P5

16,17

108

P5

16,17

108

P5

14,15,1 6,17

68

P6

18,19,2 0,21,22 ,23

9

P6

18,19,2 0,21,22 ,23

9

P6

18,19,2 0,21,22 ,23

0

Heguelson y Birnie

Boctor mejorado intuitivamente

Boctor

Diagrama de equilibrio 100 90

Carga (%)

80 70 60

H&B

50

Boctor

40

Mejorado

30 20 10 0 P1

P2

P3

P4

P5

P6

Puestos

Figura 4.3. Diagrama de equilibrado para la solución obtenida por los métodos de Heguelson y Birnie, de Boctor y de Boctor mejorado intuitivamente.

126

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

En la Figura 4.4 vemos el cronograma de los 3 primeros puestos de trabajo diseñados.

Figura 4.4. Cronograma de los tres primeros puestos de trabajo del equilibrado de montaje de vitrocerámica por Boctor mejorado.

El cronograma completo incluiría los seis puestos de trabajo, así como el instante de inicio y final de las tareas automáticas. Asimismo cabe destacar que el tiempo dentro de cada puesto de trabajo es cíclico, por lo que una vez agotado el último segundo de un ciclo se enlaza automáticamente con el primer segundo del ciclo siguiente sin interrupción. A las soluciones iniciales se pueden proponer mejoras, por ejemplo, la Tarea 1 «Aprov. de cubierta», que ahora se realiza en el puesto de trabajo 1, y que tiene una duración de 8°° puede realizarse también en el puesto de trabajo 2 (sin repercusión para el equilibrado). La decisión final dependerá de la forma de aprovisionar las cubiertas, así como de la naturaleza de los movimientos necesarios para trasladar los elementos aprovisionados del puesto 1 al puesto 2. Una vez finalizado el diseño del equilibrado, nuevos problemas de diseño acontecerán a nuestro caso, por mencionar algún ejemplo citaremos el problema de layout o distribución en planta, o el problema de aprovisionamientos de materias primas y recogida de producto acabado. Este tipo de problemas serán tratados en el Capítulo 5 de la presente obra, aunque nos permitimos avanzar una solución para el caso de estudio. Una posible distribución en planta para realizar este proceso productivo sería una distribución en célula U. Véase Capítulo 5, apartado 5.5. A continuación se muestra esta disposición en las Figuras 4.5 y 4.6.

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

127

Figura 4.5. Distribución en planta de la célula de fabricación de placas de vitrocerámica.

Figura 4.6. Perspectiva de la célula de fabricación de placas de vitrocerámica.

128

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

4.3. EQUILIBRADO Y SINCRONIZACIÓN DE PROCESOS Como hemos adelantado en la introducción de este capítulo, la fabricación de un producto requiere, en general, de procesos consecutivos de diferente tipología. Varios de estos procesos se suelen agrupar en una fábrica dando lugar a un flujo productivo que no es sino el movimiento físico del producto dentro de los procesos. En este apartado vamos a analizar la problemática de cómo equilibrar y sincronizar los procesos para conseguir una producción en flujo, según el enfoque de la producción ajustada. De una forma simplificada podemos decir que la producción en flujo consiste en ser capaz de producir siguiendo el ritmo del cliente, de forma regular, continua, sin generar stock intermedio y sin desaprovechar recursos (maquinaria, espacio, personal...). Conseguir la producción en flujo requiere: • Producir en flujo tirado siguiendo el ritmo del cliente. • Tensar el flujo, reduciendo el nivel de stock en curso generado. 4.3.1. Equilibrado de capacidad: condición necesaria pero no suficiente Dentro del flujo productivo, los diferentes procesos se enlazan entre sí formando enlaces cliente-proveedor. De esta manera el proceso anterior es el proveedor del siguiente proceso (que es su cliente) y así sucesivamente hasta llegar al cliente final. Bajo esta perspectiva el flujo productivo es una especie de cadena de cuyo extermo final (cliente) «tira», y en la que los distintos eslabones tiran unos de otros de forma más o menos eficiente. Este es el fundamento simplificado de lo que se conoce como producción en flujo tirado, que consiste en ser capaz de producir en todo momento lo que nuestro cliente (el proceso posterior) demanda y en el instante en que lo demanda. Para conseguir que la producción en flujo tirado sea posible, es necesaria una adecuada planificación de la capacidad productiva, de

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

129

manera que todas y cada una de las instalaciones puedan abastecer exactamente la demanda de su/s cliente/s. En otras palabras, deben tener capacidad suficiente para suministrar las cantidades demandadas en el tiempo demandado. Cuando todos los procesos que intervienen en un proceso productivo tienen capacidades iguales y ajustadas a la demanda del cliente final, decimos que el proceso está perfectamente equilibrado (concepto similar al del equilibrado de una línea de producción). El equilibrado en capacidad de los procesos es una condición necesaria para la producción en flujo, pero no es suficiente: • Necesaria porque si la capacidad está desequilibrada se generarán stocks intermedios o de producto acabado, o se infrautilizarán las instalaciones. • No es suficiente porque, como veremos a continuación, en función del diseño de los procesos y del tipo de procesos que se enlazan, podemos generar stocks intermedios considerables. 4.3.2. Proceso y stock en curso El stock que podemos encontrar en el sistema productivo se suele clasificar, de modo general, en tres tipos: • Stock de materias primas: formado por las materias primas o componentes a la espera de ser procesados. • Stock de producto acabado: compuesto por productos totalmente terminados a la espera de ser enviados al cliente. • Stock en curso: se puede definir como la cantidad de producto semielaborado que se acumula entre los procesos. Las causas del stock de materias primas y de producto acabado suele estar en el diseño de la cadena logística, por lo que no nos ocuparemos de ellos en este capítulo. Las causas del stock en curso pueden ser de diversa índole. Algunas de las más importantes son:

130

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

• Tecnología. Se debe a que la tecnología de producción necesita unos tiempos de procesado o de espera, como por ejemplo el secado de una cola o pintura, o una comprobación funcional. • Diferencia de capacidades. Se debe al enlace de dos procesos con diferentes capacidades o requerimientos de funcionamiento. Un ejemplo sería el de un horno que debe funcionar las 24 horas del día (debido a los enormes costes de puesta en marcha) enlazado con el proceso siguiente que solo requiere, por ejemplo, 16 horas. • Sincronización entre procesos de naturaleza distinta. Se genera debido al enlace de dos tipos diferentes de procesos (recordar el apartado 3.3.3 de la presente obra). Un ejemplo habitual es el de una prensa rápida que produce en grandes lotes y alimenta a varios procesos posteriores. Incluso si la capacidad de la prensa está equilibrada con la demanda de los procesos posteriores, la producción en grandes lotes generará un gran stock intermedio. • Tiempos de preparación elevados. Cuando el tiempo de cambio de serie es elevado resulta frecuente minimizar el número de cambios a realizar. De este modo se suele aumentar la productividad de la máquina a costa de elevados stocks intermedios, que se encuentran después de la misma al producir en grandes lotes o en flujo empujado. • Diseño del proceso. Cuando el proceso se diseña para funcionar mediante stocks intermedios. Un ejemplo sería un taller de confección de puestos aislados donde cada puesto se suministra y genera a su vez un lote de producto semielaborado. Otro ejemplo sería un proceso con una distribución en planta «por procesos» (véase Capítulo 5 de la presente obra) que obliga a producir por lotes. 4.3.3. Sincronización de procesos Como hemos visto, la producción en flujo requiere como primer paso la producción en flujo tirado, que a su vez tiene como condición necesaria un equilibrado de las capacidades de los procesos que ase-

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

131

gure que cada proceso puede abastecer a su/s cliente/s. No obstante, incluso una vez logrado un equilibrado, el enlace de los distintos procesos puede generar stocks intermedios. El stock interno de los propios procesos suele responder a tiempos tecnológicamente necesarios en el desarrollo del proceso, como tiempos de secado, estabilización, compactado, enfriado, cocción, comprobación u otros. Por tanto, poder reducirlos requiere cambios más o menos profundos en la tecnología empleada y a veces el producto (por ejemplo, utilizar una cola de secado más rápido). Sin embargo, la mayor parte del stock intermedio se suele generar en el enlace de dos procesos consecutivos y se suele deber a la mala sincronización entre ambos. En el ejemplo ilustrativo que se desarrolla a continuación se van a analizar los casos más frecuentes de sincronización de procesos, los problemas que presentan y sus soluciones posibles. 4.3.4. Ejemplo ilustrativo Para ilustrar los conceptos expuestos vamos a emplear un ejemplo real, ya mencionado en la introducción del capítulo, aunque simplificado para facilitar la comprensión: la producción de un faro antiniebla de un automóvil. En particular vamos a suponer una fábrica donde se producen 10 tipos diferentes de faros antiniebla con reflector de chapa, bajo una demanda total de 960 unidades/hora (indistintamente del tipo solicitado por el cliente). • El proceso productivo parte de la chapa laminada en bobinas. Estas bobinas son colocadas en un dispositivo de alimentación automática de una prensa progresiva de embutición en 5 pasos que conforma el reflector de chapa. Cada reflector requiere un juego de matrices diferentes para ser producido, con un tiempo de cambio de matriz asociado de 1,5 horas. • Tras la embutición, los reflectores son colgados de 4 en 4, en un soporte unido a una cadena suspendida, que se mueve a velocidad constante por un túnel de fosfatado, donde se limpian los reflectores de aceite.

132

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

• A continuación, mediante una transferencia manual, los reflectores son colgados de uno en uno en otra cadena que circula por una cabina a velocidad constante, donde las unidades son barnizadas con pistolas automáticas. • Después, mediante una transferencia automática pasan a colgar de otra cadena que, a velocidad constante, introduce los reflectores en un horno donde el barniz se cuece, enfriándose después a temperatura ambiente. • En el siguiente proceso los reflectores son descolgados manualmente para ser aluminizados en unas campanas de metalizado de alto vacío. • Finalmente, una vez metalizados, los reflectores son ensamblados manualmente en líneas de producción a los demás componentes para configurar el faro final En la Figura 4.7 puede verse un esquema con el proceso productivo descrito.

Metalizado Fosfatado M.P. Barnizado Embutición Horneado Secado Linea 8

Linea 7

Linea 6

Linea 5

Linea 4

Linea 3

Linea 2

Linea 1

P.A.

Figura 4.7. Circuito del proceso de fabricación de un reflector para un faro.

En la Tabla 4.6 se encuentra el resumen de los datos de que se dispone para caracterizar los procesos enunciados más anteriormente.

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

133

Tabla 4.6. Esquema del proceso productivo Proceso

Descripción

Tipo

Parámetros productivos

Materia Prima

Rollo de chapa

Stock

Longitud: 1000m Rendimiento: 0,2/unidad

Embutición

Embutición en prensa progresiva de 5 pasos

1 golpe cada 3 s. Lotes Cambio de matrices: 1,5 h continuos 10% tiempo para cambios matrices

Proceso químico para Velocidad arrastre: 60 m/h eliminar la grasa. Parábolas Distancia entre ganchos: Fosfatado colgadas en ganchos Velocidad 0,3 m arrastrados por una cadena constante Unidades por gancho: 4 de avance a velocidad Longitud cabina fosfatado: constante 30 m Pintado mediante pistolas Barnizado automáticas dentro de una cabina aislada

Velocidad 300 m/h. Distancia ganchos:0,3 m Velocidad Unidades por gancho: 1. constante Longitud cabina pintado: 10 m

Cocción continua en un Horneado horno a temperatura constante

Velocidad 300 m/h. Velocidad Distancia ganchos: 0,3 m constante Unidades por gancho: 1 Tiempo de horno: 60 min.

Enfriado

Enfriado de la parábola a temperatura ambiente para permitir su manipulación

Velocidad Tiempo enfriado: 30 m constante

Metalizado por vaporización Capacidad campana: 120 un. Lotes Tiempo de ciclo: 20 minutos Metalizado de aluminio en campanas de periódicos N.o campanas: 3 alto vacío Ensamblaje

Célula en U manual con una Unidad por Tiempo de ciclo: 30 s fase robotizada unidad Número de líneas: 8

Producto acabado

Faros acabados en embalaje Stock final

Contenedores con 200 faros

A partir de estos datos debemos hacer un diagnóstico del sistema productivo desde la perspectiva de la producción en flujo y recomendar mejoras. Para ello proponemos el siguiente método: 1. Comprobar el equilibrado en capacidad del sistema, identificar cuellos de botella.

134

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

2. Estudiar el stock intermedio que genera cada proceso en función de sus particularidades. 3. Estudiar el stock intermedio que se genera en los enlaces entre procesos y proponer acciones para mejorar la sincronización. PASO 1. Analizar el equilibrado. Para ello podemos construir una tabla como la 4.7, con las capacidades de cada uno de los procesos productivos. Tabla 4.7. Proceso

Parámetros productivos

1 golpe cada 3 s. Embutición Cambio de matrices: 1,5 h Tiempo para cambios: 10%

Tiempo Capacidad ciclo (s) (u/h) 3

1.080 (*)

4,5

800

3,6

1.000

Horneado

Velocidad 300 m/h. Distancia ganchos: 0,3 m Unidades por gancho: 1 Tiempo de horno: 60 min

3,6

1.000

Enfriado

Tiempo enfriado: 30 m

3,6

1.000

10

1.080 (**)

30

960 (**)

Fosfatado

Velocidad arrastre: 60 m/h Distancia entre ganchos: 0,3 m Unidades por gancho: 4 Longitud cabina fosfatado: 30 m

Velocidad 300 m/h. Distancia ganchos:0,3 m. Barnizado Unidades por gancho: 1. Longitud cabina pintado: 10 m

Capacidad campana: 120 un. Metalizado Tiempo de ciclo: 20 min Número de campanas: 3 Ensamblaje

Tiempo de ciclo: 30 s Número de líneas: 8

(*) Recordar que el 10% del tiempo se emplea en cambio de matrices. (**) Recordar que hay 3 campanas y 8 líneas.

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

135

Una vez construida la tabla de capacidades podemos observar que: • La demanda del cliente final es de 960 unidades por hora. • Todos los procesos son capaces de suministrar más de 960 unidades por hora, a excepción del fosfatado. • Los procesos (salvo el fosfatado) se consideran sobredimensionados. En conclusión: este proceso nunca podrá cubrir las demanda del cliente y es necesario hacer mejoras. Este es un caso muy apropiado para utilizar los principios de la teoría de las limitaciones (TOC, véase Capítulo 1), identificando el cuello de botella e intentando suprimirlo. En este ejemplo el cuello de botella es el proceso de fosfatado. Sin entrar en los detalles del proceso, las posibilidades para eliminarlo serían las siguientes: • Aumentar la velocidad de la cadena y consiguientemente la longitud del túnel de fosfatado. Esta opción requiere inversión elevada y más espacio. • Aumentar el número de ganchos disminuyendo la distancia entre ellos. Esta opción requiere una inversión moderada, pero no sabemos si es compatible con el proceso (que quizá requiera esta separación mínima). • Ampliar el gancho para colgar más unidades por gancho. La inversión sería moderada pero habría que comprobar la geometría del proceso. La más factible y económica de todas parece la tercera opción, ya que basta con colgar 5 parábolas por gancho en lugar de 4 para que el proceso tenga una capacidad de 1.000 ud./hora. Supondremos que esta opción es técnicamente viable y usaremos la capacidad corregida del proceso de fosfatado para continuar nuestro análisis. Como observación final, cabe hacer notar que hemos utilizado un cálculo de capacidades general. Hemos calculado una capacidad me-

136

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dia que no siempre corresponde con la capacidad puntual de los procesos en un momento dado. Por ejemplo, la prensa trabajará a una capacidad de 1.200 ud/h cuando funciona y de cero ud/h cuando cambia de matrices. Estas situaciones de detalle en la sincronización de dos procesos pueden generar también stocks intermedios y es necesario tenerlas en cuenta cuando se hace este primer análisis global. PASO 2. Stock en curso que genera cada proceso. Los procesos necesitan de unas mínimas unidades en proceso para poder funcionar (en el límite solo una, pero siempre una al menos). El número de unidades mínimo para funcionar depende del tipo del proceso y tecnología que se utilice. Vamos a analizar este stock en curso para nuestro ejemplo. Véase la Tabla 4.8. Este stock en curso es generado por la propia tecnología empleada en el proceso, reducirlo requeriría modificaciones importantes en el modo como los procesos se desarrollan. Algunas cambios de proceso a investigar para intentar reducir este stock en curso serían: • Modificar el proceso químico de fosfatado para intentar acelerarlo. • Aumentar la temperatura de cocción para poder acortar el horno. • Acelerar el enfriado de las parábolas mediante ventilación forzada o incluso refrigeración. PASO 3. Sincronización de los procesos. Hasta aquí hemos visto el stock generado por el propio proceso. Vamos a analizar ahora el generado en los diferentes enlaces y sus causas.

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

137

Tabla 4.8. Análisis del stock en curso Proceso

Parámetros Causa del Stock en Curso Cantidad productivos media 1 golpe cada 3 s. Cambio de matri Embutición progresiva de 5 Embutición ces: 1,5 hpasos, por tanto 5 unidades 5 10% tiempo para en proceso permanentemente cambios matrices Velocidad arrastre: 60 m/h Distancia entre En la cadena de fosfatado de ganchos: 0,3 m 30 m hay un stock dinámico Fosfatado Unidades por 500 permanente de parábolas gancho: 5 colgadas en proceso. Longitud cabina fosfatado: 30 m Velocidad 300 m/h. Distancia ganchos: En la cabina de pintura de 0,3 m. 10 m hay un stock dinámico Barnizado Unidades por 34 hay un stock dinámico gancho: 1 en proceso. Longitud cabina pintado: 10 m Velocidad 300 m/h. Distancia ganchos: 0,3 m Dentro del horno hay Horneado Unidades por permanentemente una cantidad 1.000 gancho: 1 de faros en proceso de cocción Tiempo de horno: 60 min. Tiempo enfriado: Enfriado Stock dinámico de enfriado 500 30 min. Capacidad campana: 120 un. Dentro de la campana hay Metalizado Tiempo de ciclo: 120 siempre un lote en proceso. 20 min. Como mínimo en las línea de Tiempo de ciclo:30 s producción habrá una unidad Células 40 Número de líneas: 8 por estación. Supondremos 5 estaciones TOTAL (unidades) 2.199 Stock en tiempo de proceso 2h 20m (aprox.)

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1. Carga de materia prima en la prensa. Utilizamos un rollo de chapa de 1.000 m a partir del cual se pueden producir 5.000 unidades (rendimiento: 0,2 m por unidad). Este rollo se carga íntegro en la prensa y por tanto genera un stock medio de 2.500 unidades. 2. Prensa de embutición-fosfatado. La prensa de embutición es un proceso por lotes continuos. El tamaño del lote está ligado a la existencia de un cambio de serie de 1,5 horas y a la condición de que no se emplee más del 10% del tiempo en cambios de serie. Ello implica que el tiempo de producción de un lote deberá ser de aproximadamente 15 horas. Traducido a unidades (Tc=3s) quiere decir que un lote tendrá 18.000 unidades. Es decir, produciremos 18.000 unidades en unas 15 horas, pero esas unidades serán consumidas mucho más lentamente debido a que la demanda final es mucho menor. Sin entrar en más detalles, en esta situación será bastante común que se genere un stock intermedio de, como mínimo, 1 lote de producción... ¡para cada faro diferente! ¿A qué se debe este stock? En este caso a un tiempo de cambio de serie excesivo. 3. Fosfatado-pintado-horneado-secado. Estos enlaces entre procesos a velocidad constante no generan ningún stock intermedio debido a que están perfectamente sincronizados: todos tiene exactamente la misma capacidad y las transferencias, ya sean manuales o automáticas, se realizan sin retrasos. Obsérvese que este proceso seguramente trabajará también por lotes, procesando una cantidad determinada de la misma parábola toda seguida. No obstante, como no parecen ser necesarios ajustes en las instalaciones para pasar de una a otra, la flexibilidad es total y en el extremo podríamos colgar una parábola de cada tipo.

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

139

4. Secado-metalizado. Nos encontramos aquí con un enlace entre un proceso de velocidad constante (secado) y uno de lotes periódicos (metalizado), más o menos equilibrados en capacidad. No obstante, para poder alimentar el proceso por lotes periódicos, debemos configurar primeramente un lote completo. Es decir, siempre habrá un lote configurándose por cada campana, lo que implica un stock medio mínimo de 120*3/2 = 180 ud. 5. Metalizado-ensamblaje. Nos encontramos aquí con un enlace entre un proceso por lotes periódicos y un proceso unidad por unidad que además está desequilibrado en capacidad. El proceso por lotes periódicos genera un lote todo de una vez, lo que por su propia naturaleza genera un stock intermedio. No obstante, si deseamos sincronizar el ensamblaje en flujo tirado con el metalizado, necesitaríamos un stock intermedio de cada una de las referencias fabricadas. Sin entrar en más detalles sobre el diseño de este stock, que no es el objeto del presente ejemplo, podemos decir, en una primera aproximación, que será necesario como mínimo un stock medio equivalente a un lote completo de cada producto fabricado. A partir del análisis hecho vamos a construir un diagrama de proceso (véase Capítulo 3 para más detalles) donde se muestran las capacidades y stocks en curso generados por este proceso productivo (Tabla 4.9). A continuación vamos a comparar los tiempos característicos del proceso productivo tal y como se definieron en el Capítulo 3: Tiempo de ciclo: 30 segundos. Tiempo de proceso: 2 h 20 m. Tiempo de flujo: 195 horas. Interpretando los datos podemos decir que tenemos un proceso relativamente rápido (30 segundos de tiempo de ciclo) y ágil puesto que

140

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Tabla 4.9. Descripción del proceso con capacidades y stocks en curso de las operaciones Proceso

Tipo Capacidad Stock (Ud/hora) (Ud.)

Stock materia prima y alimentación automática

NA

Embutición progresiva

1.080

Stock de parábolas

NA

Observaciones

2.500 5 180.000

Fosfatado y transferencia manual

1.000

500

Barnizado y transferencia automática

1.000

34

Horneado

1.000

1.000

Enfriado

1.000

500

NA

180

Descolgado y creación del lote

1.080

Se consideran 3 cam600 panas funcionando simultáneamente

NA

Stock de 120 unidades 120 por cada uno de los 10 faros diferentes

Ensamblaje

960

Se consideran 8 líneas 25 con 5 puestos por línea funcionando simultáneamente

Stock producto acabado

NA

Metalizado

Stock Metalizado

TOTAL (unidades) Tiempo de flujo (en horas de consumo)

1.000 188.144 195

DISEÑO DE PROCESOS DE PRODUCCIÓN

141

podemos procesar una unidad completa en tan solo 2 horas, sin embargo el diseño del sistema en su conjunto genera un tiempo de flujo y un stock en curso muy elevado. La causa no es un mal equilibrado de las capacidades sino la sincronización de los procesos y en particular la sincronización del proceso de embutición con el de fosfatado. Esta mala sincronización se debe a la existencia de un cambio de serie elevado (1,5 horas) en relación con el tiempo de ciclo del propio proceso (3 segundos). 4.3.5. Conclusiones La producción en flujo requiere que los procesos que intervienen en el proceso productivo estén equilibrados y sincronizados. Diremos que los procesos están equilibrados cuando sus capacidades son iguales y ajustadas a la demanda del cliente (concepto similar al del equilibrado de una línea de producción). Diremos que dos procesos están sincronizados cuando enlazan uno con el otro sin generar stock intermedio. Para conseguir la producción en flujo son necesarias dos etapas: • Conseguir la producción en flujo tirado. • Tensar el flujo, mediante la reducción del stock en curso generado. La tensión del flujo se consigue: • Mejorando el equilibrado de procesos. • Mejorando la sincronización entre procesos. • Mejorando los procesos en sí mismos, reduciendo tiempos de trabajo y de esperas.

5 Distribución en planta del sistema productivo

5.1. INTRODUCCIÓN 5.1.1. Objetivo La distribución en planta constituye el marco general donde se desarrollan los procesos de producción. Así pues, tendrá una importante influencia en la utilización de recursos, procesos de fabricación, mecanismos de control y costes de producción. La distribución en planta persigue optimizar la ordenación de las máquinas, personas, materiales y servicios auxiliares de manera que el valor añadido por la función de producción sea máximo. De este objetivo se desprenden los siguientes subobjetivos: • Minimizar el manejo de materiales para que el tiempo de transporte interno sea mínimo por, al menos, dos razones: 1. Reducir los costes de movimiento de materiales, ya que se utilizan máquinas y personas para realizar esta actividad; 3. Disminuir las pérdidas en los productos sensibles al transporte, ya que cuanto más se transportan los productos más deterioros se van a producir. • Utilizar el espacio disponible de la mejor forma posible, y en general, minimizando el destinado a cada distribución. 143

144

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

• Tratar de realizar la distribución atendiendo a las características psicosociales y de seguridad de los trabajadores. • Alcanzar cierto grado de flexibilidad en el proceso productivo para poder adaptarse con facilidad a los cambios del entorno. Las instalaciones deben tener, en términos generales, un adecuado equilibrio entre la prestación de un servicio fácil y rápido, de un lado, y un flujo eficiente de materiales e información para las operaciones internas, de otro. En general, y aunque parezca excesivamente sencillo, una buena distribución en planta de un proceso de producción tratará esencialmente de lograr una implantación eficiente y equilibrada del mismo basada en: • Mínimo espacio ocupado. • Mínimo recorrido de materiales y personas. • Máxima comodidad para las personas. • Máxima flexibilidad de las configuraciones. 5.1.2. Tipos de distribución en planta Existen cuatro diseños básicos de disposición del proceso de producción: por proceso o funcional, por producto o en cadena, celular y de puesto fijo. La producción con disposición orientada al proceso está basada en una distribución en planta de los elementos productivos que tiende a agruparlos por su afinidad funcional y operativa (así se dispondrán juntas, en un «taller», las máquinas y herramientas de naturaleza similar, tales como tornos, fresadoras, mandrinadoras, etc.). En esta distribución el producto tendrá que efectuar un recorrido más o menos complejo en función de las operaciones a que deba ser sometido. El polo opuesto en cuanto a distribución del proceso se refiere, lo tendremos en la disposición en cadena u orientada al producto, en la que los elementos productivos se disponen en la planta en la misma secuencia que las operaciones que deben efectuarse sobre el producto y,

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

145

por tanto, estará justificada, en principio, a partir de ciertos volúmenes de producción del mismo producto o, como veremos, de productos de la misma familia que tengan una secuencia de operaciones similar. La producción por producto, en el límite, nos llevará a la producción continua (cantidad muy grande de un producto que ya no se distingue individualmente, sino por un flujo, tal como el extrusionado plástico o tren de laminado de un metal) La producción celular es un caso situado entre la producción orientada a proceso y a producto. Podemos definir la distribución celular como aquella que agrupa máquinas y estaciones de trabajo en una secuencia que genera un flujo continuo de materiales y componentes a través del proceso con transportes y esperas mínimos. A esta agrupación, generalmente muy compacta, se la denomina célula de trabajo. La producción de muy pocas unidades o incluso de una sola, donde además el producto sea voluminoso y complejo, debería orientarse a la producción por puesto fijo o cadena de puestos fijos. La Tabla 5.1 muestra una exposición esquemática comparativa de los tipos mencionado de distribución en planta del proceso de producción. 5.1.3. Ventajas de cada tipo de distribución Ventajas de la distribución por proceso (funcional), para fabricación: 1. Con ella se logra una mejor utilización de la maquinaria, lo que permitirá reducir las inversiones en este sentido. 2. Se adapta a gran variedad de productos, así como a frecuentes cambios en la secuencia de operaciones. 3. Se adapta fácilmente a una demanda intermitente (variación de los programas de producción). 4. Presenta un mayor incentivo para el individuo en lo que se refiere a elevar el nivel de su producción. 5. Con su empleo es más fácil mantener la continuidad de la producción en los casos de:

146

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Tabla 5.1. Comparativa entre los cuatro tipos de distribución en planta descritos TIPOS DE PRODUCCIÓN En cadena

Funcional

Célula

Al producto

Al proceso

Al producto y Itinerante. al proceso

Producto estandarizado. Volumen de Caracterís- producción ticas del elevado. producto Tasa de producción constante.

Producto variado, flexible y personalizado. Volumen de producción variable. Diferentes tasas de producción.

Volumen de producción elevado. Producto estandarizado pero con muchas variantes Ritmo de producción variable.

Bajo volumen. A menudo producto único. Si no es así: línea de puestos fijos.

Unidad a unidad. Línea continua. Misma secuencia estandarizada para cada unidad.

Por lotes. Flujo diversificado. Cada producto requiere una secuencia de operaciones única.

Unidad por unidad, continuo, sin stock intermedio y con ritmo de producción modificable.

Poco o ningún flujo. Trabajadores, máquinas y materiales se desplazan.

Tareas rutinarias y repetitiCualifica- vas, altamente ción de los especializado. trabajado- Poca cualifires cación.

Operarios cualificados sin una supervisión estricta. Cierto grado de adaptabilidad.

Operarios cualificados polivalentes y policompetentes.

Alto grado de flexibilidad Asignaciones específicas variables.

Flujo de materiales previsiManejo de ble, sistematimateriales zado y frecuentemente automatizado.

El tipo y el volumen de lo que se maneja y se requiere es variable.

Flujo de materiales estandarizado y planificado.

Tipo y volumen variable, a menudo en poca cantidad

Orientación

Flujo del producto

Posición fija

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

147

Tabla 5.1. Comparativa entre los cuatro tipos de distribución en planta descritos (continuación) TIPOS DE PRODUCCIÓN En cadena

Funcional

Célula

Posición fija

Alta rotación de materia prima e inventarios de trabajos en curso.

Baja rotación. Inventarios detallados de materias primas.

Stocks intermedios nulos. Alta rotación de materias primas.

Inventario variable, a veces inmóvil.

Ritmo de producción por unidad de espacio relativamente bajo. Altos requerimientos de trabajos en proceso.

Distribuciones muy compactas que utilizan el espacio de forma muy eficiente.

Puede ser factible una baja utilización de espacio por unidad de producción.

Largos.

Medios-cortos. Muy largos.

Costes fijos muy altos. Coste de Costes variaproducción bles bajos. Costes unitarios bajos.

Costes fijos bajos. Costes variables altos. Costes unitarios medios.

Costes fijos bajos. Costes variables bajos. Costes unitarios bajos.

Caso de fa- Envasado de bricación bebidas.

Taller de ebanistería.

Ensamblaje de Edificio en construcción. faros.

Inventario

Utilización adecuada. Utilización Ritmo alto de del espacio producción por unidad de espacio.

Tiempos de ciclo

Caso de servicios

Cortos.

Costes variables elevados. Costes fijos bajos.

Pesado de fruOperación quiIkea. Túnel de Agencia tributas en una gran rúrgica. lavado. taria. superficie.

148

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a) Avería de maquinaria o equipo. b) Escasez de material. c) Ausencia de trabajadores. Ventajas de la producción en cadena (producto), para fabricación: 1. Reducción del manejo del material. 2. Disminución de las cantidades de material en proceso, permitiendo reducir el tiempo de flujo así como las inversiones en material. 3. Un uso más efectivo de la mano de obra: a) A través de una mayor especialización. b) Gracias a una mayor facilidad de entrenamiento (coste inferior, menos duración). c) A través de una oferta más amplia de mano de obra (semiespecializada y completamente inexperta). 4. Mayor facilidad de control: a) De producción, que nos permitirá estandarizar y especializar fracciones pequeñas del proceso. b) Sobre los trabajadores, que nos permitirá una más fácil supervisión. c) Por reducir el número de problemas interdepartamentales. 5. Reduce la congestión y el área de suelo ocupado por pasillos y almacenamiento de materiales y piezas. En el trabajo de montaje, por otra parte, la maquinaria generalmente consiste en herramientas de mano o en equipo móvil, todo ello relativamente fácil de trasladar hasta el puesto de trabajo; por lo tanto, en una planta de montaje encontraremos frecuentemente, tanto la distribución por posición fija como la producción en cadena.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

149

Ventajas de una distribución por posición fija para ensamblaje: 1. Reduce el manejo de la pieza mayor (a pesar de que aumenta la cantidad de piezas a trasladar al punto de montaje). 2. Permite que operarios altamente capacitados completen su trabajo en un punto y hace recaer sobre un trabajador o un equipo de montaje la responsabilidad en cuanto a la calidad. 3. Permite cambios frecuentes en el producto y en la secuencia de operarios. 4. Se adapta a gran variedad de productos y a la demanda intermitente. 5. Es más flexible, al no requerir una ingeniería de distribución muy organizada ni costosa, ni precauciones contra las interrupciones en la continuidad del trabajo. Ventajas de la producción en cadena para ensamblaje: 1. Reducción del manejo de piezas hacia el punto de montaje, con menos congestión alrededor del mismo y menos espacio ocupado, en concepto de pasillos y almacenaje. 2. Mano de obra menos cualificada. 3. Reducción de las cantidades de material en proceso, permitiendo la disminución del tiempo de flujo y de las inversiones en material. a) A través de la especialización del trabajo. b) Gracias a la facilidad de aprendizaje. c) Debido a una mayor facilidad de conseguir mano de obra. 4. Una supervisión más fácil, una vez planeada la distribución y organizados los controles. Ventajas de la producción celular para ensamblaje: 1. Excelente utilización del espacio. Modularidad.

150

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2. Eliminación del stock en curso (flujo unidad a unidad) y mejora del tiempo de respuesta. 3. Una supervisión muy fácil, control visual de la producción. 4. Rápida detección de problemas, orientación hacia la mejora continua. 5. Flexible: posibilidad de variar el ritmo de producción sin perder productividad. 6. Aprovechamiento de las mejores cualidades de los trabajadores. Motivación. 5.2. LAYOUT DEL PUESTO DE TRABAJO Uno de los objetivos de la distribución en planta es conseguir una configuración cómoda para el trabajador que le evite posibles daños físicos y psíquicos, y favorezca la productividad. Dos principios son fundamentales para conseguir este objetivo: • Tener en cuenta criterios ergonómicos, desde el diseño del puesto de trabajo. • Estandarizar el puesto de trabajo, sus elementos y métodos de trabajo. En esta sección vamos a profundizar en cómo diseñar puestos de trabajo considerando estos dos principios. Para ello nos vamos a centrar en un tipo particular de puesto de trabajo: el puesto de ensamblaje manual. Si bien este no es el único puesto de trabajo posible, sí es uno de los más habituales. Su correcto diseño puede evitar serios problemas de salud y tiene un gran impacto en conseguir una buena productividad humana. Además, su correcto diseño es la base para un diseño ergonómico y productivo de las líneas que analizaremos más adelante.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

151

5.2.1. Aspectos ergonómicos En un sentido amplio la ergonomía es la ciencia que estudia la adaptación recíproca del hombre y su puesto de trabajo con el objeto de crear un entorno de trabajo que proteja al individuo de cualquier tipo de lesión física o psíquica. En un sentido más restrictivo, podemos decir que uno de los objetivos de la ergonomía es evitar las lesiones producidas en el cuerpo humano por tareas repetitivas o de otro tipo. En este sentido, diseñar un puesto de trabajo con criterios ergonómicos quiere decir prever los medios para prevenir las lesiones que puedan ocurrir al individuo que lo utiliza en las condiciones definidas. Para diseñar un puesto de trabajo manual es necesario considerar: el tipo de tareas a realizar, su nivel de precisión, la frecuencia con que se repiten, la fuerza física que requieren, la posición del individuo y también las dimensiones del individuo. ALCANCES. TRABAJO BIMANUAL

Altura sobre el suelo (pulgadas)

ALCANCES. TRABAJO CON UNA MANO

PUESTO DE PIE Medidas relevantes

Altura sobre el suelo (pulgadas)

A. Trabajo pesado: de 73 a 99 cm Trabajo medio: 89 a 114 cm Trabajo de precisión: 101 a 127 cm B. de –6o a 30o C. Cantos redondeados D. 15 cm E. Mínimo 10 cm F. 10 cm de altura, 10 cm de profundidad

NOTA: 1 PULGADA (in) = 2,53 cm

Figura 5.1. Medidas antropométricas básicas.

152

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La antropometría es una de las disciplinas de la ergonomía que estudia las dimensiones del cuerpo humano ligadas a su motricidad. Sus conclusiones y resultados son de gran utilidad a la hora de diseñar puestos de trabajo que eviten posturas o gestos forzados, incómodos o peligrosos. El ideal es disponer de estudios antropométricos lo más cercanos posible a la población para la cual se diseña: si son del personal de la fábrica mejor que si son de la región, del país o del continente. Por desgracia, pocas empresas disponen de medios para llevar a cabo estos estudios detallados. Sin embargo, hay en la bibliografía diversas tablas que pueden ser útiles como referencia y que dan las medidas más relevantes del cuerpo humano clasificadas por género, raza o continente. En el esquema se muestran las medidas antropométricas más relevantes para el diseño de un puesto de trabajo manual. Son las medidas relativas a la postura adecuada del individuo y a sus alcances posibles. Obsérvese que corresponden a un puesto de trabajo de pie. Esta es una de las primeras decisiones a la hora de diseñar un puesto de trabajo: de pie o sentado. De esta decisión dependerán sus dimensiones finales. En general un puesto de trabajo de pie presenta las siguientes ventajas: • Es ergonómicamente más adecuado, ya que evita daños en la columna vertebral (un puesto sentado fuerza el área dorsal incluso aunque esté muy bien diseñado). • Permite unos alcances mayores de recogida, lo que favorece un aprovechamiento más eficaz del espacio. • Permite el movimiento, lo que favorece que una persona pueda ocuparse de varios puestos de trabajo si es necesario. Presenta los siguientes inconvenientes: • Genera una sensación de más fatiga en la persona, especialmente si no requiere movimiento. • Para tareas de gran precisión es poco adecuado.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

153

5.2.2. Propuesta de puesto de trabajo estándar Una de las claves de la productividad de un puesto de trabajo es la estandarización. Con ella conseguimos los siguientes beneficios: • Preservamos el «saber hacer» mediante la definición de estándares cada vez mejores. • Facilitamos el aprendizaje y la adaptación rápida de la persona a distintos puestos de trabajo. • Acortamos el tiempo de diseño de nuevos puestos de trabajo. Es necesario remarcar que estandarizar no quiere decir uniformar o forzar a que todos los puestos sean exactamente iguales. Estandarizar un puesto de trabajo quiere decir crear una serie de elementos físicos estándar que, basados en unos principios comunes, puedan abarcar un amplio rango de configuraciones y posibilidades. Un buen puesto de trabajo debe respetar al menos los siguientes principios: • Cómodo para la persona que lo usará. • Compacto: dimensiones reducidas pero suficientes para desarrollar la actividad asignada. • Flexible: fácilmente modificable y reconfigurable. • Móvil: favorecer la movilidad y el desplazamiento sencillo de los elementos de un sitio a otro. Convienen no olvidar que un estándar siempre responde a una determinada situación o necesidad, a unas condiciones de contorno. Si esas condiciones de contorno cambian hay que replantearse el estándar, adaptarlo si es necesario o ampliarlo. Es un grave error intentar forzar la nueva situación a un estándar que puede resultar inadecuado. A la hora de definir un puesto de trabajo manual hay tres elementos fundamentales a diseñar: • La mesa de trabajo. • Los elementos de aprovisionamiento de materiales. • Las herramientas y maquinaria.

154

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La mesa de trabajo es uno de los elementos más importantes. A continuación se decriben algunas consideraciones importantes: • La altura de la superficie de trabajo debe ser adecuada a la posición del cuerpo (sentado o de pie) y al nivel de precisión del trabajo a realizar. • Es preferible diseñar una mesa estrecha y profunda. De esta forma los puestos de trabajo contiguos quedan cercanos y una persona se puede encargar de dos si fuera preciso. • Considerar, en el diseño, los espacios necesarios para colocar el material utilizado en el puesto. • Poner ruedas para facilitar la movilidad. El diseño de los elementos de aprovisionamiento es muy importante para favorecer gestos cómodos y eficaces. Las consideraciones a tener en cuenta son: • Favorecer los gestos de recogida de material pero también los de aprovisionamiento de ese material al puesto y la evacuación de desperdicios (cajas vacias, piezas defectuosas...) • Considerar la autonomía del puesto de trabajo y el tamaño de los materiales y contenedores para dimensionarlos. • Prever como mínimo dos contenedores de forma que cuando uno se termine no provoque el paro de la actividad. • Poner ruedas si es necesario para favorecer la movilidad Las herramientas y maquinaria. Algunas pautas para el diseño son: • Establecer los elementos de seguridad necesarios para evitar lesiones de las personas que las manejan. • Situar los elementos que requieren mantenimiento accesibles y colocados de forma que se puedan ajustar sin tener que interrumpir el trabajo del operador. • Evitar colocar barreras que impidan el movimiento transversal del producto. En la Figura 5.2 se muestra un esbozo de un posible puesto de trabajo estándar que recoge algunos de los conceptos expuestos.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

155

Conexión eléctrica y neumática con la mesa anterior y posterior Iluminación

Carril de aprovisionamiento

Soporte central: lateral libres para aprovisionar

Superficie de trabajo (60 × 60 cm) Conexiones eléctricas y neumáticas traseras

Barra reposapiés

Figura 5.2. Propuesta de mesa de trabajo estándar con un elemento de aprovisionamiento estándar.

Como consideración final, cabe observar que el puesto de trabajo estándar propuesto puede repetirse tantas veces como sea necesario para configurar una línea de producción estándar. En particular, para configurar una célula en U (como las definidas en el apartado 5.5) basta repetir este puesto de trabajo estándar tantas veces como sea necesario.

156

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5.3. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA ORIENTADA A PROCESO La distribución orientada a procesos se caracteriza por la agrupación de las actividades en secciones que contienen procesos de naturaleza parecida. El objetivo de la distribución en planta orientada a procesos consiste en optimizar la posición relativa de unas secciones respecto de otras. El criterio que suele utilizarse para valorar la función a optimizar suele ser el de distancias recorridas por los productos para cumplir su ruta de tareas. Previamente se deberán haber tenido en cuenta aspectos relacionados con la ubicación de entradas y salidas, aspectos normativos y de seguridad, así como incompatibilidades de cercanía de las secciones debido a la naturaleza de los procesos. Por ejemplo, sería incorrecto situar un almacén de materia prima o producto acabado en el centro de una planta, pues resulta imprescindible que los almacenes tengan acceso directo al exterior para facilitar las operaciones de carga y descarga en los vehículos de transporte. Tampoco sería aconsejable que una sección de pintura, secado o encolado se situara cerca de otra sección que desprendiera al ambiente partículas sólidas en suspensión, pues cualquier corriente de aire las transportaría y depositaría sobre la superficie en fase de secado. Por los motivos enunciados más arriba, sumados a las particularidades del problema en cada caso, el diseño de distribución en planta orientado a proceso se aleja de ser un procedimiento exacto o automático y suele consistir en la sucesión de etapas de ensayo y mejora de la solución. No obstante, es ampliamente conocido el método SLP (Systematic Layout Plannig), el cual sirve de base para el análisis, búsqueda y selección de soluciones, y que pasamos a explicar a continuación. Las etapas que componen el SLP se estructuran según lo expuesto en la Figura 5.3. Las etapas iniciales hasta llegar al desarrollo de las soluciones se consideran las etapas de análisis, donde se estructuran los datos de flujo de materiales (cantidades y secuencia de tareas de cada producto) para analizar la importancia relativa que tienen unas secciones respecto de otras. Asimismo, se tienen en cuenta los requerimientos y las disponibilidades de espacio para cada sección.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

157

Relación entre actividades

Flujo de materiales

Diagrama de relaciones

Necesidades de espacio

Espacios disponibles

Desarrollo de soluciones

Factores influyentes

Limitaciones prácticas

Evaluación y selección

Figura 5.3. Esquema general del SLP (Systematic Layout Planning).

El desarrollo de soluciones es la parte más creativa del proceso, donde se intentará obtener un cierto número de soluciones variadas. Cabe señalar que la solución a un problema de distribución en planta no es única. Las ventajas aportadas por unas y otras soluciones pueden ser dispares según el criterio escogido. Finalmente, teniendo en cuenta las limitaciones prácticas y otros factores influyentes no considerados hasta el momento se establecerá una evaluación para cada solución, escogiéndose la más favorable. Ejemplo: Para ilustrar la metodología SLP en la resolución de distribuciones en planta orientadas a proceso, seguiremos un ejemplo de diseño de un centro comercial. El problema consiste en distribuir de la forma

158

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más eficiente posible, los espacios dentro de un centro autoservicio de bricolaje. Para ello se han considerado ocho secciones y se ha dimensionado el espacio necesario de cada uno: Sección

Superficie necesaria m2

A. Hall entrada, punto de información

300

B. Fontanería

700

C. Electricidad

300

D. Jardinería

700

E. Albañilería

300

F. Pintura

500

G. Herramientas

400

H. Cajas de pago

400

TOTAL

3.600

Puede observarse que el espacio total previsto para llevar a cabo la actividad son 3.600 m2, no obstante, también debe tenerse en cuenta, en el momento de determinar la superficie necesaria para cada sección, la superficie destinada a pasillos y espacios de apoyo a la producción (por ejemplo, zona de lavabos, o espacios de maniobra para los elementos de manutención o espacios para almacenar stocks de materia prima o en curso). Algunos de los conceptos y métodos aplicados para el cálculo de la superficie necesaria se tratarán en el apartado 5.3.2. El local que tenemos disponible es de 90 × 40 m, y tiene las entradas y salidas de clientes ubicadas en el lado más largo del rectángulo (frente a la zona de aparcamiento). El objetivo del análisis con-

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

159

siste en estudiar el comportamiento de compra de los clientes y tratar de minimizar las distancias recorridas por ellos. Condiciones adicionales: la sección D (Jardinería) debe tener acceso al patio trasero que se encuentra en el lado del rectángulo opuesto a las entradas y salidas. 5.3.1. Flujo de materiales: estudio del proceso Para estudiar el movimiento de materiales deberá partirse de la descripción del proceso de producción. Concretamente resulta de gran importancia conocer la secuencia de actividades que sigue cada producto y poder establecer las relaciones existentes entre secciones de acuerdo con la ruta que seguirá cada unidad producida. Para un mayor detalle sobre las herramientas de descripción y análisis de procesos remitimos al lector al Capítulo 3 de la presente obra. Ejemplo práctico: En el caso que estamos estudiando del centro de bricolaje, podemos identificar cinco tipos de cliente estándar que acuden con alta frecuencia en una jornada normal; a continuación se describe el circuito (proceso) más habitual que sigue cada tipo de cliente y la frecuencia promedio de asistencia de cada tipo de cliente: Tabla 5.2. Tipos de circuitos y frecuencia Secuencia seguida

Frecuencia media (%)

1. Profesional electricidad

A-B-C-G-H

35

2. Profesional albañilería

A-E-B-G-H

10

3. Familia estándar

A-D-F-H

10

4. Pareja joven

A-F-C-H

25

A-C-D-E-G-H

20

Tipo de cliente

5. Brico-amateur

160

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El circuito seguido por cada tipo de cliente viene determinado por el interés particular de cada uno de ellos y no es objeto de optimización de nuestro problema. 5.3.2. Tabla de relaciones entre actividades El siguiente paso en el diseño de una distribución en planta es conocer las cantidades a producir. Resulta importante disponer de una previsión sobre estos datos para un horizonte suficientemente amplio para poder garantizar que la solución adoptada será conveniente durante este plazo de tiempo. Las cantidades a producir de cada producto, junto con el diagrama de proceso, establecerá la importancia relativa que tienen ciertos centros productivos con respecto a otros. Nuestro objetivo será intentar acercar los centros productivos con mayor interacción entre sí, y alejarlos de los centros con los que tienen menor interacción. Una forma de presentar la información sobre los movimientos de materiales que existen entre los distintos centros productivos es la matriz de relaciones (Tabla 5.2). Se trata de una matriz simétrica donde las filas indican el centro de origen y las columnas el centro de destino. Ejemplo práctico: Para el ejemplo que vamos a resolver del centro de bricolaje, deberemos encontrar la matriz de relaciones entre cada sección de acuerdo con la frecuencia con que los clientes van de cada sección a cualquiera de las restantes. Cabe destacar que en nuestro caso, la relación entre secciones es simétrica (ir de la sección «A» a la sección «B» tiene el mismo coste que ir de la sección «B» a la sección «A»). La matriz de relaciones viene determinada por los procesos y la frecuencia de los mismos: Por ejemplo, las relaciones entre A y B vienen determinadas por el profesional de electricidad con una frecuencia de 35. Las relaciones entre B y E están determinadas por el profesional de albañilería con una frecuencia de 10.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

161

Y las frecuencias entre G y F están determinadas por el profesional de electricidad, el de albañilería y el brico-amateur (35 + 10 + 20) con una frecuencia total de 65.

Tabla 5.3. Matriz de relaciones A

B

C

D

E

F

B

35

C

20

35

D

10

0

20

E

10

10

0

20

F

25

0

25

10

0

G

0

10

35

0

20

0

H

0

0

25

0

0

10

G B C D E F G 65

H

5.3.3. Clasificación de las relaciones: diagrama de relaciones En el método SLP (Systematic Layout Planning) el estudio del recorrido de los materiales y el de las relaciones entre actividades converge en el denominado diagrama de relaciones. El diagrama de relaciones incorpora información sobre la importancia relativa de una sección respecto otra, pero en ningún caso incluye información sobre la superficie necesaria. La importancia relativa indicará la conveniencia de que una sección o centro productivo se encuentre cercano a otra sección o centro productivo según sea el nivel de interacción. Para evaluar la importancia relativa entre secciones puede hacerse una clasificación de las relaciones. La clasificación habitualmente se realiza en cinco intervalos (A, E, I, O, U) siendo su

162

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importancia relativa de mayor a menor (la clasificación A indica mucha interacción entre secciones y por lo tanto una gran importancia relativa). A la clasificación en cinco intervalos se le suele añadir una sexta clasificación denominada «X» que indica que la relación entre secciones es indeseable (es decir, que se intente evitar en lo posible la cercanía entre secciones clasificadas como «X»). A: Absolutamente necesaria. E: Especialmente importante. I: Importante. O: Ordinaria. U: No importante. X: Indeseable. Ejemplo práctico: La clasificación A, E, I, O, U, X, para ejemplo del centro de bricolaje, se ha obtenido dividiendo el intervalo de valores posibles entre cinco categorías, de acuerdo con la siguiente escala: A: 65 – 50 E: 49 – 35 I: 34 – 20 O: 19 – 5 U: 4 – 0 La clasificación A, E, I, O, U también puede ser cromática sobre la tabla de relaciones. A partir de la clasificación entre las relaciones se deberá desarrollar el diagrama de relaciones. En el caso del ejemplo que se está exponiendo, el diagrama de relaciones simplificado se muestra en la Figura 5.4 (se ilustran las relaciones más importantes).

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

163

Tabla 5.4. Clasificación de las relaciones A

B

C

D

E

F

B

E

C

I

E

D

O

U

I

E

O

O

U

I

F

I

U

I

O

U

G

U

O

E

U

I

U

H

U

U

I

U

U

O

A

E

I

O

U

Clase cromática

G B C D E F G A

H

El diagrama de relaciones reúne la información obtenida en etapas anteriores y empieza a considerar la posición relativa en el espacio del conjunto.

A E I O U

E

D

B

C

A

G

F

H

Figura 5.4. Diagrama de relaciones simplificado.

164

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Se recomienda empezar a dibujar el diagrama de relaciones siguiendo el orden de mayor a menor importancia de las relaciones, dibujando entre los centros productivos un número de líneas que corresponda con la clasificación A, E, I, O, U correspondiente. 5.3.4. Requerimiento de superficie Cuando se trata de diseñar una nueva distribución en planta para un sistema productivo existente se pueden estimar las necesidades de superficie por un procedimiento de extrapolación. También cabe la posibilidad de dibujar un croquis a escala o utilizar plantillas y situarlas en diversas posiciones hasta alcanzar una disposición satisfactoria. A continuación presentamos un método de ayuda al cálculo de superficies en el caso de manufactura; su autor es PPF. Guerchet. Para cada elemento a distribuir, la superficie total necesaria se calcula como la suma de tres superficies parciales: • Superficie estática, Ss: es la superficie correspondiente a los muebles, máquinas e instalaciones. • Superficie de gravitación, Sg: es la superficie utilizada alrededor de los puestos de trabajo por el obrero y por el material acopiado para las operaciones en curso. Esta superficie se obtiene, para cada elemento, multiplicando la superficie estática por el número de lados a partir de los cuales el mueble o la máquina deben ser utilizados. Sg = Ss × N • Superficie de evolución, Se: es la superficie que hay que reservar entre los puestos de trabajo para los desplazamientos de personal y para la manutención. Se = (Ss + Sg) (K) K es un coeficiente que puede variar desde 0,5 hasta 3; se calcula como una relación entre:

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

165

• Las dimensiones de los hombres u objetos desplazados, por una parte. • El doble de las cotas medias de muebles o máquinas entre las cuales estos se desenvuelven. He aquí algunos valores de K que han sido obtenidos en casos particulares y que únicamente se dan a título de ejemplo:

K Gran industria, alimentación y evacuación mediante puente grúa

0,05 a 0,15

Trabajo en cadena, con transportador mecánico

0,10 a 0,25

Textil (hilado)

0,05 a 0,25

Textil (Tejido)

0,50 a 1

Relojería, joyería

0,75 a 1

Pequeña mecánica

1,50 a 2

Industria mecánica

2a3

Normalmente, la superficie ocupada por las piezas o los materiales acopiados junto al puesto de trabajo para la operación en curso no da lugar a una asignación complementaria, ya que está comprendida en las superficies de gravitación y de evolución. Sin embargo, cuando este acopio ocupa una superficie muy grande, como ocurre normalmente por ejemplo para la cizalla o la guillotina, conviene aumentar la superficie asignada al puesto de trabajo calculando aparte, como si se tratara de un almacenaje, la superficie necesaria para este aprovisionamiento. Al mismo tiempo, hay que tener en cuenta las superficies requeridas para ciertos elementos que no configuran estrictamente sec-

166

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ciones productivas, por ejemplo pasillos, almacenes, muelles de recepción y expedición, zona de embalaje, bar, lavabos, zona de aparcamientos, oficinas, etc. 5.3.5. Desarrollo de soluciones En nuestro caso parece interesante situar un pasillo central que divida la planta longitudinalmente y colocar las secciones a ambos lados del pasillo central, de modo que ninguna sección invada la zona destinada al flujo de clientes por el pasillo. La Figura 5.5 muestra una primera propuesta. El rectángulo destinado a cada zona contiene el área requerida en m2. En el centro se expresa entre paréntesis las coordenadas del centro de gravedad del rectángulo. También parece interesante situar la entrada y la salida diametralmente opuestas, de este modo la circulación natural conduce a vi-

90 m

G . (10, 30)

D . 27'5 , 30

B (80; 30)

40 m H . (10, 10)

F (32'5, 10)

E (52'5,10)

C (67,5,10)

y

x

Figura 5.5. Solución propuesta número 1.

A (82'5, 10)

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

167

sitar (aunque no entrar) todas las secciones sin ningún esfuerzo adicional. Tomaremos distancias rectangulares (desplazamiento en dirección X, más desplazamiento en dirección Y) para el caso del ejemplo, pues parece razonable que la disposición de las estanterías genere pasillos transversales, paralelos entre sí, y actogonales al pasillo central de una sección a otra obligaría a realizar un desplazamiento longitudinal y otro transversal sobre la planta. Otro tipo de distancia que se puede utilizar, si no hubiera obstáculos es la distancia euclídea (en línea recta). Se considerará que la distancia recorrida para ir de una zona a otra es entre centros de gravedad (es una simplificación bastante razonable). La matriz de distancias la calcularemos tomando como referencia el centro de gravedad de la sección (Tabla 5.5). Por ejemplo, la distancia entre A y B resulta de calcular: d(A, B) = (|Xa – Xb| + |Ya – Yb|) = (|82,5-80| + |10-30|) = = 22,5 metros.

Tabla 5.5. Matriz de distancias entre secciones para la solución 1 A

B

C

D

E

F

B

22,5

C

15

32,5

D

75

52,5

60

E

30

47,5

15

45

F

50

67,5

35

25

G

92,5 70

77,5 17,5 62,5 42,5

H

72,5 90

57,5 37,5 42,5 22,5

G B C D E

20

F G 20

H

168

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

El coste asociado al layout diseñado se expresará en los metros recorridos por la suma de personas que acuden diariamente al centro, y se obtendrá de sumar para cada sección la interacción que tiene con el resto de secciones por la distancia que las separa. La Tabla 5.6 expresa el coste en metros debido a las interacciones entre secciones dos a dos. Tabla 5.6. Matriz de coste de desplazamientos (metros acumulados) para la solución 1 A B

B

C

D

E

F

787,5

G B

C

300 1.138

C

D

750

0

1.200

E

300

475

0

900

F

1.250

0

875

250

0

G

0

0

1.250

H

0

0

0

700 2.713 0

1.438

D E F 0

G

225 1.300 H

El coste total de la solución, resultante de la suma de costes entre secciones dos a dos es de 15.851 metros/día. 5.3.6. Evaluación y selección A partir de esta solución inicial podemos intentar encontrar nuevos diseños, permutando la situación de cada una de las secciones. Consideraremos mejor, aquel diseño que minimice la distancia diaria total y no incumpla ningún prerrequisito. Por ejemplo, otra alternativa posible sería permutar las secciones D y G. La distribución resultante se expone en la Figura 5.6.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

169

90 m

B . (80, 30)

G . (45, 30)

D (17'5,30) 40 m H . (10, 10)

F (32'5, 10)

C (67,5,10)

E (52'5,10)

A (82'5, 10)

y

x

Figura 5.6. Solución propuesta número 2

Las distancias para este caso se indican en la Tabla 5.7. Tabla 5.7. Matriz de distancias entre secciones para la solución 2

A

B

C

D

E

F

B

22,5

C

15

32,5

D

85

62,5

70

E

30

47,5

15

55

F

50

67,5

35

35

G

57,5 35

22,5 27,5 27,5 32,5

H

72,5 90

57,5 27,5 42,5 22,5

G B C D E

20

F G 55

H

170

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

De forma análoga a la primera propuesta, la Tabla 5.8 expresa el coste en metros debido a las interacción entre secciones dos a dos.

Tabla 5.8. Matriz de coste de desplazamientos (metros acumulados) para la solución 2 A B

B

C

D

E

F

787,5

G B

C

300 1.138

C

D

850

0

1.400

E

300

475

0

1.100

F

1.250

0

875

350

0

G

0

0

550

H

0

0

0

350 787,5 0

1.438

D E F 0

G

225 3.575 H

El coste total para este segundo diseño es algo mejor que el anterior, el coste total en metros/día es 15.755. Escogeríamos, por tanto, el último diseño a pesar de que la mejora no es substancial. No obstante, cabe recordar que el criterio de valoración de la solución parte de los datos originales de afluencia de público y de hábitos de compra de dicho público, por lo que la bondad de nuestra decisión se podría ver enormemente afectada por variaciones en los datos de partida. Como conclusión queremos hacer notar que en ocasiones se hacen grandes esfuerzos en buscar la mejor solución del layout mediante un método sistemático, cuando el esfuerzo debiera orientarse en comprobar la bondad de los datos de partida.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

171

5.4. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA ORIENTADA A PRODUCTO 5.4.1. Introducción Las distribuciones en planta que han gozado de mayor implantación en industrias de producción en masa se basan en la disposición orientada al producto. Con esta organización, se sitúan los diferentes tipos de máquinas que componen la secuencia de operaciones de un producto en línea. Al utilizar esta distribución se pretende que los productos circulen entre las máquinas de modo equilibrado minimizando el tiempo de flujo y sin stock intermedio. En esta distribución los puestos de trabajo están situados uno a continuación de otro, y en cada puesto, el dispositivo de evacuación sirve para alimentar el puesto sucesivo sin otras manutenciones intermedias. Una distribución en cadena puede ser realizada de formas muy diversas. La cadena más simple está constituida por operarios trabajando uno al lado del otro sobre la misma mesa; después de haber ejecutado sobre una pieza la operación asignada, los operarios pasan el trabajo al vecino, que hará la operación siguiente (Figura 5.7).

MP

PA

Figura 5.7. Operarios trabajando sobre la misma mesa.

Cuando los puestos de trabajo están un poco más alejados unos de otros, se les une mediante un medio de manutención. Este puede ser, por ejemplo, una rampa, un transportador de rodillos que funcione por gravedad, una cinta transportadora provista de un dispositivo que detenga las piezas, etc. (Figura 5.8).

172

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Figura 5.8. Operarios trabajando con banda transportadora.

En todos los dispositivos precedentes, las piezas que alimentan un puesto de trabajo se detienen en cada uno de ellos automáticamente. En otros casos, el operario debe coger las piezas cuando pasan ante él sobre el transportador. Este dispositivo supone que la velocidad de la cinta es suficientemente lenta para que tengan tiempo de hacer sus operaciones en el intervalo de paso de las piezas. En ciertas partes, la longitud de la cadena puede ser prolongada voluntariamente de forma que constituya un stock intermedio, o también para introducir una demora técnicamente necesaria entre dos operaciones sucesivas, por ejemplo para permitir el enfriado después de una operación de soldadura, o el secado después de una operación de pintado o encolado. Otra forma de encadenar las operaciones consiste en disponer los puestos de trabajo a lo largo de un transportador, constantemente en movimiento, formando un bucle cerrado. Esta disposición es de gran flexibilidad. De este modo se pueden encadenar puestos instalados en talleres diferentes. Sin embargo, con estos tipos de distribución no puede resolverse el problema de la dificultad de reasignación de las operaciones entre los trabajadores para adaptarse a los cambios de la demanda, por ser excesivamente rígida. Otro problema asociado con este sistema aparece cuando en las máquinas dispuestas en forma lineal, cada operación es independiente de las demás. En tal situación, la reasig-

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

173

nación de operaciones entre los trabajadores a partir de la demanda del mercado es asimismo muy difícil. Además, la distribución en cadena pura tendrá siempre tendencia a equilibrar el ritmo de producción al trabajador más lento (Figura 5.9). Con ello aparecerán esperas reales o solapadas en los demás, o bien, estos producirán en exceso, generándose stocks intermedios.

Entrada MP

Salida PA

Figura 5.9. Puestos encadenados por dispositivo de manutención transportador.

5.4.2. Configuraciones básicas de circuitos (I y U) La disposición de los procesos en forma de U es tal que, a sus ventajas de poder trabajar pieza a pieza (no por lote) sin excesos de tiempos, ni stocks en proceso, con facilidades para la sincronización del proceso y reasignación de trabajadores, hemos de añadir la de que los puestos de entrada y salida de la línea se encuentran a la misma altura y pueden ser manejados por el mismo operario. Cada operario se ocupa de las máquinas que tiene a su alrededor pero en ningún caso hay aislamiento entre ellos. La línea en forma de

174

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U reduce al mínimo el tiempo que debe desplazarse el operario y la distancia que tiene que recorrer (Figura 5.10). Pero, sobre todo, la ventaja más importante de este tipo de disposición es la de permitir, con gran facilidad, la reasignación de un número mayor o menor de operaciones a cada trabajador, e incluso que existan más o menos trabajadores entre los que se repartan las operaciones de la línea. En este aspecto, esta disposición es la más flexible y avanzada.

Figura 5.10. La configuración U permite la reasignación de puestos y la incorporación o salida de operarios para ajustar el tiempo de ciclo a la demanda.

Otro tipo de disposiciones son las distribuciones en forma de l (línea recta), en las que los operarios pueden tener que desplazarse en recorridos mayores y con ello la sensación de que les fatiga caminar demasiado (Figura 5.11). Resulta frecuente que en estos casos se empiecen a manejar la máquinas en modalidad de producción por lotes. Las disposiciones en I están pensadas para cadenas de producción

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

175

donde el operario suele permanecer estático y son los componentes los que se mueven mediante mecanismos de transporte.

Salida

Entrada

Figura 5.11. Flujo de materiales con la configuración en I.

Entrada

Salida

Figura 5.12. Flujo de materiales con la configuración en U.

5.4.3. Diseño de la cadena: método de las gamas ficticias Gama ficticia común En un determinado taller, resulta frecuente que los circuitos de las diferentes referencias tengan analogías. El conocimiento de estas

176

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analogías puede facilitar mucho los estudios de distribución y orientarlos desde el principio en la dirección correcta. Si todos los productos fabricados tienen la misma gama de operaciones (es decir, que tienen la misma secuencia de operaciones), bastará disponer los puestos de trabajo en el orden de esta gama para obtener una buena distribución. Aunque las gamas de operaciones sean diferentes se puede hacer lo mismo de una forma muy aproximada colocando los puestos de trabajo que intervienen, en el mismo orden relativo. Entonces todo sucede como si el total de las referencias tuvieran una misma gama ficticia de operaciones (secuencia de puestos de trabajo genérica) en la cual, según los casos, ciertas operaciones serán omitidas. Tomemos como ejemplo un taller que tenga ocho tipos de puestos de trabajo, que denominaremos A, B, C, D, E, F, G, H. Si se tienen las gamas de fabricación siguientes: Producto 1: A → C → E → F → G → H Producto 2: B → D → G → F → H Producto 3: A → C → E → D → G → H todas ellas derivan de la misma gama ficticia: A→B→C→D→E→G→D→F→G→H que se obtienen repitiendo tantas veces como sea necesario los puestos de trabajo que se presentan en órdenes relativos diferentes. Clasificación de las gamas Si la gama no tiene la longitud restringida, siempre será posible obtener una gama ficticia de la que deriven todas las gamas de un taller. Sin embargo, las gamas ficticias no tienen interés más que cuando siendo las referencias análogas, la gama resultante sea suficientemente corta. Cuando no se dé esta situación, será posible clasificar las referencias del taller en un cierto número de categorías. Entonces estaremos en condiciones de poder estudiar separadamente la distribución de los puestos de trabajo para cada categoría de fabricación.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

177

Si queda un resto de referencias distintas, que no entran en ninguna de estas categorías, se hará el estudio pasándolas por alto y a continuación se tratará su caso particular, evitando que se compliquen las soluciones adoptadas para las referencias principales. Distribución de un grupo de referencias Sea un taller que fabrica cuatro productos diferentes: a, b, c, d, pero en los cuales las gamas de fabricación presentan bastantes analogías (Tabla 5.9). La fabricación utiliza nueve tipos de puestos de trabajo: A, B, C, D, E, F, G, H y K. Para cada producto conocemos: • La gama de operaciones de fabricación y para cada operación, el valor de los tiempos de preparación y de operación (Tabla 5.10). • La producción mensual. Tabla 5.9. Circuito de productos Tipos de puestos A B C D E F G H K

a 1-5 2 3 4-8 6 7 9 10 11

Productos fabricados y su circuito b c

♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

1-5 2 3 4-7 6

8

♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

1-4 ♦ ♦

1 2 2 ♦ 3 3-6 ♦ ♦ 6 5 ♦ 4 5 7 ♦ 7 ♦ 8 ♦ 8

d ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

El layout del taller se indica en la Figura 5.13. En ella, además se muestra el recorrido que hace cada una de las piezas por cada uno de los puestos de trabajo.

178

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Producto a

Producto c

Producto b

Producto d

Figura 5.13. Rutas de los productos dentro de la planta organizada por procesos. Situación inicial.

Número de piezas a producir mensualmente a

b

c

d

50 unidades

40 unidades

20 unidades

80 unidades

Deseamos distribuir los puestos de trabajo de tal forma que la manipulación de un puesto a otro sea lo más corta posible y que evite el máximo de retornos. Por otra parte, deseamos evitar, dentro de lo posible, el tener puestos de trabajo cargados insuficientemente. Para resolver este problema, vamos a buscar la gama ficticia común a los cuatro productos y se propone una distribución de los puestos de trabajo según las indicaciones de esta gama. La imposición de evitar a la vez los puestos poco cargados y los retornos, siendo contradictorias, podrían desorientarnos. Primeramente, vamos a yuxtaponer las cuatro gamas de operaciones sobre el cuadro «circuito de productos». Este cuadro tiene una fila por cada tipo de puesto; para cada gama frente a cada tipo

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

179

de puesto se inscribe el número de las operaciones que utilizan ese puesto. (Tabla 5.10.) El tiempo requerido para realizar la operación de una unidad dependerá del tipo de producto. Este dato se lista en horas en las columnas (T/Un). En la columna carga se calcula el consumo de tiempo en horas multiplicando el tiempo unitario por el número de unidades (T/Un*u).

Tabla 5.10. Tiempos de proceso por operación y tipo de pieza. Tiempos de operación en horas Operación

Producto a

Producto b

Producto c

Producto d

Carga Carga Carga Carga T/Un mensual T/Un mensual T/Un mensual T/Un mensual (50 Un) (40 Un) (20 Un) (80 Un) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

2 0,8 1 1,6 1 4,8 1 1 2,8 1,6 3,2

100 40 50 80 50 240 50 50 140 80 160

1,25 0,5 1,25 1,25 1 2,25 1,25 2

50 20 50 50 40 90 50 80

4,5 10,5 5 5 8,5 14,5 6 3,5

90 210 100 100 170 290 120 70

1,25 0,75 0,63 2,38 0,5 0,5 2,25 1,25

100 60 50 190 40 40 180 100

Se establece a continuación un primer cuadro de cargas mensuales por tipo de puesto (Tabla 5.11). Como en la Tabla 5.10, este cuadro tiene una fila por cada tipo de puesto y una columna que corresponde a cada uno de los números de las operaciones de las gamas: la columna 1 corresponde a las primeras operaciones del total de las cuatro gamas, la columna 2 a las segundas operaciones, etc.

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Tabla 5.11. Tabla inicial de cargas mensuales por tipo de puesto Tipos de puestos A B C D E F G H K

Carga N.o de men- puestos 10 11 sual necesarios total

Número de la operación en la gama 1 340

2

3

4

5

100 90

6

7

8

9

530 120 120 210 150 360 100 130 330 50 50 620 190 170 330 690 40 50 90 300 140 440 250 80 330 160 160

3 1 2 4 4 1 3 2 1

En estas columnas se anotan las cargas mensuales correspondientes, para cada tipo de puesto, a cada número de operación. Por ejemplo: • Los puestos A se utilizan en primera operación por los productos a, b, c y d (aparecen en la Tabla 5.9); conociendo los tiempos y el ritmo mensual de producción, se calcula la carga mensual (Tabla 5.11) correspondiente a cada producto, que son 340 horas (100 + 50 + 90 + 100), este valor es el que se inscribe en la columna 1, fila A; • El puesto A, es utilizado en la cuarta operación del producto c; se anota, en la columna 4, línea A, la carga correspondiente, que son 100 horas. • Y así sucesivamente. A continuación se suma, en la penúltima columna, la carga total mensual de cada tipo de puesto; después en la última columna se inscribe el número de puestos necesarios de este tipo, teniendo en

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

181

cuenta que el tiempo de funcionamiento del taller es de 200 horas por mes. Examinemos la tabla anterior. Si la gama ficticia común realizara los puestos de trabajo exactamente en el orden el que están indicados: A, B, C, D, E, F, G, H y K, todas las cifras anotadas entre las columnas 1 y 11 se situarán sensiblemente sobre la diagonal de la tabla, desde la parte superior de la columna 1, hacia la parte inferior de la columna 11. Volvamos a empezar este cuadro repartiendo los puestos de forma que, en la medida de lo posible, se cumpla una disposición diagonalizada. Como las cifras indican las cargas, y existen puestos de los cuales necesitamos un número mayor a uno, podemos desagrupar algunos de estos puestos procurando concederles una carga conveniente. Es decir, que por el hecho de la desagrupación, no haya la necesidad de aumentar el número de puestos necesarios inicialmente. Por ejemplo: • Las cargas del puesto A para las operaciones 4 y 5 suman un total de 190; podemos, por lo tanto, tomar un puesto A y colocarlo entre los puestos D y E, lo cual mejora la disposición en diagonal. • La carga del puesto D para la operación 6 es de 330; tomamos dos puestos D para colocarlos entre F y G. • A otro puesto D correspondiente a la carga 100 para las operaciones 8 se le hará descender por debajo de los puestos G. • Etcétera. Después de estas modificaciones, obtenemos un segundo cuadro (Tabla 5.12) en el que la disposición en diagonal es casi satisfactoria. Esta solución todavía podría mejorarse en cuanto a su diagonalización; no obstante, el objetivo del ejercicio no es obtener una diagonal perfecta, sino llegar a la construcción de la gama ficticia. Por lo que dejaremos la tabla tal como está y continuaremos la ordenación de los puestos una vez hayamos estudiado cómo quedan los circuitos de cada producto.

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Tabla 5.12. Tabla diagonalizada de cargas mensuales por tipo de puesto Tipos de puestos A B C D A E F D E G D H K

Carga N.o de men- puestos 10 11 sual necesarios total

Número de la operación en la gama 1 340

2

3

4

5

6

7

8

9

340 120 120 210 150 360 60 80 140 100 90 190 190 170 360 40 50 90 330 330 330 330 300 140 440 50 50 100 250 80 330 160 160

2 1 2 1 1 2 1 2 2 3 1 2 1

Teniendo en cuenta la nueva sucesión de puestos de trabajo generada en la Tabla 5.10, vamos a examinar los circuitos obtenidos para los cuatro productos, representándolos sobre un nuevo cuadro (Tabla 5.13). El examen de la Tabla 5.13 permite hacer un cierto número de observaciones que permitirán mejorar el resultado: • Los circuitos de a y d presentan un retorno desde D (fila 11) hacia G (fila 10); se puede eliminar pasando por encima de G el puesto D colocado en la fila 11. • Al quedar desocupados los dos puestos E de la novena fila, pueden volverse a agrupar con los otros dos puestos E de la sexta fila.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

183

Tabla 5.13. Diagrama de proceso de los circuitos modificados. N.o

Tipos de puestos

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

A B C D A E F D E G D H K

Circuitos de los productos fabricados a b c d ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

♦

♦

♦

♦

♦ ♦ ♦ ♦

♦ ♦ ♦

♦ ♦

♦

♦

♦ ♦

♦ ♦

♦

♦

♦

• Es posible apreciar que también se pueden reagrupar los dos puestos D de la octava fila, con el puesto D de la onceava fila, después de hacer los dos cambios anteriores. Estas observaciones nos permiten adoptar como sucesión de puestos en el taller la solución siguiente: A (2), B, C (2), D, A, E (4), F, D (3), G (3), H (2), K Un posible layout resultante sería el mostrado en la Figura 5.14. Cabe destacar que este nuevo layout no aumenta el número de puestos de trabajo (recursos) necesarios, sino que reagrupa los puestos disponibles inicialmente y los dispone en una forma que facilite la fluidez del tránsito de los elementos. Es fácil de apreciar una circulación de los productos mucho más fluida, descartándose los retornos y los desplazamientos innecesarios.

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Producto a

Producto c

Producto b

Producto d

Figura 5.14. Rutas de los productos dentro de la planta organizada por producto. Situación final.

5.5. PRODUCCIÓN CELULAR 5.5.1. Introducción Cuando en esta sección nos referimos a la producción celular estamos refiriéndonos a un tipo de producción con las siguientes características: • Procesos productivos de ensamblaje (manual o semiautomático). • Líneas de ensamblaje (generalmente células en U) multiproducto, compactas y muy flexibles, capaces de producir pequeños lotes de varios productos diferentes. • Los productos con procesos compatibles (equivalentes) pueden ser ensamblados en una única célula de producción.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

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• Productos con una demanda elevada y continua en el tiempo, pero no lo suficiente elevada como para tener una línea exclusiva o con gran capacidad. La producción celular constituye un híbrido entre una configuración por producto y una configuración por proceso. Si centramos nuestra atención exclusivamente en la unidad básica de la producción celular, la célula en U, descubrimos uno de los mejores ejemplos de distribución en planta orientada a producto: la configuración física sigue estrictamente el flujo productivo del producto, con puestos contiguos, trabajando unidad por unidad. Sin embargo, si ampliamos la perspectiva, descubrimos que varias células de producción configuran un taller de ensamblaje, que a su vez está ligado con otros talleres productivos en el seno de la fábrica (como por ejemplo talleres de inyección, embutición, tratamiento superficial, incluso almacenes...). En este sentido, la producción celular es también un ejemplo de configuración por proceso: se ubican en un taller procesos similares (en este caso de ensamblaje) con problemáticas y soluciones similares. En las siguientes secciones se expondrán los conceptos básicos de la producción celular en el sentido descrito. Primero, entraremos en detalle en la configuración conocida como «célula en U», incluyendo su diseño y forma de aprovisionamiento. Para terminar veremos cómo varias células en U pueden combinarse para formar un taller de ensamblaje coherente. También de forma introductoria, cómo ese taller puede ligarse con otros talleres de la fábrica, creando un flujo coherente de material. 5.5.2. Un poco de historia El concepto de células en U —también conocidas como líneas en U Toyota— fue desarrollado en los años sesenta por la empresa Toyota Motor Company como una parte de su sistema de producción, más conocido como JIT (Just In Time).

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En una época en que se consideraban la automatización y la tecnología como la única vía de mejora competitiva, era chocante que Toyota organizase sus fábricas en torno a pequeñas células de montaje manual muy sencillas, sin apenas automatismos ni robots, en las que la producción se planificaba prescindiendo de complejos sistemas informáticos simplemente con un sistema de tarjetas (kanban) que circulaban en el interior de la fábrica.

5.5.3. Peculiaridades de las células en U Las células en U son el resultado de una filosofía de trabajo. Combinan las ventajas de la distribución en planta por proceso y la distribución en planta por producto. Se basan en unos conceptos sencillos pero muy eficaces que son los siguientes: • La búsqueda y supresión permanente del NO-valor añadido. • La reducción de stocks. • La flexibilidad de las instalaciones. • La preocupación por la optimización del flujo de materiales. • La mejora continua desarrollada con la participación de los propios operarios de producción. Algunas ventajas de esta distribución: • La reducción de las distancias entre las distintas máquinas facilita que un mismo operario pueda acceder a varias de ellas. Ello facilita el equilibrado de la línea y también la adaptación de este equilibrado a la demanda cambiante de forma rápida y sencilla. Esto requiere, por supuesto, un elevado grado de polivalencia de los trabajadores. • Elimina el stock en curso gracias al flujo unidad por unidad. • Los desequilibrios de la célula se detectan muy fácilmente. • Facilita la comunicación y la ayuda mutua al estar los trabajadores físicamente muy cerca unos de otros.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

187

• Permite la variación de la cadencia manteniendo la productividad y ajustar el número de operarios números no enteros. Por ejemplo, cuando se requiere un numero de operarios igual a 4,5 se puede trabajar la mitad del tiempo con 4 operarios y la otra mitad con 5. 5.5.4. ¿Cuándo usar una célula en U? Las células en U pueden adaptarse a casi cualquier situación concreta de proceso y producto, pero su campo de aplicación natural es en procesos de ensamblaje manuales o semiautomáticos. Algunas situaciones que permiten sacar el máximo provecho de una célula en U son los siguientes: • Proceso totalmente manual o con alguna fase automática. • Cadencia de producción entre 25 y 90 s. • Tiempo de ensamblaje manual tal que el número de operarios necesarios sea entre 4 y 6. • Producto de peso reducido que permita la transferencia manual entre puestos. • Forma y volumen adecuados para transportarlo manualmente de forma fácil. • Embalajes de tamaño reducido. Si se busca una configuración compacta de los puestos de trabajo y distancias reducidas entre ellos, se debe tender hacia embalajes muy manejables y de dimensiones reducidas. 5.5.5. Diseño de una célula en U. Conceptos generales Como ya se ha explicado, una célula en U es una línea de montaje manual con poca o ninguna automatización y con unas características especiales. Lo más llamativo de la célula en U es la geometría a la que debe su nombre. Sin embargo, una distribución en planta (layout) en forma de U no es condición suficiente.

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El concepto de «célula en U» no es únicamente un concepto geométrico sino que configura por sí mismo el núcleo de un auténtico sistema productivo que abarca la parte física (disposición en planta o layout), el diseño del proceso productivo (flujo unidad por unidad), la gestión de la producción (flujo tirado), la estrategia de aprovisionamiento (ciclado) y los mecanismos de mejora continua (KAIZEN). Por tanto, la configuración física de la célula en U no es un fin en sí mismo, sino el medio para conseguir una forma determinada de producir. Es esa forma de producir basada en la eliminación sistemática del no-valor añadido, la flexibilidad y la mejora continua lo que crea las características sin las cuales no podemos decir que tenemos una auténtica célula en U. Estas características se listan a continuación: — En lo que se refiere al Layout: • El interior de la «U» debe estar totalmente libre de cualquier obstáculo: material, cajas, mesas, stock... El interior de la «U» es un espacio solo para personas. • Todos los puestos de trabajo deben estar orientados hacia el interior de la «U» de forma que ninguno quede aislado de los demás (véase Figura 5.16). • Las distancias entre puestos de trabajo deben ser reducidas (entre 80 y 100 cm) así como la anchura de la «U» entre 110 y 150 cm). De este modo se permite el desplazamiento de los operarios entre puestos. — En lo que se refiere al proceso: • El proceso de ensamblaje debe ser unidad por unidad, de manera que entre dos puestos consecutivos haya como máximo una unidad en proceso. Los stocks intermedios están prohibidos. — En referencia al aprovisionamiento: • Debe ser posible aprovisionar material a cada puesto de trabajo y evacuar el producto acabado sin entrar en el interior de la «U».

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

Aprovisionamientos dentro de la célula en “U”

Mesas de trabajo muy grandes en comparación con el tamaño del producto

Puestos de trabajo aislados y muy separados

Una sola cubeta por componente

Paleta de aprovisionamiento con 3 días de autonomía

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Stock en curso entre puestos de trabajo

Contenedor de producto acabado muy grande

Figura 5.15. Layout de una célula en U con deficiencias frecuentes.

Aprovisionamientos en cajas pequeñas y manejables

Puestos de trabajo contiguos y cercanos (aprox. 0,9 m)

Flujo unidad por unidad sin stock intermedio Aprovisionamientos dinámicos “non stop”

Interior de la “U” totalmente libre de obstaculos Anchura de la “U”: 1,2 m aprox.

Producto acabado en pequeños contenedores

Figura 5.16. Layout de una célula en U correctamente configurada.

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Figura 5.17. Ejemplo de un carril dinámico.

• Los puestos de trabajo deben tener una disposición del material de forma que el final de un contenedor no implique el paro del puesto. • Para ello un dispositivo muy útil es lo que se conoce como carril dinámico (Figura 5.17). En las Figuras 5.15 y 5.16 se han podido ver de forma más clara las características de una verdadera célula en U en comparación con una configurada de forma deficiente. 5.5.6. Célula en U y aprovisionamiento Una vez descritos los elementos físicos necesarios (layout, embalajes, elementos de manutención) pasaremos a describir cómo uti-

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

191

lizarlos conjuntamente mediante una estrategia de aprovisionamiento definida. La forma más común de enfrentar el problema del aprovisionamiento a los puesto de trabajo responde a uno de los dos modelos siguientes: aprovisionamiento por el propio operario o aprovisionamiento bajo demanda. En el primer caso, cada operador aprovisiona su puesto de trabajo cuando lo necesita. Este método provoca paros intermitentes del puesto de trabajo ligados al final de cada contenedor. Si un puesto de trabajo tiene varios contenedores que se acaban de forma no sincronizada, se puede llegar a un caso extremo de un puesto de trabajo que esté más tiempo aprovisionándose de distintos tipos de material que produciendo unidades. En el caso de aprovisionamiento bajo demanda, una persona se encarga de aprovisionar varios puestos de trabajo cuando estos lo demandan. Resuelve en parte el problema anterior al evitar que un puesto se pare. Sin embargo la demanda de material se sigue produciendo de forma aleatoria, lo que provoca que la persona encargada del aprovisionamiento, tan pronto se encuentre parada, se vea incapaz de satisfacer todas las peticiones. El resultado es que una persona puede encargarse solo de unos pocos puestos cercanos entre sí —muchos menos de los que daría un cálculo teórico de la carga de trabajo—. Este sistema puede degenerar rápidamente en auténticos «batallones» de operarios estresados moviendo material de un sitio a otro. Hay que recordar que en una célula en U se trabaja unidad por unidad y sin stock intermedio, por ello el paro de un puesto se hace especialmente grave, ya que en pocos segundos provoca el paro de toda la célula. Esto es algo especialmente interesante porque permite sacar a la luz los problemas y generar su resolución. El método de aprovisionamiento adecuado para las células en U se basa en aprovisionar los puestos de trabajo en flujo tirado (por consumo real), mediante ciclos definidos. Llamaremos a este método aprovisionamiento ciclado. Igual que decíamos que la célula en U constituye el núcleo de un auténtico sistema de producción, el aprovisionamiento ciclado constituye un auténtico sistema de aprovisionamiento que abarca:

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• El ordenamiento de los flujos productivos. • La estrategia de embalajes. • El aprovechamiento de espacios: si se varía el ciclo de aprovisionamiento se puede aumentar o disminuir el tamaño de la célula. Una vez dispuestos todos los elementos, el principio del aprovisionamiento ciclado es simple: establecer ciclos de duración fija que lleven a cada puesto de trabajo el material consumido durante el ciclo anterior. Se trata de repetir indefinidamente el ciclo: • picking de material de la zona de almacén; • ir al puesto de trabajo 1, cargar el material, retirar los contenedores vacíos; • ir al puesto de trabajo 2, cargar el material, retirar los contenedores vacíos; • ir al puesto de trabajo N, cargar el material, retirar los contenedores vacíos; • volver a la zona de picking; • dejar los contenedores vacíos, sustituirlos por otros llenos y volver a empezar. Para finalizar, decir que el parámetro crítico del diseño de todo el sistema es la frecuencia del ciclo de aprovisionamiento.

5.5.7. Dimensiones de una célula en U Las dimensiones de una célula en U configurada como la de la Figura 5.18, quedan determinadas por dos parámetros bastante independientes el uno del otro. Una vez se ha definido el producto (tiempo de ensamblaje, tamaño, dimensiones) y los contendores para los materiales (capacidad de

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

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Pasillo de aprovisionamiento separado

Zona de Producción. Solo para las personas

Flujo productivo

Flujo de aprovisionamiento

Figura 5.18. Célula en U y flujo de aprovisionamiento.

los contenedores, tamaño) podemos calcular muy aproximadamente el tamaño de la célula en U: • La anchura de la célula viene dada por la autonomía de aprovisionamiento que queremos darle a la célula (número de contenedores en cada puesto) la cual está ligada al ciclo de aprovisionamiento que definamos. • La profundidad quedará definida por el número de puestos de trabajo necesarios que, para un tiempo de ensamblaje fijo, depende de la cadencia de producción que necesitamos. De esta manera: • La profundidad será inversamente proporcional al tiempo ciclo (tiempo ciclo mayor implica una profundidad menor). • La anchura de la célula en U será inversamente proporcional a la frecuencia de reaprovisionamiento (a mayor frecuencia menor material necesario y menor anchura) y tendrá una relación directa con las dimensiones del material. • Nótese que el tiempo ciclo de la célula influye también en la anchura: para un mismo ciclo de aprovisionamiento, las nece-

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MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

sidades de material aumentan si el ciclo de producción disminuye (más consumo en el mismo tiempo = más material necesario en el puesto de trabajo). Esta característica ayuda a que, fijados unos productos estándares, se pueden conseguir unas células U de dimensiones bastante estándares. Esta idea es el embrión de la distribución en planta basada en células en U muy flexible que se explica en la siguiente sección. 5.5.8. Taller de ensamblaje basado en células U En el Capítulo 2 vimos la importancia de crear un puesto de trabajo estandarizado. Reproduciendo este puesto estándar resulta muy fácil construir células en U a su vez estándares. Como hemos visto en la sección anterior, una célula en U pueden configurarse con unas medidas estándar cuando tenemos procesos similares. Reproduciendo estas células en U estándares podemos generar una configuración en planta del taller de ensamblaje tremendamente flexible. Se trata de crear una configuración basada en estas medidas estándar que genere un flujo de materiales lógico y ordenado. Con estas configuraciones conseguimos definir y gestionar los dos grandes potenciales de productividad humana en una taller de ensamblaje: • Las tareas de ensamblaje manual del producto (desarrollados en el interior de las células en U). • La manipulación de materiales (desarrollados alrededor de las célula en U). Además conseguimos separar totalmente estos dos tipos de tareas, con lo que podremos aplicar técnicas de optimización específicas para cada una. Por ejemplo:

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

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• Los análisis de variabilidad para mejorar los ciclos productivos dentro de las células en U. • El aprovisionamiento ciclado para optimizar las manipulaciones de materiales. En la Figura 5.19 se presenta un posible ejemplo de la distribución en planta de un taller de ensamblaje basado en células en U, así como los flujos de materiales que genera. Como puede observarse, en un taller así configurado encontramos tres flujos productivos: • El flujo productivo propiamente. En él se concentran las operaciones de valor añadido sobre el producto. Queda circunscrito al interior de las células de trabajo. • El flujo de evacuación de carga o producto acabado. Obsérvese que con esta configuración queda circunscrito a un único pasillo central. • El flujo de aprovisionamiento de componentes y materias primas se desarrolla por pasillos totalmente separados del flujo de

Área óptima para situar el almacén de P.A.

Área óptima para situar el almacén de componentes

Flujo productivo Circuito de aprovisionamiento Circuito de evacuación de la carga

Figura 5.19. Composición de células U.

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producto acabado y puede establecerse un recorrido cerrado para realizar el aprovisionamiento. Como puede deducirse del ejemplo, planificar el espacio necesario para un taller de producción utilizando estos conceptos puede ser muy sencillo. Si a este tipo de configuración se le unen unos puestos de trabajo y unas células diseñadas para ser fácilmente desplazables de un sitio a otro, el resultado es una total modularidad del layout y una muy fácil reconfiguración si fuera necesario. Esta es otra de las grandes ventajas de este tipo de distribuciones. La vida de una fábrica es muy dinámica. Productos que nacen, productos que quedan obsoletos, optimizaciones en las instalaciones, nuevas tecnologías... a menudo estas situaciones generan la necesidad de modificar y reubicar células de producción o reconfigurar totalmente el área productiva. Esta configuración facilita enormemente poder hacer estos cambios de forma rápida, sencilla y económica.

5.6. DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DE POSICIÓN FIJA La distribución en planta por posición fija resulta interesante cuando no es conveniente mover el producto, ya sea porque este es de gran tamaño o peso, o porque tiene alguna característica específica que lo impida. Como consecuencia, el producto permanecerá inmóvil y serán los elementos productivos los que se acercarán y actuarán sobre él, ya sean operarios, maquinaria, o componentes a añadir al producto inicial. La distribución en planta deberá analizarse bajo la óptica de la secuencia y la maniobrabilidad de los recursos productivos que actúen en cada operación. A pesar de que muchos de los productos fabricados por posición fija comparten una serie de características generales, la producción de cada unidad puede considerarse como un proyecto en sí mismo. Son ejemplos de productos fabricados por distribución en posición fija los edificios, los buques mercantes fabricados en astilleros, máquinas y vagones de tren, aviones, vehículos espaciales o maquinaria industrial de grandes dimensiones.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

197

El problema de la distribución se centra en la disposición de los materiales durante la construcción o fabricación dependiendo de su nivel de uso, es decir, a mayor nivel de utilización se ubicarán en un lugar más accesible desde el punto de vista del producto. En ocasiones los materiales se ubican en círculos concéntricos al producto, de modo que a mayor frecuencia de uso, más interno será el círculo en el que se disponga, reduciéndose así el coste de transporte y manutención. Por otro lado, la secuencia de operaciones implicará distribuir los materiales y la maquinaria (móvil) de acuerdo con el momento en el que hayan de ser utilizados en el proyecto.

5.7. LAYOUT DE ALMACENES Hasta este momento nos hemos ocupado de la distribución en planta de los elementos productivos dentro de una planta industrial. No podemos acabar este capítulo sin introducir algunos conceptos sobre el diseño de un elemento fundamental en el sistema productivo: el almacén. Podemos definir un almacén como un espacio planificado para colocar, mantener y manejar artículos y materiales. En este sentido los objetivos principales de una buena distribución en planta de un almacén serán: • Maximizar la ocupación del espacio volumétrico. • Minimizar las manipulaciones de material. • Minimizar los espacios recorridos. El elemento que condiciona el diseño de un almacén es el tipo y tamaño de las mercancías a almacenar. Es evidente que no tienen los mismos requerimientos almacenar frascos de perfume que rollos de chapa metálica de dos toneladas. En esta sección vamos a ocuparnos del almacén más común, aquel diseñado para almacenar mercancías paletizadas.

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MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Decimos que una mercancía está paletizada cuando está colocada sobre una palet y adecuadamente embalada. Al conjunto palet-mercancía-embalaje lo llamaremos «bulto». Un palet es un elemento estándar (puede ser de madera, plástico o metal), que sirve de base al apilamiento de mercancías. Estos elementos tienen medidas y configuraciones estándar (véase Figura 5.20) y permiten el fácil manejo de los bultos mediante maquinaria especialmente diseñada para este fin. El diseño de un almacén estará muy condicionado por las características de los bultos a almacenar: • Dimensión en planta del bulto (que vendrá determinada por el tipo de palet utilizado). • Altura máxima del bulto. • Peso del bulto. Estos parámetros determinarán el tipo de elementos de almacenaje que necesitaremos y sus características, así como el tipo de maquinaria para manipularlos.

Figura 5.20. Ejemplo de diferentes tipos de palets. Los estándares más comunes son: Palet europeo: A = 120 cm; L = 80 cm; H = 15 cm. Paler americano (o industrial): A = 120 m; L =100 m; H = 15 cm.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

199

También determinará la configuración final del almacén y la capacidad máxima de almacenaje que podremos conseguir en numero de bultos. En el diseño de un almacén hay tres factores a considerar que están íntimamente relacionados entre sí: • El edificio y sus características: forma, dimensiones, altura de techo, ubicación de columnas, accesos... • Los elementos de almacenamiento: estanterías... • La maquinaria de manutención. 5.7.1. El edificio En el diseño de la distribución en planta de elementos productivos, normalmente se busca optimizar la ocupación superficial y raramente se considera la dimensión vertical. Sin embargo, cuando se diseña un almacén esta tercera coordenada es primordial. Para una misma superficie en planta, a más altura útil, más unidades se pueden apilar, y de esta manera aumentar el índice de ocupación por metro cuadrado construido. Por ello uno de los parámetros fundamentales a la hora de diseñar o seleccionar un edificio para usarlo como almacén es la altura útil. Las alturas útiles de los almacenes suelen variar entre 9 y 12 metros. Cabe destacar que las construcciones más altas implican también costes más elevados en obra civil. Otro aspecto a tener en cuenta es la situación de las columnas. En este sentido es ideal conseguir el mayor volumen posible diáfano para tener la máxima flexibilidad a la hora de definir la distribución en planta final. Las hileras de columnas siempre son un impedimento porque limitan el flujo de materiales y condicionan la ubicación de los elementos del layout (una columna no puede quedar en medio de un pasillo o de una estantería). Por último, la ubicación de las zonas de entrada y salida de mercancías determinan los flujos de materiales necesarios y por tanto condicionan la distribución en planta en el sentido de minimizar los espacios recorridos.

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5.7.2. Los elementos de almacenamiento Son los elementos sobre los que se colocan los bultos para ser almacenados. Los elementos más habituales son las estanterías. Son estructuras metálicas construidas mediante columnas y largueros. Las hay de diferentes dimensiones para adaptarse a las necesidades de cada situación concreta. Son muy fácilmente reconfigurables, especialmente en altura (véase Figura 5.21). Estas estanterías se colocan en hileras separadas por pasillos de anchura suficiente para que la maquinaria de manutención pueda operar.

Figura 5.21. Detalle de la estructura mecánica de una estantería. Ejemplo de configuración de almacén con hileras de estanterías con pasillos de acceso.

5.7.3. La maquinaria de manutención Son los medios mecánicos utilizados para mover los bultos tanto horizontalmente como en altura. En la Figura 5.22 y 5.23 se puede ver un esquema de los elementos más habituales en orden de menor a mayor complejidad.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

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Esquema de los elementos de manutención. De izquierda a derecha: • • • • • • •

Transpaleta manual. Transpaleta eléctrica Elevador eléctrico Carretilla elevadora retráctil. Carretilla trilateral. Carretilla elevadora contrapesada eléctrica. Carretilla elevadora contrapesada diesel. Figura 5.22. Elementos habituales de manutención.

Algunos de los elementos de manutención comunes. De izquierda a derecha: • Transpaleta eléctrica. Utilizada para mover horizontalmente la mercancía. • Carretilla retráctil. Posiblemente la más común. Utilizada para mover cargas tanto en horizontal como en vertical. Es muy flexible y requiere un radio de giro muy pequeño y por tanto muy poco pasillo para moverse. A cambio tiene limitado el peso que puede manipular. • Carretilla trilateral. Para movimiento horizontal y en altura. Se mueve siguiendo los tres ejes cartesianos y se desplaza a lo largo de los pasillos sin girar. Requiere un pasillo mínimo (1,2-1,5 m). Sin embargo, gira con mucha dificultad y requiere una elevada inversión y mantenimiento. • Carretilla contrapesada. Comúnmente denominada «toro». Para movimiento horizontal y vertical. Puede manipular grandes pesos pero requiere elevados radios de giro. Figura 5.23. Elementos comunes de manutención.

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MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

El uso de unos u otros elementos de manutención condicionan la distribución en planta del almacén puesto que hay que prever los espacios adecuados para que se desplacen y puedan girar. De esta forma la anchura necesaria de los pasillos entre estanterías varía en función de los elementos de manutención utilizados. Por ejemplo, una carretilla retráctil requiere pasillos de una anchura libre de 3 m aproximadamente; sin embargo, una trilateral necesita tan solo 1,5 m de pasillo. En cada caso es necesario encontrar un equilibrio adecuado entre la inversión en maquinaria, el aprovechamiento del espacio que conseguiremos y la mano de obra necesaria. 5.7.4. Ejemplos de layout de almacén En la Figura 5.24 se presenta un ejemplo ilustrativo de diseño de almacén. Se quiere diseñar el almacén de producto acabado adosado a la fábrica para una capacidad máxima de 825 palets. El producto se paletiza en palet europeo y el bulto tiene una altura total de 1.700 mm.

Salida de camiones

Playa de expedición

Flujo de la mercancía

Entrada desde Fábrica

18 m

El edificio que servirá de almacén ya está construido y es de forma rectangular de 18 × 38 metros útiles. La entrada desde la fábrica está en el centro de uno de los lados cortos y los muelles de carga y descarga de camiones en el otro lado corto.

38 m

Figura 5.24. Esquema general del almacén (sin medidas ni detalles finales).

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

203

El almacén tiene una altura útil de 10 m y se disponen de estanterías cuyos largueros tienen una longitud de 4 m (3,9 m útiles) y 10 cm de altura. El material se moverá con carretillas retráctiles convencionales. En la Tabla 5.14 podemos observar los datos relevantes del problema de diseño y sus implicaciones. Tabla 5.14. Dimensiones relevantes para el diseño y sus implicaciones Dato Palet europeo

Observaciones 1,2 m × 0,8 m

Implicaciones Condiciona el número de palets que podemos almacenar por larguero

Largo del larguero 3,9 metros útiles

Determina junto con el tipo de palet, el número de palets que se podrán almacenar en cada nivel.

Altura del bulto

1,7 m

Condiciona las alturas a las que podemos apilar los bultos

Altura del larguero 10 cm

Condiciona las alturas a las que podremos apilar los bultos.

Altura del edificio 12 m

Determina, junto con la altura del bulto y la altura del larguero, las alturas a las que configuraremos las estanterías.

Tipo de maquinaria Retráctil. Alcance Determina la anchura de pasillo de manutención en altura no necesaria y en su caso puede limidefinido tar la altura útil. Dimensiones en planta del edificio Situación de las entradas y salidas

18 × 38 m

Condiciona las hileras de estanterías y pasillos que podremos ubicar. Determina el flujo de las mercancías y por tanto la dirección óptima para colocar las estanterías

A continuación vamos a proponer una serie de pasos estructurados para encarar el diseño de un almacén.

204

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

PASO 1: Determinar la distribución en planta general. Para ello determinamos: • Orientación de las hileras de estanterías. En nuestro problema, dada la ubicación de las entradas y salidas, las hileras de estanterías deberán colocarse paralelas al lado más largo (siguiendo el flujo natural de la mercancía). De esta manera se optimizan las distancias recorridas. • Anchura de los pasillos. En nuestro caso utilizamos una carretilla retráctil para manipular, por lo que necesitamos un mínimo de 3 metros. • Zonas de carga y descarga. En nuestro caso el material puede entrar directo de la fábrica a la estantería, por lo que no hará falta playa de recepción. El material sale en camiones, por lo que habrá que prever una playa de expedición. PASO 2: Determinar el número de hileras de estanterías a colocar. Dentro del almacén colocaremos las hileras de estanterías separadas por un pasillo (de 3 metros en nuestro caso). Lo haremos colocando bloques «estantería-pasillo estantería» contiguos. Veamos las dimensiones en anchura de estos bloques. Estantería: debe alojar un palet de 1,2 m de fondo a los que añadiremos 0,1 m más para facilitar la manipulación. Por tanto cada hilera de estanterías requiere una achura de 1,3 m. Pasillo: en nuestro caso 3 m, como hemos comentado. El bloque completo: 1,3 + 3 +1,3 = 5,6 m. La anchura del edificio es de 18 m, por tanto podremos colocar 3 bloques (6 estanterías y 3 pasillos) y todavía sobrarán 1,2 m sobre los que decidiremos en el último paso cuando definamos el layout final detallado. Con los resultados de los pasos 1 y 2 podemos dibujar un esquema del layout sin dimensiones definitivas todavía. PASO 3: Determinar la configuración de cada módulo de estanterías. Para ello debemos calcular el número de palets que caben por nivel y el número de niveles (alturas) que podemos ubicar.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

205

Para ello hay que tener en cuenta que lateralmente, entre palet y palet, hay que dejar una cierta holgura (5-10 cm) y que en altura hay que dejar también holgura (10-15 cm) para posibilitar la extracciónubicación. En nuestro caso: • Palets por nivel: larguero de 3,9 m para ubicar palets de anchura 0,8 m. Podemos ubicar por tanto 4 palets con una holgura entre ellos de más de 10 cm. • Alturas posibles (véase Figura 5.25). Considerando la altura de techo (12 m.), la altura del palet (1,7 m), la altura del larguero (10 cm) y la holgura que dejaremos (20 cm), podemos ubicar 5 alturas.

2m

2m 100 200 2m

11 m

2000 1700 2m

2m

Figura 5.25. Esquema de los niveles.

Por tanto, en cada módulo de estanterías podremos ubicar: 4 × 5 = 20 palets.

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MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

PASO 4: Determinar el numero de módulos de estanterías que necesitamos. La capacidad máxima del almacén debe ser de 825 paletas; en cada módulo de estanterías caben 20 palets: por tanto, necesitaremos 42 módulos (y aún nos sobrarán 15 ubicaciones). PASO 5: Layout definitivo. En este paso configuraremos el layout final a partir de los resultados anteriores En el paso 2 calculamos el número de hileras de estanterías que podemos colocar: 6. En el paso 4 calculamos los módulos de estanterías necesarios: 42. Por tanto, en cada hilera de estanterías deberá estar formada por 42/6 = 7 módulos. Cada hilera tendrá una dimensión total de 7*4 = 28 metros. Como la longitud de la nave son 38 m, vemos que no habrá problema para ubicar la playa de expedición que necesitamos. Por otra parte, dado que nos sobra 1,2 m en anchura, daremos a los pasillos 0,40 m de holgura para facilitar la maniobrabilidad de los elementos de manutención. De esta forma el layout óptimo será el de la Figura 5.26.

3,4 m

Playa de expedición

3,4 m 3,4 m

18 m

10,4 m

3,4 m 38 m

Figura 5.26. Layout definitivo con medidas definitivas.

DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DEL SISTEMA PRODUCTIVO

207

En las Figuras 5.27 y 5.28 se puede apreciar una configuración real de almacén similar al del ejemplo desarrollado.

Figura 5.27. Configuración típica de almacén para operación con retráctiles.

Figura 5.28. Configuración típica de almacén para operación con trilaterales.

BIBLIOGRAFÍA CUATRECASAS, Ll. (1996): Diseño de procesos de producción flexible. Madrid: Ed. Productivity. CHASE, R. B.; AQUILANO, N. J., y JACOBS F. R. (2002): Manual de operaciones de manufactura y servicios. México: Ed. McGraw-Hill. HIRANO, H. (2001): Manual para la implantación del JIT. Ed. TGP Hoshin MAULEÓN, M. (2003): Sistemas de almacenaje y picking. Madrid: Ed. Díaz de Santos. MUTHER, R. (1981): Distribución en planta. Barcelona: Ed. Hispano Europea. PÉREZ, M. (1998): Manual técnico del almacenaje. Ed. Mecalux. SEKINE, K. (1993): Diseño de células de fabricación. Transformación de las fábricas para la producción en flujo. Madrid: Ed. Productivity.

6 Adaptaciones de diseño para procesos semiautomáticos

6.1. INTRODUCCIÓN La asignación de máquinas a operarios es un tema clásico de la organización industrial. Se trata de decidir qué o cuántas máquinas hay que asignar a un operario para que estas funcionen el máximo tiempo posible. Si el número de máquinas que asignamos al operario es bajo, las máquinas funcionarán con el mismo rendimiento que si cada una de ellas tuviera un operario exclusivo a su servicio. La carga de trabajo del operario será baja; en cambio, la carga de trabajo será alta si el número de máquinas asignadas es elevado, pero entonces aparecerá el fenómeno de las «interferencias». Por interferencia entre máquinas se entiende el tiempo de inactividad de las mismas, pues hay un tiempo de espera que va desde que la máquina requiere una intervención hasta que el operario, ocupado con otra máquina, vuelve a estar disponible. Si el número de máquinas que lleva el operario es bajo, entonces los costes de mano de obra serán relativamente altos. Pero si el número de máquinas que lleva un operario es demasiado alto se dispararan los costes de maquinaria, al estar estas desocupadas. 209

210

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

El objetivo es que la asignación debe hacerse de forma que el tiempo de inactividad del operario o de las máquinas resulte tan bajo como sea posible. Saturar al operario puede provocar la aparición de interferencias; si lo que queremos es saturar la máquina, lo conseguiremos a base de una baja ocupación del operario. Ninguno de estos criterios es adecuado pues ni la saturación de las máquinas ni la de los operarios son objetivos deseables. La asignación de máquinas tiene un objetivo económico, pues se trata de minimizar los costes de hombre y/o máquinas inactivas. La práctica más habitual para el estudio del diseño de métodos de trabajo es la elaboración de diagramas de actividades simultaneas que nos dan una idea del tiempo improductivo que hay en la producción y se puede hablar de cuatro tipos diferentes: • Diagramas hombre-máquina. • Diagrama equipo-máquina. • Diagrama hombre-varias máquinas. • Diagrama hombres en equipo. Este último diagrama no lo veremos en este capítulo, pues se utiliza en las cadenas de montaje y se representan de forma cronológica las operaciones que se tienen que realizar. El tiempo total se divide por el número total de operarios y se indican las operaciones que cada uno tiene que hacer. Para llenar los diagramas de actividades simultaneas se pone en la columna correspondiente cada una de las actividades que se realizan y al lado se ponen los tiempos que se necesitan para dichas actividades. 6.2. INTERACCIÓN PERSONA-MÁQUINA (DIAGRAMAS) Cuando una persona y un equipo operan conjuntamente para realizar el proceso productivo, el interés se concentra en el uso eficiente del tiempo de esta persona y del tiempo del equipo.

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

211

Cuando el tiempo del operador es inferior al tiempo de funcionamiento de la máquina, resulta útil para el análisis un diagrama persona-máquina. Si el operador puede operar varias máquinas, el problema consiste en determinar la combinación más económica de operador y máquinas para ir a buscar el mínimo coste debido a un tiempo de inactividad por parte del operario o de las máquinas. Ejemplo: diagrama persona-máquina (Pinturas Asucra): Tabla 6.1. Secuencia de actividades Persona

Máquina

T (en s.)

Empleado

T (en s.)

5

Escucha pedido

5

Inactiva

5

Espera

15

Toma el bote de pintura blanca e introduce la referencia del color solicitado

15

Inactiva

15

Espera

21

Inactivo

21

Realiza la mezcla

21

Espera

12

Coloca tapa del bote y cierra

12

Inactiva

12

17

Entrega el bote de pintura, espera el cobro, da el cambio

17

Inactiva

17

Cliente Pide pintura de un colorentre las referencias del catálogo

Recibe el bote de pintura, paga recibe el cambio

Mezcladora T de colores (en s.)

El tiempo de ciclo total es de 70 segundos y en esta operación intervienen el cliente, el empleado y la mezcladora de colores.

212

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Durante este ciclo, el cliente utilizó 22 segundos para hacer el pedido, recibir el bote solicitado, efectuar el pago y recibir el cambio (31% de carga). Todo si tenemos en cuenta que no haya colas. El empleado trabajó 49 segundos para colocar el bote de pintura blanca en la mezcladora, tapar el bote, entregar la pintura solicitad, recibir el dinero del cliente y entregarle el cambio (70% de carga o saturación del operario). La mezcladora de pintura estuvo trabajando durante 21 segundos (30% de carga o de saturación de máquina). Gracias a este tipo de diagramas podemos estudiar si hay posibilidad de poner una segunda máquina para que el empleado trabaje durante el periodo de inactividad que tiene con la primera máquina. Los diagramas de actividades simultáneas entre la persona y la máquina nos dan una idea de la cantidad de tiempo improductivo que hay en la producción. En este caso no hay solapamiento de trabajo entre el operario y la máquina. A continuación se describe un ejemplo en el que existe solapamiento entre el trabajo manual del operario y el trabajo de la máquina. Tabla 6.2. Versión A (sin solape de actividades) Operario

T en s.

Máquina

T en s.

Operario pone pieza en máquina

5

Inactiva

5

Inactivo

50

Fresado de la pieza

50

Operario saca pieza de máquina

5

Inactiva

5

Coge pieza y la traslada a una mesa

10

Inactiva

10

Control visual

25

Inactiva

25

Total tiempo ciclo: 95 s. % de saturación del operario:

45 ⋅100 = 47, 37% 95

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

% de saturación de máquina:

213

50 ⋅100 = 52, 63% 95

Si la operación automática puede desarrollarse sin la necesidad de control directo por parte del operario, resulta posible organizar el ciclo de trabajo de modo que el operario esté activo, ocupado en otras tareas, mientras la máquina procesa la pieza. Tabla 6.3. Versión B (sin solape de actividades) Operario

T en s.

Máquina

T en s.

Sacar pieza de máquina

5

Inactiva

5

Poner pieza en máquina

5

Inactiva

5

Coge pieza y la traslada a una mesa

10 Fresado de la pieza

50

Control visual

25

Espera

5

UM CICLO 5

Sacar pieza de máquina Poner pieza en máquina

5

Coger pieza y trasladarla a mesa Control visual

10

Fresado de pieza

50

5 10 15 20

Tiempo Ciclo = 60 s. 25 30 35 40 45 50 55 60 Proceso automático

25

Cronograma versión B. Con solape en las actividades.

Figura 6.1. Cronograma de operaciones.

El tiempo de ciclo se ha reducido a 60 s. El % de saturación del operario es:

45 ⋅100 = 75% 60

El % de saturación de máquina es:

50 ⋅100 = 83, 33% 60

214

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

La producción comparada entre ambas versiones consiste en evaluar el rendimiento en % de la versión sin solape respecto a la versión con solape de actividades. T ciclo A 95 ⋅100 ⋅100 = 158, 33% T ciclo B 60

Lo que nos indica una mejora de producción del 58,33%. 6.3. INTERACCIÓN EQUIPO-MÁQUINA Es la actividad que realizan dos o más operarios sobre una máquina. En estos casos se puede solapar tanto la actividad de los operarios entre sí como de ellos con la máquina. Tabla 6.4. Ejemplo de máquina con dos operarios Operario

T en s.

Sacar pieza de máquina

5

Poner pieza en máquina

5

Llevar pieza a la mesa

10

Espera

40

Operario 2

Control calidad

Espera

T en s.

20

Máquina

T en s.

Inactiva

5

Inactiva

5

Fresado

50

40

El tiempo de ciclo es de 60 s. El % de saturación del operario 1 es:

20 ⋅100 = 33, 33% 60

El % de saturación del operario 2 es:

20 ⋅100 = 33, 33% 60

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

El % de saturación de la máquina es:

215

50 ⋅100 = 83, 33% 60

6.4. INTERACCIÓN PERSONA-MÁQUINA Y EQUIPO-MÁQUINA El problema de asignación de máquinas a un operario es difícil de plantear si no se hacen algunas hipótesis. Una de ellas es la de suponer que todas las máquinas a asignar son idénticas. Con este supuesto eliminamos una de las preguntas: ¿qué máquinas asignar a un operario? Se tiene que conseguir que todas las máquinas que están a cargo del operario trabajen cerca de la saturación. Para resolver el problema de cuántas máquinas asignar al operario vamos a utilizar el método de cálculo directo. Después de encontrar dicho número máximo de máquinas (N) se comprobará si este número de máquinas es el que hace que el coste del producto sea mínimo. A continuación se definen una serie de parámetros: t: tiempo de máquina necesario para obtener una unidad de producto. T: tiempo total de ciclo. H: coste, por unidad de tiempo, de un operario. M:coste, por unidad de tiempo, de posesión de una máquina. m: coste de funcionamiento de la máquina correspondiente a la obtención de una unidad de producto. N: número de máquinas asignadas al operario. u: diferencia del precio de venta de una unidad de producto y el resto de los costes, excepto los de la máquina y la mano de obra del proceso objeto del estudio (3) A( N ) = N ⋅

t T

Producción = N ⋅

1 A( N ) =P P= T t

216

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Donde A(N) es el n.o efectivo de máquinas en funcionamiento. P es la producción por unidad de tiempo del grupo formado por las máquinas y el operario, si las N máquinas funcionan ininterrumpidamente. Hay que tener en cuenta que a causa de los tiempos de preparación, resolución de incidencias e interferencias, las máquinas pueden no funcionar todo el tiempo, con lo que el número medio de máquinas en funcionamiento es, A(N), que es siempre menor que N y la producción P = A(N)/t. El coste por unidad de producto (c) es igual al coste del grupo, máquina + hombre, por unidad de tiempo (H + N*M) dividido por la producción por unidad de tiempo (P): H H + N⋅M c= ⋅ t + m; c =  + M  ⋅ T + m  N   A( N )  Para casos de N ≤ Cuando

T podemos aplicar esta fórmula. τ

T T no es un número entero y N > donde : τ τ

T: tiempo total de ciclo

τ: tiempo total de mano de obra entonces la duración del ciclo para el conjunto del operario y las N máquinas es: τ*N A( N ) = N ⋅

t N ⋅t t = = con lo que : T N ⋅τ τ

c = (H + N · M) · τ + m El margen de beneficio por máquina y unidad de tiempo (b): b=

1  A( N ) 1 1 ⋅ ⋅ (u − m) − H  − M = ⋅  ⋅ (u − m) − H  − M N  t N τ  

(4)

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

217

La carga del operario (C) se puede definir como la proporción de tiempo en que el operario está activo, es igual al tiempo requerido para una intervención, por el número de intervenciones por unidad de tiempo de funcionamiento de la máquina (λ) y por el n.o de máquinas en funcionamiento A(N), es decir: C = λ · τ · A(N)

(5)

Ejemplo problema: En una sección de un taller hay un cierto n.o de máquinas idénticas con las que se hace una operación de mecanizado de piezas. Cada operación exige un trabajo manual de preparación de máquina que dura 10 minutos a actividad normal, seguido de un proceso automático de máquina que dura 11 minutos. El coste de un operario es de 800 u.m./hr, el coste de posesión de una máquina (cuota de amortización de la misma) es de 200 u.m./hr. y el coste de funcionamiento de la misma es de 50 u.m./pieza. El coste de materias primas y otros imputables es de 100 u.m./pieza y el precio de venta es de 365 u.m./pieza ¿Cuántas máquina hay que asignar a cada operario, a actividad normal, para que el coste de una pieza sea mínimo? ¿Cuál es este coste? ¿Cuál es el beneficio por máquina y hora? t = 10 minutos

t = 11 minutos

T = 21 minutos Figura 6.2. Cronograma esquemático del ciclo productivo.

N max <

T 21 = = 2,1 (Opciones : N = 2, N = 3) τ 10

218

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

N = 2 A( N ) = N ⋅

t 11 = 2 ⋅ = 1, 05 T 21

con lo que el coste (c) por unidad de producto: H + N⋅M 800 + 2 ⋅ 200 1 hr ⋅t + m = ⋅11 min ⋅ + 50 A( N ) 1, 05 60 min

c=

c = 259,5 u.m./pieza N = 3 es decir N >

(para N = 2)

T entonces T = N ⋅ τ , con lo que τ

A( N ) = N ⋅

t N ⋅ t t 11 = = = T N ⋅ τ τ 10

(A)N) = 1,1 y el coste por unidad de producto: c=

t⋅ H + N⋅M 1 hr 3 ⋅ 200 + m = 11 min ⋅ ⋅ 800 + + 50 1,1 A( N ) 60 min

c = 283,3 u.m./pieza (para N = 3) Con lo que se tienen que asignar N = 2 máquinas por darnos el menor coste por pieza fabricada. Para calcular el beneficio (b) por máquina-hora: b=

1 A( N ) 1 1, 05 ⋅ ⋅ (u − m ) − H − M = ⋅ ⋅ (265 − 50) − 800 − N t 2 11 ⋅1 / 60 −200 = 15, 68 u.m./maq - hr

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

219

6.4.1. Interferencias deterministas (diagrama persona-varias máquinas) Podemos hacer una hipótesis en la que los tiempos y las secuencias sean fijos; en este marco cabe una gran diversidad de situaciones, pero acotamos más el problema considerando únicamente ciclos en donde hay un tiempo de trabajo manual y un tiempo de máquina, que puede o no solaparse parcial o totalmente con el tiempo de trabajo manual.

τ : es el tiempo de trabajo manual en un ciclo. τ′: es el tiempo de trabajo manual con la máquina parada. τ″: es el tiempo de trabajo manual con la máquina en marcha (tiempo de máquina productivo). t : es el tiempo de máquina en un ciclo. T: es la duración de un ciclo. τ τ′ sin actividad

sin actividad

τ″

Operario

sin actividad Máquina

T T (ciclo)

En este cuadro tenemos las relaciones entre los diferentes tiempos de un ciclo

τ = τ′ + τ″ T = τ′ + t Ejemplo 1: secuencia de actividades de un operario (x) y dos máquinas (z) con los siguientes tiempos, τ′ = 2, τ″ = 0 y t = 3. El ciclo tiene una duración de 5 unidades de tiempo. En este caso las máquinas no tienen que esperar, en cambio el operario permanece inactivo 1 de cada 5 unidades de tiempo (1 unidad de tiempo durante el ciclo del sistema).

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Figura 6.3. Cronograma de los ejemplos 1 y 2.

220

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

221

Ejemplo 2: secuencia de actividades de un operario (x) y tres máquinas (y) con los siguientes tiempos,τ′ = 2, τ″ = 0 y t = 3. El ciclo tiene una duración de 6 unidades de unidades de tiempo. En este caso el operario actúa sin interrupción, pero hay interferencias, pues las máquinas tienen que esperar una unidad de tiempo para ser atendidas una vez a finalizado el ciclo. De todo ello deducimos que el número máximo que puede atender un operario sin que aparezcan interferencias es: N≤

T τ

(6)

El número máximo (N) que puede atender el operario es el tiempo total de ciclo dividido por el tiempo de trabajo manual. Si el cociente T/τ es entero, el número máximo de máquinas que tiene sentido asignar al operario es precisamente este cociente; si no lo es, el entero inmediatamente superior. Luego se prueba si este valor hace mínimo el coste unitario de producción, y de lo contrario se va bajando unitariamente el valor de N hasta encontrar este valor mínimo (tal como hemos visto anteriormente). Tabla 6.5. Operaciones de las máquinas 1 y 2 con un operario T en s.

Máquina 1

T en s.

Saca pieza de máquina-2

8

Fresado pieza 1

14

Prep. pieza 2 para máq. 2

5

Activa

Meter pieza 2 en máq. 2

5

Inactiva

Sacar pieza 1

3

Meter pieza 3 en máq. 1

Operario

Máquina 2

T en s.

Inactiva

8

Inactiva

5

4

Inactiva

5

Inactiva

3

Trepaje pieza 2

5

Inactiva

5

Activa

Inactivo

5

Fresado pieza 3

14

Activa

Saca pieza 2

4

Activa

Inactiva

13

4

222

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

En este caso vemos que hay una interferencia entre las dos máquinas de 4 unidades de medida que se produce cuando el operario mete la pieza 2 en la máquina 2, y la máquina 1 permanece parada sin atención del operario. 6.4.2. Interferencias aleatorias En este caso, las máquinas requieren una intervención del operario por incidencias, cuyo tiempo para resolverlas también puede ser aleatorio. Las interferencias aparecen aunque el operario solo tenga dos máquinas; en efecto, una máquina puede requerir una intervención mientras el operario está trabajando para resolver una incidencia en la otra máquina. En el caso determinista, la saturación del operario no es siempre la mejor solución; en el caso aleatorio, la saturación del operario suele ser una pésima solución ya que las interferencias reducen mucho el rendimiento de las máquinas. Dicho de otro modo, en el caso aleatorio, al aumentar N (número de máquinas asignadas al operario) A(N) no crece proporcionalmente a la producción sino que llega a estabilizarse, con lo que aumentaríamos los costes de producción y reduciríamos la productividad. El cálculo de A(N) suele hacerse por simulación, pero en algunos casos particulares se puede recurrir a fórmulas, procedimientos de cálculo, tablas o gráficos. Los modelos más sencillos tienen en común las siguientes hipótesis: • La intervención del operario se realiza con la máquina parada (mientras el operario la atiende, no puede generar una nueva incidencia). • La aparición de incidencias en una máquina que funcione es independiente de lo que sucede en las otras máquinas (máquinas independientes).

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

223

• El tiempo de funcionamiento de una máquina hasta la aparición de una incidencia se distribuye exponencialmente con un parámetro, λ, de valor constante a lo largo del tiempo. El valor de λ es inverso al tiempo medio de funcionamiento ininterrumpido y coincide con el número medio de incidencias por unidad de tiempo de funcionamiento de la máquina. Esta última hipótesis equivale a que la probabilidad de aparición de una incidencia es independiente del tiempo que lleva funcionando la máquina. Ashcroft estudió el caso en que el tiempo de resolución de una incidencia es constante y estableció formulas con las que se han obtenido tablas y gráficos. Las tablas son de doble entrada y contienen el número medio de máquinas en funcionamiento (número de Ashcroft ) correspondiente a un número, N, de máquinas a cargo de un operario y a un parámetro, p, igual al producto del número medio de incidencias por unidad de tiempo de funcionamiento y el tiempo requerido para una intervención (que es constante) p = λ*τ. Se busca en la tabla en valor de p que sea igual o que se aproxime más a dicho valor y obtenemos los diferentes valores de A(N) para cada valor dado de N. Por ejemplo: para un valor de p = 0,04 y N = 8 → A(N) = 7,64. Para un valor de p = 0,0114 y N = 24 (se toma el valor p = 0,0115) → A(N) = 23,68. Para estos modelos se supone que τ″ = 0 con lo que τ = τ′ con lo que (con lo que el tiempo de trabajo manual en el ciclo es igual al tiempo de trabajo manual con la máquina parada). Si observamos el sistema formado por el operario y N máquinas, veremos que se suceden ciclos, de duración diversa, cada uno de los cuales consta de una fase de inactividad del operario y una fase activa en que el operario repara un cierto número de máquinas (8). Para saber si N es el n.o de máquinas que hace mínimo el coste unitario del producto, se coge el valor de N – 1 y el de N + 1 para calcular los costes:

224

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Si los costes unitarios del producto para N – 1 y N + 1 son superiores a los de N, entonces N es el número idóneo de máquinas a asignar. Si el coste de N – 1 es inferior al de N y al de N + 1, entonces tenemos que seguir calculando los costes para N – 2 hasta encontrar un N – i cuyo coste unitario es inferior al N – i +1 y al N – i –1. El mismo procedimiento se aplica en caso de que el coste unitario del producto para N + 1 sea inferior al de N y al de N – 1. Calculamos el coste para N + 2 hasta encontrar un N + i cuyo coste es inferior al de N + i – 1 y al de N + i + 1. Ejemplo problema 1 de interferencias aleatorias: Una gran cantidad de máquinas tiene que ser atendida por diversos operarios, los cuales tienen que atender las incidencias que se producen de forma aleatoria en las máquinas con una tasa de 6 incidencias/hora-máquina. Cada máquina hace una unidad de producción cada 300 DMH. El coste por hora de máquina es de 3.500 u.m./hr y el coste del operario es de 2.800 u.m./hr. El tiempo necesario para atender una incidencia es de 50 DMH para operarios en formación (actividad 90) y de 36 DMH para operarios expertos (actividad 125). Calcular el número de máquinas que puede llevar cada operario en formación y cuántas puede llevar cada operario experto. Coste · (hombre + grupo de máquinas) = H + N · M = (2.800 + 3.500 · N) u.m./hr

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

Producción (hombre + grupo de máquinas) = =

c=

A(N) = t

A( N ) 300 DMH ⋅ P=

c=

225

1 hr 10.000 DMH

100 A( N ) 3 (unidades/hr)

Coste ⋅ (hombre + grupo maq.) Producción ⋅ (hombre + grupo maq.)

2.800 + 3.500 ⋅ N 84 + 105 N = u.m./unidad A( N ) A⋅(N) 100 ⋅ 3

— Caso de operarios aprendices: p = λ ⋅t =

6 ⋅ av. 50 ⋅ (DMH − maq ) 1 hr ⋅ ⋅ = 0, 03 hr − maq av. 10.000 DMH

Luego buscamos en las tablas de Ashcroft qué valor de A(N) le corresponde a cada valor de N para un p = 0,03, haciendo un cuadro comparativo con costes mínimos por unidad de producción. Asignaremos 21 máquinas/operario en formación al obtener así el coste unitario mínimo. — Caso de operarios expertos: p=

6 ⋅ av. 36 ⋅ (DMH − maq ) 1 hr ⋅ ⋅ = 0, 0216 hr − maq av. 10.000 DMH

Asignaremos 29 máquinas/operario experto por ser el coste unitario mínimo.

226

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Tabla 6.6. Costes unitarios para valores de N con operarios inexpertos N

A(N)

C = (84 + 105 · N)/A(N)

5

4,84

125,83

10

9,66

117,39

15

14,42

115,05

20

19,10

114,35

25

23,60

114,79

Vamos a ver qué pasa con N = 19, 21 19

18,17

114,42

20

19,10

114,35

21

20,02

114,34

22

20,93

114,38

Comprobamos N = 22

Ejemplo problema 2 de interferencias aleatorias: En una empresa de producción de cables metálicos hay 20 máquinas automáticas idénticas donde cada máquina puede producir 1 m lineal de cable cada 65 segundos. Tabla 6.7. Costes unitarios para valores de N con operarios expertos N

A(N)

C = (84 + 105 · N)/A(N)

15

14,65

113,24

20

19,50

112,00

25

24,23

111,80

30

28,93

111,79

29

28,00

111,7500

28

27,06

111,7517

Vamos a ver qué coste nos da N = 29

Siguimos disminuyendo N hasta que el coste ascienda

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

227

El coste de operario es de 25 EUR/hr y el coste de máquina es: a) 180 EUR/h en concepto de amortizaciones. b) 15 EUR/h como coste de funcionamiento por consumo de energía eléctrica. Aleatoriamente, con una frecuencia de 9 averías por hora de funcionamiento de máquina, se produce una rotura del cable y su reparación requiere una intervención manual del operario cuya medida de tiempo se ha realizado por cronometraje (actividad A normal = 100, tiempo de reloj T en segundos): Tabla 6.8. Muestreo de tiempos y niveles de actividad asociados T

68

75

63

60

66

80

71

77

61

69

A

102

95

110

112

103

93

107

96

107

109

En esta operación hay un coeficiente de descanso del 24%. 1. Calcular el tiempo normal representativo y el tiempo estándar para la reparación del cable. 2. Que hipótesis, no explicadas en el enunciado, se tienen que hacer para aplicar el modelo de Ashcroft al calculo de las interferencias? 3. Utilizando las tablas de Ashcroft, determinar el número optimo de máquinas a asignar a cada operario teniendo en cuenta: Cada operario tiene que tener el mismo número de máquinas. El coste de cada m lineal de cable producido tiene que ser mínimo. ¿Qué producción total de la sección (en m/h) se obtendrá? ¿Qué % de carga de trabajo tendrá cada operario?

228

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Solución: 1. Tiempo normal representativo (TNr) TNr =

∑ TR ⋅ FA Núm. de valores

TS = TNr ⋅ (1+ K )

Donde FA es el factor de actividad = Actividad / Actividad normal TS es el tiempo estándar y K es el suplemento de trabajo.

TNr =

68 ⋅

102 95 109 + 75 ⋅ + L + 69 ⋅ 100 100 100 = 70, 99 = 71s. 10

TS = 71 · (1 + 0,24) = 88,04 = 88 s. Consideramos el TS de 88 s. como la actividad exigible para la reparación del cable (τ) 2. Hipótesis de Ashcroft: — — — — —

Tiempo de servicio constante. Preparación con máquina parada. Una máquina parada no genera nuevas incidencias. Las máquinas son independientes. Paros exponenciales.

3. Los operarios tienen que tener el mismo número de máquinas con lo que N tiene que ser divisor de 20 : 1, 2, 4, 5, 10 y 20 Vamos a buscar el valor del parámetro p = λ · τ, donde λ es el número medio de incidencias por hora de funcionamiento de máquina. p = 9⋅

incidencias 1h ⋅ 88 s ⋅ = 0, 22 h 3.600 s

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

229

Con el parámetro p y los valores N (número de máquinas por operario) podemos encontrar el número medio de máquinas en funcionamiento (número de Ashcroft A(N)). Primero tendremos que calcular para los diferentes valores de N los siguientes datos: — Producción horaria por operario m. A( N ) = 3.600 ⋅ h − operario 65

— Producción horaria total   20  m.  m. = ⋅ h  h − operario   N 

— Coste total hora € 20 = 20 ⋅180 + ( A( N ) ⋅15 + 25) ⋅ h N

— Coste unitario € € = h m. m. h

— % carga del operario C = 0,22 · A(N) · 100 El coste unitario mínimo se obtiene para N = 2 con lo que harán falta 10 operarios que se harán cargo de 2 máquinas cada uno. La producción total de la sección será de 891,69 m de cable/hr. La carga de cada operario es del 35% con lo que le queda un 65% de tiempo libre para poder hacer operaciones que no impliquen des-

230

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

€/m

% carga op.

4346

4,785

18

89,1692 891,692

4091,5

4,588

35

3,03

167,8153 839,077

3952,3

4,710

67

5

3,61

199,9384 799,754

3916,6

4,897

79

10

4,54

251,4461 502,892

3786,2

7,529

100

N

A(N)

m/h-op

m/h

1

0,82

45,4154 908,308

2

1,61

4

€/h

plazamientos del lugar donde están las máquinas y que se puedan interrumpir en cualquier momento (ejemplo: hacer bobinas de 1.000 m, paletizarlas y retractilarlas).

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

231

Anexo: Tablas de Ashcroft p

N = 1 N = 2 N = 3 N = 4 N = 5 N = 6 N = 7 N = 8 N = 9 N = 10

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

0,01

0,99

1,98

2,97

3,96

4,95

5,94

6,93

7,92

8,91

9,90

0,02

0,98

1,96

2,94

3,92

4,90

5,88

6,85

7,83

8,81

9,78

0,03

0,97

1,94

2,91

3,88

4,84

5,81

6,77

7,74

8,70

9,66

0,04

0,96

1,92

2,88

3,84

4,79

5,74

6,69

7,64

8,58

9,52

0,05

0,95

1,90

2,85

3,79

4,74

5,67

6,61

7,53

8,45

9,37

0,06

0,94

1,88

2,82

3,75

4,68

5,60

6,51

7,42

8,31

9,19

0,07

0,93

1,86

2,79

3,71

4,62

5,52

6,42

7,29

8,15

8,99

0,08

0,93

1,85

2,76

3,67

4,56

5,44

6,31

7,16

7,98

8,76

0,09

0,92

1,83

2,73

3,62

4,50

5,36

6,20

7,01

7,78

8,50

0,10

0,91

1,81

2,70

3,58

4,44

5,28

6,08

6,85

7,57

8,21

0,11

0,90

1,79

2,67

3,53

4,38

5,19

5,96

6,68

7,33

7,89

0,12

0,89

1,77

2,64

3,49

4,31

5,10

5,83

6,50

7,08

7,55

0,13

0,88

1,76

2,61

3,44

4,24

5,00

5,69

6,31

6,81

7,19

0,14

0,88

1,74

2,58

3,40

4,18

4,90

5,55

6,10

6,53

6,83

0,15

0,87

1,72

2,55

3,35

4,11

4,80

5,40

5,90

6,25

6,48

0,16

0,86

1,71

2,52

3,31

4,04

4,70

5,25

5,68

5,97

6,14

0,17

0,85

1,69

2,50

3,26

3,97

4,59

5,10

5,47

5,70

5,82

0,18

0,85

1,67

2,48

3,22

3,90

4,48

4,94

5,26

5,44

5,52

0,19

0,84

1,66

2,44

3,17

3,83

4,37

4,79

5,05

5,19

5,24

0,20

0,83

1,64

2,41

3,12

3,75

4,26

4,63

4,85

4,95

4,99

0,21

0,83

1,62

2,38

3,08

3,68

4,15

4,48

4,66

4,73

4,75

0,22

0,82

1,61

2,35

3,03

3,61

4,04

4,33

4,47

4,53

4,54

0,23

0,81

1,59

2,33

2,98

3,53

3,94

4,18

4,30

4,34

4,34

0,24

0,81

1,58

2,30

2,94

3,46

3,83

4,04

4,13

4,16

4,16

0,25

0,80

1,56

2,27

2,89

3,39

3,73

3,90

3,98

4,00

4,00

232

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

p

N = 11 N = 12 N = 13 N = 14 N = 15 N = 16 N = 17 N = 18 N = 19 N = 20

0,000 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00

20,00

0,005 10,94 11,94 12,93 13,93 14,92 15,92 16,91 17,91 18,90

19,89

0,010 10,88 11,87 12,86 13,85 14,84 15,83 16,82 17,80 18,79

19,78

0,015 10,82 11,80 12,79 13,77 14,75 15,73 16,71 17,69 18,69

19,65

0,020 10,76 11,73 12,71 13,68 14,65 15,62 16,59 17,56 18,53

19,50

0,025 10,69 11,66 12,62 13,58 14,54 15,50 16,46 17,41 18,37

19,32

0,030 10,62 11,57 12,53 13,48 14,42 15,37 16,31 17,24 18,17

19,10

0,035 10,54 11,48 12,42 13,36 14,29 15,21 16,13 17,04 17,94

18,82

0,040 10,46 11,39 12,31 13,23 14,13 15,03 15,92 16,79 17,64

18,48

0,045 10,37 11,28 12,18 13,08 13,95 14,82 15,66 16,48 17,27

18,03

0,050 10,27 11,16 12,04 12,91 13,75 14,57 15,35 16,10 16,81

17,45

0,055 10,17 11,04 11,89 12,71 13,51 14,27 14,98 15,64 16,25

16,75

0,060 10,05 10,90 11,71 12,49 13,23 13,92 14,54 15,09 15,56

15,93

0,065

9,93 10,74 11,51 12,24 12,91 13,52 14,04 14,47 14,80

15,04

0,070

9,80 10,57 11,29 11,96 12,55 13,06 13,47 13,78 14,00

14,14

0,075

9,65 10,38 11,05 11,65 12,15 12,56 12,87 13,08 13,20

13,28

0,080

9,50 10,18 10,79 11,30 11,72 12,03 12,25 12,38 12,45

12,48

0,085

9,33

9,96 10,50 10,94 11,27 11,49 11,63 11,71 11,74

11,76

0,090

9,15

9,72 10,19 10,55 10,80 10,96 11,05 11,09 11,10

11,11

0,095

8,96

9,47

9,87 10,16 10,34 10,45 10,49 10,52 10,52

10,52

0,100

8,76

9,21

9,54

9,76

9,89

9,96

9,98

9,99 10,00

10,00

0,105

8,55

8,94

9,21

9,38

9,46

9,50

9,52

9,52

9,52

9,52

0,110

8,34

8,67

8,88

9,00

9,06

9,08

9,09

9,09

9,09

9,09

0,115

8,12

8,39

8,56

8,64

8,68

8,69

8,69

8,69

8,69

8,69

0,120

7,89

8,12

8,24

8,30

8,32

8,33

8,33

8,33

8,33

8,33

0,125

7,67

7,85

7,94

7,98

7,99

8,00

8,00

8,00

8,00

8,00

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

p

233

N = 21 N = 22 N = 23 N = 24 N = 25 N = 26 N = 27 N = 28 N = 29 N = 30

0,0000 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 0,0025 20,95 21,94 22,94 23,94 24,94 25,93 26,93 27,93 28,92 29,92 0,0035 20,92 21,82 22,92 23,91 24,91 25,90 26,90 27,90 28,89 29,89 0,0045 20,90 21,90 22,89 23,89 24,88 25,88 26,87 27,87 28,86 29,86 0,0055 20,88 21,87 22,87 23,86 24,85 25,85 26,84 27,83 28,83 29,82 0,0065 20,85 21,85 22,84 23,83 24,82 25,82 26,81 27,80 28,79 29,78 0,0075 20,83 21,82 22,81 23,80 24,79 25,78 26,77 27,77 28,76 29,75 0,0085 20,80 21,79 22,78 23,77 24,76 25,75 26,74 27,73 28,72 29,71 0,0095 20,78 21,77 22,76 23,74 24,73 25,72 26,71 27,69 28,68 29,67 0,0105 20,75 21,74 22,73 23,71 24,70 25,68 26,67 27,65 28,64 29,62 0,0115 20,73 21,71 22,70 23,68 24,66 25,65 26,63 27,61 28,59 29,58 0,0125 20,70 21,68 22,66 23,65 24,63 25,61 26,59 27,57 28,55 29,53 0,0135 20,67 21,65 22,63 23,61 24,59 25,57 26,55 27,53 28,50 29,48 0,0145 20,64 21,62 22,60 23,58 24,55 25,53 26,50 27,48 28,45 29,43 0,0155 20,61 21,59 22,57 23,54 24,51 25,48 26,46 27,43 28,40 29,37 0,0165 20,58 21,55 22,53 23,50 24,47 25,44 26,41 27,38 28,34 29,31 0,0175 20,55 21,52 22,49 23,46 24,43 25,39 26,36 27,32 28,28 29,24 0,0185 20,51 21,48 22,45 23,42 24,38 25,34 26,30 27,26 28,22 29,17 0,0195 20,48 21,44 22,41 23,37 24,33 25,29 26,24 27,20 28,15 29,10 0,0200 20,46 21,43 22,39 23,35 24,31 25,26 26,21 27,17 28,11 29,06 0,0205 20,44 21,41 22,37 23,32 24,28 25,23 26,18 27,13 28,08 29,02 0,0210 20,43 21,39 22,34 23,30 24,25 25,20 26,15 27,10 28,04 28,97 0,0215 20,41 21,36 22,32 23,27 24,23 25,17 26,12 27,06 28,00 28,93 0,0220 20,39 21,34 22,30 23,25 24,20 25,14 26,08 27,02 27,95 28,88 0,0225 20,37 21,32 22,27 23,22 24,17 25,11 26,05 26,98 27,91 28,83

234

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

p

N = 21 N = 22 N = 23 N = 24 N = 25 N = 26 N = 27 N = 28 N = 29 N = 30

0,0230

20,35 21,30 22,25 23,20 24,14 25,08 26,01 26,94 27,86 28,78

0,0235

20,33 21,28 22,22 23,17 24,11 25,04 25,97 26,90 27,81 28,73

0,0240

20,31 21,25 22,20 23,14 24,07 25,00 25,93 26,85 27,76 28,67

0,0245

20,29 21,23 22,17 23,11 24,04 24,97 25,89 26,81 27,71 28,61

0,0250

20,26 21,21 22,14 23,08 24,01 24,93 25,85 26,76 27,66 28,55

0,0255

20,24 21,18 22,12 23,05 23,97 24,89 25,80 26,71 27,60 28,43

0,0260

20,22 21,16 22,09 23,02 23,94 24,85 25,76 26,65 27,54 28,41

0,0265

20,20 21,13 22,06 22,99 23,90 24,81 25,71 26,60 27,48 28,34

0,0270

20,17 21,10 22,03 22,95 23,86 24,76 25,66 26,54 27,41 28,26

0,0275

20,15 21,08 22,00 22,91 23,82 24,72 25,61 26,48 27,34 28,18

0,0280

20,12 21,05 21,97 22,88 23,78 24,67 25,55 26,42 27,27 28,10

0,0285

20,10 21,02 21,93 22,84 23,74 24,62 25,49 26,35 27,19 28,01

0,0290

20,07 21,00 21,90 22,80 23,69 24,57 25,43 26,28 27,11 27,92

0,0295

20,04 20,96 21,86 22,76 23,65 24,51 25,37 26,21 27,03 27,80

0,0300

20,02 20,93 21,83 22,72 23,60 24,46 25,31 26,14 26,94 27,72

0,0305

19,99 20,90 21,79 22,68 23,55 24,40 25,24 26,06 26,85 27,61

0,0310

19,96 20,86 21,75 22,63 23,50 24,34 24,17 25,97 26,75 27,49

0,0315

19,93 20,83 21,71 22,59 23,44 24,28 25,10 25,89 26,65 27,37

0,0320

19,90 20,79 21,67 22,54 23,39 24,22 25,02 25,80 26,54 27,25

0,0325

19,87 20,76 21,63 22,49 23,33 24,15 24,94 25,70 26,43 27,11

0,0330

19,84 20,72 21,59 22,44 23,27 24,08 24,86 25,60 26,31 26,98

0,0335

19,80 20,68 21,54 22,39 23,21 24,00 24,77 25,50 26,19 26,83

0,0340

19,77 20,64 21,50 22,33 23,14 23,93 24,68 25,39 26,06 26,68

0,0345

19,73 20,60 21,45 22,27 23,08 23,85 24,58 25,28 25,93 26,52

0,0350

19,70 20,55 21,40 22,22 23,01 23,77 24,49 25,16 25,79 26,35

0,0355

19,66 20,51 21,35 22,15 22,93 23,68 24,38 25,04 25,64 26,18

ADAPTACIONES DE DISEÑO PARA PROCESOS SEMIAUTOMÁTICOS

p

235

N = 21 N = 22 N = 23 N = 24 N = 25 N = 26 N = 27 N = 28 N = 29 N = 30

0,0360 19,63 20,47 21,29 22,09 22,86 23,59 24,28 24,91 25,49 26,00 0,0365 19,59 20,45 21,24 22,03 22,78 23,50 24,16 24,78 25,33 25,82 0,0370 19,55 20,38 21,18 21,96 22,70 23,40 24,05 24,64 25,17 25,63 0,0375 19,51 20,33 21,13 21,89 22,62 23,30 23,93 24,50 25,00 25,43 0,0380 19,46 20,28 21,07 21,82 22,53 23,19 23,80 24,35 24,83 25,23 0,0385 19,42 20,23 21,00 21,74 22,44 23,09 23,68 24,20 24,65 25,02 0,0390 19,38 20,17 20,94 21,67 22,35 22,98 23,54 24,04 24,46 24,81 0,0395 19,33 20,12 20,87 21,59 22,25 22,86 23,40 23,88 24,28 24,60 0,0400 19,28 20,06 20,80 21,50 22,15 22,74 23,26 23,71 24,08 24,38 0,0405 19,24 20,00 20,73 21,42 22,05 22,62 23,12 23,54 23,89 24,15 0,0410 19,19 19,94 20,66 21,33 21,94 22,50 22,97 23,37 23,69 23,93 0,0415 19,13 19,88 20,59 21,24 21,83 22,36 22,81 23,19 23,48 23,70 0,0420 19,08 19,82 20,51 21,15 21,72 22,23 22,66 23,01 23,28 23,47 0,0425 19,03 19,75 20,43 21,05 21,61 22,09 22,50 22,82 23,07 23,25 0,0430 18,97 19,69 20,35 20,95 21,49 21,95 22,33 22,63 22,86 23,02 0,0435 18,92 19,62 20,26 20,85 21,37 21,81 22,15 22,44 22,65 22,79 0,0440 18,86 19,55 20,18 20,75 21,24 21,66 21,99 22,25 22,43 22,56 0,0445 18,80 19,47 20,09 20,64 21,11 21,51 21,82 22,06 22,22 22,33 0,0450 18,74 19,40 20,00 20,53 20,98 21,36 21,65 21,86 22,01 22,10 0,0460 18,61 19,24 19,81 20,30 20,72 21,04 21,29 21,47 21,59 21,66 0,0470 18,48 19,08 19,61 20,07 20,44 20,73 20,94 21,08 21,17 21,22 0,0480 18,34 18,91 19,41 19,82 20,15 20,40 20,57 20,69 20,76 20,80 0,0490 18,19 18,73 19,19 19,57 19,86 20,07 20,21 20,30 20,36 20,38 0,0500 18,04 18,54 18,97 19,31 19,56 19,74 19,86 19,93 19,96 19,98

236

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

BIBLIOGRAFÍA CHASE, R. B.; AQUILANO, N. J., y JACOBS, F. R. (2002): Manual de operaciones de manufactura y servicios. Madrid: Ed. McGraw Hill. R. COMPANYS, A. COROMINAS (1994): Diseño de sistemas productivos 2, en la colección Organización de la producción I. Barcelona: Ed. UPC.

7 Ejercicios resueltos

7.1. PROBLEMA 1. ESTUDIO DEL TRABAJO 7.1.1. Introducción Este problema pretende ilustrar mediante un ejemplo los conceptos de medición del trabajo. Para resolverlo es necesario haber adquirido los conocimientos siguientes: • Tiempo normal, actividad y tiempo estándar. • Ciclo total, ciclo manual, concedidos y producción.

7.1.2. Enunciado Se ha hecho un cronometraje para una operación donde hay un operario que lleva una sola máquina. Los datos que se han obtenido se muestran a continuación:

237

238

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Elemento

Tipo

TN (oo)

Supl.

Frec.

1

Manual, MP

560

17%

3/4

2

Manual, MP

442

20%

1/4

3

Manual, MM

300

16%

1

4

Màquina

1.000

—

1

La actividad pactada con los trabajadores es 120 centesimal. Se pide: a) Ciclo total, ciclo manual y producción horaria en los niveles normal, exigible y óptimo. b) Con el fin de ocupar los tiempos concedidos, se asigna al operario la realización de la operación adicional de llenar cajas con otras piezas, actividad manual e ininterrumpible, el ciclo normal de la cual es de 71°°. ¿Cuál es la producción exigible en cajas / hora? (tened en cuenta que no está llenando cajas todo el tiempo!) c) En seis horas y media de trabajo, el operario ha hecho 43 unidades con la máquina y ha llenado 525 cajas. ¿Ha cumplido con la producción exigible? 7.1.2. Resolución a) Ciclo total, ciclo manual y producción horaria en los niveles normal, exigible y óptimo.

EJERCICIOS RESUELTOS

Elemento TN

239

K

Ts

f

Cs = f · Ts

1

560

17%

655,2

0,75

491,1

MP

2

442

20%

530,4

0,25

132,6

MP

3

300

16%

348

1

348

MM

4

1.000

— 1.000

1

1.000

Máq.

CMP = 624

Ts = TN(1 + K) b) Con el fin de ocupar los tiempos concedidos, se asigna al operario la realización de la operación adicional de llenar cajas con otras piezas, actividad manual e ininterrumpible, el ciclo normal de la cual es de 71°°. ¿Cuál es la producción exigible en cajas / hora?

P120

710 + 10.000 = 1.520 ≈ 78, 947 c/h. 71 1, 2 Normal

Exigible

Optim.

Actividad

100

120

133,3

T′

624

520

468

T″

348

290

261

T

972

810

729

t

1.000

1.000

1.000

652

710

739

Ciclo

1.624

1.520

1.468

u.f./hora

6,158

6,579

6,812

Concedidos

240

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

t – T″ = Concedidos T′ + t = Ciclo c) En seis horas y media de trabajo, el operario ha hecho 43 unidades con la máquina y ha llenado 525 cajas. ¿Ha cumplido con la producción exigible? AObs =

71 × 525 × 43 × 972 × 100 = 121, 6 > 120 65.000

Ha cumplido 65.000 = 6,5 horas. 7.2. PROBLEMA 2. EQUILIBRADO DE LÍNEAS DE PRODUCCIÓN (CISA) 7.2.1. Introducción Este problema pretende ilustrar mediante un ejemplo práctico los conceptos de diseño y equilibrado de una línea de ensamblaje, relacionándolos con las condiciones laborales del entorno. Para resolverlo es necesario haber adquirido los conocimientos siguientes: • Takt time y tiempo ciclo: diferencias y similitudes. Cálculo. • Diagrama de proceso: herramienta para describir un proceso productivo. • Equilibrado de una línea de producción. Descripción del equilibrado mediante cronogramas y diagramas de equilibrado. • Stock en curso de fabricación y buffers (pulmones) dinámicos. • Distribución en planta de células en U. 7.2.2. Enunciado La empresa CISA (Cosas Inútiles S.A.) tiene en la actualidad un producto en el mercado de gran éxito comercial. Prevé un au-

EJERCICIOS RESUELTOS

241

mento importante en la demanda durante los próximos meses y por ello quiere rediseñar su proceso productivo para ser capaz de abastecer dicha demanda con el mínimo stock de producto acabado posible. Dicha demanda se espera que sea de 70.800 piezas por mes. El producto en cuestión es un juguete formado por 8 piezas que corresponden a 6 referencias de fabricación diferentes (véase Figura 7.1). Se dispone de un diagrama de proceso (véase Figura 7.1) facilitado por los ingenieros de producto donde se detalla un posible proceso de ensamblaje para el juguete. No hay ningún requerimiento específico respecto al orden de ejecución de las operaciones, salvo los marcados por la lógica de montaje del producto. Cabe destacar que las dos semiesferas que forman el cuerpo del muñeco se pegan con un pegamento que tiene un tiempo de secado de 3 minutos. A su vez, el proceso de impresión de la etiqueta se realiza mediante una impresora automática que requiere 2 s manuales para iniciar la impresión, la cual se realiza automáticamente durante 15 s. Debe considerarse que cada mes tiene 20 días laborables, en los que el trabajo se realiza en tres turnos y en cada turno se destina (siguiendo el convenio colectivo) un 10% del tiempo a descansos legales y actividades varias. Se pide: 1. Takt time y tiempo ciclo óptimo para la línea de producción en las condiciones indicadas. 2. Teniendo en cuenta que se desea organizar una célula de trabajo en «U»; determinar: tiempo de proceso, tiempo máquina, tiempo manual y número de estaciones mínimo para poder cubrir la demanda. 3. Definir un equilibrado adecuado para la célula de montaje mediante un cronograma. 4. Hacer el diagrama de equilibrado de la célula, determinar su eficiencia y determinar la capacidad real del proceso (en unidades por turno).

242

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

5. Cual será el stock de cuerpos semiesféricos en curso de fabricación mínimo para que la línea funcione adecuadamente (en unidades). 6. Dibuje, de forma esquemática, cómo distribuiría los puestos de trabajo y los elementos productivos en una célula U.

P2. Peluca

P4. Pegatina ojos

Taladro 1

P3. Brazo

P3. Brazo

Taladro 2

1A- Cuerpo semiesférico en contenedor

Taladro 3

2A- Coger cuerpo semiesférico y colocado 3A- Hacer taladros 1, 2 y 3. en su soporte 4A- Coger cuerpo taladrado y coger 5A- Depositar cordón de pegamento sobre cuerpo 6A- Coger segundo cuerpo semiesférico y pegarlo

1

10A- Coger peluca y clipar en taladro 1 11A- Coger brazo y clipar en taladro 2 12A- Coger brazo y clipar en taladro 3 13A- Pegar pegatina ojos 14A- Meter muñeco acabado en caja

P6. Caja cartón

5

Cordón pegamento

1 P5. Etiqueta impresa

´

5 3

7A- Colocar conjunto en soporte de secado 8A- Espera de secado (3 minutos) 9A- Poner subconjunto en soporte de ensamblaje

P1. Cuerpo semiesférico

1 1B- Caja plegada en contenedor 2B- Coger caja y poner 1 sobre la mesa

1C- Etiquetas en rollo original

180

3B- Montar caja

3

4

4B- Posicionar caja para colocar etiqueta 5B- Pegar etiqueta impresa en caja

10

6B- Posicionar caja para meter muñeco

4

1

1

2C- Accionar impresora

3C- Impresión 5 automática 4C- Despegar etiqueta 1 y posicionar sobre 4 1 7B- Cerrar caja

3 1

8B- Colocar caja en contenedor final 10B- Stock de producto acabado

Figura 7.1. Diagrama de proceso y esquema de montaje.

2 15 3

EJERCICIOS RESUELTOS

243

7.2.3. Solución 1. Takt time y tiempo ciclo óptimo para la línea de producción en las condiciones indicadas. El takt time es la pregunta ¿cada cuánto tiempo debería producir una unidad para satisfacer EXACTAMENTE la demanda del cliente? El takt time es la expresión de la demanda del cliente «traducida» mediante el esquema productivo (turnos de trabajo, tiempo productivo...). El cálculo se detalla en la tabla siguiente:

Demanda por mes

70.800

DÍAS POR MES

20

DEMANDA en Unidades / día

3.540

Minutos por turno

480

Tiempo no productivo por turno (10%)

48

Numero de turnos

3

Tiempo total diario para producir (min)

1.296

TAKT TIME (s) = Tiempo total/demanda diaria

22,0

El tiempo de ciclo es la respuesta a la pregunta ¿cada cuánto tiempo la línea de producción real produce una unidad? Si queremos producir sin stock de producto acabado, el tiempo de ciclo óptimo será el que coincida exactamente con el takt time. Por tanto: Tiempo ciclo óptimo (s)

22,00

244

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Debido a los condicionantes del proceso y el producto, no siempre será posible diseñar de forma que takt time y tiempo ciclo coincidan. En estas condiciones, para asegurar el servicio al cliente siempre se debe asegurar: tiempo Ciclo < takt Time 2. Teniendo en cuenta que se desea organizar una célula de trabajo en «U»; determinar: tiempo de proceso, tiempo máquina, tiempo manual y número de estaciones mínimo para poder cubrir la demanda. El tiempo de proceso es el tiempo total que hay que invertir para ensamblar una unidad (sería el tiempo que a una única persona le costaría ensamblar una única unidad de principio a fin). Por lo tanto, el tiempo de proceso será la suma de todos los tiempos de ensamblaje. El tiempo máquina será la parte del tiempo de proceso que se realiza automáticamente sin la intervención del operador. En nuestro problema estos tiempos corresponden al tiempo de secado y al tiempo automático de impresión. El tiempo manual será la suma de todos los tiempos de proceso que requieren intervención del operador. En general se cumple:

Tiempo de proceso = Tiempo máquina + Tiempo manual

De esta manera: Tiempo de proceso (s) (T manual + T automático)

255

Tiempo máquina (incluye secado) (s)

195

Tiempo manual (s)

60

EJERCICIOS RESUELTOS

245

El número de estaciones mínimo corresponde a repartir el tiempo manual (se supone que el tiempo máquina se realiza en paralelo con el tiempo manual) de forma que consigamos el tiempo ciclo previsto. Es decir:

N.o estaciones mínimo = Tiempo manual / Tiempo ciclo = 60/22 = 2,73

Si asociamos el concepto estación a «espacio físico en una distribución en planta», es evidente que el resultado deberá ser un numero entero. Por tanto, el número mínimo de estaciones para poder cumplir los requisitos será el entero inmediatamente superior:

Estaciones mínimas

3

3. Definir un equilibrado adecuado para la célula de montaje mediante un cronograma. Un cronograma describe los ciclos productivos de cada estación de trabajo, mostrando los solapes hombre máquina. En la Figura 7.2 se presenta un cronograma posible para la línea. Obsérvese que: • La línea funcionará al ritmo del puesto más lento y por tanto, el tiempo ciclo de cada puesto debe ser menor o igual que el tiempo ciclo que se quiere conseguir • El tiempo de secado no se ha descrito, pues se creará para ello un pulmón (buffer) dinámico. • No ha sido posible conseguir un tiempo ciclo real igual al tiempo ciclo objetivo pero si se cumple que TC < Takt time.

Figura 7.2. Cronograma del equilibrado con 3 puestos.

246 MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

EJERCICIOS RESUELTOS

247

4. Hacer el diagrama de equilibrado de la célula, determinar su eficiencia y determinar la capacidad real del proceso (en unidades por turno). El diagrama de equilibrado se muestra en la Figura 7.3.

TT=22s

P1

P2

P3

Figura 7.3. Diagrama de equilibrado.

El tiempo de ciclo real de la línea será de 21 segundos (el puesto más lento). La eficiencia del equilibrado será: Eficiencia = (TC1 + TC2 + TC3)/(n × TC) Eficiencia = (19 + 20 + 21)/(3 × 21) = 0,95 La capacidad real del proceso por turno será: Capacidad real = Tiempo para producir/TC Capacidad real = (480 – 48) × 60/21 = 1.234 u/turno 5. Cuál será el stock de cuerpos semiesféricos en curso de fabricación mínimo para que la línea funcione adecuadamente (en unidades). El stock mínimo corresponderá a tener una unidad de producto (1 producto = 2 cuerpos semiesféricos) en cada estación más el stock en curso debido al tiempo de secado.

248

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

El stock de secado será: 9 (3 × 60 / 22 = 8,18 y debemos escoger el entero superior). Stock en estaciones: 3 × 2

6

Stock de secado: 9 × 2

18

TOTAL

25

6. Dibuje, de forma esquemática, cómo distribuiría los puestos de trabajo y los elementos productivos en una célula U.

SOPORTE PARA TRANSPASAR LA UNIDAD SEMIELABORADA IMPRESORA

STOCK DINÁMICO DE SECADO (9 u)

STOCK DE APROVISIONAMIENTO SOPORTE DE EMSAMBLAJE

CARRILES DE SALIDA DEL PRODUCTO ACABADO

Figura 7.4. Distribución en planta de la célula U.

7.3. PROBLEMA 3. ANÁLISIS DE VARIABILIDAD 7.3.1. Introducción Este caso resuelto plantea las observaciones obtenidas de un análisis de variabilidad e ilustra las conclusiones que se pueden extraer a partir de su estudio y las acciones a emprender para mejorar la situación.

EJERCICIOS RESUELTOS

249

Para resolverlo es necesario haber adquirido los conocimientos siguientes: • • • •

Medición del trabajo. Análisis de variabilidad. Equilibrado de una línea de producción. Capacidad, productividad y tiempo ciclo.

7.3.2. Enunciado En una planta de producción nos encontramos con el problema de que una línea de ensamblaje no cumple con los objetivos previstos de capacidad y productividad. La línea ensambla un producto de forma manual mediante herramientas sencillas. Solo la estación P2 utiliza una pequeña prensa automática algo más complicada. La línea está diseñada con 4 estaciones de trabajo y cada una tiene un ciclo productivo con un tiempo asignado de 29 segundos, lo que implica una producción por turno de trabajo de 794 unidades. La realidad es que se producen un total de 600 unidades al turno. Consultados los afectados sobre las causas del problema las respuestas han sido las siguientes: • Por una parte los operarios de producción argumentan que los tiempos están mal calculados porque no tienen en cuenta muchos tiempos de paro que se producen, como por ejemplo el tiempo de reaprovisionamiento (cada operario debe aprovisionar su puesto cuando de queda sin un componente). • Los técnicos de métodos y tiempos argumentan que estos tiempos ya se han incluido en el cálculo de tiempos y que el problema es la actividad de los trabajadores y el hecho de que utilizan más tiempo del legalmente establecido para «necesidades personales». Para intentar resolver el problema se ha decidido realizar un análisis de variabilidad. Los datos del cronometraje se expresan en la Tabla 7.1 (se ha anotado la lectura directa del cronometro sexagesimal al final de cada ciclo).

250

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Tabla 7.1. Datos obtenidos por cronometraje 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Aleatoriedades observadas

P1

0:27 0:53 1:22 1:53 2:24 2:50

3:21 3:50 4:18 4:50 Operador se aprovisiona de una caja

P2

0:23 0:46 1:16 1:44 2:19 2:49

3:34 3:16 4:40 5:20 Aprovisionamiento caja, atranque prensa (3)

P3

0:24 0:56 1:37 2:07 2:35 2:59

3:32 4:12 4:36 5:00 Muelles enredados, problema al cogerlos

P4

0:22 0:45 2:07 2:47 3:47 4:12

4:53 5:17 5:40 6:40 Evacuación caja (2), producto defectuoso (2)

A partir de estos datos: 1. Construir el gráfico de variabilidad. 2. A partir del gráfico y teniendo en cuenta las opiniones de los implicados: hacer un diagnostico de los problemas principales de la línea. 3. Plantear las dos principales acciones para mejorar esta situación. 7.3.3. Resolución 1. Construir el gráfico de variabilidad. A partir de los datos de la Tabla 7.1 (en tiempo sexagesimal), podemos construir una tabla de duración de cada ciclo (en segundos sexagesimales) e identificar para cada puesto el tiempo máximo, el mínimo y la media. También calcularemos la variabilidad (en %) de cada puesto y listaremos la causa de la aleatoriedad mayor.

EJERCICIOS RESUELTOS

251

Tabla 7.2. Datos de variabilidad por puestos y causas de las mismas 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Min Media Max VAR Causa del máximo

P1

27

26

29

31

31

26

31

29

28

32

26

29

32

23% Aprovisionamiento caja

P2

23

23

30

28

35

30

45

42

24

40

23

32

45

95% Atranque prensa

P3

24

32

41

30

28

24

33

40

24

24

24

30

41

70% Muelles enredados

P4

22

23

22

40

60

25

41

24

23

60

22

34

60 170% Evacuación caja producto acabado

A partir de la Tabla 7.2 dibujamos el gráfico de variabilidad (Figura 7.5), en el que incluiremos el tiempo ciclo objetivo para la línea de producción. 2. A partir de la Figura 7.5, y teniendo en cuenta las opiniones de los implicados, hacer un diagnóstico de los problemas principales de la línea. 60

Tiempo

45 41 32

32

34 30

29 26

23

24

P1

P2

P3

Tc=29s 22

P4

Estación

Figura 7.5. Gráfico de variabilidad de línea.

Del análisis del grafico de variabilidad podemos extraer las siguientes conclusiones: • El tiempo ciclo de la línea de producción corresponde al tiempo ciclo del puesto más lento, por tanto 34 segundos. Ello implica una capacidad de la línea de 677 unidades/turno.

252

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

• La línea está bastante desequilibrada si nos fijamos en el tiempo medio (mucha diferencia entre el tiempo de un puesto y otro). Sin embargo, los tiempos mínimos están bastante equilibrados (similares entre sí). • Todos los ciclos son muy irregulares, con un alto índice de variabilidad. • Solo el primer ciclo productivo cumple con el tiempo ciclo asignado (29 s); coincide que este ciclo es el más regularizado (variabilidad 23%). • El ultimo puesto es el más lento y también el más irregular (a pesar de tener el tiempo mínimo más bajo). • Muchas de las aleatoriedades se producen por causa del aprovisionamiento. El diagnóstico de la línea podría ser el siguiente: La línea parece bien equilibrada ya que los tiempos mínimos son bastante homogéneos y situados por debajo del tiempo ciclo objetivo de 29 segundos. Sin embargo, muy probablemente las aleatoriedades que se producen son muy superiores a las que se habían previsto, lo que hace que los tiempos medios de operación sean mucho más elevados. Esta hipótesis está avalada por el hecho de que el puesto más regularizado sí que cumple con el tiempo ciclo (a pesar de tener el tiempo mínimo más elevado), mientras que los otros no. Por otra parte, la producción esperada para un tiempo de ciclo de la línea de 34 segundos (en vez de 29) sería: 794*29/34 = 677 unidades/turno, mientras que solo se producen 600. Ello puede ser un indicio de que efectivamente los trabajadores gastan más tiempo del establecido en descansos. 3. Plantear las dos principales acciones para mejorar esta situación. Podemos plantear dos acciones, una de carácter más general y otra más centrada en la línea. • De carácter general: estudiar con más detalle los problemas en el aprovisionamiento-evacuación de materiales. Muy proba-

EJERCICIOS RESUELTOS

253

blemente habría que reconsiderar si el autoaprovisionamiento es la forma más adecuada de trabajo. • De carácter más particular. Actuar sobre el cuello de botella (en este momento el puesto 4) intentando regularizarlo al máximo. Una disminución del tiempo medio de este puesto implica automáticamente un aumento de la capacidad de la línea. 7.4. PROBLEMA 4. INTERFERENCIAS / ESTUDIO DEL TRABAJO (CISA [B]) 7.4.1. Enunciado La empresa CISA (Cosas Inútiles S.A.) continúa llevando a cabo sus proyectos de reingeniería de procesos. En este caso pretende estudiar la productividad de un operario destinado en la sección de pintura. El operario en particular se encarga de la preparación y puesta en marcha de un proceso de pintado que lleva a cabo un robot. El proceso consiste en un conjunto de actividades manuales y automáticas que se detallan a continuación, y que componen un ciclo de trabajo: Tabla 7.3. Datos de operaciones «A» y tiempos asociados Operación

Tiempo normal

Tipo (MP/MM)

A1

Operario 25 s

Máquina Parada

Colocar 5 unidades en una bandeja, disponer la bandeja en el área de pintado y puesta en marcha del robot.

A2

Operario 10 s

Máquina Marcha

Control de ejecución inicial / ajustes.

A3

Robot 45 s

Máquina Marcha

Pintado de las 5 unidades por parte del robot (proceso automático).

A4

Operario 15 s

Máquina Parada

Retirada de la bandeja con las unidades pintadas y transporte de la bandeja a la etapa siguiente.

Descripción

254

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Sabiendo que en cada ciclo de trabajo se pinta una bandeja que contiene 5 unidades, y que el puesto de estudio trabaja un turno de 8 horas al día, de las cuales el 15% se destina a reservas, se pide: a) La capacidad normal proyectada y efectiva del conjunto operario + robot en una jornada de trabajo en unidades / día. b) La capacidad proyectada y efectiva del conjunto operario + robot en una jornada de trabajo en el caso que el nivel de actividad (o desempeño) fuera de 110 centesimal. En la etapa posterior al proceso de pintado enunciado más arriba, otro operario se encarga del proceso de cocido de la pintura, en el que la bandeja extraída se introduce en un horno de cocción rápida donde la superficie pintada se calienta durante 150 segundos para acelerar el proceso de secado de la pintura. El horno está diseñado para poder secar 1, 2 o 3 bandejas simultáneamente. El proceso de la etapa de cocido se detalla a continuación: Tabla 7.4. Datos de operaciones «B» y tiempos asociados Operaciones

Tiempo normal

Tipo (MP/MM)

B1

Operario 10 s

Máquina Parada

Colocar las bandejas, cerrar la puerta del horno y accionar el botón de encendido.

B2

Horno 150 s

Máquina Marcha

Proceso de cocido automático.

B3

Operario 20 s

Máquina Parada

Retirar las bandejas y disponerlas en el pulmón de enfriado.

Descripción

c) Calculen la capacidad normal proyectada y efectiva de esta etapa en unidades / día con el horno trabajando a 1, 2 y 3 bandejas, considerando que las condiciones laborales son las mismas que en la etapa anterior. Dado que los operarios de las dos etapas tienen una gran cantidad de tiempo inactivo (especialmente el de la etapa de cocido), se ha pensado en unificar los dos puestos y trasladar uno de los operarios a

EJERCICIOS RESUELTOS

255

otra sección. Desea mantenerse una capacidad efectiva del conjunto no inferior a las 1.300 unidades / día. Finalmente se pide: d) Diseñe el nuevo puesto de trabajo bajo las condiciones especificadas y con un solo operario, para ello debe calcular el nivel de actividad del operario, el número de bandejas simultáneas en el horno y la capacidad efectiva del conjunto. e) Dibuje un cronograma en el que se muestren detalladamente las operaciones y tiempos del operario, robot y horno en el ciclo conjunto definitivo. NOTA: Tenga en cuenta que el operario solo puede llevar a cabo una actividad simultáneamente. 7.4.2. Resolución a) La capacidad normal proyectada y efectiva del conjunto operario + robot en una jornada de trabajo en unidades / día. Secuencia Operario + Robot de pintura: Operario Robot (pintura) Figura 7.6. Esquema de cronograma del ciclo productivo «A».

A1 = 25 s. A2 = 10 s. A3 = 45 s. A4 = 15 s. Tiempo ciclo normal = 25+45+15 = 85s. Capacidad normal proyectada: Cn _ proyectada = 8 h ⋅

3.600 s 1 bandeja 5 unidades ⋅ ⋅ = 1.694 un/día 1h 85 s 1 bandeja

256

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Capacidad normal efectiva: De la jornada de trabajo hay que restar el tiempo destinado a reservas (15%) 3.600 s 1 bandeja 5 unidades ⋅ ⋅ = 1h 85 s 1 bandeja = 1.440 un/día

Cn _ efectiva = 8 h ⋅ (1 − 0,15) ⋅

b) La capacidad proyectada y efectiva del conjunto operario + robot en una jornada de trabajo en el caso que el nivel de actividad (o desempeño) fuera de 110 centesimal. El hecho de aumentar la actividad solo afectará a las operaciones manuales, es decir, a las que realiza el operario. Concretamente: A1’ = 22,73 s. A2’ = 9,1 s. A3’ = 45 s. A4’ = 13,64 s. Tiempo ciclo actual 110 = 22,73+45+13,64 = 81,4 Cproyectada _ 110 = 8 h ⋅

3.600 s 1 bandeja 5unidades ⋅ ⋅ = 1.769 un/día 1h 81, 4 s 1 bandeja

Cefectiva _ 110 = 8 h ⋅ (1 − 0,15) ⋅

3.600 s 1 bandeja 5 unidades ⋅ ⋅ = 1h 81, 4 s 1 bandeja

= 1.504 un/día

c) Calculen la capacidad normal proyectada y efectiva de esta etapa en unidades / día con el horno trabajando a 1, 2 y 3 bandejas, considerando que las condiciones laborales son las mismas que en la etapa anterior. Secuencia operario + Horno de cocción Operario Horno Figura 7.7. Esquema de cronograma del ciclo productivo «B».

EJERCICIOS RESUELTOS

257

B1 = 10 s. B2 = 150 s. B3 = 20 s. Tiempo ciclo = 10 + 150 + 20 = 180 s. Capacidad normal proyectada con 1 bandeja: Cnproyectada = 8 h ⋅

3.600 s 1 bandeja 5 unidades ⋅ ⋅ = 800 un/día 1h 180 s 1 bandeja

Capacidad normal efectiva con 1 bandeja: Cnefectiva = 8 h ⋅ (1 − 0,15) ⋅

3.600 s 1 bandeja 5 unidades ⋅ ⋅ = 680 un/día 1h 180 s 1 bandeja

El hecho de aumentar el número de bandejas no añade tiempo, pero sí que duplica o triplica la capacidad de esta etapa, por lo que: Cn_proyectada_2bandejas = 1.600 un/día Cn_proyectada_3bandejas = 2.400 un/día Cn_efectiva_2bandejas = 1.360 un/día Cn_efectiva_3bandejas = 2.040 un/día d) Diseñe el nuevo puesto de trabajo bajo las condiciones especificadas y con un solo operario, para ello debe calcular el nivel de actividad del operario, el número de bandejas simultáneas en el horno y la capacidad efectiva del conjunto. Nos piden que unifiquemos los dos puestos en uno y definamos las operaciones que debería realizar el operario: Teniendo en cuenta la productividad de ambos puestos, nos damos cuenta de que, a priori, se cumple la condición de obtener una productividad superior a 1.300 con un nivel de actividad normal y 2 bandejas. No obstante, al realizar el cronograma (véase Figura 7.8) de la secuencia de actividades dando prioridad (evitando tiempos muertos) al proceso de cocido (180 s frente a 2 operaciones de pintado que suman 170 s) vemos que se producen interferencias sobre el operario

258

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

y que no resulta factible terminar todas las operaciones en 180 s. Se produce un retraso de 20 segundos al final del ciclo con lo que se alarga el ciclo hasta 200 segundos para obtener 2 bandejas (10 unidades). Bajo las condiciones anteriormente expuestas la capacidad efectiva del conjunto sería de 1.224 un/día que resulta inferior a las 1.300 solicidadas. Ante esta cuestión se plantean dos alternativas 1, Aumentar la actividad del operario; 2, Estudiar un ciclo con 3 bandejas. La alternativa 1 nos resultaría poco atractiva pues el operario tendría una actividad superior a la normal junto con los tiempos concedidos; a pesar de ello podría estudiarse, concluyendo que el tiempo de ciclo objetivo sería de 188 segundos y el nivel de actividad deseado próximo al 112 centesimal. Mucho más interesante acaba siendo la alternativa 2. Donde se consigue un ciclo de 255 segundos (véase Figura 7.8) dando prioridad a la restricción más importante (que en este caso sería tres operaciones de pintado con un tiempo mínimo de 255 s frente al cocido de 180 s). En este caso se consiguen intercalar todas las operaciones sin interferir al operario y sin incurrir en retrasos. Con ello obtenemos un tiempo de ciclo de 255 s. Y 15 unidades por ciclo. En esta segunda alternativa la capacidad efectiva del conjunto resulta de 1.440 un/día (coincidiendo con la capacidad de la etapa de pintura que funciona sin retrasos), que cumple la condición de estar por encima de 1.300 un/día y pudiendo mantener un nivel de actividad normal del operario. Operario B1

A1

A2

A4

A1

A2

A4

A3

Pintura

B3

A3 B2

Cocido

180 Operario A1 Pintura Cocido

A2 B1

A4

A1

A4

A2 A3

A3 B2

A1

Tc = 200 s (Se interfieren)

A2

B3

A4

A3 Tc = 225 s (No se interfieren)

Figura 7.8. Cronograma de operaciones «A» y «B» con 2 o 3 bandejas en el horno.

EJERCICIOS RESUELTOS

259

7.5. PROBLEMA 5. CAPACIDAD Y EQUILIBRADO (IMAGINATIUM) 7.5.1. Enunciado La empresa «Imaginatium» va a empezar a producir un juguete denominado «Ranita Saltarina» del que ya tiene un prototipo (véase Figura 7.10), formado por 9 piezas diferentes (véase Tabla 7.5). En la Figura 7.11 se puede ver el esquema de montaje. El proceso de fabricación se describe a continuación con más detalle: El Cuerpo Chapa (1) se fabrica a partir de un rollo de chapa que se alimenta automáticamente a una prensa de embutición de tiempo de ciclo 5 s. Una vez conformado se pinta con una máquina automática de tiempo de ciclo 20 s. La pintura tarda 5 minutos en secarse. Tras el secado es necesario un control visual del acabado de la pintura. Una vez completo el Cuerpo Chapa (1) se inserta en el Cuerpo Plástico (2) y se une a él doblando las pestañas metálicas. A este conjunto se le denomina Cuerpo. Por otro lado, las Patas (5) se posicionan en un soporte de montaje que las mantiene fijas. A continuación se hacen pasar las Patas por los orificios situados en la parte baja de la Pancha (6) . El Mecanismo (3) —al que previamente se le ha insertado la Cuerda (4)—, se posiciona encima de la Pancha entre las partes superiores de las Patas. Se ensamblan Patas y Mecanismo introduciendo la leva de este último en la ranura de las Patas y se une todo mediante el Pasador (7). A continuación se coloca el Muelle (8) entre los ganchos correspondientes del Mecanismo y las Patas. Para terminar se coloca el Cuerpo (previamente montado) a modo de tapa sobre la Pancha, haciendo encajar los diferentes bulones que posicionan todas las piezas internamente. Se extrae con cuidado todo el conjunto del útil de montaje, se gira y se coloca boca abajo sobre otro soporte. A continuación se atornillan los dos Tornillos (9) de sujeción. Antes de depositar el juguete en su contenedor final se prueba su funcionamiento dándole cuerda y dejándolo funcionar autónomamente durante 15 s.

260

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

A partir de estos datos se pide: 1. Construir el diagrama de proceso para la fabricación de la «Ranita Saltarina». 2. Calcular razonadamente el tiempo máquina. La demanda esperada para este juguete es de 2.000 unidades al día y se va a fabricar en una factoría que trabaja a 2 turnos con un tiempo efectivo de trabajo por turno de 7 horas. Después de varios ajustes y de afinar los tiempos de las operaciones necesarias, se ha diseñado una línea de producción cuyo diagrama de equilibrado se muestra en la Figura 7.9. T(s)

20 15

17 10

P1

P1

P1

P1

Puesto

Figura 7.9. Diagrama de equilibrado.

A partir del análisis de este diagrama se pide: 3. Calcular razonadamente el Tiempo de Ciclo de la línea, la eficiencia del equilibrado y la productividad prevista. Si queremos producir con el mínimo stock posible de producto acabado pero con la máxima productividad (teórica) posible en estas condiciones, se pide: 4. Calcular razonadamente cuántas estaciones de trabajo debería tener la línea y que productividad obtendríamos. 5. Trabajando con esta configuración optimizada a plena capacidad ¿podremos cubrir el objetivo producir sin stock de producto acabado? En caso negativo ¿cuántas unidades en stock de producto acabado se acumulará por día de producción? ¿Cuántos días de stock de producto acabado tendremos al cabo de 30 días de producción?

EJERCICIOS RESUELTOS

261

Tabla 7.5. Referencias y componentes del producto «ranita saltarina» Ref

Nombre

Descripción

1

Cuerpo Chapa

Cuerpo de chapa conformado por embutición y pintado

2

Cuerpo Plástico

Base de plástico para sobre la que va sujeto el cuerpo de chapa

3

Mecanismo Mecanismo de cuerda preensamblado con leva de transmisión

4

Cuerda

Girador de plástico para poder dar la cuerda

5

Patas

Patitas de plástico inyectado

6

Pancha

Base de plástico sobre la que encaja el Cuerpo Plástico

7

Pasador

Barrita de metal para unir las Patas y el Mecanismo

8

Muelle

9

Tornillo

Muelle para unir Mecanismo Patas Tornillos de unión (2) de todo el conjunto

y

Figura 7.10. Vista de conjunto del prototipo «ranita saltarina» terminado.

Imagen

262

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Figura 7.11. Esquema demontaje de la «ranita saltarina».

EJERCICIOS RESUELTOS

263

7.5.2. Resolución CUESTIÓN 1:

1B- Chapa en rollo Materia Prima

1- Patas en contenedores

2B- Alimentación automática de la prensa 3B- Embutición automática

5

4B- Retirar pieza de la prensa e introducir en cabina de pintado 5B- Pintado automático

2- Posicionar patas en soporte de montaje. Coger pancha

2A- Coger mecanismo y cuerda

3- Introducir pancha en patas

3A- Introducir cuenta en pivote del mecanismo y presionar 20

6B- Sacar de cabina de pintura y poner en un soporte de secado 7B- Secado de la pintura al aire

1A- Mecanismo y cuerda en contenedor

300

4- Coger mecanismo con cuenta y posicionar sobre las patas 5- Montar patas y mecanismo introduciendo leva en ranura 6- Coger pasador

8B- Coger cuerpo chapa seco

7- Introducir pasador para unir patas y mecanismo

9B- Control visual del acabado de la pintura

8- Coger muelle

10B- Coger cuerpo plástico y posicionar sobre cuerpo chapa

9- Enganchar muelle entre ganchos de mecanismo y patas

11B- Doblar patillas del cuerpo chapa

10- Posicionar cuerpo a modo de tapa 11- Encajar cuerpo en pancha 11- Coger conjunto, girar y poner sobre soporte de atornillado 12- Coger tornillo 1 y atornillar 13- Coger tornillo 2 y atornillar 14- Extraer juguete acabado de soporte 15- Dar cuenta de la "Ranita saltadora" 16- Dejarlo funcionar 15 segundos 16- Poner en contenedor final 17- Stock de productos acabado

Figura 7.12. Diagrama de proceso del ensamblaje.

15

264

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

CUESTIÓN 2: El tiempo maquina está compuesto por: Tiempo de embutición, tiempo de pintado, tiempo de secado y test de funcionamiento. El resto de los tiempos requieren de intervención humana. Por tanto el tiempo máquina será: Tm = 5 + 20 +300 +15 = 340 s. CUESTIÓN 3: Analizando el diagrama de equilibrado podemos concluir: La línea diseñada tiene 4 puestos de trabajo. N = 4. La estación con el tiempo ciclo más lento es la P1 con 20 s. Esta estación marcará el ritmo de la línea. Por tanto Tc = 20 s. El tiempo manual será la suma de los tiempos de ciclo de cada estación: Th = 20 + 15 + 17 + 10 = 62 s. La eficiencia del equilibrado será: Ef = Th/(N*Tc) = 62/(4*20) = 0,775 Ef(%) = 77,5% La línea producirá en una hora de trabajo: 3.600/20 = 180 u/h con 4 personas. La productividad esperada será: Productividad = 180/4 = 45 Ud./(h · pers.) CUESTIÓN 4: Si queremos producir con el mínimo stock de P.A., tendremos que producir a un ritmo lo más cercano posible al takt time. Si queremos producir con la mayor productividad deberemos conseguir un equilibrado lo más eficiente posible. Takt time: tiempo efectivo de producción 14 horas. Unidades a producir: 2.000. TT = 14*3.600/2.000 = 25,2 s. Si produjésemos exactamente con un Tc = TT, el numero de estaciones sería: Th/TT = 62/25,2 = 2,46 → 3 estaciones de trabajo.

EJERCICIOS RESUELTOS

265

Si queremos la máxima productividad posible (eficiencia 100%), en realidad el tiempo ciclo con 3 personas podrá ser de: 62/3 = 20,6 s. Por tanto, la productividad que obtendríamos sería: 3.600/(20,6 · 3) = 58,2 u/(h · pers.) CUESTIÓN 5: Para trabajar con al máxima productividad posible debemos producir a un Tc = 20,6 < 25,2 = TT. Por tanto acumularemos stock. Con este Tc, cada día produciremos: 14*3.600/20,6 = 2,447. Solo necesitamos 2.000. Por tanto cada día se acumularán 447 Ud. En 30 días se acumularán 30*447 = 13.410 unidades que suponen 13.410/2.000 = 6,7 días de consumo del cliente. 7.6. PROBLEMA 6. INTERFERENCIAS ALEATORIAS (LLAVEROS METÁLICOS) 7.6.1. Enunciado Una empresa que fabrica llaveros metálicos tiene muchas máquinas idénticas de estampación de acero con un tiempo de producción de 90 s para fabricar un llavero. El coste del operario es de 24 EUR/hr, el coste de máquina en concepto de amortización es de 180 EUR/hr y el coste de funcionamiento de la máquina, para obtener un llavero, es de 5 EUR. Aleatoriamente, con una frecuencia media de dos averías cada hora de funcionamiento de máquina, se requiere la acción manual del operario con la máquina parada cuyo tiempo de intervención sale del siguiente cronometraje (actividad normal = 100 y tiempo en segundos): Tabla 7.6. Muestreo de tiempos y niveles de actividad t A

25 94

21 100

20 103

18 105

15 107

Esta operación tiene un tiempo de descanso del 20%.

266

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Por otra parte, el tiempo de intervención del operario con la máquina funcionando, para ajuste de la misma, es de 12 s (actividad normal = 100). Tenemos unos operarios en periodo de formación cuya actividad es 80. Tenemos unos operarios expertos cuya actividad es 120. 1. Calcular el tiempo normal representativo y el tiempo estándar que necesita el operario para reparar la máquina con actividad 100. ¿Cuál es el tiempo estándar con actividades 80 y 120 que requieren los operarios en formación y expertos, respectivamente, para reparar la máquina? ¿Cuál es el tiempo manual total que necesitan los operario en formación y expertos? 2. ¿Qué hipótesis no expresadas en el problema se han de hacer para poder aplicar el modelo de Ashcroft al cálculo de interferencias? 3. Utilizando las tablas de Ashcroft, determinar el número de máquinas que debemos asignar a cada operario experto para obtener el coste mínimo por llavero. ¿Qué % de tiempo libre le queda a cada operario experto? 4. ¿Cuál es la producción horaria de un operario experto con el grupo de máquinas asignado? Si el total de máquinas en la empresa fuera de 190, ¿Cuál sería la producción horaria total en la fábrica? 7.6.2. Resolución CUESTIÓN 1: TNr =

∑ ti f ( A)i siendo f ( A)i = Ai / 100 ni

TNr = 20,0 s TS = TNr (1 + K) = 20,0 (1 + 0,2) = 24,0 s

EJERCICIOS RESUELTOS

TS (actividad 80) = 24 ×

267

100 = 30 s 80

TS (actividad 120) = 24 ×

100 = 20 s 120

Tiempo manual total τ = TS + t2

τ (actividad 80) = TS (act. 80) + t2 (act. 80) = 30 + 12 × (100 / 80) = 45 s. τ (actividad 120) = TS (act. 120) + t2 (act. 120) = 20 + 12 × (100 / 120) = 30 s. CUESTIÓN 2: Las hipótesis que se hacen para aplicar el modelo de Ascroft al cálculo de interferencias: — Las máquinas son independientes. — Mientras el operario está reparando una máquina, esta no genera una nueva incidencia. — El tiempo de resolución de la incidencia es constante. — El tiempo de funcionamiento de la máquina hasta la aparición de una incidencia se distribuye exponencialmente con el parámetro λ. CUESTIÓN 3: p (actividad 120) = λ × τ (act. 120) = 2 av. /hr × 30 s / av. (1 hr/ 3.600 s) = 0,0167 Al tener una intervención manual con máquina funcionando, calculamos el factor f f = 1 / 1 – λt2(act.120) = 1,0056, donde t2 = 10 s A(N) = A′(N) × f

268

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Tomamos el parámetro p de Ascroft más próximo a nuestro valor, en este caso: Para N = 1-10 p = 0,02 Para N = 11-20 p = 0,015 Para N = 21-30 p = 0,0165 Coste (hombre + grupo máquinas asignado) = 24 + N × 180 Producción (hombre + grupo máquinas asignado) = A(N) / tmáquina = 90 s × (1 hr / 3.600 s) × A(N) = 40 A(N) Coste por unidad de producción c = (24 + 180N) / 40 A(N) + 5 Carga del operario C = p × A(N) × 100, T libre = 100 – %C Tabla 7.7. Valores de coste (c) para distintos valores de N N

A′(N)

A(N) = A′(N) × f

c

p

15 20 25 21 19 18

14,74 19,65 24,47 20,58 18,69 17,69

14,8326 19,76 24,61 20,695 18,7947 17,789

9,5912 9,5850 9,5957 9,5953 9,5811 9,5870

0,015 0,015 0,0165 0,015 0,015 0,015

Asignaremos 19 máquinas a cada operario experto. Carga del operario, C = px A(N) = 0,0167 × 18,7947 = 0,314, o lo que es lo mismo, 31,4% T libre = 100 – C opr. = 68,6% CUESTIÓN 4: Producción (hombre + grupo máquinas asignadas) = A(N) / tmáquinas = 751,8 llaveros /op.-hr Producción total = P (hombre + grupo máquinas asignadas) × 190 /N = 7.518 llaveros/hr

EJERCICIOS RESUELTOS

269

7. 7. PROBLEMA 7. TALLER DE ENSAMBLAJE CON CÉLULAS U 7.7.1. Enunciado Nos enfrentamos al diseño y análisis de una fábrica configurada por dos talleres de producción: • Un taller de pintura que trabaja a 2 turnos de 8 horas de forma continua. • Un taller de ensamblaje manual que trabaja a 2 turnos de 8 horas con un tiempo no productivo del 13%. La fábrica debe satisfacer una demanda Diaria de 8.200 unidades. En el taller de ensamblaje se quieren disponer un número por determinar de células en U con las siguientes características: • Cada célula en U estará formada por 4 puestos de trabajo y tendrá un tiempo ciclo de 30 s. • En el primer puesto de trabajo se introducen las piezas pintadas provenientes del taller de pintura, en un embalaje de dimensiones 60 × 40 cm que contiene 48 piezas. • Cada uno de los demás puestos utilizan dos componentes diferentes que son aprovisionados en contenedores de 40 × 30 cm. con 48 piezas. • El puesto final, además, evacúa el producto acabado en un contenedor de 60 × 40 cm con capacidad para 48 unidades. • Para ensamblar un producto acabado se necesita un solo componente de cada tipo. • Se quiere que la autonomía de la célula sea como mínimo de 1 hora. Se pide: 1. Hacer un esquema a una escala aproximada de la célula en U indicando sus dimensiones más relevantes y los metros cuadrados que ocupa. 2. ¿Cuántas células en U, como mínimo, serán necesarias para cubrir la demanda?

270

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El taller de pintura dispone del proceso que se describe a continuación. • Un robot toma una pieza, la desplaza hasta una pistola de pintura fija donde se realiza el pintado. Después la deposita en una cinta transportadora. La capacidad máxima de este proceso es de 600 u/h. En la actualidad el tiempo de ciclo de este proceso es de 8 s. • La cinta transportadora desplaza las piezas pintadas por el interior de un horno de temperatura constante. La cinta tiene una velocidad de 0,1 m/s, el horno tiene una longitud de 30 m. • Cuando las piezas salen del horno se dejan enfriar en la misma cinta transportadora (en movimiento) a lo largo de 5 m y después se colocan en cajas para ser suministradas al taller de ensamblaje. Se pide: 3. Calcular el stock en curso de fabricación que genera este proceso (en unidades). 4. ¿Tiene este proceso capacidad suficiente para cubrir la demanda del taller de montaje? En caso negativo: explicar razonadamente cuál de las siguientes acciones sería más adecuada para alcanzar esta capacidad y cuál sería la consecuencia más relevante para el proceso: a) Aumentar la velocidad de la cinta transportadora exclusivamente. b) Disminuir el tiempo de ciclo del robot aumentando al mismo tiempo la velocidad de la cinta transportadora c) Alargar el horno y aumentar la velocidad de la cinta transportadora. d) Disminuir el tiempo de ciclo del robot aumentando al mismo tiempo la velocidad de la cinta transportadora y la longitud del horno. e) Disminuir el tiempo de ciclo del robot exclusivamente. 5. Proponer un esquema de la distribución en planta de la fábrica indicando el flujo del producto.

EJERCICIOS RESUELTOS

271

7.7.2. Resolución CUESTIÓN 1 DISEÑO DE LA CÉLULA EN U Tiempo de ciclo (s):

30

Autonomia de la célula (min):

60

Consumo por hora (u/h/componente):

120

Unidades por embalaje:

48

Embalajes necesarios por ref.:

2,5 → 3

ESQUEMA DEL LAYOUT (8,64 m2 ocupados)

1,8 m

0,8 m

1,2 m

4,8 m

Figura 7.13. Esquema del layout de la célula U.

CUESTIÓN 2 Cálculo de la capacidad de 1 célula en U Tiempo de apertura (h)

16

Tiempo no productivo (13%) (h)

2,08

Tiempo para producir (s)

50112

Tiempo de ciclo de la célula

30

272

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

CAPACIDAD (u/día) Demanda a cubrir (u/día) NÚMERO DE CELULAS

1670,4 8200 4,9 → 5

CUESTIÓN 3 CÁLCULO DEL STOCK EN CURSO Piezas en proceso de pintura Tiempo de ciclo de robot (s) Velocidad cinta (m/s) Separación entre piezas en cinta (m) Longitud del horno (m) Piezas dentro del horno Longitud cinta de secado (m) Piezas en cinta de secado Piezas en contenedor STOCK EN CURSO (un)

1 8 0,1 0,8 30 37,5 → 38 5 6,25 → 7 48 94

CUESTIÓN 4 CAPACIDAD DEL TÚNEL DE PINTURA El cuello del botella es el robot Tiempo de ciclo de robot (s) 8 Tiempo de apertura (h) 16 Capacidad del robot (u/día) 7200 Demanda (ensamblaje) 8200 CONCLUSIÓN: NO TIENE CAPACIDAD SUFICIENTE SOLUCIÓN: reducir el tiempo de ciclo del robot a 7,02 s, es decir a 500 u/hora, esto es posible debido a que la máxima capacidad del robot es de 600 u/h. Si hacemos esto disminuimos la distancia entre pie-

EJERCICIOS RESUELTOS

273

zas en la cinta a 0,7 m. Ello no parece ser problema dado el tamaño que se puede intuir de las piezas (caben 48 en una caja de 60*40). Al no modificar la velocidad de la cinta MANTENDREMOS el tiempo de horneado y secado. EL ÚNICO EFECTO SOBRE EL PROCESO SERÁ QUE AUMENTARÁ EL STOCK EN CURSO CUESTIÓN 5 Almacén P.A.

Almacén s

Figura 7.14. Esquema de un taller compuesto por 5 células U.

7.8. PROBLEMA 8. APROVISIONAMIENTO Y AUTONOMÍA DE CÉLULA U 7.8.1. Enunciado Se desea producir un determinado producto de forma totalmente manual y para ello se ha definido un equilibrado para una línea de producción del cual se facilitan los siguientes datos: t 23

P1

25

P2

23

P3

22

P4

Figura 7.15. Diagrama de equlibrado.

274

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Lista de componentes que se introducen en cada puesto de trabajo y sus contenedores (debe considerarse que una unidad de producto acabado consume una pieza de cada tipo): Tabla 7.8. Componentes suministrados a cada puesto

Puesto Referencia Descripcion

Dimensión Unidades por del contenedor: contenedor Largo × ancho × alto (en cm) 96 60 × 40 × 30 150 20 × 15 × 10

P1 P1

4210-001 4210-002

Pieza a Pieza b

P1 P2 P2

4210-003 4210-004 4210-005

Pieza c Pieza d Pieza e

200 120 60

20 × 15 × 10 30 × 20 × 20 20 × 15 × 10

P3 P3 P4

4210-007 4210-008 4210-009

Pieza f Pieza g Pieza h

96 500 36

20 × 15 × 20 20 × 15 × 20 30 × 20 × 10

P4

4210-010 Producto acabado

24

60 × 40 × 30

Queremos configurar la línea de producción como una célula en U y colocar los distintos contenedores de componentes a una sola altura. Se pide: 1. ¿Cuál es el tiempo ciclo de la línea de producción? 2. Si se desea reaprovisionar la célula de producción cada hora y retirar el producto acabado cada 30 minutos. ¿Cuántos contenedores de cada referencia deberá haber en la línea de producción como mínimo? 3. Hacer un esquema a una escala aproximada del layout de la célula U, incluyendo las medidas más relevantes. Indicar el flujo de producción y de aprovisionamiento. 4. Si disponemos en la planta de un espacio de 3,6 × 2 m rodeado de pasillos de aprovisionamiento para ubicar la célula de producción. ¿Tendremos suficiente espacio? En caso afirma-

EJERCICIOS RESUELTOS

275

tivo calcular la autonomía del puesto más crítico. En caso negativo: definir el espacio rectangular que haría falta (sus dimensiones). 7.8.2. Resolución CUESTIÓN 1 — El tiempo de ciclo de la línea será el del puesto más lento Tiempo de ciclo = 25 s

CUESTIÓN 2 Tabla 7.9. Cálculo del número de contenedores por referencia

P1 P1

Consumo Consumo Mínimo (unidades) (cajas) de cajas 4210-001 96 60×40×30 60 144 1,5 2 4210-002 150 20×15×10 60 144 0,96 2 (*)

P1 P2 P2

4210-003 200 20×15×10 60 4210-004 120 30×20×20 60 4210-005 60 20×15×10 60

144 144 144

0,72 1,2 2,4

2 (*) 2 3

P3 P3 P4

4210-007 96 20×15×20 60 4210-008 500 20×15×20 60 4210-009 36 30×20×10 60

144 144 144

1,5 0,288 4

2 2 (*) 4

P4

4210-010

Puesto

Ref.

u/caja

Dim.

T

24 60×40×30 30

72

3

3

(*) Recordar que para aprovisionar una célula en U cíclicamente en flujo tirado al menos hay que poner 2 contenedores por referencia para garantizar que la línea no se para al terminarse un contenedor.

276

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

CUESTIÓN 3 Esquema de la célula U con sus dimensiones 3m 1,2 m

0,9 m 1,9 m

3,6 m 4,2 m

Figura 7.16. Esquema de layout de la célula U.

CUESTIÓN 4 Dimensiones necesarias: En el esquema anterior la línea discontinua marca el espacio disponible. Como se ve el espacio no es suficiente. La dimensiones del rectángulo necesario serán (véase dibujo): 4,2 m × 2 m.

8 Ejercicios propuestos

EJERCICIO 1: EQUILIBRADO Manipuladores Stilo, S.A. acaba de recibir una oferta para producir 20.000 unidades de fragancias por una promoción de Navidad. Estas unidades tienen que estar en el almacén del cliente antes de dos meses (42 días laborables). Por otro lado, 2.500 unidades tienen que estar antes de los primeros 21 días laborables, ya que serán muestras que los vendedores utilizarán para vender el producto. La manipulación de cada unidad consiste en poner un collarín de plástico en cada botella y colocarla en una caja (con bandeja interna y un lacito). A continuación se adjunta el detalle del proceso:

277

278

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

Tabla 8.1. Descripción de operaciones básicas Operación A B C D E

Descripción Precedentes Duración (s) Montar la caja y poner la — 30 bandeja soporte Poner el lacito en la caja A 60 Poner el collarín en la botella 5 Poner la botella con collarín en la caja y cerrar la caja Pintar la caja con pintura plateada

C, B

45

D

15

Teniendo en cuenta que Manipuladores Stilo trabaja a 1,5 turnos / día (12 h/día) y que no trabaja los fines de semana: ¿Se puede asegurar el servicio de las primeras 2.500 unidades, teniendo en cuenta que durante el primer mes solo dispone de una persona libre para asignarla a esta línea? ¿Cuál será el tiempo de ciclo durante este primer mes? ¿Cuántas personas tendrá que asignar a la línea en el segundo mes (21 días laborables) para acabar el total de la promoción? a) Diseñar la cadena de montaje para el segundo mes de producción. b) Basado en este diseño, ¿qué incremento de producción se podría obtener el segundo mes?

RESPUESTAS AL EJERCICIO 1 Sí que es posible asegurar la entrega de las 2.500 unidades el primer mes. Tc del primer mes = 155 s. Número mínimo de personas el segundo mes = 3. Tc segundo mes = 60 s.

EJERCICIOS PROPUESTOS

279

EJERCICIO 2: EQUILIBRADO La empresa Islandian Cod-Fish, dedicada al salado de bacalao fresco quiere reorganizar el proceso de limpiado de pescado de acuerdo con los nuevos datos previstos sobre la demanda del mercado. El producto: Los productos resultantes del proceso de limpiado son dos: por un lado se encuentran piezas grandes destinadas al secado y que se venderán enteras, y por otro lado, podemos encontrar piezas más pequeñas destinadas al secado pero que se venderán troceadas. Ambos productos proceden de pescado fresco que hay que limpiar y salar de acuerdo con las especificaciones del proceso establecido más abajo. La materia prima se compra por peso y llega a la planta en envases térmicos que aseguran una adecuada conservación durante un tiempo máximo de 3 días. Las piezas se compran enteras con un peso de 3 y 2 kg. Según sean grandes o pequeñas respectivamente. Durante el proceso de limpiado se producen unas mermas por valor del 40% del peso de la materia prima. La empresa desea diseñar el proceso de acuerdo con las nuevas previsiones de la demanda, lo que obliga a dimensionar la capacidad de la etapa de limpiado en un valor de 3.250 kg / día de producto limpio no secado, divididos en 2.170 kg / día de piezas grandes y 1.080 kg / día de piezas pequeñas (una relación aproximada de 1/3 vs. 2/3). El proceso: El proceso de limpiado es, mayormente, manual. Por razones asociadas al tiempo y coste de limpieza de los espacios de trabajo (de gran importancia para las empresas del sector de alimentación) se produce solamente durante un turno de 8 horas, entre las cuales se deben descontar las reservas pactadas: 2 descansos de 10 minutos, 20 minutos de desayuno y 45 minutos de almuerzo. Las actividades del proceso se detallan en el diagrama de flujo que encontrarán en el anexo y que están expresadas en segundos a un nivel de actividad normal. Cuestiones: Se pide que resuelvan las siguientes cuestiones:

280

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

a) Determine el takt time del proceso. b) Determine el número de puestos objetivo. c) Determine el tiempo de ciclo y la capacidad máxima de la etapa de limpiado a su ritmo de producción normal. d) Defina el equilibrado de puestos de trabajo que le parezca más adecuado mediante un cronograma. e) ¿Cuál es la eficiencia de la línea diseñada? f) ¿En qué puesto se encuentra la limitación más restrictiva? ¿Cuál sería la capacidad máxima de la etapa de limpiado si se aumentara el nivel de actividad de este puesto en un 10%? g) ¿Qué dimensión (en kg de pescado fresco) debería tener el almacén de materia prima si tenemos en cuenta la capacidad máxima del apartado f) y la caducidad del producto fresco? ANEXO: Pescado en contenedor térmico A1- Desembalar y aprtar contenedor

4

A2- Lavado exterior y posicionado para traslado

7

A3- Traslado automático a línea de trabajo

5

Buffer de recepcidón A4- Posicionar y cortar cabeza

5

A5- Depositar en máquina para corte longitudinal

3

A6- Actividad automática de corte longitudinal y eliminación espina central

4

A7- LImpieza de aletas, espinas y piel contorno

35

A8- Inspección y eliminación de espinas ocultas

10

A9- Salado y depósito en bandeja para secado

4

Pieza en bandeja para secado

Figura 8.1. Diagrama de proceso para la limpieza de un bacalao.

EJERCICIOS PROPUESTOS

281

RESPUESTAS AL EJERCICIO 2 Takt time = 11,259 s/unidad NME = 6,03 estaciones o puestos. Tc = 11 s. Cmáx (A normal) = 2.155 unidades / día. Eficiencia del equilibrado = 77 % con 8 operarios. Limitación más restrictiva = primer puesto. Cmáx (A 110 en limpiado) = 2.370 unidades / día. Dimensión almacén MP =18.960 kg. EJERCICIO 3: INTERFERENCIAS En la operación de mecanizado de una cierta pieza se ha cuantificado un ciclo manual de 77°°, de los cuales 40°° son con MP, y un tiempo de máquina de 45°°. Esta operación se realiza en una sección donde hay 17 máquinas, cada una con su operario, que trabajan a tres turnos; cada turno consta de 8 horas de presencia, pero de las cuales hay 20’ para el almuerzo. a) Calcular la capacidad proyectada y la capacidad efectiva del taller en piezas / día. b) En un día determinado el taller ha hecho una producción real de 47.472 piezas. ¿Cuál es la utilización y la eficiencia del taller? c) Calcular la actividad observada según esta producción.

Figura 8.2. Tiempos básicos del ciclo productivo.

282

MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

RESPUESTAS AL EJERCICIO 3 Capacidad proyectada = 48.000 un/día. Capacidad efectiva = 46.000 un/día. Utilización = 98,9 %. Eficiencia = 103,2 %. Actividad observada = 108 centesimal.

EJERCICIO 4: INTERFERENCIAS ALEATORIAS Un conjunto muy grande de máquinas automáticas tienen que ser atendidas por diversos operarios, los cuales tienen que atender las incidencias que se producen de forma aleatoria con una tasa de 6 incidencias / hora · máquina. Cada máquina hace una unidad de producción cada 300°°. El coste por hora de máquina es de 21,04 €/h y el coste de operario es de 16,83 €/h. Con el fin de determinar el tiempo necesario para atender una incidencia se ha hecho un cronometraje, en sistema centesimal, que ha dado los resultados siguientes: Tabla 8.2. Muestreo de tiempos y niveles de actividad T A

30 115

26 135

40 90

36 100

32 120

Para este cronometraje hace falta contar un suplemento del 14% de fatiga adicional, además de los de NP (7%), y fatiga base. a) Se ha pactado que los cálculos para la asignación de máquinas se harán utilizando las tablas de Ashcrotf, contando con una actividad exigible de 90 o 125 si el operario está formado o no. ¿Qué hipótesis no descritas en el enunciado se supone que se cumplen? ¿Con quién se debe pactar todo esto?

EJERCICIOS PROPUESTOS

283

b) Determinar el número óptimo de máquinas a asignar a un operario en período de formación, si se quiere minimizar el coste unitario del producto. RESPUESTAS AL EJERCICIO 4 Número óptimo de máquinas en formación = 21. Coste unitario mínimo = 114,34 €/unidad. EJERCICIO 5: INTERFERENCIAS ALEATORIAS En el Departamento de Hiladoras de FICUSA (Hilos de Cobre, SA) hay 12 máquinas hiladoras automáticas idénticas que han realizado un trabajo en el que cada máquina puede obtener un kg de hilo de cobre cada 95 s de funcionamiento. El coste por operario es de 30 €/hora, mientras que el coste de una máquina tiene dos componentes: 120 €/hora fijos en concepto de amortizaciones y otros conceptos, más 10 €/hora funcionando (es decir, no parada) por la energía eléctrica consumida. Aleatóriamente, con una frecuencia media de 6 averías por hora de funcionamiento de máquina, se produce una rotura de hilo y su reparación requiere una intervención manual del operario para la medida de la cual se ha hecho el siguiente cronometraje (act. normal = 60; tiempo en segundos): Tabla 8.3. Muestreo de tiempos y niveles de actividad T A

96 75

125 60

117 65

114 70

99 60

141 55

135 55

97 60

87 75

105 50

Esta operación se ha de suplementar con un coeficiente de descanso del 20%. a) Calcular el tiempo normal y el ciclo estándar de la operación de reparar el hilo roto.

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b) ¿Qué hipótesis no explicitadas en el enunciado se tienen que hacer sobre el caso para poder aplicar el modelo de Ashcroft al cálculo de las interferencias? c) Utilizando las tablas de Ashcroft, determinar el número óptimo de operarios a asignar si se quiere obtener el mínimo coste por kilogramo producido. ¿Qué producción en kg/hora se obtendrá? d) Con la solución dada en el punto anterior, ¿qué porcentaje de tiempo tendrá disponible cada operario?, ¿qué tipo de actividades se pueden asignar al operario para llenar este tiempo?

RESPUESTAS AL EJERCICIO 5 TN = 115 s. TS operación de reparación = 138 s. N = 3. Número óptimo de operarios = 4. Producción = 353,18 kg Cu /h. Tiempo disponible = 46%.

EJERCICIO 6: DISEÑO CÉLULA U Se quiere diseñar el layout de una línea de producción a partir del equilibrado descrito en la Tabla 8.4. Los diferentes componentes llegarán a la célula de producción en los embalajes que se definen en la Tabla 8.5.

EJERCICIOS PROPUESTOS

285

Tabla 8.4. Descripción de las operaciones por puesto Puesto Fase P1

P2

P3

Operación

Tiempo (s) Total

010 020 030 040

Coger y acondicionar cuerpo rojo Coger y acondicionar cuerpo verde Clipar cuerpo verde con rojo Revisar unión

10 10 5 5

30 s

050 060 070

Coger tornillo, posicionar y atornillar Coger clip, acondicionar e insertar Cerrar clip con enganche

10 10 8

28 s

080 090 100 100 100

Coger espuma y acondicionar Pegar espuma en cuerpo verde Coger espuma y acondicionar Pegar en cuerpo rojo Depositar producto en contenedor final

5 5 5 5 7

27 s

Tabla 8.5. Detalles del embalaje de los componentes

Referencia X4413-00001 X4413-30042 X4413-60002 X4413-60015 X4413-60025

Dimensión Unidades del embalaje: Descripción por embalaje Largo × ancho × alto en cm Cuerpo rojo 70 60 × 40 × 30 Cuerpo verde 70 60 × 40 × 30 Tornillo 1000 30 × 20 × 10 Clip 500 30 × 20 × 10 Espuma adhesiva 80 40 × 30 × 10

El producto acabado saldrá de la célula de fabricación en cajas de dimensiones 60 × 40 × 40 que contendrán 65 unidades cada uno. Teniendo en cuenta que se quiere configurar la línea de producción como una célula en «U», se pide:

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MANUAL PRÁCTICO DE DISEÑO DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

1. Dibujar el layout en planta de la célula en U a una escala aproximada detallando al máximo posible sus elementos (incluir medidas si se cree necesario), en especial: — Superficies de trabajo. — Elementos de aprovisionamiento. — Otros elementos productivos (herramientas, soportes...). 2. Determinar las dimensiones optimas de la célula en U (largo total × ancho total) si se desea que cada puesto de trabajo tenga una autonomía mínima de 1 hora y el producto acabado se recogerá cada 90 minutos. Incluir una explicación del diseño realizado. EJERCICIO 7: FABRICACIÓN DE TUERCAS En un taller de mecanizado se han calculado los siguientes tiempos normales en un puesto de trabajo en el que el operario lleva una máquina de hacer tuercas: El operario alimenta la máquina (máquina parada) cuyos tiempos normales y actividades observadas expresadas en la escala centesimal (donde el valor 100 es la actividad normal) son: Tabla 8.6. Tiempos normales y actividad observada para la operación 1 TN1 Aobs.

60,76 s 98

61,48 s 106

61,20 s 102

61,60 s 110

El tiempo estándar, en actividad normal, es de 199,08 DMH. El operario hace el control de calidad de la tuerca (máquina en marcha) con los siguientes tiempos normales y actividades observadas: Tabla 8.7. Tiempos normales y actividad observada para la operación 2 TN2 Aobs.

83,7 s 93

82,45 s 97

78,54 s 102

74,90 s 107

El tiempo estándar, en actividad normal, es de 253,03 DMH. El tiempo de funcionamiento de la máquina es de 900 DMH.

EJERCICIOS PROPUESTOS

287

Cuando la tuerca está terminada, un robot la saca de la máquina y la pone en la mesa de inspección, con un tiempo empleado de 9 s. Una vez el robot ha puesto la tuerca en la mesa de inspección, el operario vuelve a alimentar la máquina. La actividad exigible (pactada) con los operarios es de 110 en la escala centesimal y la actividad máxima (óptima) es de 133,3 en la escala centesimal. Calcular: a) Los tiempos de reloj (en segundos) y los suplementos de trabajo (en %), para las dos operaciones manuales. b) El ciclo total, el ciclo manual, el tiempo concedido y la producción horaria de tuercas en los niveles de actividad normal, exigible y óptimo. c) Para llenar el tiempo libre del operario, se le asigna una operación de llenado de cajas con tornillos que salen del mecanizado de otra máquina y cuyo ciclo normal (de llenado de cajas) es de 33 DMH. ¿Cuál es la producción horaria exigible en el llenado de cajas con tornillos? d) En 5 horas de trabajo el operario ha fabricado 48 tuercas y ha llenado 1.030 cajas de tornillos. ¿Ha cumplido con la producción exigible de tuercas?, ¿Ha cumplido con el llenado exigible de cajas? Observamos este ciclo productivo de tuercas durante 10 ciclos completos y anotamos los siguientes tiempos (en DMH):

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ciclo de producción 1.074 1.110 1.150 1.096 1.120 1.090 1.180 1200 1.140 1.130 de tuercas

Se pide: e1) Hacer el gráfico de variabilidad. e2) Calcular el índice de variabilidad en %.

288

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RESPUESTAS AL EJERCICIO 7

Tiempo concedido Tuercas/h

Actividad normal

Actividad 110

Actividad 133,3

672 8,9

695 9,04

735 9,31

Capacidad en tiempo concedido: 209,5 cajas/h. Variabilidad: 11,73 %. EJERCICIO 8: EMPAQUETADO Se quiere diseñar una línea de producción para un proceso sencillo que consiste en poner dentro de una caja diferentes componentes, cerrar la caja y configurar un palet de producto acabado. Para ello disponemos del siguiente equipamiento: • Una cinta transportadora de rodillos de anchura 40 cm, ajustable en longitud a la medida deseada y de altura 70 cm. Sobre ella se desplazan (manualmente) las cajas en cuyo interior se van depositando los componentes. • Una máquina automática de encintar que se coloca al final del proceso y que cierra la caja con dos cintas adhesivas de forma automática con un tiempo de ciclo de 5 s. Sus medidas son: 40 cm (ancho) × 80 cm (largo) × 70 cm (alto). • Unos carriles de aprovisionamiento dinámico adaptables en altura y que pueden colocarse en el espacio por encima de la cinta transportadora, preparados para cajas de 40 × 30 cm y con capacidad para 4 cajas. El proceso empieza con el desplegado de la caja y colocación sobre la cinta transportadora (13 s). Después se van añadiendo los componentes (4 s por componente) hasta un total de 9 diferentes. Todos ellos vienen en cajas de 100 unidades y medidas 40 × 30 cm. Finalmente la caja se introduce en la encintadora que la cierra automáticamente. En una última operación, la caja cerrada se coloca en un palet europeo (13 s). El tiempo de transferencia manual de una es-

EJERCICIOS PROPUESTOS

289

tación a la otra es de 4 s (2 s para la estación que entrega y 2 s para la estación que recoge). El nivel de producción prevista es de 54.400 unidades al mes. Se trabaja 20 días al mes en dos turnos y con un porcentaje de paradas por motivos varios del 15%. Con estos datos se pide: a) Calcular el takt time. b) Calcular detalladamente el mínimo número de estaciones que son necesarios. c) Diseñar un equilibrado para la línea (no es necesario hacer un cronograma, solo describir las tareas asignadas a cada puesto). Calcular le eficiencia del equilibrado. d) Calcular el tiempo de ciclo y el tiempo de proceso. e) Diseñar una línea de producción y hacer un esquema del layout a una escala aproximada, mostrando las medidas más relevantes. Calcular los metros cuadrados que ocupa. RESPUESTAS AL EJERCICIO 8 Takt time = 18 s. NME = 4,14. N.o de puestos = 5. Eficiencia del equilibrado = 97%. Tc = 16 s. Tp = 83 s. Espacio ocupado = 2,5 m. × 6,6 m. Aproximadamente. EJERCICIO 9: IMAGINATIUM (B) La empresa «Imaginatium» va a empezar a producir un juguete denominado «Ranita Saltarina» del que ya tiene un prototipo (véase Figuras 7.10 y 7.11 del problema 7.6), formado por 9 piezas diferentes. En la Figura 8.3 se muestra el diagrama de proceso definido para este producto:

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1- Pastas en contenedor

1B- Chapa en rollo de materia prima 2B- Alimentación automática de la prensa 3B- Embutición automática

4B- Retirar pieza de la prensa e introducir en cabina de pintado 5B- Pintado automático

6B- Sacar de cabina de pintura y poner en un soporte de secado 7B- Secado de la pintura al aire 8B- Coger cuerpo chapa seco

1A- Mecanismo y cuerda en contenedor 2

5

3

11

3

2A- Coger mecanismo u cuerda 3A- Introducir cuerda en pivote del mecanismo y presionar

2

2- Posicionar patas en soporte de montaje. Coger pancha 3- Introducir pancha en patas

2

3

3

4- Coger mecanismo con cuerda y posicionar sobre patas 5- Montar patas y mecanismos introduciendo leva en ranura

2

3

2

6- Coger pasador 300

3

7- Introducir pasador para unir patas y mecanismo

4

4

8- Coger muelle 9B- Control visual del acabado de la pintura 10B- Coger cuerpo plastico y posicionar sobre cuerpo chapa 11B- Doblar patillas del cuerpo chapa para unir a cuerpo plástico

4

2

9- Enganchar muelle entre ganchos de mecanismo y patas

7

10- Posicionar cuerpo a modo de tapa

3

5

11- Encajar cuerpo en pancha y clipar

4

12- Coger conjunto, girar y poner sobre soporte de atornillado

3

13- Coger tornillo 1 y atornillar

6

14- Coger tornillo 2 y atornillar

6

15- Extraer juguete acabado de soporte 16- Dar cuerda a la "Ranita saltadora" 17- Dajarlo funcionando 15 segundos automáticamente 18- Poner producto acabado en contenedor final 19- Producto acabado

Figura 8.3. Diagrama de proceso ensamblaje de «rana saltarina».

2

3

15

2

EJERCICIOS PROPUESTOS

291

La demanda estimada para el producto es de 67.000 unidades al mes. Se producirá en una fábrica que trabaja a 3 turnos 5 días por semana. La legislación laboral prevé un 10% de tiempo de descanso para los trabajadores. Se pide: 1. Calcular el takt time, el tiempo de proceso, el tiempo manual y el tiempo máquina. 2. Si queremos trabajar de forma continua en el tiempo y con el mínimo stock posible: ¿cuál será el numero de estaciones óptimas que deberá tener la línea de producción? En estas condiciones: ¿cuál será el tiempo de ciclo que nos da mayor productividad? 3. En las condiciones de la pregunta 2, definir un equilibrado para la línea de producción lo más eficaz posible. Describirlo mediante un cronograma. 4. Calcular la eficiencia del equilibrado diseñado y el tiempo ciclo de la línea. Calcular la capacidad diaria del sistema productivo diseñado. NOTAS: Considerar que cada mes tiene 20 días. Considerar que el tiempo «extra» de transporte entre dos estaciones es de 2 segundos (un segundo para «transferir» y 1 segundo para «recoger»). RESPUESTAS AL EJERCICIO 9 Takt time = 23,21 s. Tp = 414 s. Tmanual = 81 s. Tmáquina = 333 s. NME = 3,49 → 4. Tc = 20,25 s. Eficiencia del equilibrado = 96,6% con un Tc = 22 s. Capacidad diaria = 3534 un./día.

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EJERCICIO 10: FABRICACIÓN DE ASIENTOS Queremos diseñar un proceso industrial para fabricar la espuma de un asiento de automóvil mediante un proceso de espumación de poliuretano. El proceso se realiza depositando la espuma de poliuretano en unos moldes pesados que se cierran y calientan a una cierta temperatura, produciéndose así la reacción de espumación, que al estar el molde lleno y cerrado otorga al producto la forma deseada. Para llevar a cabo el proceso se dispone de la siguiente maquinaria (véase Figura 8.4): • Un equipo de bombas y mezcladores que mezclan el Poliol y el Isocianato para dar lugar a la reacción química. • Un robot de 5 ejes que deposita la mezcla líquida en el molde mediante una boquilla, siguiendo un trazado predeterminado. • Moldes de aluminio con calentadores eléctricos y cierres neumáticos. Cada molde tiene 4 cavidades (4 piezas son producidas en el mismo molde). • Una máquina muy pesada en forma de carrusel que arrastra los moldes recorriendo una elipse y abre y cierra los moldes automáticamente. La distancia entre centro y centro de molde es de 1,2 metros y son arrastrados por una cadena a una velocidad de 1,44 metros por minuto. El proceso comienza con el molde abierto, colocando manualmente 2 varillas metálicas en cada cavidad del molde para dar rigidez a la pieza final; el tiempo de operación es de 5 segundos por cada varilla. Después el equipo de bombeo mezcla los ingredientes que son depositados en el molde mediante una boquilla situada en la garra del robot. El robot tiene un ciclo programado sincronizado con el movimiento del carrusel y deposita la mezcla en las 4 cavidades consecutivamente. A continuación, el molde se calienta para favorecer la reacción durante 15 minutos. Después, durante 10 minutos más la espuma se enfría antes de que el molde se abra automáticamente y la espuma sea extraída manualmente (tiempo de operación 10 segundos por unidad). Una vez extraída la pieza se coloca en una cinta transportadora que la lleva a una zona donde se revisa y se eliminan las re-

EJERCICIOS PROPUESTOS

293

babas (tiempo de operación 15 segundos por unidad) y se deposita en el contenedor final (tiempo de operación 5 segundos por unidad). Después se rocía el molde con una cera especial para facilitar la extracción (tiempo de operación 8 segundos por molde). Se pide: • Dibujar el diagrama de proceso de este producto aplicando estrictamente el concepto de valor añadido. • Determinar razonadamente el tiempo de ciclo necesario para el robot y la capacidad por hora de la instalación. • Determinar razonadamente el número mínimo de operarios necesarios para ejecutar el proceso. • Definir razonadamente una distribución de tareas (equilibrado) para la línea de producción y calcular su eficiencia. • Calcular razonadamente la longitud lineal total de la cadena del carrusel y el stock en curso que se generará en el carrusel.

Cabezal de mezcla

Carrusel

Robot

Moldes

Unidad dosificadora

Área de operación manual

Equipo de bombeo Producto acabado

Figura 8.4. Maquinaria disponible y producto acabado.

294

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RESPUESTAS AL EJERCICIO 10 Tc robot = 50 s. Capacidad horaria = 288 ud/h NME = 4 Longitud = 39,6 m. Stock en curso = 132 ud. EJERCICIO 11: ENSAMBLAJE CON VARIABILIDAD En una planta industrial tenemos una línea de ensamblaje de piezas que no cumple con los objetivos de productividad. La línea tiene 3 estaciones de trabajo y cada una está preparada para trabajar con un ciclo productivo de 36 segundos y una producción por turno de 680 unidades (un turno de 8 horas tiene 72 minutos de descansos). La realidad es que se producen un total de 544 ud/turno La línea está compuesta por 3 puestos que combinan operaciones manuales y automáticas; en la estación P3 se realiza una operación de soldadura mediante un robot. Se realizó un análisis de variabilidad para tratar de resolver el problema de baja productividad y se obtuvo lo expuesto en la siguiente tabla (se realizaron 10 mediciones cronometradas en las 3 estaciones con los siguientes tiempos normales) : Observaciones: P1 36 35 36 36 34 36 36 37 37 37 Sacar pieza-1 de máquina-1 P2 43 29 42 34 36 39 40 42 40 45 Sacar pieza-2 de máquina-2, problemas de extracción P3 29 50 48 47 49 48 37 55 36 51 Falta de sincronización H-M y fallos soldadura

1. Dibujar el gráfico de variabilidad para las 3 estaciones y calcular el cociente de variabilidad para cada estación.

EJERCICIOS PROPUESTOS

295

2. A partir del gráfico obtenido, contestar las siguientes cuestiones: — ¿Qué estación marca el tiempo de ciclo? ¿Qué capacidad de línea nos daría en ud/turno? — ¿Está equilibrada la línea? ¿Por qué? — ¿Cuál podría ser el diagnóstico de la línea de ensamblaje? 3. En la estación 3 (hombre + robot) tenemos el siguiente proceso: A031-Operario coge pieza-1 y la coloca en soporte (4 s) A032-Operario coge pieza-2 y la posiciona sobre la pieza-1 (6 s) A033-Operario introduce el subconjunto en robot y acciona el botón de arranque (3 s) A034-Proceso automático de soldadura (8 s) A035-Enfriamiento del subconjunto dentro de la jaula robot (8 s) A036-Operario saca el subconjunto soldado del robot (2 s) A037-Operario hace un control de calidad sobre la pieza soldada (6 s) A038-Operario deposita el subconjunto, sin defectos, en contenedor de P.A. (2 s) Se pide: — Dibujar el cronograma de la situación actual en la estación 3. — Proponer un sistema para mejorar la sincronización del operario con el robot y poder reducir así el tiempo de ciclo de la estación 3. — Dibujar el cronograma del sistema mejorado. RESPUESTAS AL EJERCICIO 11 Capacidad = 544 ud/torno — La línea no está equilibrada.

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— Los problemas aleatorios son superiores a los previstos. — Propuestas para mejorar la sincronización hombre-robot: • Colocación mesa giratoria. • Introducir una unidad adicional de stock en curso en mesa giratoria. • Aprovechar tiempo de robot para realizar las operaciones 7, 8, 1 y parte de la 2.

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