Herramientas y Técnicas Lean Manufacturing en sistemas de producción y calidad.
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Autor: Guillermo Maldonado Villalva. Ingeniería Industrial.
- 41
tiene un valor que es menor o igual a 0.5 (en este caso, 0.4) es un buen indicador, ya que se podrá
trabajar para eliminar el operador de más y disminuir los desperdicios. En el proceso de mejora,
cada uno de estos operadores debe decir que es lo que requieren para hacer una parte dentro de
los 32 segundos. Entonces, el tiempo de ciclo total debe ser menor o igual a 173 segundos.
La solución debe ser la combinación de operaciones, por ejemplo estampado y colocar rines y
dejar las demás estaciones de trabajo como están. Aquí se reparten las operaciones con el fin de
que los operadores logren un tiempo de ciclo de 32 segundos, el cual esta dentro del takt time.
(Figura No. 17)
Figura No. 17 Grafica de balanceo de operadores, estado actual y futuro. Fuente: Villaseñor Alberto (Manual de
Lean Manufacturing) 2007.
2.4 SMED (Intercambio de herramientas en minutos).
¿Que es SMED?
Se ha definido el SMED como la teoría y técnicas diseñadas para realizar las operaciones de
cambio de herramienta/utillaje en menos de 10 minutos
11
.
El sistema SMED nació por la necesidad de lograr la producción JIT (Just in Time), una de las
piedras angulares del sistema Toyota de fabricación y fue desarrollado para acortar los tiempos
de la preparación de máquinas, intentando hacer lotes de menor tamaño.
En contra de los pensamientos tradicionales el Ingeniero japonés Shigeo Shingo señaló que
tradicional y erróneamente, las políticas de las empresas en cambios de utillaje, se han dirigido
hacia la mejora de la habilidad de los operarios y pocos han llevado a cabo estrategias de mejora
del propio método de cambio.
11
Shingo Shigeo. “ A study of the Toyota Production System from an Industrial Engineering viewpoint”,
Productivity Press, 1989.
Herramientas y Técnicas Lean Manufacturing en sistemas de producción y calidad.
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Autor: Guillermo Maldonado Villalva. Ingeniería Industrial.
- 42
El éxito de este sistema comenzó en Toyota, consiguiendo una reducción del tiempo de cambios
de matrices de un periodo de una hora y cuarenta minutos a tres minutos.
Su necesidad surge cuando el mercado demanda una mayor variedad de producto y los lotes de
fabricación deben ser menores; en este caso para mantener un nivel adecuado de competitividad,
o se disminuye el tiempo de cambio o se siguen haciendo lotes grandes y se aumenta el tamaño
de los almacenes de producto terminado, con el consiguiente incremento de costos. Esta técnica
está ampliamente validada y su implantación es rápida y altamente efectiva en la mayor parte de
las máquinas e instalaciones industriales.
¿Qué entendemos por cambio de utillaje en una máquina?
Es el conjunto de operaciones que se desarrollan desde que se detiene la máquina para proceder
al cambio de lote hasta que la máquina empieza a fabricar la primera unidad del siguiente
producto en las condiciones especificadas de tiempo y calidad. El intervalo de tiempo
correspondiente es el tiempo de cambio.
Para que sirve SMED?
Esta técnica permite disminuir el tiempo que se pierde en las máquinas e instalaciones debido al
cambio de herramientas, también llamado utillaje,
necesario para pasar de producir un tipo de
producto a otro. Algunos de los beneficios que aporta esta herramienta son:
• Reducir el tiempo de preparación y pasarlo a tiempo productivo
• Reducir el tamaño del inventario
• Reducir el tamaño de los lotes de producción
• Producir en el mismo día varios modelos en la misma máquina o línea de producción.
Esta mejora en la reducción del tiempo aporta ventajas competitivas para la empresa ya que no
tan sólo existe una reducción de costos, sino que aumenta la flexibilidad o capacidad de adaptarse
a los cambios en la demanda. Al permitir la reducción en el tamaño de lote colabora en la calidad
ya que al no existir stocks(inventarios) innecesarios, no se pueden ocultar los problemas de
fabricación.
Algunos de los tiempos que tenemos que eliminar aparecen como despilfarros habitualmente de
la siguiente forma:
–
Los productos terminados se trasladan al almacén con la máquina parada.
–
El siguiente lote de materia prima se trae del almacén con la máquina parada.
–
Las cuchillas, moldes, matrices, etc; no están en condiciones de funcionamiento.
Herramientas y Técnicas Lean Manufacturing en sistemas de producción y calidad.
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Autor: Guillermo Maldonado Villalva. Ingeniería Industrial.
- 43
–
Algunas partes que no se necesitan se llevan cuando la máquina todavía no está funcionando.
– Faltan tornillos y algunas herramientas no aparecen cuando se necesitan durante el cambio.
– El número de ajustes es muy elevado y no existe un criterio en su definición.
El SMED, asociado a un proceso de mejora continua y herramientas Lean Manufacturing va a
tratar de eliminar todos estos desperdicios.
¿Cómo funciona SMED?
Para entender la importancia de esta técnica con un ejemplo sencillo podemos plantearnos que, en
nuestro propio caso y como conductores de nuestro auto, cambiar una rueda en 15 minutos es
aceptable, sin embargo a los preparadores de Fórmula 1, la elevada competencia y la continua
pugna por el ahorro de tiempos ha llevado a hacer ese cambio en 7 segundos.
Como caso genérico partiremos de la base de que con esta técnica puede reducirse el tiempo de
cambio un 50% sin inversiones importantes.
Para ello el Ingeniero Japonés Shigeo Shingo descubrió en 1950, que había dos tipos de
operaciones al estudiar el tiempo de cambio en una prensa de 800 toneladas:
– Operaciones Internas: Aquellas que deben realizarse con la máquina parada, como montar o
desmontar dados.
–
Operaciones Externas: Pueden realizarse con la máquina en marcha, como transportar los
dados usados al almacén o llevar los nuevos hasta la máquina.
El objetivo es analizar todas estas operaciones, clasificarlas, y ver la forma de pasar operaciones
internas a externas, estudiando también la forma de acortar las operaciones internas con la menor
inversión posible.
Una vez parada la máquina, el operario no debe apartarse de ella para hacer operaciones externas.
El objetivo es estandarizar las operaciones de modo que con la menor cantidad de movimientos
se puedan hacer rápidamente los cambios, de tal forma que se vaya perfeccionando el método y
forme parte del proceso de mejora continua de la empresa.
Operación
Proporción del
tiempo
Preparación, ajustes post-proceso y verificación de materiales,
herramientas, troqueles, calibres, etc.
30%
Montar y desmontar herramientas, etc.
5%
Centrar, dimensionar y fijar otras condiciones.
15%
Producción de piezas de ensayo y ajustes.
50%
Tabla No. 2 Pasos en un proceso de preparación de máquinas (Shingo, 1997).
Herramientas y Técnicas Lean Manufacturing en sistemas de producción y calidad.
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Autor: Guillermo Maldonado Villalva. Ingeniería Industrial.
- 44
La aplicación de sistemas de cambio rápido de utillaje se convierte en una técnica de carácter
obligado en aquellas empresas que fabriquen series cortas y con gran diversidad de referencias.
Tradicionalmente el tamaño de los lotes ha sido el siguiente.
–
Lote pequeño: 500 piezas o menos.
–
Lote medio: 501-5000 piezas.
–
Lote grande: Más de 5000 piezas.
2.4.1 Cómo se aplica SMED Etapas conceptuales
ETAPAS
Etapa preliminar: Estudio de la operación de cambio
Primera etapa: Separar tareas internas y externas
Segunda etapa: Convertir tareas internas en externas
Tercera etapa: Perfeccionar las tareas internas y externas
Etapa preeliminar: Estudio de la operación de cambio.
Lo que no se conoce no se puede mejorar, por ello en esta etapa se realiza un análisis detallado
del proceso inicial de cambio con las siguientes actividades:
Registrar los tiempos de cambio:
-
Conocer la media y la variabilidad.
-
Escribir las causas de la variabilidad y estudiarlas.
Estudiar las condiciones actuales del cambio:
-
Análisis con cronómetro.
-
Entrevistas con operarios (y con el preparador).
-
Grabar en vídeo.
-
Mostrarlo después a los trabajadores.
-
Sacar fotografías.
Herramientas y Técnicas Lean Manufacturing en sistemas de producción y calidad.
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Autor: Guillermo Maldonado Villalva. Ingeniería Industrial.
- 45
Esta etapa es más útil de lo que se cree, y el tiempo que invirtamos en su estudio puede evitar
posteriores modificaciones del método al no haber descrito la dinámica de cambio inicial de
forma correcta.
Primera etapa: Separar las tareas internas y externas
En esta fase se detectan problemas de carácter básico que forman parte de la rutina de trabajo:
- Se sabe que la preparación de las herramientas, piezas y útiles no debe hacerse con la máquina
parada, pero se hace.
- Los movimientos alrededor de la máquina y los ensayos se consideran operaciones internas.
Es muy útil realizar una lista de comprobación con todas las partes y pasos necesarios para una
operación, incluyendo nombres, especificaciones, herramientas, parámetros de la máquina, etc. A
partir de esa lista realizaremos una comprobación para asegurarnos de que no hay errores en las
condiciones de operación, evitando pruebas que hacen perder el tiempo.
Segunda etapa: Convertir tareas internas en externas
La idea es hacer todo lo necesario en preparar troqueles, matrices, punzones, etc, fuera de la
máquina en funcionamiento para que cuando ésta se pare se haga el cambio necesario, de modo
de que se pueda comenzar a funcionar rápidamente.
• Reevaluar para ver si alguno de los pasos está erróneamente considerado como interno.
• Prerreglaje de herramientas.
• Eliminación de ajustes: Las operaciones de ajuste suelen representar 70% del tiempo de
preparación interna. Es muy importante reducir este tiempo de ajuste para acortar el tiempo total
de preparación. Esto significa que se tarda un tiempo en poner a andar el proceso de acuerdo a la
nueva especificación requerida.
Los ajustes normalmente se asocian con la posición relativa de piezas y troqueles, pero una vez
hecho el cambio se demora un tiempo en lograr que el primer producto bueno salga bien. Se
llama ajuste en realidad a las no conformidades que a base de prueba y error van llegando hasta
hacer el producto de acuerdo a las especificaciones.
Partiremos de la base de que los mejores ajustes son los que no se necesitan, por eso se recurre a
fijar las posiciones. Se busca recrear las mismas circunstancias que la de la última vez. Como
muchos ajustes pueden ser hechos como trabajo externo se requiere fijar las herramientas. Los
ajustes precisan espacio para acomodar los diferentes tipos de matrices, troqueles, punzones o
utillajes por lo que requiere espacios standard.
Herramientas y Técnicas Lean Manufacturing en sistemas de producción y calidad.
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Autor: Guillermo Maldonado Villalva. Ingeniería Industrial.
- 46
Tercera etapa: Perfeccionar las tareas internas y externas.
El objetivo de esta etapa es perfeccionar los aspectos de la operación de preparación, incluyendo
todas y cada una de las operaciones elementales (tareas externas e internas).
Algunas de las acciones encaminadas a la mejora de las operaciones internas más utilizadas por el
sistema SMED son:
• Implementación de operaciones en paralelo:
Estas operaciones que necesitan más de un operario ayudan mucho a acelerar algunos trabajos.
Con dos personas una operación que llevaba 12 minutos no será completada en 6, sino quizás en
4, gracias a los ahorros de movimiento que se obtienen.
El tema más importante al realizar operaciones en paralelo es la seguridad.
• Utilización de anclajes funcionales:
Son dispositivos de sujeción que sirven para mantener objetos fijos en un sitio con un esfuerzo
mínimo.
Todas estas etapas culminan en la elaboración de un procedimiento de cambio que pasa a formar
parte de la dinámica de trabajo en mejora continua de la empresa y que opera de acuerdo al
siguiente esquema iterativo de trabajo:
1. Elegir la instalación sobre la que actuar.
2. Crear un equipo de trabajo (operarios, jefes de sección, otros).
3. Analizar el modo actual de cambio de utillaje. Filmar un cambio.
4. Reunión del equipo de trabajo para analizar en detalle el cambio actual.
5. Reunión del equipo de trabajo para determinar mejoras en el cambio:
• Clasificar y transformar operaciones Internas en Externas.
• Evitar desplazamientos, esperas y búsquedas, situando todo lo necesario al lado de máquina.
• Secuenciar adecuadamente las operaciones de cambio.
• Facilitar útiles y herramientas que faciliten el cambio
• Secuenciar mejor las órdenes de producción.
• Definir operaciones en paralelo.
• Simplificar al máximo los ajustes.
6. Definir un nuevo modo de cambio.
7. Probar y filmar el nuevo modo de cambio.
Herramientas y Técnicas Lean Manufacturing en sistemas de producción y calidad.
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Autor: Guillermo Maldonado Villalva. Ingeniería Industrial.
- 47
8. Afinar la definición del cambio rápido, convertir en procedimiento.
9. Extender al resto de máquinas del mismo tipo.
Figura No. 18 Etapas de mejora con SMED. Fuente: Elaboración propia.
Mejoras usuales para el cambio rápido de herramientas
1) Evitar desplazamientos, esperas, pérdidas de tiempo, búsqueda,
necesidad de elegir. Tener
junto a la máquina todo lo necesario. Ello se
logra mediante: juegos de herramientas,
instrumentos de
reglaje junto a la máquina; materializar zonas para colocación clasificada de
útiles en casilleros; identificación mediante colores de las herramientas
compatibles y de sus
casilleros; puesto de trabajo espacioso, ordenado y
limpio; esquemas de instrucciones situados
junto a la máquina; y utillaje ligero de la máquina (llaves, llaves rápidas, destornilladores,
martillos, etc.).
2) Dedicar medios de manutención. Suprimir esfuerzos físicos. Ello se obtiene gracias a:
carretillas portaherramientas a la altura de la máquina; dispositivos para colocar la herramienta
(rodamientos, correderas); gatos neumáticos o hidráulicos de elevación de herramientas; y
revisión de la concepción de la herramienta para no tener que desmontar más que una parte
reducida de la herramienta.
3) Reducir los tiempos de fijación de la herramienta. Reducir el número de pernos y tornillos;
reducir la longitud de los pernos y tornillos; reemplazar los agujeros por muescas y entalladuras
(de modo tal de evitar tener que destornillar por completo los pernos); tuercas y pernos
Herramientas y Técnicas Lean Manufacturing en sistemas de producción y calidad.
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Autor: Guillermo Maldonado Villalva. Ingeniería Industrial.
- 48
acanalados; fijación rápida, cierres, sistemas de encajado, bridas; señales de posicionamiento y de
centrado en las herramientas y/o en las máquinas; y diferenciación por colores de las señales de
posicionamiento.
4) Reducir los tiempos de reglaje y de conexión. Mediante la normalización de alturas de las
herramientas, calces, señales de colores, graduaciones, muescas; plantillas de ajuste; presencia,
junto a la máquina, de una pieza testigo de cata tipo a producir; sistemas rápidos de conexión y
desconexión; e identificación mediante colores de cables, hilos eléctricos, tuberías, etc.
5) Efectuar tareas fuera del horario. Limpieza, mantenimiento, afilado de herramientas; limpieza,
control y contraste de plantillas; precalentado de herramientas; y desmontaje parcial de la
herramienta anterior.
6) Revisar la concepción. Normalización de las piezas a producir; y normalización de las
dimensiones de herramientas y moldes.
2.4.2 Resultados y efectos de SMED.
En la metodología tradicional de trabajo para la aplicación del SMED se crean grupos de trabajo
con el personal implicado en el manejo de las máquinas y en su cambio de utillaje y se les plantea
unas reuniones de trabajo en las se van definiendo las mejoras a implantar en el modo de cambio.
De esta forma, se plantea a los trabajadores el desafío de lograr una fuerte reducción del tiempo
de cambio, y a medida que estos trabajadores van colaborando, hacen suyas las propuestas y los
logros, por lo que en su momento son quienes mejor defienden el nuevo modo de trabajo. Esto
implica la dedicación en horas de reuniones dedicadas al efecto y a la formación de los operarios.
Es muy importante la planificación, puesto que gran parte del tiempo se pierde pensando en lo
que hay que hacer después o esperando a que la máquina se detenga. Planificar las siguientes
tareas reduce el tiempo de cambio y supone un punto de partida importante:
El orden de las operaciones.
Cuando tienen lugar los cambios.
Que herramientas y equipamiento es necesario.
Que personas intervendrán.
Los materiales de inspección necesarios.
El objetivo es transformar en un evento sistemático el proceso, no dejando nada al azar, y
facilitando que cualquier operario pueda realizar un cambio en ausencia del preparador
especialista.
Una vez establecidas ciertas reglas de cambio rápido a aplicar, es cuando se debe formar un
equipo piloto para trabajar en el desarrollo específico del nuevo modo de trabajo, determinando y
concretando la forma en que la empresa deberá hacer el cambio rápido de herramienta. Una regla
clara a aplicar es la de realizar análisis puntuales y luego extenderlo al resto de las máquinas.
Herramientas y Técnicas Lean Manufacturing en sistemas de producción y calidad.
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Autor: Guillermo Maldonado Villalva. Ingeniería Industrial.
- 49
Efectos del SMED
A) Cambio más sencillo.
B) Producción con stock mínimo.
C) Simplificación del área de trabajo.
D) Mayor productividad y flexibilidad.
A) Cambio más sencillo.
– Nueva operativa del cambio más sencilla.
– Necesidad de operarios menos cualificados.
– Se evitan situaciones de riesgo.
– Mejor seguridad.
– Se eliminan errores en el proceso.
– Mejor calidad.
B) Producción con stock mínimo.
– Lotes más pequeños.
– Menor inventario en proceso.
C) Simplificación del área de trabajo.
–
Codificación de utillajes.
–
Limpieza.
D) Mayor productividad y flexibilidad.
La productividad busca que de 8 horas de trabajo (6 de trabajo y 2 de cambio):
– Se pase a 7 horas de trabajo y 1 de cambio.
– Se pase a 7 y media de trabajo y media de cambio.
La flexibilidad busca que de 8 horas de trabajo (6 de trabajo y 2 de cambio):
– Se pase a 6 horas de trabajo y dos cambios de 1 hora.
– Se pase a 6 horas de trabajo y cuatro cambios de media hora.
2.5 POKA-YOKE.
Poka-yoke es una técnica de calidad desarrollada por el ingeniero japonés Shigeo Shingo en los
años 1960´s, que significa "a prueba de errores". La idea principal es la de crear un proceso
donde los errores sean imposibles de realizar.
La idea básica es frenar el proceso de producción cuando ocurre algún defecto, definir la causa y
prevenir que el defecto vuelva a ocurrir. Este es el principio del sistema de producción Justo a
Tiempo. No son necesarias las muestras estadísticas. La clave es ir detectando los errores antes de
Herramientas y Técnicas Lean Manufacturing en sistemas de producción y calidad.
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Autor: Guillermo Maldonado Villalva. Ingeniería Industrial.
- 50
que se conviertan en defectos, e ir corrigiéndolos para que no se repitan. Como error podemos
entender lo que hace mal el trabajador y que después hace que un producto salga defectuoso.
Un dispositivo Poka-yoke es cualquier mecanismo que ayuda a prevenir los errores antes de que
sucedan, o los hace que sean muy obvios para que el trabajador se de cuenta y lo corrija a tiempo.
En cualquier evento, no hay mucho sentido en inspeccionar productos al final del proceso; ya que
los defectos son generados durante el proceso, todo lo que se está haciendo es descubriendo esos
defectos. Sumar trabajadores a la línea de inspección no tiene mucho sentido, debido a que no
hay manera en que se puedan reducir los defectos sin la utilización de métodos en los procesos
que prevengan en primer lugar que ocurran los errores.
Para reducir los defectos dentro de las actividades de producción, el concepto más fundamental es
el de reconocer que los defectos son generados por el trabajo y que lo único que las inspecciones
hacen es descubrir los defectos.
Desde que las acciones son afectadas por las condiciones de las operaciones, podemos concluir
que el concepto fundamental de la inspección en la fuente reside en la absoluta necesidad de
funciones de control, de que una vez ocurridos los errores en condiciones de operación y ser
descubiertos, es el de resolver estos errores y prevenir que se conviertan en defectos.
Las dos funciones de Poka-Yoke
12
.
Un sistema Poka-Yoke posee dos funciones:
1) Una es la de hacer la inspección del 100% de las partes producidas.
2) La segunda es si ocurren anormalidades puede dar retroalimentación y acción correctiva.
Los efectos de un sistema poka-yoke en la reducción de defectos varían dependiendo del tipo de
inspección.
2.5.1 Tipos de inspección Poka-Yoke.
• A- Inspección de criterio.
• B- Inspección informativa.
• C- Inspección en la fuente.
A- Inspección de criterio.
Inspección para separar lo bueno de lo malo
12
Hiroyuki Hirano. “Poka Yoke”, Productivity, México, 2000.
Portal para Investigadores y Profesionales
Facebook 
Del.icio.us 
Mister Wong