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2014

Single-Minute Exchange of Die Nicolรกs Camilo Correa Guzmรกn - 03353188 .

Universidad Nacional de Colombia Industrializaciรณn del Producto 23/04/2014


Tabla de Contenido Introducción La estructura de la producción Plan Esquemático de Producción La relación entre Proceso y Operación

Establecer operaciones en el pasado Algunas definiciones y términos Lotes pequeños, medianos y grandes Exceso en el inventario y en la producción esperada Estrategias tradicionales para mejorar la configuración en las operaciones Estrategias de Habilidad Estrategias que involucran lotes ggrandes Estrategias económicas

Fundamentos del SMED Pasos básicos en el procedimiento de configuración Mejora en las configuraciones: Etapas conceptuales Etapa Preliminar: Configuración Interna y Externa Etapa 1: Separar las configuraciones Internas y Externas Etapa 2: Convertir Configuraciones Internas en Configuraciones Externas Etapa 3: Racionalización de todos los aspectos de las operaciones de configuración Técnicas para aplicar SMED Etapa Preliminar: Configuración Interna y Externa Etapa 1: Separar las configuraciones Internas y Externas Etapa 2: Convertir Configuraciones Internas en Configuraciones Externas Etapa 3: Racionalización de todos los aspectos de las operaciones de configuración

Bibliografía

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Introducción El presente trabajo de investigación surge de un ejercicio de la asignatura Industrialización del Producto, el cual busca mostrar los fundamentos básicos y algunos pasos a seguir para la implementación del sistema de Intercambio de un Único Minuto o SMED, así como alguna fundamentación de los sistemas de producción y su funcionamiento.

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Single-Minute Exchange of Die 1 La estructura de la producción 1.1 Plan Esquemático de Producción Las actividades de producción pueden ser mejor comprendidas como redes de procesos y operaciones. Un proceso es un flujo por el cual materias primas son convertidas en productos terminados. En una línea de decisiones la siguiente secuencia básica puede ser observada: 1. Almacenar materias primas en un almacén. 2. Transportar los materiales a las máquinas. 3. Almacenar los materiales cerca de las máquinas. 4. Procesar los materiales con las máquinas. 5. Almacenar los productos terminados cerca de las máquinas. 6. Evaluar los productos terminados. 7. Almacenar los productos terminados para enviarlos a los clientes. Una operación es cualquier acción hecha por una persona, máquina o equipo en una materia prima, producto intermedio o terminado. Producción es una red de operaciones y procesos, con una o más operaciones correspondiendo a cada paso en el proceso. La manufactura puede ser dividida en cuatro fases distintas: 1. Procesamiento: Montaje, Desmontaje, alteración de la forma. 2. Inspección: comparación con un estándar. 3. Transporte: cambio de locación. 4. Almacenado: Un periodo de tiempo durante el cual ninguna de las fases anteriores se presenta en el producto. Esta a su vez puede ser categorizada en cuatro:

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1. Almacenamiento de materias primas. 2. Almacenamiento de productos terminados. 3. Espera por un proceso: Esto sucede cuando un lote lote previo no ha terminado su tarea.

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4. Espera por un lote: Ocurre cuando la primera serie está siendo fabricada, los demás lotes esperan mientras el primer lote termina. La estructura Interna de una operación puede ser analizada por los siguientes puntos: *Preparación después de un ajuste: Estas operaciones son hechas una vez, antes y después de que cada lote es procesado. *Operación Principal: Puede ser dividido en tres: -Operaciones esenciales: El mecanizado real de los materiales. -Operaciones auxiliares: Unir o remover piezas de las máquinas. -Asignaciones de Margen: Irregularidades ocurridas como un descanso o una avería en una máquina.

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1.2 La relación entre Proceso y Operación Cada fase del proceso de manufactura tiene una operación correspondiente, es decir, estas son operaciones de trabajo, de inspección, de transporte y de almacenaje. Cada una de esas operaciones tiene cuatro sub-categorías: Instalación, Esencial, Auxiliar y Asignación de Margen.

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2 Establecer Operaciones en el Pasado 2.1 Algunas Definiciones de Términos 2.1.1 Lotes Pequeños, Medianos y Grandes Los lotes son clasificados según la cantidad de objetos que producen: *Pequeño: 500 Unidades o menos. *Mediano: 501 a 5000 Unidades. *Grande: Más de 5000 Unidades.

2.1.2 Exceso en el Inventario y en la Producción Esperada Con una fecha de entrega acercándose, sería difícil encontrar productos eficaces causando una escasez en la cantidad lista para ser enviada. Para evitar esa escasez, 330 ítems deben ser producidos para satisfacer una orden de 300. Si solamente 20 no sirven, 10 serían innecesarios y deberían ser descartados. A menudo estos rezagos se almacenan esperando otro pedido para ser entregados y son llamados "Excesos de Inventario". Otro tipo de superávit, el exceso de producción esperada, resulta cuando productos terminados son producidos antes de ser realmente necesarios. Es innecesario tener exceso de mercancía, por lo que muchos empresarios intentan no tener exceso en su inventario.

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2.2 Estrategias Tradicionales para Mejorar la Configuración en las Operaciones Muchos gerentes de fábricas consideran que una producción de bajo volumen puede ser su mayor desafío, esta visión confunde características de oferta y demanda. Desde el punto de vista de la demanda, un bajo volumen de producción significa que hay una gran variedad de productos en el mercado, siendo la cantidad de cada una de estas variedades muy baja. Para superar los problemas planteados en diferentes producciones, varias compañías han optado por simular una demanda suficiente. Un ejemplo es Volkswagen, cuya producción se basó durante mucho tiempo en solo un producto, el "escarabajo". En un mundo tan diverso como el de hoy, esa estrategia se cumple pero con un éxito limitado. En los últimos años, Volkswagen se ha preocupado por desarrollar líneas completas de nuevos modelos ce carros. Debemos notar una característica importante de la demanda: La diferencia entre las ordenes individuales y las que se repiten, puesto que las primeras generalmente requieren características especiales en su pedido; por el contrario las segundas, así requieran de cambios, los lotes que se tratan son mucho mayores, por lo que el costo de los cambios es menor en relación con cada producto. Aunque numerosas configuraciones en la producción deben ser llevadas a cabo en sistemas de producción diversificados, varias posibilidades surgen cuando se mira el problema en términos de su propia disposición. Primero, pueden ser elementos comunes de configuración: Aunque los productos puedan variar, las dimensiones de las herramientas y partes usadas para su producción suelen ser los mismos o similares. Segundo, pueden ser elementos similares de configuración: A veces los productos varían, pero las formas básicas de ciertos elementos como por ejemplo el mandril de una herramienta se mantiene. Si se diferencia, clasifica y escoge adecuadamente la maquinaria y las herramientas para fabricar varias series de productos similares, los cambios requeridos disminuirían significativamente. Los lotes pequeños sufren de una desventaja y es que tan pronto como la producción comienza a tomar forma, se requiere de un cambio importante. Estrategias como las siguientes deberían ser tomadas en cuenta para tratar este problema:

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*Mejorar las operaciones y tenerlas lo más claro posible para eliminar o disminuir la posibilidad de dudas. *Simplificar las operaciones mediante división de labores e intentos por reducir los efectos del cambio del ritmo de trabajo. *Acomodar la producción de lotes pequeños entre lotes grandes con características similares, minimizando los cambios requeridos.

2.2.1 Estrategias de Habilidad En operaciones de manufactura tradicionales, cambios en la configuración eficientes requieren de dos cosas: *Conocimiento: Acerca de la estructura y funcionamiento de la maquinaria y el equipo, así como un conocimiento completo de herramientas, cuchillas, troqueles, etc. *Habilidad: En el montaje y remoción de piezas y productos, también en medición, ajuste y calibración después de pruebas de ensayo. Aunque un resultado eficiente requiere de trabajadores habilidosos y entrenados, es recomendable también poseer una maquinaria sencilla y fácil de manejar. Mientras que el entrenador se ocupa de las configuraciones, el operario de la maquinaria normalmente maneja numerosas responsabilidades como el asistente del ingeniero principal, ya sea operando otra máquina, o simplemente esperando a su lado.

2.2.2 Estrategias que involucran Lotes Grandes Las configuraciones y los cambios generalmente requieren de una gran cantidad de tiempo, y las compañías manufactureras sufren por la ineficiencia que esto causa. Una solución es: Incrementar el tamaño del lote. Si se recibe una orden grande, la producción no presentará grandes problemas porque el efecto del cambio es leve cuando se divide en el total producido. Para los lotes pequeños con cambios habituales, el impacto de los cambios es mucho mayor, en este caso los lotes similares pueden programarse uno tras otro para minimizar el número de cambios con cada lote de producción, reduciendo así el impacto en el producido.

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2.2.3 Estrategias Económicas La producción en gran cantidad en respuesta de las órdenes grandes está bien, pero la mayoría resulta de una combinación de otras órdenes más pequeñas. El inventario es un llamado mal necesario. Tomemos otra mirada acerca de los pros y contras de la producción en gran cantidad:

VENTAJAS: *Desde que el tiempo que tarda la configuración se redujo, las horas de trabajo de los operarios se optimizaron. *El inventario sirve como un amortiguador cuando ocurre un problema con la producción y esta se detiene temporalmente. *El inventario permite despachar rápidamente los pedidos urgentes.

DESVENTAJAS: *El inventario ocupa un espacio que no produce un valor agregado en los productos. *Además necesita de una infraestructura, tiempo acomodación y gestión, lo cual aumenta los costos.

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*Los productos en el inventario se deterioran con el tiempo, y algunas veces no se venden.

Dados estos pros y contras, podemos ver que la producción a gran escala disminuye los costos asociados a los tiempos de configuración, pero aumenta los costos gracias a un inventario más grande.

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3 Fundamentos del SMED 3.1 Pasos básicos en el procedimiento de configuración Los procedimientos de configuración generalmente son pensados para una variedad casi infinita, dependiendo del tipo de operación y del tipo de equipo usado. Aún cuando esos procedimientos son analizados desde diferentes puntos de vista, puede ser visto que todas las operaciones de configuración comprenden una secuencia de pasos. En un caso tradicional la distribución del tiempo es a menudo la siguiente: *Preparación después del proceso de ajuste y chequeo de materias primas, maquinaria y herramientas: 30% *Montaje y desmontaje de herramientas: 5% *Centrado, dimensionamiento y configuración de otras condiciones: 15% *Pruebas y ajustes: 50%

3.2 Mejora en la configuración: Etapas Conceptuales 3.2.1 Etapa Preliminar: Configuración Interna y Externa En operaciones de configuración tradicionales, discernir entre interno y externo puede ser confuso; lo que puede ser hecho externamente es hecho como un cambio interno, por lo tanto, las máquinas permaneces inactivas durante largos periodos de tiempo. Cuando se quiere implementar el sistema SMED, hay que estudiar las condiciones reales de cada planta en gran detalle. Un análisis continuo de la producción hecho con un cronógrafo es probablemente el mejor enfoque, sin embargo, toma una gran cantidad de tiempo y se requiere de un personal capacitado. Otra posibilidad es usar un estudio de muestreo de trabajo, el problema con eso es que solamente se logra un resultado confiable con varias muestras, además en casos en los que se repiten pocas acciones este método no es adecuado. Un tercer enfoque útil consiste en estudiar las condiciones reales de la planta entrevistando a los trabajadores. Otro método es gravar toda la secuencia de operaciones, esto puede ser de gran ayuda si se muestra la cinta a los trabajadores inmediatamente después de ser grabada, esto da la oportunidad a los trabajadores de expresar sus puntos de vista con resultados a menudo favorables para todos.

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3.2.2 Etapa 1: Separar las configuraciones Internas y Externas El paso más importante en la implementación del sistema SMED es distinguir entre las configuraciones internas y externas. La preparación de las partes, mantenimiento, etc., no se debe hacer mientras las máquinas se detienen. Si hacemos un esfuerzo para tratar la mayor cantidad de operaciones de configuración como configuraciones externas, el tiempo requerido para las configuraciones internas podría ser reducido entre un 30% y un 50%.

3.2.3 Etapa 2: Convertir Configuraciones Internas en Configuraciones Externas Aunque separando las configuraciones internas y externas se puede reducir su tiempo en casi un 50%, esto no es suficiente para implementar SMED. La segunda parte involucra dos nociones importantes: *Re-examinar las operaciones para ver si alguna se está tomando erróneamente como interna.

*Encontrar maneras de convertir esas operaciones en externas. Las operaciones que son hechas como configuraciones internas pueden ser convertidas en operaciones externas re-examinando su función real.

3.2.4 Etapa 3: Racionalización de todos los aspectos de las operaciones de configuración Aunque el rango de un minuto puede ser ocasionalmente una configuración externa, esto no es cierto en la mayoría de los casos. Esta es la razón por la cual se debe tener un esfuerzo concertado para racionalizar cada operación tanto interna como externa. Por lo tanto la etapa 3 llama a un análisis detallado de cada operación elemental. Los siguientes ejemplos se han extraído de las aplicaciones exitosas de las etapas 1, 2 y 3: *En Toyota, el tiempo empleado en las configuraciones internas para una máquina fabricadora de tornillos se redujo de 8 horas a 58 segundos. *En Mitsubishi, El tiempo de configuración interna de una taladradora se redujo de 24 horas a 2 minutos con 40 segundos. Las etapas 2 y 3 no necesitan ser ejecutadas de forma secuencial, pueden llevarse a cavo simultáneamente.

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3.3 Técnicas para aplicar SMED 3.3.1 Etapa Preliminar: Configuración Interna y Externa Los productos terminados son transportados a un almacenamiento o el siguiente lote de materia prima se traslada desde el inventario después de que el lote anterior ha sido completado y la maquinaria se ha apagado, y ya que la maquinaria se apaga durante el transporte, este tiempo se pierde. Las piezas defectuosas solo se descubren después de comenzado el montaje y las pruebas de funcionamiento. Como resultado, se pierde tiempo mientras se remueven las partes de la maquinaria y se empieza de nuevo. Como ocurre con el transporte de materias primas y productos terminados, los residuos también pueden producirse después de su elaboración. Las piezas que ya no son requeridas se almacenan mientras que la maquinaria se apaga. Con plantillas y calibres, una plantilla puede no ser lo suficientemente precisa y las reparaciones no se han hecho. Un tornillo no puede funcionar porque el agujero es muy apretado, o no se pueden encontrar bloques del grosor adecuado. Se puede pensar que en otros casos la escasez, los errores, la verificación inadecuada de equipos o problemas similares han ocurrido y condujeron a retrasos en las operaciones de configuración. Tradicionalmente, gerentes e ingenieros de manufactura no han podido dedicarse totalmente al análisis de las operaciones de configuración. A menudo se les asignas configuraciones a los trabajadores, y deciden realizar las configuraciones tan pronto como sea posible. En otras palabras, el problema del tiempo en las configuraciones queda por resolver en la planta de producción, Esa actitud es una de las principales razones por las que, hasta hace poco, no se han realizado grandes procesos en cuanto a mejorar las operaciones de configuración.

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3.3.2 Etapa 1: Separar las Configuraciones Internas y Externas Las siguientes técnicas son efectivas asegurando las operaciones que pueden ser realizados como configuraciones que, de hecho, se realizan mientras las máquinas funcionan.

USAR UNA LISTA Hacer una lista de todas las partes y pasos requeridos en una operación, esta deberá incluir: *Nombre *Especificaciones *Número de hojas, matrices, etc. *Presión, Temperatura y otros tipos de ajustes *Valores numéricos de todas las medidas y dimensiones En los fundamentos de esta lista, volver a comprobar es útil para confirmar si hay o no errores en las condiciones de funcionamiento. Al hacer esto, se pueden evitar muchos errores que consumen tiempo y pruebas de funcionamiento. El uso de una Tabla de verificación también es práctico. Una tabla de verificación es una tabla en la cual se hacen dibujos de todas las piezas y herramientas requeridas para una configuración. Las partes correspondientes se colocan en los dibujos apropiados antes de iniciar la configuración interna. Dado que una sola mirada le indicará al operador si falta alguna pieza, esta es una técnica de control bastante eficiente. La única limitación en la utilidad de la tabla de comprobación es que no puede ser usada para verificar las operaciones de funcionamiento en sí mismas. Es muy importante establecer una lista de verificación y una tabla para cada máquina. Hay que evitar el uso de una sola lista de verificación para toda una planta, puesto que puede ser confuso y tienden a ignorarse varias cosas con frecuencia.

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REALIZAR CHEQUEOS FUNCIONALES Una lista de verificación es útil para determinar si todas las partes son lo que deben ser, pero no dice si se encuentran en perfecto estado de funcionamiento. En consecuencia, es necesario llevar a cabo controles de funcionamiento en el curso de la configuración externa. Si no se hace una lista de chequeos se puede retrasar la configuración interna, puesto que se puede descubrir de repente que un medidor no funciona bien o una plantilla no es exacta. En particular, las reparaciones inadecuadas a las prensas y moldes de plástico a veces se descubren sólo después de que las ejecuciones de prueba se han completado. En ese caso, debe ser removido y reparado, lo que aumenta considerablemente el tiempo de preparación. Un problema frecuente es la relación que es anticipada, pero llevará más tiempo de lo esperado. La operación se inició antes de que se completen las reparaciones. Cuando las mercancías defectuosas se muestran como resultado de ello, la matriz se retira apresuradamente, y otras reparaciones hacen interrumpir la producción. Siempre es importante terminar las reparaciones antes de que comience la configuración interna.

MEJORAR EL TRANSPORTE DE TROQUELES Y OTRAS PARTES Las piezas tienen que ser trasladadas del almacenamiento al lugar donde se encuentran las máquinas, y luego regresar al almacenamiento una vez terminados los objetos. Esto debe hacerse como un procedimiento de configuración externa en la que, el operador puede mover las piezas por si mismo mientras que la máquina está en marcha de forma automática, o se le puede asignar la tarea de transporte a otro operador. En una fábrica por ejemplo, trabajando con las operaciones de configuración realizados en una prensa extrayendo una matriz de un molde en movimiento. Un cable se une a la matriz, que es levantado y transportado por una grúa hacia la zona de almacenamiento. Varios cambios le fueron sugeridos al gerente de la planta: *Primero hacer que la grúa mueva la nueva matriz hacia la máquina. *A continuación, bajar la matriz vieja del cabezal hacia el lado de la máquina. *Colocar la nueva matriz en el cabezal, insertarlo en la máquina y comenzar la nueva operación. *Después de eso, conectar un cable al molde viejo y transportarla a la zona de almacenamiento.

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El gerente refutó la operación diciendo que los cables tendrían que fijarse en dos ocasiones, lo cual es ineficiente. Se necesitan cuatro minutos y veinte segundos para el transporte de los viejos y nuevos troqueles hacia y desde la máquina. Si la prensa se pusiera en funcionamiento mucho antes, se podían fabricar unas cinco unidades adicionales. ¿Qué es preferible, conectar los cables una vez o producir cinco productos adicionales? El gerente aceptó de inmediato que había estado buscando el proceso de ajuste de la manera incorrecta, y el nuevo sistema se puso en práctica de inmediato. Este ejemplo ilustra una tendencia de la gente a ser distraídos por las pequeñas eficiencias, pasando por alto las más grandes. Considerado un nivel más profundo, muestra la necesidad de los gerentes de entender la configuración interna y externa a fondo.

3.3.3 Etapa 2: Convertir Configuraciones Internas en Configuraciones Externas y Etapa 3: Racionalización de todos los aspectos de las operaciones de configuración

PREPARACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN CON ANTELACIÓN El primer paso en la conversión de las operaciones de configuración es primero preparar las condiciones de operación. PRUEBAS DE FUEGO EN MÁQUINAS DE FUNDICIÓN A PRESIÓN Las pruebas de fuego se realizan generalmente como parte de la configuración interna de las máquinas de fundición a presión. Moldes fríos están unidos a la máquina y se calientan gradualmente a la temperatura apropiada mediante la inyección de metal fundido. Luego se hace el primer chequeo. Dado que el material inyectado durante el proceso de calentamiento producirá piezas fundidas defectuosas, los elementos de la primera fundición deben ser remoldeados. Si se utilizaron gas o energía eléctrica para precalentar el molde, las piezas de fundición se derivarían de las primeras inyecciones en el troquel montado y precalentado. En términos generales, este método puede reducir el tiempo de configuración interna por cerca de treinta minutos. Además de aumentar la productividad, se reducirá el número de piezas de fundición defectuosas que deben ser refundidas.

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En una planta de fundición a presión, un estante fue construido en la cima de un horno instalado en el lado de una máquina de fundición a presión. Puede ser utilizado en la siguiente operación de precalentado por el calor disipado desde el horno de mantenimiento. El uso de calor reciclado para precalentar los moldes hace dos cosas a la vez. El único gasto de la compañía fue el costo de la construcción de un estante especial lo suficientemente fuerte como para sostener los troqueles.

FUNCIÓN DE ESTANDARIZACIÓN Cualquiera puede apreciar el atractivo de la estandarización de las operaciones de configuración. Una forma en que esto se puede hacer es mediante la estandarización de los tamaños y formas de algunas las piezas y herramientas de la máquina, sin embargo, sólo aquellas partes cuyas funciones son necesarias desde el punto de vista de las operaciones de configuración. Con este enfoque, las matrices no necesitan hacerse más grandes o más elaborados, y los costos aumentan sólo moderadamente. Para implementar la función de normalización, las funciones individuales se analizan y se consideran una a una. Es decir, las operaciones generales se descomponen en sus elementos básicos, por ejemplo sujeción, centrado, dimensionamiento, expulsando, agarrar, y el mantenimiento de cargas. El ingeniero debe decidir cuáles de estas operaciones, deben ser estandarizados. A continuación, debe distinguir entre partes que pueden ser estandarizadas y piezas que requieren cambios de configuración. Aunque hay muchas maneras de reemplazar un brazo mecánico desde el hombro, codo, muñeca, dedos, o sólo la uña, el procedimiento más rentable es reemplazar la parte más pequeña que incluye el reemplazo de piezas que lo necesitan. La forma más rápida para reemplazar algo, por supuesto, es no reemplazar nada.

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Bibliografía *Shigeo Shingo: A Revolution in Manufacturing: The SMED System (Original por Shinguru Dandori-1983-Japan Management Association, Tokyo – Japon) – Traducción al Ingles por Productivity, Inc. – 1985

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