Optimización de Procesos

Producción Ajustada y Eficiencia

La producción ajustada (Lean Manufacturing) busca la utilización eficiente de los recursos, reduciendo tiempos de preparación, minimizando errores, eliminando tiempos de espera, logrando un flujo continuo en la línea, minimizando los transportes internos y evitando retrasos. Otro aspecto relevante es la reducción de inventario.

La optimización de procesos se logra a través de diversas vías; entre las más utilizadas en la industria se encuentran el estudio de tiempos y el abordaje de los cuellos de botella. Esto permite mejorar los niveles de producción y disminuir los recursos asociados a la capacidad ociosa.

Optimización desde la Perspectiva de Calidad

Desde el punto de vista de la calidad, la optimización de procesos de producción se beneficia del uso de la estadística para estudiar y disminuir la variabilidad. Esto, a su vez, mejora los niveles de calidad y ayuda a las empresas a reducir costos en tiempo y materias primas, gracias a un menor número de artículos defectuosos y, por ende, menores indicadores de reproceso.

Mejora Continua (Kaizen)

Fundamentos y Herramientas

La mejora continua es un concepto fundamental del siglo XX que busca la optimización constante de productos, servicios y procesos. Representa una actitud organizacional esencial para asegurar la estabilización y la evolución de los procesos. Entre las herramientas clave utilizadas se incluyen las acciones correctivas y preventivas, así como la evaluación de la satisfacción de empleados y clientes.

Se considera la vía más efectiva para potenciar la calidad y la eficiencia en las organizaciones. En el ámbito empresarial, los sistemas de gestión de calidad (como las normas ISO) y los sistemas de evaluación ambiental son instrumentos clave para alcanzar la calidad total.

Seis Sigma: Reducción de Variabilidad y Defectos

Definición y Beneficios

Seis Sigma es una metodología de mejora de procesos enfocada en la reducción de la variabilidad, con el objetivo de minimizar o eliminar defectos y fallas en la entrega de productos o servicios al cliente. Esta metodología emplea herramientas estadísticas avanzadas para la caracterización y el estudio de los procesos.

El término ‘sigma’ (σ) representa la desviación típica, que cuantifica la variabilidad de un proceso. El propósito de Seis Sigma es reducir esta variabilidad para asegurar que el proceso opere consistentemente dentro de los límites definidos por los requisitos del cliente. Entre los beneficios clave de Seis Sigma se incluyen la mejora significativa de la rentabilidad y la productividad. Una característica distintiva de Seis Sigma, en comparación con otras metodologías, es su fuerte orientación hacia la satisfacción del cliente.

El Concepto de Sigma (σ)

El concepto de Sigma (σ) en la metodología Seis Sigma se define como:

  1. Una medida estadística del nivel de desempeño de un proceso o producto.
  2. Un objetivo de lograr casi la perfección mediante la mejora del desempeño.
  3. Un sistema de dirección para lograr el liderazgo duradero y un desempeño de primer nivel, mediante:
    • Uso de hechos y datos para eliminar desperdicios y reducir la variación.
    • Eliminación de actividades que no agregan valor.

Automatización Industrial y Sistemas de Control

Sistemas de Control: Lazo Abierto vs. Lazo Cerrado

  • Sistema de control de lazo abierto: La salida es independiente de la entrada.
  • Sistema de control de lazo cerrado: Incorpora retroalimentación (feedback).

Definición de Control y Sistema de Control

Control:

Método capaz de mantener o ajustar los parámetros de un entorno a un valor determinado.

Sistema de Control:

Conjunto de elementos necesarios para lograr un objetivo de control sobre un proceso determinado. Este conjunto de unidades puede formar:

  • Bucle Abierto: Ejemplo: El calentamiento de agua en un tanque mediante una resistencia eléctrica sumergida.
  • Bucle Cerrado: Ejemplo: La regulación de temperatura en un intercambiador de calor.

Elementos Clave de un Sistema de Control

Los elementos principales de un sistema de control son:

  1. Sensor: Transforma la información de interés en una señal procesable (eléctrica, neumática o hidráulica). Ejemplo: Un sensor en un ascensor.
  2. Acondicionador de Señal: Transforma la señal proporcionada por el sensor en otra señal de amplitud adecuada, capaz de ser procesada por subsistemas digitales.
  3. Detector de Error: Realiza la comparación entre la variable de referencia (valor deseado) y la variable controlada (valor actual).
  4. Controlador: Ejecuta la función de control basándose en la señal de error detectada.
  5. Elemento Final de Control: Ejecuta una acción determinada sobre la variable controlada o el proceso, en función de la respuesta del controlador. Ejemplos: Electroválvulas, motores.
  6. Actuador: Elemento intermedio entre el controlador y el elemento final de control, que convierte la señal de control en una acción física.

Fundamentos de Estadística para la Optimización

Conceptos Básicos de Estadística

La estadística es la ciencia que nos permite recolectar, organizar, analizar, interpretar y representar datos, a menudo utilizando conceptos de probabilidad:

  • Media: El promedio de un conjunto de datos.
  • Mediana: El valor central en un conjunto de datos ordenado de menor a mayor o viceversa.
  • Moda: El valor que aparece con mayor frecuencia en un conjunto de datos.
  • Rango: La diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo en un conjunto de datos.
  • Desviación Estándar: Mide la dispersión o variabilidad de cada observación con respecto a la media.
  • Varianza: Es el cuadrado de la desviación estándar. wECAwECAwECAwECAwECAwU0ICCOwBSQYyShwJWwQ

Estrategias para la Mejora de la Producción

Enfoques Clave:

  • Desde el punto de vista de la calidad del proceso: Reducción de la variabilidad.
  • Desde el punto de vista de los tiempos de proceso: Identificación y gestión de cuellos de botella.

Teoría de Restricciones (TOC) y Cuellos de Botella

Las Limitaciones del Sistema

Una limitación del sistema es cualquier obstáculo que impide a una empresa alcanzar sus metas. Estas limitaciones pueden ser de diversa índole: una política de ventas, de contratación, condiciones de mercado, entre otras. Sin embargo, lo más frecuente es que la limitación se encuentre dentro del propio sistema productivo, manifestándose como un recurso con capacidad insuficiente. Estos recursos son conocidos como cuellos de botella y son los que, en última instancia, marcan el ritmo de la producción global del sistema.

Los Cinco Pasos de la Teoría de Restricciones:

La metodología de la Teoría de Restricciones (TOC) propone un ciclo de mejora continua basado en cinco pasos:

  1. 1. Identificar la limitación: Determinar cuál es el cuello de botella o la restricción principal del sistema.
  2. 2. Explotar la limitación: Maximizar el rendimiento del recurso limitado sin grandes inversiones.
  3. 3. Subordinar todo a la limitación: Ajustar el ritmo de los demás recursos para que no sobrepasen la capacidad del cuello de botella.
  4. 4. Elevar la limitación: Si la capacidad del cuello de botella sigue siendo insuficiente, buscar formas de aumentar su capacidad (inversiones, mejoras de proceso).
  5. 5. Si la limitación ha sido eliminada, volver al paso 1: Una vez resuelta una limitación, el proceso debe reiniciarse para identificar la siguiente restricción y asegurar la mejora continua.

Definición de Cuello de Botella

Un cuello de botella es un recurso (máquina, persona, proceso) cuya capacidad es inferior a la demanda, limitando así la producción total del sistema.

Metodología Drum-Buffer-Rope (DBR)

La metodología Drum-Buffer-Rope (DBR), derivada de la Teoría de Restricciones, propone un sistema de gestión de la producción que busca optimizar el flujo a través del cuello de botella. A menudo, las empresas aumentan el inventario en proceso (WIP) colocando piezas en espera delante de las máquinas para evitar paradas si una de ellas se avería. DBR formaliza esta estrategia.

Los Cinco Pasos Fundamentales de la Técnica DBR:

  1. 1. Identificar el Cuello de Botella (Drum): Se determina el cuello de botella principal del sistema. Esto se puede lograr analizando el cociente entre la carga de trabajo y la capacidad de los recursos. La carga se refiere a la suma del tiempo de procesamiento y el tiempo de cambio de los trabajos asignados a una máquina, mientras que la capacidad es el tiempo disponible del recurso para realizar esa tarea. Visualmente, un cuello de botella suele ser evidente por la acumulación de un gran inventario pendiente de procesar delante de la máquina o estación de trabajo.
  2. 2. Explotar el Cuello de Botella: El objetivo primordial es asegurar que el cuello de botella nunca se detenga. Se deben implementar todas las medidas necesarias para maximizar su rendimiento, ya que cualquier tiempo de inactividad en este punto afecta directamente la producción total del sistema.
  3. 3. Subordinar todo a la Explotación del Cuello de Botella: Dado que el cuello de botella determina la producción máxima del sistema, no tiene sentido que los recursos anteriores a él produzcan más de lo que este puede procesar. La producción de todo el sistema debe subordinarse al ritmo del cuello de botella. Idealmente, el cuello de botella debería estar al inicio del proceso para que las piezas fluyan sin interrupciones. Sin embargo, como la disposición física de las máquinas no siempre lo permite, es crucial que el cuello de botella dicte el ritmo al que se suministra la materia prima al sistema.

    Sistema de Planificación PULL-PUSH en DBR:

    El sistema de planificación asociado a DBR se denomina PULL-PUSH. Su funcionamiento es el siguiente: cuando el material llega a la línea, las máquinas anteriores al cuello de botella deben procesarlo lo antes posible hasta que llegue a este punto (fase PULL). Una vez que el material es procesado por el cuello de botella, las máquinas posteriores a él deben trabajar con la máxima celeridad para que el producto terminado sea entregado al cliente lo antes posible (fase PUSH).

    El Buffer y la Cuerda (Rope):

    El Buffer (colchón de inventario) y el tiempo de procesamiento de las piezas en las máquinas anteriores al cuello de botella determinan el tamaño de la Cuerda (Rope), que es la señal que se lanza al inicio de la línea para liberar material. Este buffer protege el cuello de botella de interrupciones.

    Determinación del Tamaño del Buffer:

    La determinación del tamaño óptimo del buffer es compleja, ya que no existe una fórmula matemática universal para calcularlo. Su valor depende de numerosas variables, algunas de las cuales son difíciles de cuantificar:

    • Tiempo de procesamiento y preparación.
    • Frecuencia y duración de averías.
    • Flexibilidad del sistema.
  4. 4. Elevar la Limitación (Cuello de Botella): Si, a pesar de explotar y subordinar, la capacidad del cuello de botella sigue siendo insuficiente para satisfacer la demanda, es necesario aumentar su capacidad. Existen diversas maneras de lograrlo, y la opción elegida dependerá de un análisis de costos y beneficios. Algunas estrategias incluyen:
    • Mejorar la Eficiencia Global del Equipo (OEE).
    • Evitar el procesamiento de artículos defectuosos en el cuello de botella.
    • Buscar una máquina similar dentro de la fábrica o adquirir una nueva.
    • Reajustar los tamaños de lotes de procesamiento.
    • Subcontratar parte de los pedidos (especialmente la operación crítica).
    • Considerar la compra, en lugar de la producción interna, de ciertos artículos para aliviar la carga del cuello de botella.
  5. 5. No Dejarse Llevar por la Inercia (Volver al Paso 1): Una vez que se ha logrado aumentar la capacidad del cuello de botella y este deja de ser la principal restricción, es crucial no detenerse. El proceso de mejora continua implica buscar la siguiente limitación del sistema. Esta etapa de la metodología DBR enfatiza que el ciclo de mejora es constante y no tiene fin, asegurando una optimización continua de los métodos de trabajo.