UNIVERSIDAD CATÓLICA BOLIVIANA “SAN PABLO”

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERÍA

8ª FERIA UNIVERSITARIA

DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA - FUNCTEC 2010- FUNCTEC 2010

"ING. ROBERTO CARRANZA ESTÍVARIZ"

ABRIENDO LAS PUERTAS DEL CONOCIMIENTO

“APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA SMED (SINGLE MINUTE EXCHANGE OF DIES) PARA LA REDUCCIÓN EN EL TIEMPO ALISTAMIENTO – CAMBIO DE REFERENCIA DE

UNA MAQUINA”

Presentado por: Joel Peredo Tapia (Ing. Industrial)

Gerardo Heredia Aguilar (Ing. Industrial)

Andrés Romero Valenzuela (Ing. Industrial)

Profesor Guía: Ing. Mario Espinoza

Asignatura: Sistemas de Producción II

APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA SMED (SINGLE MINUTE EXCHANGE OF DIES) PARA LA REDUCCIÓN EN EL TIEMPO ALISTAMIENTO – CAMBIO DE REFERENCIA DE UNA

MAQUINA

1. RESUMEN

Se proveerán los fundamentos básicos de la metodología SMED (Single Minute Exchange Die) con el fin de poner en práctica estos conocimientos en el lugar de trabajo. La simulación SMED busca proveer un ejercicio práctico para reducir los tiempos de cambio del mecanismo en una “Maquina de simulación”. El ejercicio envuelve los cambios de tamaño de producto y color.

La reducción del tiempo de cambio se consigue estudiando el ciclo de cambio, se puede hacer una toma de datos sobre el terreno utilizando formularios preestablecidos, cronómetro o mejor aún, cámara de video. La metodología sigue un proceso riguroso dividido en tres fases:

Fase 1: Identificación, análisis y descomposición del tiempo de cambio de útiles separando preparación interna de externa.

Fase 2: Conversión de tiempos internos en tiempos externos.

Fase 3: Reducción de los tiempos internos y externos.

El éxito del SMED se basa en el trabajo en equipo. El proyecto debe ser llevado a cabo por un grupo compuesto generalmente del operario/s, el encargado, técnicos de métodos, mantenimiento y calidad. Este grupo propone soluciones y sigue su puesta en marcha hasta que el objetivo sea alcanzado.

2. INTRODUCCION

2.1. ANTECEDENTES

Para empresas que quieren incrementar su flexibilidad y al mismo tiempo disminuir sus niveles de stock resulta crítico reducir al mínimo los tiempos tanto para los cambios de herramientas como para las preparaciones.

Aunque existen un gran número de técnicas destinadas al incremento o mejora de la productividad, la reducción en los tiempos de preparación merece especial consideración y es importante por tres motivos:

i. Cuando el tiempo de cambio es alto, los lotes de producción son grandes y, por tanto, la inversión en inventario es elevada. Cuando el tiempo de cambio es insignificante se puede producir diariamente la cantidad necesaria, eliminando casi totalmente la necesidad de invertir en inventarios.

ii. Los métodos rápidos y simples de cambio eliminan la posibilidad de errores en los ajustes de herramientas y útiles. Los nuevos métodos de cambio reducen sustancialmente los defectos y suprimen la necesidad de inspecciones.

iii. Con cambios rápidos se puede aumentar la capacidad de la máquina. Si las máquinas funcionan siete días a la semana, 24 horas al día, una opción para tener más capacidad, sin comprar máquinas nuevas, es reducir su tiempo de cambio y preparación.

Una de las ventajas más importantes de reducir los tiempos de preparación a cifras de un sólo dígito, es que la empresa puede pasar de trabajar contra almacén a fabricar bajo pedido. Dado que para algunas fábricas la inversión en el inventario de producto acabado es el mayor activo, su conversión en efectivo puede servir para financiar otras inversiones o reducir deudas.

El SMED es sin lugar a dudas un concepto de alta innovación generado por los japoneses dentro del ámbito de la ingeniería industrial. Cabe consignar que en las empresas japonesas, la reducción de tiempos de preparación no sólo recae en el personal de ingeniería, sino también en los Círculos de Control de Calidad (CCC).

Cabe mencionar que actualmente tal filosofía de trabajo ya no sólo se aplica en los cambios de herramientas y preparación de máquinas y equipos, sino también en la preparación y puesta a punto de quirófanos, preparación de embarques aéreos, atención de automóviles Fórmula Uno y de otras actividades vinculadas a los servicios.

2.2. OBJETIVO GENERAL

El principal objetivo es proveer un ejercicio práctico para reducir tiempos de cambios de mecanismos en una “Maquina de Simulación”

2.3. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Los objetivos específicos del presente informe, son: Lograr, mediante la metodología SMED, la flexibilidad de un sistema Determinar el efecto que se tiene en el inventario y el lead time.

Implementar las Teorías de Las Restricciones Aplicar las técnicas Gemba Kaizen Implementar la cultura de las cinco “S” para demostrar que se reducen los

tiempos de preparación y se ahorran recursos Determinar la importancia de un buen Lay Out Determinar cómo se reducen los tiempos muertos y las actividades que no

dan valor Determinar la influencia en el tiempo de entrega Analizar los efectos en los desperdicios producidos Analizar el efecto de un buen balance de actividades internas y externas

2.4. LIMITES Y ALCANCES

PONER L&A3. FUNDAMENTO TEORICO

3.1. SMED (Single Minute Exchange of Dies)

Para empresas que quieren incrementar su flexibilidad y al mismo tiempo disminuir sus niveles de stock resulta crítico reducir al mínimo los tiempos tanto para los cambios de herramientas como para las preparaciones.

Esta necesidad viene a su vez insertada dentro de la filosofía de reducción de tiempo o máxima velocidad, que hoy todo lo invade, desde la capacidad de rápida atención, a la reducción de tiempos de respuesta, menores plazos desde la investigación y diseño hasta el inicio de la producción y puesta del producto en el mercado, y la reducción en los plazos de elaboración. El tiempo vale oro, y cada día ello toma mayor importancia tanto desde el punto de vista de la satisfacción del cliente, como desde los costos y de la capacidad competitiva de la empresa.

Eliminar el concepto de lote de fabricación reduciendo al máximo el tiempo de preparación de máquinas y de materiales, esta es en esencia la filosofía SMED. Hoy se apuesta no sólo a reducir al mínimo los tiempos de preparación, sino también los tiempos de reparación y mantenimiento.

A fines de la década de los ’60 Toyota tardaba más de cuatro horas en cambiar de modelo en una prensa de estampación de 800 toneladas, cuando su equivalente en Volkswagen requería de tan sólo dos horas. El ingeniero Shigeo Shingo ante una actividad de investigación asignada por el directivo de Toyota, Sr. Ohno, (destinado a afianzar y hacer factible el Sistema de Producción Just in Time, con el claro y preciso objetivo de reducir los tiempos de espera y los niveles de inventarios tanto de productos en proceso, como de productos terminados -encontrándose ambos catalogados entre las siete mudas clásicas),

procede a desarrollar un sistema que permitió reducir el tiempo antes indicado a tan sólo tres minutos.

Como en el caso de otros métodos de trabajo, se hace uso de diversas técnicas, siendo ellas:

Análisis paretiano: destinado a diferenciar los muchos triviales de los pocos vitales. O sea concentrarse en aquellas pocas actividades que absorben la mayor parte en el tiempo de cambio y/o preparación.

Las seis preguntas clásicas: ¿Qué? – ¿Cómo? – ¿Dónde? – ¿Quién? – ¿Cuándo? y los respectivos ¿Por qué?, correspondientes a cada una de las respectivas respuestas, con el objetivo de eliminar lo innecesario, combinar o reordenar las tareas y simplificarlas.

Los cinco ¿Por qué? sucesivos: a los efectos de detectar posibilidades de cambio, simplificación o eliminación de tareas comprendidas en el proceso de cambio de herramientas o preparación de las máquinas o equipos. Esta técnica está fundamentalmente enfocada en la búsqueda de la causa raíz, o sea en los factores que en éste caso concreto determinan los tiempos de preparación o cambio de herramientas.

A los efectos de la reducción en los tiempos de preparación deben tomarse en consideración cuatro conceptos claves consistentes en:

1. Separar la preparación interna de la externa. Se debe entender por preparación interna todas aquellas actividades para cuya realización es menester detener la máquina o equipo. En tanto que la externa incluyen todas aquellas actividades que pueden efectuarse mientras la máquina está en funcionamiento.

2. Convertir cuanto sea posible de la preparación interna en preparación externa. De tal forma muchas actividades que deben en principio efectuarse con la máquina parada puede adelantársela mientras ésta esta en funcionamiento. Ejemplo: la máquina de colar a presión puede precalentarse utilizando el calor sobrante del horno que sirve a esta máquina. Esto significa que puede eliminarse el disparo de prueba para calentar el molde metálico de la máquina.

3. Eliminación de los procesos de ajuste. Las actividades de ajuste pueden llegar a representar entre el 50 y el 70 por ciento del total de las actividades internas. Por tal motivo es importante e imperioso reducir sistemáticamente el tiempo de ajuste a los efectos de reducir el tiempo total de preparación. La clave no consiste en reducir el ajuste, sino en “eliminarlo” mediante un pensamiento creativo (por ejemplo: ajustando las herramientas en un sólo movimiento – one touch up).

4. Suprimir la propia fase de preparación. A los efectos de prescindir por completo de la preparación, pueden adoptarse dos criterios. El primero consiste en utilizar un diseño uniforme de los productos o emplear la misma pieza para distintos productos; y el segundo enfoque consiste en producir las distintas piezas al mismo tiempo. Esto último puede lograrse por dos métodos. El primer método es el sistema del conjunto. Por ejemplo, en el mismo troquel, se tallan dos formas diferentes. El segundo método consiste en troquelar las distintas piezas en paralelo, mediante la utilización de varias máquinas de menor costo.

3.2. Lead Time, en cuanto a la Manufactura Esbelta

Lead time es el tiempo que transcurre desde que se inicia un proceso de producción hasta que se completa, incluyendo normalmente el tiempo requerido para entregar ese producto a el cliente.Está íntimamente relacionado con la obra en curso y con otros indicadores como plazo de entrega, stocks… por lo que la reducción del lead time es objetivo importante en la reducción de costos o la aplicación del lean manufacturing o lean production. El camino para reducirlo consiste en la reducción de los lead time de los subprocesos de fabricación.

El MLT está formado por: Queue Time: Tiempo de espera del producto hasta que se introduce en un Centro

de Trabajo. Setup Time: Tiempo de preparación del Centro de Trabajo. Run Time: Tiempo de ejecución de la operación. Wait Time: Tiempo que el producto espera hasta pasar a otro Centro de Trabajo. Move Time: Tiempo de traslado entre Centros de Trabajo.

La reducción del MLT (Manufacturing Lead TIme) conlleva la reducción del Work In Process (WIP), es decir el inventario que se genera durante el proceso de fabricación de un producto.Por tanto, si una empresa en capaz de reducir el MLT, disminuyendo cualquiera de sus componentes, podrá decrementar su WIP y de esta manera bajar sus costes de fabricación.El mejor conocimiento de los Centros de Trabajo (información exacta y en tiempo real sobre producción generada, capacidad, tiempos disponibles, paradas...) permitirá la reducción de MLT. Concretamente:

El Setup Time se verá reducido. El Runtime será continuo. Se evitarán paradas, averías. Se tendrá un mejor conocimiento de la capacidad real del Centro de Trabajo. Este

conocimiento permitirá ajustar los tiempos de espera y traslado.

4. DESARROLLO DEL TRABAJO

4.1. Flexibilidad de un sistema, metodología SMED.

4.1.1. Funcionamiento del Dispositivo

El procedimiento práctico se basa en el uso del KIT SMED SIMULATION. Este KIT consiste en un PANTÓGRAFO, el cual se ve en la fotografía

Este pantógrafo, es accionado de forma mecánica, hidráulica o neumática.

Los pasos que se deben seguir para lograr la simulación del funcionamiento del Pantógrafo, son:

Simula el apagado eléctrico de la maquina, simplemente colocando en el sentido OFF. El cual se encuentra en la parte superior derecha.

Revisa y recoge la bolsa de herramientas. Coloca las herramientas a lado de la maquina. Desconecta la manguera refrigerante de color azul de la conexión del brazo

usando una liberación rápida del ajuste. Para liberar, presione la manguera en la parte baja y jale con cuidado.

Remueva el agarrador de la maquina utilizando la llave allen Remueva las placas sujetadoras utilizando las llaves, las cuales están

aseguradas por cuatro pernos.

Remueva la conexión entre placas con las llaves.

Remueva todos los accesorios hasta que solo quede la pieza entera. Caminar a la zona “link storage” y traer la nueva conexión Ajuste la nueva conexión, y asegúrate de no apretar demasiado Mueve el perno a lado adyacente Remover tuercas Remover la manivela de bola y sus dos tuercas para trasladar de agujero Mover la manivela y ajustarla en su nueva posición. Ajustar las tuercas de la nueva conexión Realicé los ajustes necesarios para alinear la hoja.

Reajusta la posición de la hoja de trabajo. Remover las tuercas de la parte superior del porta – herramientas.

Remover el marcador de su interior Ajusta el resorte en el marcador. Inserta el nuevo marcador de color diferente Ajustar las tuercas del porta - herramientas Ajusta el porta – herramienta Reconectar la manguera refrigerante Conectar el USB. Simular descarga y configuración de diseño durante 30

segundos. Ajustar la longitud de salida de la punta del marcador mediante un embolo

en la parte superior del porta – herramienta. Encienda la máquina Manipular la manivela, accionar el Pantografo.

Control de Calidad

Inspeccionar comparando con el modelo que se tiene. La figura debe encajar dentro del rectángulo.

La Simulación de montaje y desmontaje de este KIT, deberá ser cronometrado en todas sus etapas de ensamble y desensamble. En total, el tiempo que toma realizar el cambio de herramienta y otras piezas en el Pantógrafo fue de 58 minutos.

4.1.2. Logrando Flexibilidad y Óptimos tiempos Aplicano SMED

A los efectos de la reducción en los tiempos de preparación y para lograr flexibilidad frente a los cambios, deben tomarse en consideración cuatro conceptos claves consistentes en:

A) Separar la preparación interna de la externa.B) Convertir cuanto sea posible de la preparación interna en preparaciónC) Eliminación de los procesos de ajuste.D) Suprimir la propia fase de preparación.

De esta forma, para lograr flexibilidad en un sistema, la metodología SMED nos sugiere seis técnicas destinadas a dar aplicación a los cuatro conceptos anteriormente expuestos.

Técnica Nº 1 : Estandarizar las actividades de preparación externa. Las operaciones de preparación de los moldes, herramientas y materiales deben convertirse en procedimientos habituales y estandarizados. Tales operaciones estandarizadas deben recogerse por escrito y fijarse en la pared para que los operarios las puedan visualizar. Después, los trabajadores deben recibir al correspondiente adiestramiento para dominarlas.

Técnica Nº 2 : Estandarizar solamente las partes necesarias de la máquina. Si el tamaño y la forma de todos los troqueles se estandarizan completamente, el tiempo de preparación se reducirá considerablemente. Pero dado que ello resulta de un costo elevado, se aconseja estandarizar solamente la parte de la función necesaria para las preparaciones.

Técnica Nº 3 : Utilizar un elemento de fijación rápido . Si bien el elemento de sujeción más difundido es el perno, dado que el mismo sujeta en la última vuelta de la tuerca y puede aflojarse a la primera vuelta, se han ideado diversos elementos que permiten una más eficaz y eficiente sujeción. Entre tales elementos se cuenta con la utilización del orificio en forma de pera, la arandela en forma de U y la tuerca y el perno acanalado.

Técnica Nº 4 : Utilizar una herramienta complementaria. Se tarda mucho en unir un troquel o unas mordazas directamente a la prensa de troquelar o al plato de un torno. Por consiguiente, el troquel o las mordazas deben unirse a una herramienta complementaria en la fase de preparación externa, y luego en la fase de preparación interna esta herramienta puede fijarse en la máquina casi instantáneamente. Para hacer ello factible es necesario proceder a la estandarización de las herramientas complementarias. Puede hacerse mención, como ejemplo de ésta técnica, la mesa móvil giratoria.

Técnica Nº 5 : Hacer uso de operaciones en paralelo . Una prensa de troquelar grande o una máquina grande de colada a presión tendrán muchas posiciones de fijación en sus cuatro costados. Las operaciones de preparación de tales máquinas ocuparán mucho tiempo al operario. Pero, si se procede a aplicar a tales máquinas operaciones en paralelo por dos personas, pueden eliminarse movimientos inútiles y reducirse así el tiempo de preparación.

Técnica Nº 6 : Utilización de un sistema de preparación mecánica. Al poner el troquel, podría hacerse uso de sistemas hidráulicos o neumáticos para la fijación simultánea de varias posiciones en cuestión de segundos. Por otra parte, las alturas de los troqueles de una prensa de troquelar podrían ajustarse mediante un mecanismo electrónico.

La metodología SMED, postula los siguientes puntos a fin de Optimizar el proceso de manipulación de Herramientas.

Conectar las placas con las nuevas tuercas especiales de rápido ajuste. Emplear tuercas especiales de rápido ajuste

Las ranuras deben estar abiertas en los cilindros

Para los cambios externos, se deben emplear repuestos

El repuesto de la placa debe estar preparado.

En la parte inferior de la placa deben haber dos piezas enroscadas

Una vez aplicada la metodología SMED, y haber tomado los nuevos tiempos, se tiene un total de 20 minutos.

Tabla resumen de Comparación

Tiempo Tradicional [min] Tiempo SMED [min] % de Mejora58 min 20 min 65.5 %

4.2. El efecto que se tiene en el inventario y el lead time.

Lead time es el tiempo que transcurre desde que se inicia un proceso de producción hasta que se completa, incluyendo normalmente el tiempo requerido para entregar ese producto a el cliente.

La reducción del MLT (Manufacturing Lead TIme) conlleva la reducción del Work In Process (WIP), es decir el inventario que se genera durante el proceso de fabricación de un producto.Por tanto, si una empresa en capaz de reducir el MLT, disminuyendo cualquiera de sus componentes, podrá decrementar su WIP y de esta manera bajar sus costes de fabricación.El mejor conocimiento de los Centros de Trabajo (información exacta y en tiempo real sobre producción generada, capacidad, tiempos disponibles, paradas...) permitirá la reducción de MLT. Concretamente:

El Setup Time se verá reducido. El Runtime será continuo. Se evitarán paradas, averías. Se tendrá un mejor conocimiento de la capacidad real del Centro de Trabajo. Este

conocimiento permitirá ajustar los tiempos de espera y traslado.

Al haber analizado la Metodología SMED y haber obtenido una mejora del 65.5%; este porcentaje repercute directamente en el Lead Time y la reducción de Inventarios. El Run Time, se ve afectado ya que está relacionado directamente con el tiempo de cambio y funcionamiento de la maquinaria que se pueda tener. Los tiempos invertidos en preparación y cambio de útiles y herramientas son uno de los factores para un fabricante de clase Mundial. La reducción de los tiempos de cambio, permite la reducción de los lotes, haciendo posible con ello la reducción de los inventarios de proceso. La reducción de los lotes hace a su vez factible reducir los tiempos de ciclo; la reducción de este último permite dar a la empresa una respuesta más rápida a los clientes, reduciendo eliminando la necesidad de mantener inventarios de productos terminados. El punto importante es que las operaciones de preparación de maquinas y cambio de útiles, herramientas, planillas y accesorios son uno de los despilfarros más sustanciales de la fabrica. Solo basta considerar que si en una fabrica se reducen a un minimo todas las operaciones vinculadas a los cambios de herramientas y tiempos de preparación, normalmente pueden reducir los costes de fabricación a un 20% o más.

4.3. Implementando la Teoría de las Restricciones

TOC es una metodología sistémica de gestión y mejora de una empresa. En pocas palabras, se basa en las siguientes ideas:

La Meta de cualquier empresa con fines de lucro es ganar dinero de forma sostenida, esto es, satisfaciendo las necesidades de los clientes, empleados y accionistas. Si no gana una cantidad ilimitada es porque algo se lo está impidiendo: sus restricciones. Contrariamente a lo que parece, en toda empresa existen sólo unas pocas restricciones que le impiden ganar más dinero. Restricción no es sinónimo de recurso escaso. Es imposible tener una cantidad infinita de recursos. Las restricciones, lo que le impide a una organización alcanzar su más alto desempeño en relación a su Meta, son en general criterios de decisión erróneos. La única manera de mejorar es identificar y eliminar restricciones de forma sistemática. TOC propone el siguiente proceso para gestionar una empresa y enfocar los esfuerzos de mejora:

Paso 1 - IDENTIFICAR las restricciones de la empresa: Una restricción es una variable que condiciona un curso de acción. Pueden haber distinto tipo de restricciones, siendo las más comunes, las de tipo físico: maquinarias, materia prima, mano de obra etc.

Paso 2 - Decidir cómo EXPLOTAR las restricciones: Implica buscar la forma de obtener la mayor producción posible de la restricción.

Paso 3 - SUBORDINAR todo lo demás a la decisión anterior: Todo el esquema debe funcionar al ritmo que marca la restricción (tambor)

Paso 4 - ELEVAR las restricciones de la empresa: Implica encarar un programa de mejoramiento del nivel de actividad de la restricción. Ej. tercerizar

Paso 5 - Volver al Paso 1: para trabajar en forma permanente con las nuevas restricciones que se manifiesten.

En este caso, se tiene como Restricción Física al tiempo de cambio de herramienta y alguna otra pieza del pantógrafo. La aplicación de SMED, logra una forma de explotar la restricción que se tiene.

5. CONCLUSIONES

A las conclusiones a las que se puede llegar en la presente practica, es:

- SMED se utiliza para incrementar la flexibilidad y disminuir los niveles de Stock, al reducir los tiempos de cambios de herramientas

- Los conceptos fundamentales SMED, son:

o Separar la preparación interna de la externa.o Convertir cuanto sea posible de la preparación interna en preparación

externa.o Eliminación de los procesos de ajuste.o Suprimir la propia fase de preparación

- Los 4 conceptos anteriores son explotados con el uso de 6 técnicas.- Una fábrica típica dispondrá de numerosos procesos de cambios

de herramientas, y una parte importante de la mejora continua tendrá relación directa con la reducción gradual y sistemática de dichos tiempos de cambio.

6. BIBLIOGRAFIAS

- http://grupos.emagister.com/debate/ aplicacion_del_smed_en_el_industria_hoy_en_dia/6786-382852

- http://www.degerencia.com/articulo/smed_single_minute_exchange_die - Diapositivas KIT SMED SIMULATION, GEISEI. - http://www.mtmingenieros.com/landpages/landpage_lead_time.html - http://www.cimatic.com.ar/toc/articulos/debernardo1.asp