OPTIMIZACIÓN LÍNEA DE PRODUCCIÓN T2

7/28/2019 OPTIMIZACIN LNEA DE PRODUCCIN T2

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Facultad de I n g e n i e r a Mecnicay Elctrica


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U N I V E R S I D A D A U T O N O M A D E N U E V O L E O NF A C U L T A D D E I N G E N I E R I A M E C A N I C A Y E L E C T R I C A

D I V I S I O N D E E S T U D I O S D E P O S T - G R A D O

O P T I M I Z A C I N D E O P E R A C I O N E S E N L A L N E A D E P R O D U C C I NP A R A I N C R E M E N T A R L A P R O D U C T I V I D A D Y D I S M I N U I R E LD E S P E R D I C I O

P O R

I N G . J O S C O N S T A N C I O R A M O S G O N Z L E Z

T E S I SE N O P C I N A L G R A D O D E M A E S T R O E N C I E N C I A S D E L AA D M I N I S T R A C I N C O N E S P E C I A L I D A D E N P R O D I C C I N Y C A L I D A D

M O N T E R R E Y . N .L . D I O M B R E 2 00 1


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f 1I

FONDOT R S i S


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U N I V E R S I D A D A U T O N O M A D E N U E V O L E O NF A C U L T A D D E I N G E N I E R I A M E C A N I C A Y E L E C T R I C A

D I V I S IO N D E E S T U D I O S D E P O S T - G R A D O

O P T I M I Z A C I N D E O P E R A C I O N E S E N L A L N E A D E P R O D U C C I NP A R A I N C R E M E N T A R L A P R O D U C T I V I D A D Y D I S M I N U I R E LD E S P E R D I C I O

PO RI N G . J O S C O N S T A N C I O R A M O S G O N Z L E Z

T E S I SE N O P C I N A L G R A D O D E M A E S T R O E N C I E N C I A S D E LAA D M I N I S T R A C I N C O N E S P E C I A L I D A D E N P R O D U C C I N Y C A L I D A D

MO NTERREY, N .L . DIC 2001


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Univers idad Autnoma de Nuevo Len .Facul tad de Ingenier a Mcanica y Elctr ica.Divis ion de Estudios de Post -grado.

Los m iem bros de l com i t de t e s i s recom endam os que l a t e s i s " Op t im izac in deOperaciones en la l inea de produccin para incrementar la product iv idad y d isminui r e ldespe rd i c io" , rea l i zada po r e l a lum no Ing . Jos C .Ram os Gonz l ez m a t r i cu l a 787492 seaacep tada pa ra su de fensa com o opc in a l g rado de Maes t ro en C ienc i as de l aAdm in i s t rac in con Espec i a l i dad en P roducc in y Ca l idad .

E l c o m i t d e T e s i s

M . C . I n g . A l e j a n d r o A g u i l a r M e r a z

M . C . I n g . R o b e r t o V i l l a r e a l G a r z aD i v i s i n d e E s t u d i o s d e P o s t -g r a d o


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P R L O G O

El siguiente tema nos muestra el comportamiento de los mtodos de manufactura en losdiferentes procesos de produccin, el cual esta enfocado en la manufactura esbelta, porel cual el estudio queda recab ado para una l inea de produccin con prob lemas de controlen el proceso sin l levar acabo modificaciones serias en dicho mecanismo de operacin.Este estudio o anlisis esta reflejado en una l inea de produ ccin real en t iempo real p arala planta maquiladora Square-D.Las herramientas aqu uti l izadas nos reflejan la simplicidad de su uso en la l inea deproduccin y nos demustran que tan importante es ver los detal les prcticos deoperacin en la l inea de produccin.Los enfoques de manufactura esbelta se desglozan de una manera mas simple el cualnos l leva a conocer y entender las variables mas importantes a considerar para poderrealizar un estudio mas efica s en la l inea de produccin.


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N D I C E G E N E R A LC A P I T U L O

1. Snte sis 12. Introdu ccin 3

2.1 Descripcin del problem a 32.2 Ob jetivo de la tesis 62.3 Def inicin de hiptesis 72.4 Lim ites del estudio 72.5 Justificacin del traba jo 82.6 Metodologa a emplear 82.7 Revisin bibliogrfica 83. Prod uctivid ad 10

3.1 Qu es Prod uctivid ad ? 103.2 C mo implementar los con ceptos deprodu ctividad en la linea de prod ucci n 103.3 Cmo incrementar la productividaden un proceso de man ufactura 123.4 Cmo podemos atacar la variacin deproductividad en t iempo real en lal nea de produccin 14

4. Sistemas de Ma nufactu ra 154.1 Sistemas de manu factura: Aspectos Bsicos 154.2 Anlisis de los t iempos involucrados en unciclo de operacin de un proceso de man ufactura 204.3 D efinicin de variables que intervienenen un proceso de man ufactura 264.4 Sistemas de produccin 264.5 Clasificacin de los sistemas de produccin en 33manufactura4.6 Lneas de transferencia 354.7 Sistem as flexibles de ma nuf actu ra 42


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5. kaizen 495.1 Aspectos bsicos a conocer del kaizen 495.2 Cm o implem entar kaizen en una l nea de produccin 505.3 Resu ltados gener ales del kaizen en la linea de s-co ils 52

6. Sim ulaci n y anlisis de una lnea de prod ucci n 546.1 Introd ucci n 546.2 Aspectos bsicos a considerar 546.3 Config uracin general del sistema 56

7. La Imp lem entac in de 5's en una lnea de prod ucci n 587.1 Con cepto s gener ales de las 5's 587.2 Imp lem entac in de 5's en la lnea de prod ucci n 587.3 Evaluar resultados antes y despus de 5's en la lneade producc in 59

8. Proyectos en la l inea de producc in en base a un BCFE . 638.1 Implem entacin y anlisis de un BC FE 638.2 Ejem plo de desarrollo de Instruccin de Operacin 66

9. Conclusione s y recome ndaciones 699.1 Com paracin de las diferentes herramientas de ma nufac tura y calidad. 699.2 Evaluacin y resultados de las diferentes h erramientasde SPC, Kaizen, Productividad y scrap. 729.3 Conclusiones y B eneficios de aplicacin de herramientas yteoras en la lnea de prod ucci n 759.4 Recomendaciones:Sistema de Produccin por celdas demanufactura 79

BibliografaListado de tablas y grficasListado de figuras y fotografasApndiceResumen autobiogrfico


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1. SNTESISEl estudio referente a las variaciones de las caractersticas de los sistemas deproduccin revela la profunidad y amplitud del cambio que se esta desarrollando entodo el mbito productivo y en todo tipo de industria hasta el punto de que loscentros modernos de produccin son totalmente dist intos de los convencionales,tanto en instalaciones com o en organizacin y mtodos de trabajo.

Las nuevas tecnologas, especialmente la computarizada, tcnica de control PLC,incorporados al proceso productivo, permiten nuevos enfoques a la resolucin de losporblemas de produccin.En consecuencia, al exist ir una amplia gama de sistemas de produccin se produce lainterrogante de cul de el los es le ms adecuado para implementar en la manufacturade un dado t ipo de producto.Es por esta razn, que es relevante efectuar un estudio detal lado de los diferentessistemas de produccin, para efecto de determinar bajo que caracterst icas delentorno productivo ser ms conveniente inclinarse por uno de estos sistemas deproduccin en part icular.De igual forma, resulta imperante el operar el sistema de produccin elegido bajocondiciones ptimas de operacin, para incrementar la productividad de ste. Sinembargo esta si tuacin no siempre se da, debido a que no se t iene un conocimientoms a fondo de las diferentes variables que interactan en los diferentes sistemas deproduccin.Por lo tanto, se ha definido que el objetivo fundamental de este trabajo de tesis sea eldeterminar bajo condicones de operacin resulta ms conveniente implementar unsistema de produccin de "manufactura esbelta", "en l inea", y por " celdas demanufactura", para efecto de incrementar la productividad de la empresa.


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Y asi, los resultados que se obtengan de este estudio facilitar la toma dedesicin sobre cul es el sistema de produccin ms conveniente para implementaren un proceso productivo dado, y como operarlo en forma eficiente.


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2.IntroduccinO P T I M I Z A C I N D E O P E R A C I O N E S E N L A L I N E A D EP R O D U C C I N P A R A I N C R E M E N T A R L A P R O D U C T I V I D A DY D IS M I N U I R E L D E S P E R D I C I O .

2.1 Descripcin del problemaLa Maquiladora Schneider Electric ubicada en el Parque Stiva en Apodaca N.L. estadedicada a la fabricacin de partes y comp onentes elctricos para sucomercial izacin y uso en los EUA. y Caada. Esta Compaa t iene realizandooperaciones en nuestro pas desde 1998.A ctualmente el grupo Schneider Electriccuenta con 4 Maquiladoras ubicadas en nuestro pas. Tijuana, Toluca y dos mas enMonterrey .Como ya se menciono, la fabricacin de partes y componentes elctricos a la cualSchneider dedica su manufactura aqu en Monterrey es desde Interruptores deSeguridad Pesada, interruptores de desconexin montada, transformadoresindustriales de control , contactores de al to voltaje, arrancadores manuales, bobinaspara relevadores, arrancadores magnticos hasta bloques de terminales o partes dereparacin elctrico.El producto que vamos a analizar en esta exposicin es el de la fabricacin debobinas. El cual es empleado en arrancadores magnticos, arrancadores manuales orelevadores.


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Este producto es fabricado en su totalidad aqu en Monterrey en Planta 2ubicada en el Parque Stiva. El principal cliente externo de esta bobina es Raleigh,Carolina del Norte en los EUA.Existen varios t ipos de bobinas para su fabricacin de las cuales hay en su total idad4.Cada familia esta dividida en diferentes forma de fabricacin. La produccin totalde la l nea consta de 4 familias o NEMA como se les hace l lamar, El significado deNEMA consti tuye el rea o poblacin a la cual esa bobina pertenece. Por ejemplo, labob ina a la cual vam os a realizar el estudio es la bobina co n ma yor desc ontrol deproces o y de fabricacin la cual es la bobina de la familia NE M A tam ao 1 el cualrepresenta para la lnea de produccin el 52 % de la produccin total de la lnea, estabobina N EM A 1 quiere decir que pertenece a motores de 10 HP,460 Volts ,3 fases,60Hertz. La bobina de estudio esta denominada con la siguiente abreviatura: "31041-400-42 ",esta abreviatura t iene el siguiente significado:

31041 : familia NE M A 1 400 : la serie de la familia, es decir es una bobina de volta je sencillo 42 : es el cdig o al cual corres pon de el calibre del alamb re con el cual va a ser

embobinada.La bobina pertenece a la siguiente familia de NE M A 1 y sus sub-fam ilias son:NEMA Tam ao 1 :Sub-Familias : 31041-400-Series 31041 -402-Series doble voltaje 31110-403-Series 31110-405 -Series doble voltajeLa bobina se fabrica en la lnea que se cono ce con las siglas en ingles "s-coils" qu equiere decir bobina para arrancadores manuales y magnticos.Esta bobina se fabrica de la siguiente manera. Lleva los siguientes pasos:


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El proceso de la bobina esta dividido en varias etapas de proceso: Embobinado,Soldadura, Encapsulado, Limpieza, Remachadora, Colocacin de tornil los, Prueba deVoltaje y Resistencia y Empaque.Cada una de estas etapas del proceso se definen a continuacin:Em bobin ado : Es el proces o en el cual se uti l iza alambre y carcaza o montura. Elalambre se enrolla a travs de un proceso automtico montado sobre una maquinaembobinadora y se coloca el alambre alrededor de dicha carcaza para poder l levaracabo un embobinado. Una vez terminado el proceso de embobinado o de haberseenrollado todo el alambre en la bobina se continua al siguiente paso.Soldadura : Despus de que la bobina esta embobinada se continua el proceso asoldar las terminales en la bobina, mediante un soldante y cautin haciendo el procesode soldadura manual del alambre soldndolo a la terminal .Encap sulado : Una vez estando la bobina soldada se coloca dentro de una prensa a lacual se le va inyectar material para que una vez colocada la bobina dentro de lamquina sea rel lenada por polister y quede encapsulada o formada.Limpieza : Con un cuchil lo se continua a ret irar la rebaba formada por elencapsulado alrededor de la bobina.Remachadora : Es la etapa en el proceso en el cual se hace el remachado dentro delas terminales para poder colocar los tornillos.Colocacin de tornil los: S continua a colocar los tomillos en forma automtica pormedio de una maquina de al imentacin automtica de tornil los.Prueba de Voltaje y Resistencia: Se le hace una prueba a la bobina para observar quela bobina este dentro de los rangos marcados de los valores de resistencia de labobina as como la prueba de voltaje que se genera para ver si llega a los mrgenesrequeridos en campo.


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Empaque : Se contina a empacar de la forma adecuada la bobina siguiendo lasindicaciones generales de empaque.El problema se presenta de forma mas marcada en las etapas de embobinado,soldadura y encapsulado, el problema consiste en que se fabrican bobinas las cualespresentan diferentes problemas como fracturas, grietas mal formadas, sincontinuidad, fal la de voltaje, resistencia muy alta o baja. Estos t ipos de problemaocasionan un costo muy alto en retrabajos y desperdicio ocasionando estar gastandomas dinero de lo planeado por el presupu esto destinado para su fabricacin, inclusoocasionando con no cumplir la meta de productividad y de mas parmetros decalidad y manufactura dentro de la lnea. No se estn haciendo entregas al cliente at iempo. La bobina de mayor consumo s esta fabricando con un al to ndice dedesperdicio y no s esta logrando sacar la produccin a t iempo.

2.1.1 Consecuencias:Desperdicio excesivo de materia primaFuera de objetivos en productividadFuera de objetivos en desperdiciosDP M "def ectos por milln" fuera de objetivosInspecciones costosas InnecesariasRetrabajos en operacionesReclamos de cl iente

2.2 Objetivo de la tesisEl objetivo principal es desarrollar un nuevo proceso de fabricacin o manufacturaen los procesos de embobinado, soldadura y encapsulado para las bobinas el cual meva a permitir lograr los estndares o metas marca das por el plan de produ ccin.


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2.3 Defin ic in de Hiptes is :M i supuesto es que se necesita l levar acabo el estudio de balanceo de l neas ymanejar teoras de Justo a Tiempo, implementacin de Muda, y de igual maneraimplem entar 5 's me l levara l levar los objetivos deseados. Establecer controlesestadsticos y criterios de control de calidad para ver el comportamiento del procesode embobinado, soldadura y encapsulado, esto es aplicando control estadst ico deproceso,"SPC', control estadst ico de calidad,"SQC".Si realizamos este tipo de actividades aqu menc ionadas nos van ayudar a definir yconocer el comp ortamiento real del proceso para producir la bobina y poderentender el problema que ocurre en dicho proceso de man ufactura con mayorclaridad y entendimiento.El proceso de manufactura de la bobina comprende etapas muy importantes lascuales inician con l numero de vueltas y la resistencia de la misma. Es importantetomar en cuenta l nume ro de vueltas de alambre en la bobina ya que esdirectamente proporcional al valor de resistencia que arroje la bobina al pasar a laestacin de prueba, en la estacin de soldadura se llevara acabo un instrumento decontrol de proceso de t iempo real diseado para mostrar la variabil idad del procesopor medio de un monitoreo continuo de la soldadura a mano.

2.4 Limites del EstudioPlanta : Schneider Electric (Industrias Electrnicas Pac ifico)Ubicacin : Apodaca Nuevo Len, parque Industrial StivaDivis in: Square-DArea : ControlLnea : Bobinas "S-Coils"Famil ia : Nem a Tam ao 1Bobina : 31041-400-42


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2.5 Justi f icacin del trabajoLos benef icios son el lograr estar dentro de los objetivos en Productividad yDesperd icio, esto lograra una reduccin importante en dlares en desperdicio y unaganancia ms al ta al aumentar la productividad y una reduccin de DPM's "defectopor milln" en la l nea. Los aspectos estarn sustentados por un program a yoptimizacin del proceso de manufactura de la bobina. Se espera obtener un ahorrodel 15 % en el desperdicio y alcanzar un incremento del 10 al 20 % en productividadpara alcanzar el objet ivo. Todas estas just ificaciones nos l levan a entregar una bobinade gran calidad y que cumpla con la satisfaccin y especificaciones del cliente.

2 .6 Metodolog a a emplear1. - Determinar el t ipo o flu jo de proceso de manuf actura en la l nea de prod uccin2. - Determ inar ruta de proceso optimo que minim ice los t iempos de fabricacin3. - Realizar mediciones de SPC y SQC para control del proceso de produccin4. - Realizar la medicin de t iempos de proceso uti l izando tcnicas de Justo a t iempo5. - Llevar la implementacin de 5's en la lnea de produccin6.- Evaluar los resultados de los diferentes mtodos y herramientas aplicadas en lal nea de produccin.7.- Recomendaciones a direccin para toma de acciones.

2.7 Revis in bibl iogrficaLa similitud que se maneja en el libro "the story of lean prodcution", me lleva aenteder los principios bsicos de porque y en donde es aplicable la manufacturaesbelta, del cual tom el principio mas sencillo para reconcoer celdas o lineas deproduccin sobre saturadas con elementos innecesarios. Un l ibro del cual me ayudo adesarrollar los aspectos para desarrollar metas y objetivos fueron plasmados en ell ibro "Productivity by Objectives", el cual nos menciona que lo ms importante enun sistema de produccin son los objetivos a los cuales las empresas estn dirigidoscomo servico al cliente y calidad, el tema explotado marca de igual manera como se


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ha comentado durante los lt imos aos, el cual queda expuesto a objetivosprcticos de produc cin en cuanto a definir objet ivos en la l inea de produccin .

El l ibro de "kanban:Just in t ime at Toyota" me hace entender como empresas conuna complij idad en proceso puede l levar acabo sistemas tan amigables de kanban, elcual me sirvi para implemetarlo entre celdas de proceso en la l inea de prod uccin.


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3 .PRO DUCT IVIDAD

3.1 Qu es productividad?Se ha definido que el objet ivo principal de esta tesis es crear un marco de referenciapara efecto de elegir el sistema de produccin ms adecuado en un sistema demanufactura, dadas las caracterst icas muy propias que este pudiera tener para efectode incrementar la productividad del sistema.Entonces es conveniente comenzar de definir el significado de productividad en unsistema de manufactura. La productividad en su sentido ms amplio es la relacinentre cierta produc cin y ciertos insumos.

Productividad = Produccin/insumosLa productividad no es una medida de la produccin ni de la cantidad que se haproducido como errneamente se considera. Es una medida de lo bien que se hacombinado y uti l izado los recursos para cumplir los resultados especficos deseables.Es a fin de cuentas, una razn entre la efectividad de la produccin total y laeficiencia con que se emplearo n los recursos totales consum idos.

Productividad = Efectividad/eficiencia

3.2 Cmo implementar los conceptos de productividad en una l neade producc in .


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El concepto de productividad implica la interaccin entre los distintos factoresdel lugar de trabajo. Mientras que la produccin o resultados logrados pueden estarrelacionados con muchos insumos o recursos diferentes, en formas de dist intasrelaciones de productividad- por ejemplo, produccin por hora trabajada, produccinpor unidad de materia, produccin por unidad de capital , etc.-, cada una de lasdist intas relaciones o ndices de productividad se ve afectada por una seriecombinada de muchos factores importantes.Estos factores determinantes incluyen la calidad y disponibilidad de los materiales, elporcentaje de uti l izacin de la capacidad instalada, la disponibil idad y capacidad deproduccin de la maquinaria, la actitud y el nivel de capacidad de la mano de obra, yla motivacin y efectividad de los administradores.La manera como estos factores se relacionan entre s , t iene un importante efecto

sobre la productividad resultante, debida segn cualquiera de los muchos ndices deque se dispone.El principal beneficio de un mayor incremento de la productividad es el poderproducir ms en el futuro, usando los mismo o menores recursos. Desde un punto devista nacional, la elevacin de la productividad es la nica forma de incrementar laautntica riqueza nacional. Un uso ms productivo de los recursos reduce eldesperdicio y ayuda a conservar los recursos escasos o ms caros. Sin un aumento dela productividad los equilibre, todos los incrementos de salarios, en lo dems costos yen los precios slo significarn una mayor inflacin.Un constante aumento en la productividad es la nica forma como cualquier paspuede resolver problemas tan opresivos como la inflacin, el desempleo, una balanzacomercial defici taria y una paridad monetaria inestable.En la actualidad, existe un mercado tan competi t ivo a nivel mundial que ya no esposible aumentar las uti l idades de una empresa elevando los precios de venta, sinoque es necesario reducir los costos de produccin como nica al ternativa para logrartal fin. No es raro ver hoy en da, que el enfoque de los administradores an se


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incline por un aumento en el volumen de ventas y hagan menos hincapi encontrolar, sino es que reducir, los costos de produccin. Esta actitud es resultado deun acondicionamiento provocado por la expansin de los mercados y de las ventas,de las que disfrutaron muchas empresas en las dcada de los 60's y principios de los70's. Sin embargo, en la actualidad se ha dado una contraccin en los mercadosmundiales, por lo que ya no es apropiado basar las expectat ivas de crecimiento deuna empresa tan slo en un incremento en el volumen de ventas.

3.3 Como incrementar la productividad en un proceso dem a n u fa c tu r a .Existen diversos factores que involucran a la productividad en un proceso demanufactura estos estn algunas veces relacionados en forma directa con el rea deproduccin mientras que otros factores estn ligados con la estructura de laorganizacin y administracin de la empresa.Se puede decir entonces en formasimple que la nica forma de incrementar la productividad es disminuyendo oeliminando el desperdicio en el sistema, refirindose este como cualquier factor queno represente un valor agregado al proceso productivo en las operaciones demanufactura. Con esto podemos definir los t ipos de desperdicio que existenestrictamente a un proceso de manufactura los cuales estn clasificados en:

Desperd icio por proceso Desperd icio en maquinaria o equipo Desperd icio por defectos.

3.3.1 .Desperdic io por procesoEste t ipo de desperdicio en un proceso de manufactura se aprecia en el intervalo detiempo en el cual el t rabajo en proceso se encuentra en el rea de manufactura, desdeque ingresa como materia prima hasta que sale como producto terminado. Y estarepresen tado por todos aquellos tiempos para lo cuales no esta siendo procesado el


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producto, es decir, cuando se encuentra en movimiento en una estacin detrabajo hacia otra, o cuando esta en espera para ser procesado por cualquiera de lasestaciones en rea de almacenamiento o de espera temporal . En cualquiera de estost iempos no se esta adicionando un valor agregado al trabajo en proceso. Porsupuesto, que estos t iempos no pueden ser el iminados, pero se debe de cuidar y tratarde minimizar al mximo.Tambin debe de considerarse que el rea necesario paraalmacenamiento temporal implica un costo, que de cierta medida l leva a restar unvalor al trabajo en p roceso.

3.3.2 Desperdic io en maquinara o equipoEste t ipo de desperdicio se aprecia o se observa en mayor claridad cuando lasfacilidades fsicas, inversiones en equipos, no representan un costo efectivo; es decir,cuando el sistema de operaciones que se esta uti l izando no logra adecuar unauti l izacin real del equipo deb ido a considerables t iempos imp roductivos en stos.

3.3.3 Desperdic io por defectosCuando existen caracterst icas del producto que no giran dentro de lasespecificaciones del producto en s , puede ocasionar, dependiendo de la gravedadque implique y de la poltica propia de la empresa, algunas de las siguientessi tuaciones:

Que el producto sea considerado como material de desecho, y entonces todoel material, utilizacin de la maquinaria y los tiempos invertidos en suman ufactura repre senten un desperd icio en el cual se incurri

Que el producto necesite ser retrabajado y de esta manera la inversinadicional en t iempos , uso de maquinaria y material sea un de sperdicio.Es importante destacar que el desperdicio causado por defectos esta l igado

directamente con los sistemas de control de calidad, y de esta forma su anlisis noesta contemplado dentro de los objetivos definidos para el presente trabajo de tesis.


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3.4 Cmo podemos atacar la variacin de productividad entiempo real en la l nea de produccin?La parte importante en manufactura es colocar la materia prima o sub-ensamblesen la cantidad correcta en el equipo correcto y en el t iempo adecuad o. D emasiad acantidad crea un exceso de inventario de trabajo en proceso. En caso invert ido,es decir muy poco material ocasiona un retraso en la programacin de laproduccin y el t iempo de ocio en la maquinaria. El resultado en la mayora delos eventos es la uti l izacin pobre del capital ya sea en forma excesiva deinventario de trabajo en proceso y/o baja uti l izacin del equipo. En un aoexisten 8,760 horas disponibles para el proceso de manufactura. Las estadst icasdemuestran que aproximadamente el 44% del t iempo total disponible se pierdedebido a un uso ineficiente del segundo turno. 34% del t iempo total se pierdedebido a vacaciones y das feriados. Adems el 12% del t iempo total se pierdedebido a las mquinas que estn siendo preparadas para la prxima operacin olos sub-ensambles se encuentran en proceso. Aproximadamente el 4% del t iempose pierde debido a dificultades en el proceso de manufactura. Esto da comoresultado que solamente el 6% del t iempo total se pueda uti l izar propiamentepara producir. Estudios similares indican que de este tiempo tan solo el 5%pertenece al proces o de m anufactura, es decir es el t iempo en el cual el t rabajo enproceso pasa durante las diferentes estaciones de trabajo donde esmanufacturado. El t iempo restante es decir el 95% el trabajo en proceso lo pasamovindose entre estaciones de trabajo o en espera de ser procesado en lasiguiente operacin.


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4 .SISTEMAS DEM A N U F A C T U R A4 .1 S i stemas de man ufactura: Aspectos bs icos

El objetivo de este captulo es poder definir y analizar conceptos bsicos de unsistema de manufactura. Para poder realizar una clasificacin en los sistemas demanufactura, desde una perspectiva que nos permita establecer una claradiferencia entre cada uno de los sistemas.

4.1.1 Clas if icacin general de un s is tema de produccin1.Produccin especia l o( FO )

Este t ipo de produccin se enfoca en la elaboracin de proyectos especiales, esdecir es decir a la manufactura de productos que se van a ser producidos muypocas veces o inclusive su fabricacin puede ser solo una vez. Son ejemplos deeste t ipo de produccin, la fabricacin de bobinas para arrancado res reversibles yde prototipos de bobinas para arrancadores magnticos.

2.Produccin por loteEste t ipo de produccin se realiza por lotes, de tamao medio o al to. El equipouti l izado en este t ipo de produccin es de un uso mas general . La produccinconstituye una alta porcin de la actividad total en la industria manufacturera.3.Produccin en masa


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Este t ipo de produccin consiste en una manufactura en forma secuencial y auna muy alta razn de produccin de uno o muy pocos productos. Enocasiones se uti liza un equipo mu y especial izado en este t ipo de produccin ygeneralmente la planta entera esta dedicada a la manufactura de un soloproducto .

Una forma practica de clasificar una actividad de produccin es dependiendo delgrado de flexibilidad que ste ofrezca, refirindose esta por flexibilidad :1. La variedad en la produccin , es decir, la combinacin de diferentes partes o

productos que el sistema puede producir, as como los diferentes sub-ensambles de partes que se pueden l levar acabo en forma simultanea.2. La adaptacin al cambio en el diseo del producto, en los volmenes deproduccin, y en el ruteo de los sub-ensambles a travs de las diferentesestaciones de trabajo que conforman el sistema de produccin.

3. Lo mas practico es lograr que una maquina o equipo este preparado parapoder realizar cambios rpidos de un modelo a otro diferente.

Desde este punto de vista, los sistemas de produccin se pueden clasificar comocm o bajam ente adaptables, mediana mente adaptables y al tamente adaptables,dependiendo de que tan bien cumplan los tres puntos anteriores mencionados.Una tercera manera de clasificar una actividad de produccin, es de una formabasada en la distribucin del equipo en una planta, y poder distinguir cuatro tiposbsicos de la distribucin de la planta, como lo menciona J.Tompk ins, y son :A.-Distribucin por posicin fi jaEn este observacin el que se encuentra en una posicin fi ja es el t rabajo enproceso, y por el contrario el equipo es l levado hacia ste en forma secuencial ,dependiendo de cmo se vayan requiriendo las diferentes operaciones a realizaren ste; tal y como se muestra en la figura 3.1.Este tipo de distribucin se empleacuando se van a ensamblar productos de dimensiones muy grandes, por ejemplo :


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Ventajas :1. el material se mue ve en men or medida2. alta adap tabilidadDesventa jas :1. el perso nal se incre men ta2. requiere mayo r espacio y existen niveles de trabajo muy altos en proceso

V O L T A J E / E T I Q U E T A D O

Figura 3.1 Distribucin por posicin fija.B.-Distribucin por proceso.

En este tipo de teora el equipo que es utilizado para realizar el mismo tipo deoperaciones se agrupa en una misma rea y su ubicacin entre las diferentes reasde ensamble esta dada de tal manera que el flujo de cada sub-ensamble o materialsea el mas corto requerido. Los sub-ensambles de trabajo son en su mayorarealizados por lotes cuando empleamos este t ipo de distribucin. Un ejemplotpico de este tipo de distribucin se muestra en la figura 3.2.V e n t a j a s :1. increm enta en form a eficie nte la utilizacin de las mes as de traba jo2. alta flexibilidad en asign acin del perso nal y de los equipos.3. baja s inversiones de los equipos.Desven ta j a s :

E = E M B O B I N A D OL = L I M P I E Z A S = S O L D A D U R A I = E N C A P S U L A D OR = R E M A C H A D O R A S H = P R U E B A D E


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1. Hay un incremento en el man ejo de materiales.2. Se necesita un control de la produccin ms sofist icado3. Au men ta el t rabajo en proces o4. Los tiempos de produccin son ms extensos.

0

0 0 00

1 1 i

E = E M B O B I N A D O S = S O L D A D U R A 1 = E N C A P S U L A D O P = E M P A Q U EL = L I M PI E Z A R = R E M A C H A D O R A S H = P R U E B A D E V = V O L T A J E / E T I Q U E T A D O

Figura 3.2 Distribucin por proceso.C.-Distribucin por flujo del producto.En esta forma de trabajo la distribucin de las mesas de trabajo, maquinar y/o equipoesta dada segn la secuencia de operaciones a realizar durante la manufactura delproducto. En la figura 3.3 se muestra un ejemplo de este tipo de distribucin.

Ventajas :1. Se pued en obtene r un flujo de linea simple, lgica y con may or claridad o

direccin de produccin.2. El t iempo en proceso se minimiza3. El tiempo de ciclo es reducido4. El man ejo de material se reduce de igual manera5. Se emplean equipos con propsitos especiales.


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D e s v e n t a j a s :1. La estacin m s lenta es la que marca la restriccin de todas las dems .2. Se requiere inversin ms al ta en equipo3. Si una estac in de trabajo falla involuc ra que toda la operacin de la lnea se

E = E M B O B I N A D O S = S O L D A D U R A I = E N C A P S U L A D O P = E M P A Q U EL = L I M P I E Z A R = R E M A C H A D O R A S H = P R U E B A D E V O L T A J E / E T I Q U E T A D O

Figura 3.3 Distribucin por fl ujo del producto.D.-Distribucin por familia de numero de parteEsta es una mezcla de las dos distribuciones anteriores. Se mezclan la eficiencia deambas en una sola unidad multifuncional . Cada estacin es esencialmente una fbricadentro de otra fbrica, y los productos o partes son agrupados en familias querequieren el mismo t ipo de proceso independientemente de cual sea la secuencia deoperacin de stos. Un ejemplo de ste tipo de distribucin se muestra en la figuraV e n t a j a s :

1. Al agrupar los productos, se puede aprovechar en una mejor forma losequipos.

demore.

3 . 4 .


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2. Se t iene un flujo de proceso mas esbelto y las distancias de operacinson mas cortas y reducidas.

3. La distribucin se l leva acabo por productos y proceso.D e s v e n t a j a s :1. Dism inuye la posibil idad de uti l izar equipo para uso general .2. Si la mesa de trabajo no se encuentra balanceada, se vera en la necesidad de

implementar almacenes de trabajo en proceso para el iminar las necesidadesde implementar sistemas de manejo de materiales desde y hacia las estacionesde trabajo.

E = E M B O B I N A D O S = S O L D A D U R A I = E N C A P S U L A D O P = E M P A Q U EL = L I M P I E Z A R = R E M A C H A D O R A S H = P R U E B A D E V O L T A J E / E T I Q U E T A D O

F i g u r a 3 . 4 Distribucin por familia de nmero de parte.

4.2 Anlis is de los t iempos involucrados en un c ic lo de operacin deun proceso de manufactura .

B O B I N ASX,L & H , C , B, X U & X UDM ATER B OB NASIA NEM AP R I M A 2 3 4 YL U ZP I L O T O

P R O DU C T OT E R M IN A D O

B O B I N jN E M A

El objetivo primordial que busca cualquier sistema de manufactura es el de produciruna mayor cantidad de producto con los recursos disponibles, y en forma eficiente yde gran calidad. Esta caracterst ica reflejada en los t iempos de produccin es similar


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a que el tiempo entre salidas del producto sea lo mas corto posible, y por talrazn incrementar el numero de unidades o modelos producidas por capital invert ido;y por otra parte que el tiempo total empleado en la operacin en proceso en la plantasea lo ma s corto posible, lo cual nos va a llevar a una mejo r utilizacin de losequipos, personal , espacios y dems recursos que se invierten en un procesoproductivo, as como un mayor flujo de capital que se vea representado en el trabajode proceso.Todo esto me l leva a definir dos aspectos de mucha importancia en cualquier sistemade produccin :

1. El t iempo de produccin2. tiem po de cicloEl t iempo de produccin es el t iempo promedio de las sal idas del producto del reade operaciones y por lo general se encuentra regido por la estacin de trabajo queopera mas lenta o la estacin de trabajo la cual se representa por medio de unarestriccin de tiempo de ciclo. El tiempo entre salidas es una variable de granrelevancia en la planeacin de la produccin, como se puede apreciar en un problematpico de la planeacin de la produccin de dos productos con restricciones en elt iempo de m quina d isponible, y el cual se mencionara a continuacin.El problema que se nos presenta en el diagrama de la figura 3.5, es la planeacin dela produccin de dos productos ( A y B ) que compiten por los mismos recursos, ylos cules se t ienen en forma l imitada. De tal manera que no es posible sat isfacer lademanda total esperada de ambos productos por l imitaciones en el t iempo demquina disponible, tal y como se muestra en la tabla 3.1.Entonces al violarse la restriccin del tiempo de mquina disponible en la estacin detrabajo "B", y por lo tanto al no tenerse la capacidad para sat isfacer la demandatotal , surge la interrogante de cmo debe planearse la produccin de los productos"A " y "B", de tal forma que se pueda lograr un mayor b enefic io en la uti lidad con losrecursos disponibles.


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SupuestoIl imitado abastecimiento de materia prima (MP);

Disponibil idad de cada estacin de trabajo (ET) = 2,400 m in./semanaPV = Precio de VentaP R O D U C T O A P R O D U C T O B

Tomado de la revista Industrial Engineering de Mar del '00.Figura 3.5 Ejemplo de planeacin de la produccin de 2 productos con restriccionesen el t iempo de mqu ina disponible.Tiempos de Mquina (min . /semana)Maquina A B T O T A L C A P A C I D A D

1 1.5 .5 2 2.42 1.5 1.5 3 2.43 1.5 .25 1.75 2.44 1.5 .25 1.75 2.4

Tabla 3.1 Tiempo de mquina total requerido para un volumen de produccinsemanal de los productos "A" y "B" de 100 y 50 unidades respectivamente.


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Observando esta informacin desde un punto administrat ivo la solucin a esteproblema se puede centrar a producir la mayor cantidad posible de aquel productoque tenga la mayor co ntribucin m arginal , entendindose por est, la diferencia entreel precio de venta y el costo de produccin; y del otro producto tan slo producir lasunidade s que sean posibles con los recursos restantes. Las contribuciones m arginalesde los productos "A" y "B", de acuerdo a los datos de la figura 3.1, son de $ 45 y $60 respectivamente, p or lo tanto la polit ica de produccin sera producir 50 unidadesdel producto "B" (demanda esperada) y el nmero de unidades a producir delproduc to "A " estara determ inado por el t iempo de mq uina restante, y el cul seobtiene de la tabla 3.2.

Tiempos de Maquina (min./semana)Maquina B RES TAN TE A/unidades

1 .5 1.9 1.52 1.5 .9 1.53 .25 2.15 2.04 .25 2.15 1.5

Tabla 3.2 Tiempo de mquina disponible para la produccin del producto "A", dadoque s esta considerando una produccin "B" de 50 unidades.De esta tabla, se observa que la restriccin para el nmero m ximo de u nidades aproducir del producto "A " es el t iempo de m quina restante en la estacin de trabajo"2", es decir de 900 minutos por sem ana. Por lo tanto, el volume n de p roduccinsemanal de "A" ser la razn entre este t iempo y el t iempo de uso de la mquina "2"por cada unidad de "A" producida, es decir 60 unidades.De esta manera la ganancia bruta esperada b ajo este enfoq ue de planeacin de laproduccin es:Ganancia bruta = 60 unidades de "A" * $45 + 50 unidades de "B" * $60 = $ 5,700


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Si consideramos ahora que la planeacin de la produccin se enfocara asatisfacer primero la demanda del producto con menor t iempo de produccin, y elresto del t iempo de mquina disponible se empleara para poder producir al mximonmero posible de unidades del otro producto. De acuerdo a los datos de la figura 3.5los t iempos de produccin para los productos "A" y "B" son de 15 y 30 minutosrespectivamente; de tal forma que se produciran 100 unidades de "A" (demandaesperada) y el volumen de produccin de "B" estar determinado por el t iempo demquina restante, y el cual se calcula en la tabla 3.3.

Tiempos de Maquina (min . / semana)Maquina A REST AN TE B/unidades

1 1.5 .9 .012 1.5 .9 .033 1.5 .9 .054 1.5 .9 .05

Tabla 3.3 Tiempo de mquina disponible para la produccin del producto "A", dadoque se esta considerando una produ ccin del producto " A" de 100 unidades.

De esta m anera la l imitante para el nme ro de unidades a producir de "B", es eltiempo de mquina disponible en la estacin de trabajo "2". Por lo tanto, tan slo sepodrn pro ducir 30 productos de "B " ya que la razn entre este t iempo de mqu inarestante y el t iempo de uso de la misma mquina "2" por cada unidad del producto"B " es precisamente ste valor. De esta forma se t iene que la ganancia brutaesperada, en base a esta poltica de produccin es:Ganancia bruta = 100 unidades de A * $45 + 30 unidades de B *$60 = 6,300Por lo tanto es mayor la ganancia esperada bajo este segundo enfoque , basado en elmen or t iempo de ciclo, al que se obtuvo en base a considerar la may or contribucinmarginal. Del resultado obtenido en la solucin de este problema, se concluye laimportancia de considerar un anlisis en los t iempos de produccin de los produc tosa manu facturar, al planear la producc in del sistema.


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El tiempo del ciclo (TC) es el tiempo total para procesar un producto a travs de laplanta, y comprende el lapso del tiempo desde que ingresa la materia prima al rea deoperaciones hasta que sale de sta, ya como producto terminado.El t iempo total del ciclo se define en trminos de t iempos m s especficos, com o lomencionan D.Salomon y J.Biegel , los cuales son:

1. Tiem po del sistema o "set-up " (TS):Es el perodo del t iempo en el cual unaestacin de trabajo se encuentra siendo preparada, y las partes osubensambles estn esperando debido a que no pueden ser cargadas en laestacin de trabajo.2. Tiem po de demora o no actividad. (TNO): Es el t iempo en que la parte o sub-ensamble se encuentra en transportacin, proceso y/o inspeccin.

3. Tiem po de operacin o fabricacin (TF): Es el tiempo en el cual la parte osub-ensamb le se encuentra en proceso en una estacin de trabajo.

4. Tiem po del man ejo de la unidad o subensam ble (TM P): Es el t iempo en quela parte de trabajo esta siendo manejada en la m aquina.

5. Tiem po del man ejo de las herramientas y disposit ivos (TMD ): Es el t iempopromedio que toma en cambiar y ajustar los herramentales y disposit ivos detrabajo, mientras la unidad esta en la estacin de trabajo.

6. Tiem po de operacin (TO): Tiem po que una unidad gasta en una estacin detrabajo. Por lo tanto el tiempo de operacin es:TO = TF + TMP + TMDLa expresin matem tica para el t iempo de ciclo, en funcin de las variablesque se acaban de definir, es:

Te = sum (Tsui + QtTO i + T N O i) ; Para un sistema de produccin enlote, donde Qt es el tamao del lote de transferencia e "i" indica lasecuencia de operaciones en el proceso de manufactura; i : 1,2, 3,

nm .


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Te = TOi + T N O i; Para un sistema de produccin en form asecuencial, y en donde se considera que el tiempo de sistema porunidad de produccin es despreciable al tener corridas de prod uccinmuy grandes en este t ipo de sistemas de produccin.

4.3 Defin ic in de variables que intervienen en un proceso dem a n u fa c tu r a .

1. Tam ao del lote: de produccin(Q ): Es el nm ero de partes com prometidasen cada lote de prod uccin.

2. Tam ao del lote de transferencia(Q t): Es el nm ero de partes co mprendidasen cada lote que es transferido de una estacin de trabajo a otra.

3. Inven tario en proc eso (WIP ) : Es la cantidad de material que actualm ente selocaliza en la planta, que esta siendo procesada, esta esperando a serprocesa do o estar transportndose a ser procesada en una estacin de trabajo,o esta viajando entre estaciones de trabajo.

4. Capacidad (C) :Es la mxim a razn de salida que una planta de producc in escapaz de producir bajo un conjunto de supuestas condiciones de operacin.

5. Utiliza cin de recursos (Ur) : Es la razn de prod ucci n de una planta relativaa su capacidad. Asi, se puede hablar de la utilizacin de una estacin detraba jo o de toda la planta.

6. Objetivo de Produccin (OP): Es el nmero promed io de unidades por unidadde t iempo que estn produciend o en el sistema o en una planta de produccin.

7. Variedad de productos en el sistema (VP): Es el nme ro de productosdiferentes que se van a procesar en el sistema d e produ ccin.

4.4 S is temas de Produccin

4.4.1 S is tema de produccin esbelta.


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El l iderazgo en manufactura esbelta cuida como resultado 7 problemasimportantes que impiden la manufactura de la produccin a manera mas detal lada yeficiente.Los 7 problemas a el iminar y mantener fuera de un proceso de manufactura son:Sobreproduccin, Inventario, Espera, Transportacin, movimiento, procesamiento,defectos .Se debe buscar siemp re el iminar o reducir desperdicio en cualquiera de las formasmencionadas con anterioridad. Desde el cambio convencional de el t pico tradicionala esbelto, se debe uno de preguntar una serie de preguntas com o las que aqu semencionan:

Estamo s sobre produciendo (mas de lo que el t iempo "takt" nos permite? Existe inventario en nuestro departamento? Existe mas de una pieza/ensam ble estando siendo preparada entre etapas de

operacin? Existe algn miem bro de a l nea esperando por algo (herramientas, partes,

informacin,)? Acaso transportamo s partes/materiales a/de un rea de inventario? Nos damo s vuelta, giramos, agacham os, levantamos, inadecuadam ente

cuando t rabajamos? Enten dem os porqu e estamos procesando las cosas la form a en la que lo

estamos l levando acabo? Producim os defectos?

Estas son preguntas fundamentales que nos debemos de contestar en el uso diario detal manera que podamos comprender el sistema de manufactura esbelta. Debe demantenerse una disciplina en el uso diario de evitar barreras y juntas de inicio deturno. Si la respuesta es "si" a cualquiera de las preguntas arriba mencionada s esimportante tom ar med idas para resolver estos problemas. Si la solucin requiere


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acciones correctivas que se encuentra fuera del proceso de manufactura, debeasignarse al equipo indicado.

4 .4 .2 Implemen tac in de operac iones e s tndaresLa parte mas imp ortante de l levar acabo en una planta manufa cturera es guiar,dirigir, y un mejoram iento continuo de los estndares de produc cin.Los es tndares de operacin consta de 3 principales aspectos:

O P E R A C I O N E S T A N D A RProducc in ba lanceada ent r e todos los procesoscon un mnimo de e s fue rzo de pi ano de obra y unmnimo WIP ,o t r aba jo en proceso./ \

PR I N C I PI O # 1El t i empo de c i c lose balancea a lt i e m po t a k t

P R I N C I PI O # 2Es tnda re sO pe r a c i one sR u t i na s

PR I N C I PI O # 3Es tnda r de WIPo t r aba jo enproceso

Figura 3.5.5 Descripcin de Estndares.4.4.3 Entrega a Tiempo

Empezaremos por mencionar el principio numero 1 el cual menciona que e t iempo deciclo se balancea al tiempo takt.

Tiem po de ciclo: Es la cantidad de t iempo que tarda un operador paracompletar una serie de pasos del proceso.Tiempo takt: F.1 ndice en el cual los clientes reclaman su producto. Porejemplo, La demanda es de 100 unidades de el producto "A" cada mes. Estoequivale a una dema nda de 5 por turno (100/20 turnos por mes). Com oexisten 450 minutos pro ductivos por turno, entonces el t iempo takt debe deser 450/5 unidades por tumo o 90 minutos.


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En este ejemplo suponemos 8 horas por tumo (480 minutos) menos 30minutos por descansos. E sto equivale 450 minutos de t iempo de produccin actual .

Tie mp o takt - Tiem po total de la operac in diariaTotal de cantidad requerida diaria

Tiem po takt = 450 minutos del t iempo de produccin - 90 unidades porminuto .

5 unidades requeridas por da

Principio # 1 aplicado a una si tuacin actual , se asume que corremosprodu ccin con 4 operarios. De los siguientes resultados tenemos:Operacin A toma 50 minutos para completar la operacin.Operacin B toma 40 minutos para completar la operacin.Operacin C toma 30 minutos para completar la operacin.Operacin D toma 100 minutos para completar la operacin.

El primer paso es completar los 3 ciclos de t iempo de la l nea de produccincon el tiempo takt:1 00 ^-"Tiempo9 06 03 0 r t - v

O p A O p B O p C O p DGrfica 1.A Takt Time

El segundo paso es agregar al tiempo del ciclo del operador y dividir el totalpor el t iempo takt . Esto validara el nme ro aprop iado de operadores necesarios.

(55+40+30+100) / 90 = 2.5 Operadores


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Basado en el ejemplo se deben de accionar estndares de operacin basadosen el tercer paso. El tercer paso es dirigir la lnea de operaciones con lo siguiente:

Situacin IntermediaOp A toma 90 minutos para completar la operacinOp B toma 90 minutos para completar la operacinOp C toma 40 minutos para completar la operacinOp D fue cambiada a otra rea de la planta

m i n u t oT a k i t i m e

Op A Op B Op C Op DTiempo de ciclo del operador

Grfica IB: Takt timeEl cuarto paso es eliminar al mx imo el desperdicio com o sea posible para

que el operador C pueda ser transferido a otra rea de la lnea. El llevar acabo estelogro es un mejoramiento en estndares de operacin.

Op A toma 90 minutos para completar la operacinOp B toma 90 minutos para completar la operacinOp C fue transferida a otra rea de la lnea.

-Tak t t ime

O p A O p B O p C O p DTiempo de c ic lo de l ope rado r

Grfica l .C Takt Time


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El quinto pas o es el de el iminar continuamente la merm a para que el t iempo deciclo de los operadores restantes pueda soportar pequeos y dems t iempos "takt" .Entre mas peq ueos son los t iempos "tak t" el negocio crece m ucho m as y la planta seencuentra en m ejor forma para a frontar cambios inesperados y el poder lograr enforma ma s eficaz las metas establecidas en nuestros cl ientes. Esto debe de l levarseacabo atraves de mejoramientos de estndares de operacin.

Op A toma 80 minutos para completar la operacinOp B toma 80 minutos para completar la operacin

"Takt t ime

Op A Op B Op C Op D

Tiempo de ciclo del operadorGrfica ID: Takt Time

Principio # 2. Estndares de operacin de rutinas.Tra bajand o a operaciones estndares. En esencia son los escri tos o pasos pictricosque un operador debe seguir de manera que pueda crear un producto de calidad conlos t iempos de ciclo requeridos. Esto esta siempre balancea do a una apropiadotiempo "takt" en un proceso de un solo flujo de la pieza (esbelto) en el sistema. Ensu forma ms simple las operaciones de rutina se pueden m irar muy similar a esteejemplo:

Operacin: Estacin A Tiem po deciclo

Verificar instrucciones de trabajo, BOM , dibujos "rasterex", 15Para instrucciones especiales

Seleccionar dispositivos adecuados del mod elo a correr 20 Colo car el dispositivos y ajus tes del mism o 30


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Colo car el alam bre y cintas alrede dor de la carcaza Limp iar el aditamentos y mesa de trabajo Proba r la bobin a (resisten cia y nm . De vueltas)

Tiem po total del ciclo 90

105

Asumir balanceo con 90 minutos de t iempo "takt" .Las rutinas estndares de operacin puede ser formada en cualquiera de los esti lospero siempre debe de seguir estos puntos:

Escoger formatos fciles de entender por los operarios Deb e de desarr ollarse con la infor ma cin de los operarios Deb e de ser claramente visible y entendible las instrucciones de trabajo.

4.4.4 Controlando e l f lujoPrincipio # 3El estndar de trabajo en proceso es el nm ero de piezas de " en proceso " deinventario necesario para mantener el flujo de una pieza en demanda. E n un sistemade una pieza de flujo (esbelto) esto literalmente significa un flujo esbelto deinventario entre operaciones. A excepcin a esto es cuando existen procesosespeciales com o pintura, curado, enfriamien to, etc. Los cuales requieren t iempos deespera extra. Cuando una parte individual se espera por un periodo de t iempo debidoa un proceso e spe cial , debe de exist ir la cantidad apropiada de trabajo en proces o .La cantidad necesaria estndar de inventario "WIP" puede determinarse por losiguiente:

Procesos de t iempo especial / t iempo takt = estndar de calidad del WIPPor, ejemplo si calientas partes que requieren enfriarse antes de utilizarse, esimportante crear el WIP necesario para poder mantener el flujo de una sola pieza. Sitoma 60 minutos para que la transferencia de calor en la pieza termine y si el tiempotakt en esta lnea de ensamble tiene 2 minutos, entonces el tiempo de calidad estndar


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de W IP debe de ser 60/2 o 30 piezas. Algo ma s de inventario que esto seconsidera desperdicio.

60 minutos de enfriam iento / 2 minutos de t iempo takt = 30 piezas de W IPestndar.

4.5 Clas if icacin de los s is temas de produccin en manufactura1.-Las no l neas balanceadas presentan las siguientes caractersticas:

-Alto volumen de produccin-Produccin de uno o muy pocos productos-Emplea mquinas de uso especial izado-Distribucin por flujo-Alto nivel de trabajo en porceso-Estaciones de trabajo no balanceadas

2.-Las l neas balanceadas presntan las siguinetes caractersticas:-Alto volumen de de produccin-Produccin de muy pocas partes de produccin-Mquinas de uso especial izado-Distribucin por flujo-B ajo nivel de inventario en proceso-estaciones de trabajo balanceadas

3.-Las l neas con implemenatcin de kanban presntan las siguinetescaractersticas:

-Medio volumen de produccin-Produccin de una variedad de productos o numero de partes-Mquinas de uso especial izado-Distribucin por flujo-Mu y poco desperdic io-Estaciones de trabajo no balanceadas


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4.-Las l ineas operando como celdas manufactura:-Poco volumen de produccin.-Proceso por familas o numero de partes-Produccin por lote-Bajo nivel de inventario en proceso-Estaciones de trabajo no balanceadas

5. -Sistema esbel to de m anufactura:-Produccin variada de nmero de partes o familias-Produccin por lote-Muy bajo nivel de inventario en proceso-Muy alto grado de automatizacin-Control del proceso productivo-Muy bajo nivel de inventario en proceso

Adems, tanto las celdas de manufactura como los sistemas flexibles de manufacturase puede clasificar en sistemas abiertos o sistemas cerrados, los cuales tienen unacaracterstica:Sistema Abierto:-El nivel de inventario en proceso aunqu e es bajo, no es controlable.Sistema Cerrados:

-El nivel de inventario en proceso es una variable bajo control .

4.5.1 S is temas de produccinComo en cualquier proceso de manufactura las partes deben fluir a travs de unaserie de estaciones en donde sern procesadas. Estas estaciones van a tener suspropios ciclos de operacin, fal las, reparacin y disponibil idad. Cuando una estacinfalle, el flujo normal de las piezas se interrumpir sin embargo dada la flexibilidad de


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este tipo de sistema, la estacin que ha fallado puede ser remplazadatemporalmente por otra que ejecute el mismo t ipo de operacin y que tengadisponibil idades decir, que no este saturada en su capacidad de trabajo. Dando comoresultado , un cambio momentneo en el ruteo de las piezas, y por lo tanto unincremen to en las variaciones de los t iempos de transferencia del trabajo en proceso.Una de las caractersticas de este tipo de sistema de produccin es el alto nivel deinventario en proceso , y el cual resulta de tiempos de procesos generalmente altos, ycon una gran variabil idad debido a las caracterst icas propias del sistemas.El principal problema en la administracin de la produccin es ete medio ambiente,lo es la administracin del flujo de partes.4.6 Lneas de TransferenciaLas l neas de transferencia t ienen caracterst icas opuestas a los sistemas " Leanmanufacturing". Estas fueron inventadas con el proposito de producir una sola clasede partes y con un al to volumen de produccin. El medio ambiente de una l nea detransferencia se deriva de la produccin continua de una parte, de tal forma queequipos de uso altamente especializado es colocado a lo largo de la lnea deproduccin, en posiciones relat ivas que estn determinadas por la secuencia deoperaciones que requeiren las partes en su proceso de manufactura.Como la mayora de las partes se mueven a travs del mismo conjunto de estaciones,el tiempo de operacin en cada una de las estaciones, el tiempo de operacin en cdaestacin debe de ser similiar para aseguramos de que la linea este balanceada,y paraesto se utiliza el " takt time" para obtener estos resultados.Si el tiempo estandar esdiferente en cada una de las estaciones entonces las partes se estaran llenando en unaestacin de trabajo ocasionando un cuello de botella en dicha estacin nobalanceada.Si el tipo de transferencia es asincrnico y por lo tanto la capacidad de lalinea entera estara determinada por esta estacin. Ciertamente esta situacin se puedereslover colocando WIP en areas de proceso de las estaciones de trabajo o l levando


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acabo el balanceo de lneas,donde una estacin de ellas llevara la batuta de ser laque mande, y poder cambiar a un sistema sincrnico.

4.6.1 Lneas balanceadasEs aquella que en la cual ya se detrermino su t iempo takt y se encuentra operandobajo un t iempo estandar similar en cada una de sus estaciones. Todas las estacionesestn automatizadas y no se encuentra ninguna estacin operando en forma manual osemi-automatica. Esto se debe a que una operacin manual l leva una variabil idadmuy alta en su operacin entre una pieza y otra lo cual prcticamente nos impide elque se pueda balancear una l nea de produccin. Una l nea automatizada consiste dediferentes estaciones de trabajo que estn integradas por medio de un mecanismo detransferencia de partes en forma sincrnica. La transferencia de partes ocurreautomticamente y las estaciones de trabajo l levan acabo sus funciones, al tamenteespecial izadas, en formas automatica.Las l neas automaticas son muy utl i les cuando existe una demanda muy alta y elcosto del producto avala la inversin de dicho equipo automatizado para suproducc in. L os objetivos de uti l izar una l nea automatizada son:1. Red ucci n en el centro de costo.2. Incremen tar la Productividad3. Redu ccin del trabajo en proceso4. Min imiza r la distancia entre estacion es para reducir el mo vim iento de las piezas .5. Alca nzar una opera cin ma s sencilla y practica.6. Tener un conocimiento amplio de las operaciones.Las l neas de transferencia puede ser analisado por tres medidas bsicas:1. razn de produccin.2. Tiem po de la lnea en opera cin.3. Costo por pieza producida.


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Entonces tenemos que en una l nea balanceada las partes en proceso sontransferidas a las siguientes estaciones de trabajo en intervalos detiemposre guiares. Este es el tiempo entre el tiem po de ciclo de tra nsfer encia (Tct), y es igualal t iempo de operacin de una estacin de trabajo mas el t iempo de transferencia; y elcual determina tanto el tiemp de ci lco del sistema, como el tiemp de produccin. L ascomponentes de Tct semuestran en la figura 4.1

A B T i e m p o0 Tc tA: Tiempo de ProcesoB: Tiempo de Transferencia

Figura 4.1 Componentes de la variable Tct para una l nea balanceadaDebido a fal las en la l nea de produccin, el t iempo de produccin ser ms grandeque el ideal tiempo entre ciclos de transferencia. Cuando una falla ocurre encualquiera de las estaciones, la lnea entera se detiene. Si Tf representa el tiempopromedio de fal la de una estacin de trabajo, es decir el t iempo que ocurre desde quese da la falla hasta que es reparada, y F es la frecuencia con que para la lnea,entonces el t iempo depro duccin para una l nea balanceada esta dado por la siguienteexpresin, sus componentes se muestran en la fig. 4.2.

Tp = Tct + (F) (Tf) , el t iempo de ciclo es: Te = n[Tct + (F)(Tf)], aqupodemos observar que "n" es el nmero de estaciones de trabajo que conforman lal nea de produccin.Con este dato podemos nosotros determinar la eficiencia de la l nea de produccin

como razn entre Tct y Tp,es decir el tiempo efectivo en que esta operando la lneaentre el tiempo total disponible para operarla, y expresada por ciclo es:


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E = Tct /Tp = Tct /[Tct + (F)(Tf)]

A: Tiempo de ProcesoB: Tiempo de TransferenciaC: Tiempo de Falla

Figura 4 .2 Componentes del t iempo de produccin para una l nea balanceadaLa manera de mejorar la eficiencia de una l nea balanceada, y de alguna formalogra que sea menos sensible a las fallas individuales dlas estaciones de trabajo,es incluir una o varias zonas para almacenar en forma temporal trabajo enproceso. De tal forma que cuando ocurra una fal la en alguna estacin, una partede la l nea de produccin podra seguir operando; debido a que preversedematerial de este buffer o depositarlo en l. En realidad con la inclusin de unoo varios buffers se estara segmentando la lnea en varias sub-lneas deproduccin.

4.6.2 Lneas no balanceadasUna l nea no balanceada es aquella que t iene al menos una estacin de trabajo quetiene un tiempo de operacin que es diferente al resto dlas estaciones. Este tipo desituacin se da en lneas con estaciones semi-automaticas, en donde existenestaciones operadas completamente manualmente o semi-automaticas, yacomentadas. Esto se debe a que se t iene un proceso de produccin con una idea deautomatizar en forma gradual, o bien ciertas operaciones requieren de este t ipo defuncin, o bien a que ciertas operaciones no son factibles de automatizar, ya sea porl imitaciones tecnolgicas o cuestiones econmicas.Las estaciones que se encuentran operando en forma manual t ienen comocaracterst ica:

1. Tiem po de proceso mayor a los que tendran con una estacin automatizada.2. Alta variabilidad en el tiempo de proces o.


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Esto nos muestra que este t ipo de estaciones sean las que generalementedeterminen el ritmo de produccin de la linea. As, si la lnea no balanceada se a aoperar con un mecanismo de transferencia de partes en forma sincrnica, entonces elt iempo entre ciclos de transferencia va a estar determinado por el t iempo deoperacin de la estacin manual ms crtica. Lo cual implica que existan tiempos conholgura en las dems estaciones, y cuya duracin de stos, depender de que tantodifieren sus tiempos de operacin con respecto a la estacin manual ms lenta; tal ycomo se muestra en la figura 4.3

AA B D T c t T pA: Tiempo de ProcesoB: Tiempo de OcioC: Tiempo de TransferenciaD: Tiempo de fal la

Figura 4.3 Componentes del t iempo de produccin para una l nea nobalanceada, considerando una estacin automatizada.

Para poder reducir el efecto de integracin de las estaciones operadas en formamanual con el resto de la l nea,se debe considerar almacenes de trabajo en procesoantes y despus de cada estacin de este t ipo. Las expresiones matemticas para elt iempo de produccin, t iempo de ci lcos y eficiencia de una l nea no balanceada,suponiendo un mecanismo de transferencia en forma sincrnica, son las mismas quelas de una lnea balanceada. En realidad, la diferencia bsica entre ambos sistemas esla eficiencia de las estaciones de trabajo, siendo estas muy uniformes en una l neabalanceada; mientras que en las l neas no balanceadas van a ser muy irreglares,debid o a los tiemp os de holgu ra que se van a tener en la mayor a de las estacio nesautomatizadas. Dando en consecuencia, que en una l nea no balanceada se tega unmayor t iempo promedio de ciclo y una menor razn de produccin. Una variable quemide la ineficiencia de la lnea de transferencia debiodo a la no ptima distribucindla carga de trabajo entre las diferentes estaciones, es la perdida de balance (Pb), yse expresa de la siguiente man era:


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Pb = [nTct - Ttp]/nTct, donde Ttp es el t iempo total de procesorequerido por pieza, desde que entra como materia prima hasta que sale comoproducto terminado.

4 .6 .3 Lnea operando en kanbanLa reduccin de costos de produccin es una de las principales mejoras encualquier industria. Durante un perodo de al to crecimiento econmico, cualquierempresa puede alcanzar bajs costos d produccin con al tos volmenes deproduccin. Pero hoy en dia, dado el bajo crecimiento econmico que se registraa nivel mundial , alcanzar una reduccin en los costos de produccin no es fcil ;una posible form a es la el iminacin del desperidicio total generad o en un proc esode manufactura, tal y como se analizo en el capitulo 2. El sistema de produccinde la Toyota Motor Company, basado en la el iminacin del desperdicio delproceso produ ctivo, naci en Japn a raz de esta necesidad.El concepto "Kanban" es la escencia del sistema de produccin de la Toyota

Motor Company. La columna vertebral de este sistema lo es la fi losofa de trabao"Justo a Tiem po". Justo a tiempo (JIT) significa que las partes l leguen a la estacincorrec ta, en la cantidad correc ta, y jus to cuand o se les necesita; antes de tiempo y/oen mayor cantidad correcta, y justo cuando se le necesita; antes de tiempo y/o enmayor cantidad, ocasiona que se incrmente el nivel de inventario en proceso, ydespus de t iempo y/o en menor cantidad, ocasiona que se tenga t iempo de oscio enlas estaciones de trabajo.

Cuando un producto esta compuesto de miles de partes, como en el caso de unautomvil, aplicar JIT en su manera tradicional es prcticamente imposible. El flujode produccin es la transferncia de material o partes. La form a convencional co mo serealiza este flujo, es que un proceso anterior transfiera partes a un proceso posterior.As, la estacin anterior determina los tiempos de transferencia de material a lasiguiente estacin, cuando el sistema se opera en forma asincrnica. Lo que proponeel sistema de la Toyota, es revertir el control de este flujo. Es decir, el sentido del


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flujo de las partes seguir siendo el mismo, de una estacin anteriro a unaestacin posterior. Pero, ahora la estacin posteriro marcara los tiempos detransferencia de partes de la estacin anteriro hacia sta. De tal forma, que ste leindicara a la estacin anterior, el tiempo en el cul le debe transferir material, en quecantidad, y las unidades que esta debe producir, para tenerlas listas en el siguienteciclo de transferencia. Obviamente, en este sistema los ciclos de transferencia van aser irregulares en su duracin, ya que la demanda de los productos manufacturadoses quien marca directamente el ri tmo de la produccin bajo este enfoque deproduccin.

Y kanban es el medio uti l izado para efectuar esta operacin de transferencia dematerial . Kanban no es otra cosa ms que una tarjeta que l leva informacin, de unaestacin posterior a una anterior, y la cual se puede dividir en tres categoras:1. Info rm aci n de la cantidad a recoge r.

2. Inform acin de transferencia3. Inform acin de la cantidad a producir.Las funciones de kanban, segn lo establece T. Ohno, son:1. Proveer informac in de los t iempos de transferencia.Metodologa: Un proceso posterior recoge el nmero de partes indicadas por elkanban, en un proceso anterior.2. Proveer informacin de la produccin.Metodologa: Un proceso anterior procesa partes, en la cantidad y secuenciaindicadas por kanban.3. Previene sobreproduccin y excesivo transporte de las partes.Metodologa: No se procesan o se transportan partes sin un kanban.4. Sirve como una orden de trabajo adherida a las partes.Metodologa: Siempre se adhiere un kanban a las partes.


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5. Previene la manufactura de productos defectuosos, identificando elproceso que ocasiono el defecto.

Metodologa: Los productos defectuosos no son enviados al proceso siguiente. Elresultado es una produccin l ibre de defectos.

Pi= ProcesoIi- Invetario en procesoI*i= Inventario Producto TerminadoFlujo Kanban: de derecha a izquierdaFlujo Partes: de izquierda a derecha

Figura 4.4 Diagrama de flujo de una lnea operando en kanban.Kanban es una forma de alcanzar el " justo a t iempo", su propsito es precisamenteste. Kanban es en esencia, el sistema nervioso de la lnea de produccin. Tambin esua poderosa h erramienta para el iminar defectos en los productos.

4.7 Sistemas flexibles de manufacturaUn Sistema Flexible de Manufactura (SFM) es un grupo de mquinas de controlnumrico que pueden procesar en forma aleatoria a un grupo de partes, teniendoun sistema de manejo de materiales automatizado y un control central medianteun equipo d computo, para balancear en forma dinmica la uti l izacin de losrecursos; de tal forma, que el sistema puede adaptarse automticamente acambios en la produccin de partes (Kearney y T recker).


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Este t ipo de sistemas de produccin es capaz de producir producs de al tacalidad en lotes medios y a un bajo costo. Un SFM requiere que partes similaressean identificadas y agrupadas en familias para sacar ventaja de la simili tudexistene en forma, tamao, y etapas de procedimientos requeridas.Componentes bsicosUn SFM se compone de elementos de hardware y software. Los elementos dehardware son visibles y tangibles, tales como mquinas de control numrico,caruseles para pallets, equipos para manejo de materiales, equipos de computo,etc. Los elementos de so ftware son invisibles e intangibles tales como program asde control numrico, programas para administrar el t rfico, etc. Pero en formageneral se puede hablar de tres comoponentes bsicos de un SFM, y son:1. Estaciones de trabajo: Estas estaciones son t ipicamentc mqu inas-

herramienta de control numrico ppor computadora (CNC), que realizanoperaciones de maquinado en familias de partes. Sin embargo, los SFMtambin estn siendo diseados con otro t ipo de estaciones, como estacionesde inspeccin y estaciones de esnsamble.

2. Sistema de man ejo de materiales y almacenam iento: Diferentes t ipos deequipo de amnejo automatizado de materiales se usan para transportar laspartes y subensambles entre las estaciones de trabajo, algunos incorporandola funcin de almacenamiento.

C A R A C T E R I S T I C A S :I. Aleatorio.- Las partes se deben de mover en form a independiente

entre s, de una estacin a otra. Esto permite hacer substitucionescuando ciertas mquinas esten ocupadas.

II. Capacidad para mane jar piezas con diferentes formas.- Dado queuna de las principales caractersticas de un SFM es la de poderprocesar una diversidad de partes, entonces el sistema de manejode material debe estar diseado para poder manjar piezas con unadiversidad de formas geomtricas.


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III. Capacidad para almacenar trabajo en proceso.- Dado quegeneralmente el nmero de partes en un SFM es mayor al nmerode partes que estn siendo procesadas, entonces cada estacindebe tener un alamacen de partes esperando a ser procesadas.IV . Facilitar la carga y descarga de partes del SFM.-El sistema demanejo de materiales debe proveer un medio apropiado paracargar y descargar partes del SFM. Para esto se coloca una o msestaciones de carga y descarga en el sistema, las cuales sonoperadas en forma manual, por lo general .

V. Compatible con la computadora central .- El sistema de manejo demateriales debe ser controlado en forma directa por lacomputadora central .

3. Sisyemas de control por computadora: El control por computadora se usapara coordinar las actividades de las estaciones de trabajo y el sistema demanejo de materiales.

F U N C I O N E S P R I N C I P A L E SI. Control de cada estacin de trabajo.- En un sistema SFM las

estaciones de trabajo son generalmente operadas bajo el controlde una computadora.

II . Distibucin de las instrucciones de control a las estaciones detrabajo.- Se requiere que el equipo de computo central coordinelas operaciones de procesamiento de las diferentes estaciones.

III. Control de la produccin.- Esta funcin incluye desiciones sobremezcla de partes y razn de entrada al sistema de cada uno de losdiferentes t ipos de partes.

IV . Control de trfco.-Regula el sistema de manejo de materiales,para coordinar los t iempos de operacin de las estaciones con lostiempos de traslado de las partes. Y asi, balancear la carga detrabajo en los centros de maquinados.


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4.7.1 Flexibi l idad y benefic iosEl sistema SFM puede manejar una amplia variedad de partes similares,producindolas una a la vez, en cualquier orden, como se necesiten. Para adaptarseen forma eficiente a este modo de operacin, un SFM debe tener diferentes t ipos deflexibilidad. Necesita flexibilidad para adaptarse a variaciones en los requerimientosde los volmenes de produccin y cambios en la mezcla de partes, para aceptarpartes nuevas, y para aceptar modificaciones en el diseo de las partes . Un SFMtambin requiere flexibilidad para hacer frente a interrupciones imprevistas, talescomo falla en el equipo o cambios de lt ima hora en la programacin de laproduccin. Este tipo de flexibilidad se ace posible con el uso de un equipo decomputo de gran capacidad y sfist icada software. Es el software tan sofist icado, queactualmente es capaz de manejar el sistema y tomar las desiciones para anticipar losrecursos necesarios para la produccin, la programacin de la produccin yresponder a actividades planeadas y no planeadas en t iempo real; es decir, un SFM esun sistema de produccin bajo control total .Los cuatro principales beneficios de implementar un SFM, segn Luggen, son:1 .Reducin del inventario de un 60 a 80 % dbido a que las partes no pasan alrededordel 95% del t iempo esperando a ser procesadas.2.Disminucin en el labor directo de un 30 a 50 % ya un SFM implica bajos nivelsde personal , dado su al to grado de automatizacin. Dndo en consecuencia, que aldisminuir el labor directo requerido, se reduzcan drst icamente el reproceso y seelimine virtulmente el desperdicio.3.Incremento en la utilizacin de los recursos de un 80 a 90 %, debi al balnceodinmico que se tiene en la distribucin del trabajo. Adems, es relativamente fciloperr un SFM a tres turnos, lo cual implica una mejor utilizacin de los equipos conrespecto a la inversin efec tuada.4.Reduccin en el espacio requerido en planta de un 40 a 50 % , debiod a que en unamisma estacin de trabajo se peuden realizar diversas operaciones, reduciendose as ,


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el nmero de estaciones de trabajo requeridas. Y por otro lado, al manejarsemuy bajos niveles de inventarios en proceso, se reduce drst icamente el espacioasignado a reas de alamcenamiento temporal .Todas estas reducciones son con respecto a un sistema de produccin tradicional .

4.7.2 Tipos de d is tr ibucionesUn SFM se puede clasificar como un sistema abierto o cerrado, siendo la diferenciaentre ambos, que el nmero de partes en el primero es variable y en el segundo esconstante;y lo cul depender de la topologa empleada en el sistema de manejo demateriales, que es el que establece el tipo de ditribucin para un SFM. Los tipos dedistribuciones empleados actualmente son los siguientes:l .E n l nea: Este t ipo de configura cin, mostrado en la figura 4.5, es el ms apropiadopara sistemas en los cules las partes avanzan de una estacin a otra en una secuenciamuy bien definida, y en un flujo unidireccional . Su operacin es semejante a unalnea de transferencia, y es por lo tanto un sistema abierto.

2.En malla:Este tipo de distribucin es mostrado en la figura 4.6 Las partesfluyen en una sola direccin en la malla, con la capacidad de poder detenerse encualquier estacin. Un sub-sistema de manejo de materiales es necesario en cadaestacin, para que las piezas se puedan mover desde la malla hacia una estacindada, o bien en forma contraria, para asi evitar que las partes puedan obstruir elflujo normal en la malla. Al ser una malla una topologa cerrada, el nmero departes en el sistema es constante.

M P P r o c e s o P r o c e s o P r o c e s oA t o m a t i z a d o A u t o m a t i z a d o A u t o m a t i z a d o F.G.Figura 4.5 Distribucin de un SFM en malla


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Figura 4.6 Distribucin de un SFM en malla.

3.Tipo Escalera: Este tipo de distribucin. Mostrado en la figura 4.7, esunrefinam iento de la configuracin en malla. Y permite incrementar el nmero detrayectorias mediante las cuales una parte puede ir de una estacin a otra, re duciendola distancia prom edio viajada . De tal manera, que se pueden reducir los t iempos detrasnferencia entre estaciones

c/D

P r o c e s oA u t o m a t i c o I P r o c e s oA u t o m a t i c o i P r o c e s oA u t o m a t i c o 1 P r o c e s oA u t o m a t i c o I P r o c e s oA u t o m a t i c 1 . i . I I i M i f e ' ^ ihmk j; il S f t i iB i ^ S l i f cA';: : A;A. . A1 .

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OPTIMIZACIÓN LÍNEA DE PRODUCCIÓN T2