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El ensamble esbelto en la fabricación de chapa metálica de precisión ejemplifica las 5S, el tablero de siluetas de herramientas y demás. Hace alrededor de una década, durante una visita tecnológica organizada por la Fabricators and Producers Affiliation (Asociación de Fabricantes y Manufactureros), presencié una operación de ensamble formada por media docena de líneas de ensamble.
Cerca de cada línea había un grupo de tres o más tableros de siluetas con ruedas. Cuando un equipment de partes llegaba frente a éstos (vea la Figura 1), movían el tablero de siluetas adecuado, luego empezaban a trabajar. Algunas líneas de ensamble tenían dos o tres personas, otras tenías sólo una. El número de personas de una línea dependía del tiempo takt (ritmo de producción) que necesitaban cumplir. Los trabajos llegaban con todos los componentes que los ensambladores necesitaban para el ensamble, excepto por algunos herrajes de uso común almacenados en contenedores en sus estaciones de trabajo.
Esto es manufactura esbelta clásica aplicada a una producción de alta mezcla de productos. La cuestión es que, se trataba de una operación de producción—no de un taller de fabricación de metallic. ¿Podría aplicarse lo mismo a un taller de fabricación a la medida? En algunos casos, la respuesta es sí, y para que esto ocurra, esos talleres de fabricación han echado mano de diversos métodos de mejora: manufactura de respuesta rápida, manufactura esbelta, la teoría de las restricciones, entre otros. Un punto común para el éxito de cada implementación: un enfoque holístico, concentrándose en todo lo que pasa entre esa orden inicial y el embarque remaining.
Dos modelos de manufactura
El ofrecer más servicios es la manera clásica en que los talleres de fabricación a la medida crecen con sus clientes más grandes. La relación podría empezar con la manufactura de partes de piezas, pero conforme aumenta la confianza con el tiempo, los clientes piden más: formado, soldadura, recubrimiento con polvo, ensamble. Tradicionalmente, un taller podría agregar un área de ensamble cerca del departamento de embarque. Esto sigue el arreglo clásico de taller basado en los procesos: el ensamble es otro “proceso”, y, por lo tanto, necesita otro departamento.
Sin embargo, el proceso de ensamble en sí revela la realidad de la mezcla de productos típica de un fabricante. La compañía realmente tiene dos (o incluso más) “negocios” bajo una sombrilla: (1) trabajo por contrato de calidad más alta repetitivo, y (2) trabajo de taller de baja calidad no repetitivo (e incluso un espectro de trabajo entre estas dos modalidades).
Un taller con frecuencia se especializa en uno o en otro, pero la mezcla de trabajo sigue estando allí—especialmente si la operación está tratando de construir su negocio por contrato. Las nuevas órdenes empiezan siendo pequeñas. Recientes encuestas KPI (Indicador Clave de Rendimiento, por sus siglas en inglés) de la Fabricators and Producers Affiliation revelan que los ingresos por nuevos clientes generalmente comprenden sólo entre el 3% y el 5% del ingreso complete. El departamento de ventas intenta convertir las cuentas pequeñas en cuentas más grandes, pero mientras tanto, quienes están en la planta de producción necesitan gestionar el flujo de trabajo para toda la mezcla de productos. Esto no es fácil.
Esto se hace penosamente evidente cuando se trata de agregar o expandir una operación de ensamble. Un área podría estar llena de tarimas con kits de trabajos de baja calidad, mientras que otra área podría tener ensambladores trabajando en celdas o líneas colocadas cerca de ubicaciones de inventario controlado. Es como si se tuvieran dos modelos de manufactura en un solo departamento.
La cuestión es que, si vemos corriente arriba encontraremos que esta mezcla de trabajo está causando estragos en el flujo, y, por consiguiente, está consumiendo capacidad que no puede venderse a otros. Un láser está ocupado por horas cortando un lote grande de partes idénticas. Esos lotes grandes acumulan inventario de piezas en proceso (WIP, por sus siglas en inglés) y aumentan los tiempos de entrega. Mientras tanto, el láser cercano está cortando un nido dinámico lleno de partes diferentes para varios trabajos diferentes de baja calidad o incluso docenas de éstos. Organizarlo todo esto requiere tiempo, y esto implica más variabilidad. Los lotes grandes mantienen a las máquinas operando, pero esto crea enormes pilas de piezas en proceso esperando antes del ensamble remaining. Todas esas piezas en proceso le hacen la vida más difícil a los ensambladores cuando tratan de encontrar las partes que necesitan.
Encontrando el ritmo
Gary Conner, un consultor de manufactura esbelta ya retirado, conoce el negocio de la chapa metálica de precisión. El empezó en un taller de chapa metálica en la década de 1980 en la Región del Noroeste del Pacífico. En aquel tiempo, trabajó en un equipo que, incluso con la tecnología de punzonado, láser y prensa dobladora de la época, dividió de manera efectiva parte del trabajo más rápido del taller en flujos de valor separados, donde los productos fluían del punzonado al doblado, a la colocación de herrajes y al ensamble remaining—todo en una esquina relativamente pequeña del taller (vea la Figura 2 y la Figura 3).
Conner dijo que su taller hizo esto por mera necesidad. “Continuamos punzonando, formando e insertando herrajes para 600 unidades en un lote”, dijo, y agregó que le tomaba a la operación alrededor de un mes hacer fluir todo el trabajo a través del taller. Sin embargo, pronto nos dijeron que necesitábamos fabricar y ensamblar 150 unidades por semana y producir 30 por día. “Esto requería infinidad de configuraciones en la punzonadora y en la prensa. “Mientras tanto, teníamos casi 100 clientes más que satisfacer”.
FIGURA 1. Este carro, acomodado cerca del ensamble, alberga un equipment de componentes de chapa metálica. Imágenes: Gary Conner
Según recordaba Conner la historia, la demanda del cliente provocó una manera de pensar completamente nueva—una que se enfocaba menos en el tiempo productivo de máquina y más en la velocidad de flujo de partes. Una máquina bien mantenida sin operar que está disponible para producir no es necesariamente un problema. Sin embargo, piezas en proceso esperando días o semanas en un rack, es algo que debe ponernos en alerta. Como lo expuso Conner, “para citar el dicho favorito de Taiichi Ohno, ‘las partes en reposo no generan dinero’”.
Este pensamiento impulsó al equipo de Conner a reorganizar la planta de producción y dedicar una celda a ese producto de alto volumen—desde el punzonado hasta el ensamble. Sin embargo, agregó que diseñar esa celda implicó más que simplemente mover máquinas de manera arbitraria a un área específica. Descubrir los recursos necesarios requirió estudios de tiempo que revelaron cuánto tiempo se requería para que los operadores con capacitación cruzada cortaran y doblaran una parte, insertaran herrajes e hicieran el ensamble remaining.
Estandarizaron las herramientas de punzonado usadas en la celda, luego configuraron una serie de prensas—incluyendo herramental acomodado a través de la cama de la prensa y prácticas de cambio rápido—para poder manejar todos los componentes dentro de cada equipment en la familia de productos. Midieron los tiempos de ciclo, luego dividieron el trabajo para establecer los recursos requeridos (máquinas y personas) y balancearon el flujo para satisfacer la demanda requerida de 150 unidades a la semana. Después de hacer los cálculos, el equipo descubrió que necesitaban producir una unidad cada 14.4 minutos:
Demanda = 150 unidades por semana
Tiempo disponible cada semana = 36 horas (considerando periodos de descanso y tiempo improductivo planeado), o 2,160 minutos
Tiempo Takt = 2,160 minutos /150 unidades = 14.4 minutos
Ese tiempo takt reveló el ritmo de producción que el cliente demandaba, el cual usó el taller para establecer los recursos disponibles para satisfacer esa demanda. Por ejemplo, Conner recordó cómo se requerían 25 minutos para formar una unidad completa. Si se divide 25 entre ese tiempo takt de 14.4 minutos, se obtendrá 1.74. “De esta manera, calculamos que necesitábamos dos prensas dobladoras y dos operadores de prensa dobladora para mantener el flujo”.
Este tiempo takt ayudó al taller de Conner no sólo a aumentar la velocidad del flujo de parte sino también a integrar la fabricación directamente con el ensamble, sin acumulación de piezas en proceso en medio. Además, los trabajadores con capacitación cruzada podían moverse según se requiriera para mantener el flujo y el inventario de componentes que los ensambladores necesitaban para concluir su trabajo. Siempre que terminaran una unidad cada 14.4 minutos, todo estaba bien.
Adaptándose a las altas mezclas de productos
La manufactura celular no es un concepto extraño para los fabricantes por contrato. Muchos fabricantes por contrato han organizado en celdas cierto trabajo de gran volumen. Otros tienen celdas dedicadas de “respuesta rápida” para trabajo de prototipo de baja cantidad. Sin embargo, muchos talleres de fabricación podrían encontrar difícil adaptar la manufactura celular y el mapa del flujo de valor en common. La variedad de trabajo simplemente parece ser demasiado grande.
Aquí, Conner recomendó un enfoque híbrido, agrupando trabajos similares en un flujo de valor y usando tiempos de ciclo promedio ponderados con base en elementos compartidos comunes entre esas partes similares. Los productos podrían compartir ciertas características geométricas (todas las carcasas, por ejemplo), y características del materials (espesores o grados específicos). Sobre todo, un elemento puede servir como “común denominador” para calcular un ritmo de manufactura, o takt, para un grupo explicit de productos.
FIGURA 2. Éste fue el ruteo de una familia específica de productos en un taller en el que trabajó Gary Conner en la década de 1980. Observe las “paradas” en los racks de almacenamiento. El ruteo y el arreglo del taller produjeron numerosas cantidades de piezas en proceso.
El truco aquí, dijo Conner, es evitar la parálisis por análisis. La thought es combinar los datos disponibles con observaciones en tiempo actual y conversaciones con jefes de la planta de producción. “Los expertos en la planta pueden ayudar”, dijo. “Pueden ayudarle a establecer números estimados que le permitan arrancar la planeación de la producción. No se preocupe por la exactitud absoluta. Puede perfeccionar los números con el tiempo”.
Conner sugirió buscar patrones. Éstos podrían surgir dentro de toda la mezcla de productos o dentro de un segmento de la mezcla de productos que podría agruparse en familias de productos distintas—o como los describió Conner, “tipos de partes”.
Por ejemplo, digamos que tiene una mezcla de trabajos que requieren partes de aluminio, acero suave y acero inoxidable que van en órdenes repetidas para 17 productos diferentes que necesitan embarcarse diariamente, como se muestra en la Figura 4. Estas órdenes repetidas forman una parte significativa de la mezcla complete de productos. Sin embargo, la sola variedad de trabajo parece abrumadora. Cada parte tiene dimensiones diferentes e infinidad de requerimientos de manufactura. ¿Cómo se pueden agrupar éstas en flujos de valor?
Es aquí donde entra en escena el encontrar ese común denominador. Sí, todas las partes tienen dimensiones y requerimientos de procesamiento diferentes, pero todas son de chapa metálica, de 0.25 pulgadas de espesor y menos, y todas van en la porción más numerosa de la mezcla de productos.
Vemos que las partes más fáciles de procesar resultan ser de aluminio. Todo lo demás tarda más. Esto nos da el común denominador. El tiempo de procesamiento para cada parte es algún múltiplo de una parte típica de aluminio. Repito, éstos son promedios aproximados. En realidad, cada pieza tiene un tiempo de ciclo único en cada centro de trabajo, pero establecer un común denominador al menos nos da un punto de inicio aproximado.
Después de hablar con los jefes de la planta de producción y revisar los datos básicos de entrada y de salida de su sistema de planificación de recursos empresariales (ERP, por sus siglas en inglés), usted encontrará que tendría sentido agrupar ciertos componentes de aluminio y acero suave en una sola familia a la que denominará “Tipo de parte XYZ”, como se muestra en la Figura 4.
Componentes con el tipo de parte XYZ tienen atributos similares, pero también hay variación significativa. Las partes de acero inoxidable dentro de la mezcla requieren aproximadamente cinco veces más tiempo para procesarse que las partes de aluminio. Repito, aquí hay mucha variación: geometría, tamaño de parte, tolerancias. Sin embargo, para estos grupos de partes, el tipo de materials resulta ser la mejor manera de diferenciar los tiempos de procesamiento.
Nuevamente, estas cuatro “familias de tipos de parte” se juntan para crear 17 productos (o “unidades de venta”, como las describió Conner en la Figura 4) que deben salir cada ocho horas, o 408 minutos (480 minutos menos los descansos que se necesitan). Cada grupo de tipo de parte tiene un tiempo de ciclo promedio que varía principalmente por tipo de materials. El Tipo de Parte XYZ consta de dos partes de aluminio y dos partes de acero inoxidable. Cada parte de aluminio toma un equivalente de unidad de trabajo—el punto de referencia o común denominador. Nuevamente, Conner no usa tiempos de ciclo exactos aquí. El común denominador simplemente da un valor estimado para iniciar.
Cada parte de acero inoxidable requiere cinco veces más (o, como lo plantea Conner en la figura, es cinco veces más complejo). Entonces, dos partes de aluminio (2 partes x 1 nivel de complejidad) y dos partes de acero inoxidable (2 partes x 5 niveles de complejidad) dan 12 equivalentes de unidad de trabajo).
Si se hace el mismo cálculo para los otros tres tipos de parte, se obtienen 43 equivalentes de unidad de trabajo, que los trabajadores necesitan “producir” cada ocho horas (408 minutos, lo cual considera descansos). Si se dividen 408 minutos entre 43 equivalentes de unidad de trabajo, se obtiene un tiempo takt de 9.5 minutos. Esto significa que cada 9.5 minutos, debe completarse el equivalente de una “unidad de trabajo” para satisfacer la demanda.
FIGURA 3. Ésta muestra cómo el taller en el que Gary Conner trabajó en la década de 1980 separó un trabajo de cantidad numerosa en un flujo de valor dedicado. El arreglo liberó tanta capacidad que los operadores dentro de ese flujo de valor adoptaban trabajo de otros lados en el taller.
Por supuesto, como con cualquier operación de alta mezcla, no cada producto pasa por cada proceso. Como se muestra en la Figura 3, todo lo de Tipo de Parte XYZ es cortado, pero sólo el 50% de Tipo de Parte ABC es cortado. Si se multiplica el tiempo de ciclo observado por el operador (OCT, por sus siglas en inglés) por el porcentaje que se usa en el proceso, y luego se suman los totales para los cuatro tipos de parte, se obtiene un “promedio ponderado” de 11 minutos para el tiempo de ciclo de corte. Si se divide 11 entre el tiempo takt de 9.5, se obtienen 1.2 operadores—o al menos dos operadores para “mantener el flujo” en la estación de trabajo de corte. (Nota del editor: para profundizar más al respecto, visite thefabricator.com y escriba en la barra de búsqueda “Worth stream mapping for job retailers”.)
El concepto puede expandirse a la operación de ensamble en sí, con diferentes grupos de operaciones designados en cada estación de trabajo de ensamble. Think about la Figura 4 de nuevo, pero con varias columnas después de “soldadura” que muestran cada paso de ensamble medido por unidades de trabajo de “promedio ponderado”. Todo esto podría ayudar a un taller a separar esos trabajos “más rápidos” en un flujo de valor separado—desde el corte hasta el ensamble.
Conner agregó que el flujo directo desde la fabricación hasta el ensamble podría no ser posible para cada familia de productos. Sin embargo, mantener ese tiempo takt—el ritmo de manufactura—puede hacer el flujo mucho más predecible y, por lo tanto, puede reducir la necesidad de un área de formación de kits masiva o racks de piezas en proceso antes del ensamble.
Nuevamente, la thought es empezar con datos estimados, con base en mediciones iniciales y conversaciones con expertos en la planta. Con esto, el taller inicia el flujo de valor y luego perfecciona el flujo con el tiempo. Esto podría ser a partir de cierta combinación de easy observación, datos de entrada y salida y un sistema ERP o de ejecución de manufactura (MES, por sus siglas en inglés), e incluso ciclos de máquina reales y otros datos de una plataforma de IIoT (Inteligencia de las Cosas).
Gestión de proveedores para ensamble esbelto
Una producción predecible y lotes pequeños ayudan a minimizar o incluso eliminar las piezas en proceso antes del ensamble—un gran problema especialmente ahora, cuando las perturbaciones externas (como aranceles o una guerra comercial) pueden generar cambios drásticos en la demanda. Un proyecto podría suspenderse indefinidamente. Eso no es algo bueno, pero debido a que el flujo de partes es muy rápido, las punzonadoras y láseres no han cortado partes todavía, por lo que no hay piezas en proceso de qué preocuparse—sólo materials sin procesar. En otro caso, un cliente podría desear regresar la producción al país y redoblar esfuerzos rápidamente. Un taller con un ritmo de manufactura predecible puede hacer eso posible.
Sin embargo, ¿qué pasa con los componentes comprados que van a ese ensamble remaining? Un taller de fabricación podría verse forzado a usar ciertos proveedores, y algunos de ellos podrían tener tiempos de entrega largos—especialmente si están fuera del país. Un fabricante de equipo unique (OEM, por sus siglas en inglés) podría considerar proveedores domésticos, pero con toda la incertidumbre en torno a los aranceles, están dudando en hacer cambios grandes en las cadenas de suministro. Tiempos de entrega largos significan que un taller de fabricación podría necesitar ordenar lotes grandes para asegurarse de tener un inventario de seguridad adecuado.
Aquí, podría ayudar una thought presentada por Rajan Suri en 2010. El profesor emérito de la Universidad de Wisconsin-Madison desarrolló un método de mejora denominado manufactura de respuesta rápida (QRM, por sus siglas en inglés), del cual uno de los componentes centrales es el tiempo de ruta crítica de manufactura (MCT, por sus siglas en inglés). Éste no es sólo el tiempo de entrega prometido a un cliente. Suri outline el MCT como el tiempo que se requiere para hacer un producto “desde cero”. Esto incluye esos componentes comprados. Un proveedor que requiere un tiempo de entrega largo prolonga el tiempo MCT.
Por supuesto, a veces los proveedores fuera del país—a pesar de tener un tiempo MCT largo—simplemente tienen una ventaja. El precio podría ser significativamente más bajo, incluso con aranceles, y usar proveedores locales podría verse como algo económicamente prohibitivo. Para mitigar el riesgo, Suri describió un concepto al que denomina “abastecimiento twin basado en el tiempo”.
En su libro, “MCT Fast Reference Information” (Guía rápida de referencia del tiempo MCT), Suri escribe: “usted puede mitigar las desventajas del tiempo MCT largo encontrando un segundo proveedor con un tiempo MCT corto, como por ejemplo un proveedor native, incluso si el costo por unidad es un tanto más alto. Aquí, usted surte una parte de la demanda mediante el proveedor con tiempo MCT largo, con base en pronósticos a largo plazo, y ordena la parte restante mucho después con el proveedor con tiempo MCT corto, conforme los patrones de demanda se vuelvan más claros”.
De proveedor a socio
Muchos fabricantes por contrato crecen haciendo una easy pregunta: ¿Qué más necesitan los clientes? Aquí es donde entran en escena servicios adicionales como el ensamble, y la gestión de la cadena de producción sigue muy de cerca.
FIGURA 4. Cuatro “tipos de parte” se agrupan para calcular los recursos requeridos—tanto maquinaria como gente—para un flujo de valor. Debido a que el flujo de valor procesa una amplia variedad de partes, los cálculos se basan en promedios ponderados, y no en tiempos de ciclo precisos.
La meta es cambiar de ser un “proveedor”, uno que podría dejarse en cuanto el negocio decaiga, a ser un “socio” que está sólidamente integrado en las operaciones de un cliente. Los subensambles llegan a tiempo, cuando se necesitan, presentados justo de la manera adecuada para hacer más fácil el ensamble remaining.
Como explicó Conner, la clave es que los fabricantes conozcan su ritmo de manufactura, mejorando continuamente para descubrir capacidad sin explotar, y siempre estar listos para responder. De esa manera, algunas más de esas cuentas pequeñas—la “cola larga” en la mezcla de productos—podrían abrirse paso en la curva de ingresos.
