Manufactura celular

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Material didáctico que explica la Manufactura Celular en Lean Systems.

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Manufactura celular

  1. 1. Manufactura Celular Dr. Jonathan Cuevas Ortuño jonathan.cuevas@itesm.mx
  2. 2. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Fuente: http://www.bmgi.org/course/roadmap-lean Cadena de Suministro / Ambiente Externo Fases para la TRANSFORMACIÓN a una organización LEAN EMPRESA / Interfase FASE O ADOPTAR LEAN o Crear visión o Establecer la necesidad o Perseguir el aprendizaje Lean o Compromiso o Adopción por la gerencia FASE 1 PREPARAR o Integrar a todos los niveles de la empresa. o Establecer equipos de implementación o Estrategia de implementación o Desarrollo de plan en cambio de personal o Dirección de aspectos culturales o Entrenamiento de personal clave o Establecer objetivos (métricos) FASE 2 DEFINIR VALOR o Definir requerimi entos del cliente FASE 3 o Mapeo de flujo de valor del proceso actual FASE 4 DISEÑO DE SISTEMAS o Mapeo del flujo de valor del estado futuro del proceso FASE 5 IMPLEMENTAR FLUJO o Identificar Takt o Establecer Kanbans o Estadarizar trabajo FASE 6 IMPLEMENTAR PULL o Implemen tar nuevos procesos. o Establecer Pull IDENTIFICAR FLUJO DE VALOR FASE 7 BÚSQUEDA DE LA PERFECCIÓN Gerencia 1er nivel Compromiso Recorrido Lean INICIO • Desarrollo de Equipo • Mejora calidad • Institución de 5S´s • Institución de eventos Kaizen • Remoción de barreras • Expansión TPM • Evaluación VS métricos objetivos • Evaluar progreso utilizando matrices de maduración Lean Manufactura Celular
  3. 3. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular TIPOS DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA Estructura del proceso. Etapa de ciclo de vida del proceso. I. Volumen bajo, estandarización baja, con frecuencia un producto único II. Productos múltiples, volumen bajo III. Pocos productos grandes, volumen más alto. IV. Alto volumen, alta estadarización, productos primarios. Medidas de efectividad I. Taller de trabajo. Flexibilidad (alta) Costo por unidad (alto) II. Lotes III. Línea de ensamble. IV. Flujo continuo Flexibilidad (baja) Costo por unidad (bajo) Imprenta comercial Restaurante francés Equipo pesado Cafetería Ensamble de automóviles Burger King Refinería de azucar Cervecería Modelo
  4. 4. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular • Por producto. – Para procesos repetitivos / secuenciados • Por proceso. – Para procesos intermitentes • Posición fija. – Para proyectos especiales • Células de manufactura. – Para procesar familias de producto (group techology) TIPOS DE DISTRIBUCIÓN DE PLANTA
  5. 5. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular ANTECEDENTES  Actualmente las condiciones de demanda y volumen han cambiado de grandes lotes del mismo producto a lotes pequeños con gran variedad.  Desde sus primeras aplicaciones en Toyota por parte de Shigeo Shingo, Lean Manufacturing propone el trabajo en flujo continuo.  El concepto celular propone la eliminación de los grandes lotes que se deben fabricar en cada departamento para impedir que se detenga la producción de alguna de estas áreas.
  6. 6. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular La manufactura celular consiste en agrupar máquinas y operaciones secuenciales, en las que se pueda fabricar un producto completo de principio a fin sin recurrir tanto al uso de transportes, eliminando inventarios en proceso y haciendo fluir la producción continuamente. Imagen tomada de www.cnnexpansion.com ANTECEDENTES
  7. 7. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Imagen tomada de www.assemblymag.com En empresas tradicionales, los procesos están separados o departamentalizados, lo cual provoca que se tengan que almacenar, mover, trasladar y manipular los materiales por muchas áreas antes de terminarlos. Imagen tomada de www.absxin.com ANTECEDENTES
  8. 8. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular ¿Por qué se implementa la manufactura celular? o Dar continuidad en las operaciones de la planta. o Elimina los inventarios en proceso que tienen un costo económico y generan defectos por manipulación. o Crea procesos flexibles al producir diversos productos en una sola área. o Aumenta la flexibilidad y eficiencia de las empresas. o Permite que los operadores sean más eficientes ya que se puede producir lo mismo con menos personas. o Los operadores se involucran en más tareas relacionadas con el producto, al grado de que a veces un solo trabajador elabora un artículo completo, incrementando así su sentido de pertenencia con ese producto. o Conecta directamente las operaciones para evitar transportes, demoras, movimientos de materiales, inventarios en proceso y sobreproducción. Imagen tomada de www.thorlabs.com
  9. 9. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular DEFINICIÓN: MANUFACTURA CELULAR Es un concepto de fabricación en el que la distribución de la planta se mejora de manera significativa haciendo fluir la producción ininterrumpidamente entre cada operación: o Reduciendo drásticamente el tiempo de respuesta. o Maximizando las habilidades del personal. o Haciendo que cada empleado realice varias operaciones. Imagen tomada de www.assemblymag.com
  10. 10. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Manufactura celular es una aplicación de la tecnología de grupo en el cual máquinas o procesos diferentes han sido agregados en celdas, cada una está dedicada a la producción de una parte o familia de productos o un grupo limitado de familia de productos. Imagen tomada de www.ceiglobal.com
  11. 11. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de Manufactura en Flextronics®
  12. 12. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular ¿Por qué se implementa MANUFACTURA CELULAR?  Dar continuidad en las operaciones de la planta.  Eliminar los inventarios en proceso que tienen un costo económico y generan defectos por manipulación.  Crea procesos flexibles al producir diversos productos en una sola área.  Aumenta la flexibilidad y eficiencia de las empresas.  Permite que los operadores sean más eficientes ya que se pueden producir lo mismo con menos personas.  Los operadores se involucran en más tareas relacionadas con el producto, al grado de que a veces un solo trabajador elabora un artículo completo, incrementando así su sentido de pertenencia con ese producto.  Conecta directamente las operaciones para evitar transportes, demoras, movimientos de materiales, inventarios en proceso y sobreproducción. Imagen tomada de www.insideminting.mint.ca
  13. 13. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Ventajas de la Manufactura Celular  Reducción del manejo de material  Reducción del inventario de trabajo en proceso  Reducción del tiempo de producción  Incremento del espacio disponible para producción (ahorro de espacio)  Reducción y eliminación de tiempos de preparación  Reducción de la cantidad de herramientas a utilizar (estandarización)  Incremento de la utilización de mano de obra
  14. 14. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Ventajas de la Manufactura Celular  Crean centros de responsabilidad “Jefe de Celda”  Responsabilidad absoluta para mejoras en: costos, calidad, capacitación, inventarios, desechos, tiempos de operación y preparación, etc.  Cero defectos. +Trabajo en equipo. +Identificación con la parte. +Retroalimentación más rápida de calidad
  15. 15. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Ventajas de la Manufactura Celular  Eliminación de tiempos no productivos. Reducción de distancias recorridas por las partes. Movimiento individual de pieza de una máquina a otra.  Menor inversión. Máquinas más pequeñas, más baratas, más lentas, fabricadas en casa, comprado con el equipo de uso general.  Utilización flexible maquinaria - operario. Operario atiende a varias máquinas simultáneamente. Máquinas de propósito general utilización más bajo.
  16. 16. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Desventajas de la Manufactura Celular  Reduce flexibilidad.  Reduce utilización de las máquinas.  Demanda operarios con mayores habilidades y entrenamiento.  Requiere mayor confiabilidad del sistema (Mantenimiento preventivo).
  17. 17. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular En una célula de manufactura las estaciones de trabajo están localizadas muy cerca una de otra, idealmente en la ruta de secuencia de un producto o una familia de producto. Las tareas en una célula de manufactura pueden realizarse completamente por trabajadores, sin embargo, las tareas también pueden ser realizadas por algunas máquinas o en todas las estaciones de trabajo. Celda con un trabajador y seis máquinas
  18. 18. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular La tasa de producción de una estación de trabajo puede ser manipulada al cambiar el número de trabajadores en ella. Por ejemplo, en las siguientes figuras se muestran dos posibilidades de una célula de manufactura con seis máquinas pero con dos trabajadores. (a) Cada trabajador se mueve a través de tres máquinas y tiene la responsabilidad en la mitad de la celda. (b) Sistema rabbit chase (caza del conejo), donde ambos trabajadores se mueven alrededor de la célula, uno siguiendo (persiguiendo) al otro.
  19. 19. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular APLICACIONES DE MANUFACTURA CELULAR Célula de manufactura de productos terminados. El número de estaciones de trabajo en la célula de manufactura y las distancias entre ellas deberá ser lo suficientemente pequeña para que los trabajadores no se confundan por las diferentes tareas y desperdicien tiempo caminando entre las estaciones. Se recomienda un tamaño de celda entre 5 y 7 personas como óptimo. Mientras que células de trabajo con 2 o 6 estaciones de trabajo son muy comunes, las células con 10 o más estaciones de trabajo son menos comunes. Imagen tomada de www.lista-elecassembly.com
  20. 20. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de manufactura para múltiples productos. Aunque una célula de manufactura comúnmente se enfoca en producir UNA familia de productos, esta también podría estar diseñada para producir MÚLTIPLES familias de productos cuando las familias requieran similares operaciones y secuencias. APLICACIONES DE MANUFACTURA CELULAR Para evitar la confusión acerca de cuáles máquinas utilizar para cada familia, son instaladas LÁMPARAS (andón) en las máquinas. Para fabricar un producto de la familia X, el trabajador presiona un botón en el panel maestro para “X” el cual enciende las luces en las máquinas A,C,E y F.
  21. 21. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular APLICACIONES DE MANUFACTURA CELULAR Integración de células y subcélulas de manufactura . Los productos que involucran números etapas de ensamble y que son hechas de partes que también requieren números máquinas y procesos de ensamble también pueden ser realizadas en células de manufactura, pero dividiendo todas las operaciones dentro de varias células, e integrar las células para que el flujo de partes de una célula a otra se realice de forma coordinada.
  22. 22. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular APLICACIONES DE MANUFACTURA CELULAR Las células de manufactura pueden estar integradas pieza por pieza con conveyors o alimentación mecánica o pueden unirse a través de pequeños lotes con handcarts y/o montacargas, en donde el flujo que tendremos de pieza será intermitente. En éste último caso, la transferencia de material es autorizada por KANBANS (en un sistema pull) o por programas de producción (en un sistema push). (a) Cluster de 4 células claramente distinguidas que están conectadas por contenedores (b) Cuatro subcélulas que funcionan juntas como una sola.
  23. 23. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Diseño de una célula de manufactura Tipos de célula Células de ensamble manual Células mecanizadas Las tareas realizadas en la célula son completamente manuales o la mayoría de las tareas se realizan de forma manual. Usualmente las tareas son mucho más simples y por lo tanto más fácil de automatizar. La célula es completamente mecanizada en todas sus tareas o en la mayoría de ellas.
  24. 24. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Tiempo de ciclo: Es un concepto centra en el diseño de una célula de manufactura. El tiempo de ciclo es el tiempo en que las unidades son completadas en un proceso. Ejemplo, si el tiempo de ciclo para una célula de manufactura es de 10 minutos por unidad, esto implica que la célula fabrica una unidad completa cada 10 minutos. Tiempo de ciclo requerido (Takt time): Es el objetivo de producción objetivo de un proceso u operación. Es determinado por la demanda del producto que está siendo procesado. Si la demanda es de 80 unidades por día y se tienen 480 minutos disponibles para trabajar entonces el Takt Time es = 6 minutos / unidad. Capacidad de producción: Está en función del tiempo de ciclo actual. Por ejemplo, una célula con un tiempo de ciclo de 10 minutos por pieza que opera 480 minutos al día tendrá una capacidad de producción de 48 unidades. CONCEPTOS CLAVES EN EL DISEÑO DE CÉLULAS DE MANUFACTURA Imagen tomada de www.scodanibbio.com
  25. 25. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de ensamble manual Dependiendo del tiempo de ciclo requerido (Takt Time), la célula de manufactura puede ser operada por 1 trabajador o hasta 8 trabajadores. La figura muestra los espacios de inventario en proceso (WIP) entre estaciones de trabajo. Cuando una célula de manufactura tiene más de un trabajador, cada trabajador tiene un contenedor o espacio para almacenar solamente uno o algunos artículos. Cuando el espacio esta lleno, no pueden ser agregadas más artículos y la estación precedente debe de detener su producción. Las piezas son “jaladas” a través de la célula de manufactura por lo que cada estación de trabajo solo produce suficientes artículos para reemplazar los utilizados por la siguiente estación.
  26. 26. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de ensamble manual 1 trabajador opera la célula de ensamble. Si una persona opera en la célula de manufactura, el tiempo de ciclo actual, CTa, es la suma de todos los tiempos de operación en cada estación de trabajo y los tiempos de traslado entre ellos: Célula Cta = Tiempos de operación + Tiempos de traslado 𝐄𝐜. (𝟏) Obtenido el tiempo de ciclo actual (Cta), la capacidad de la célula de manufactura es entonces: Capacidad de la célula = Tiempo disponible Célula CTa Ec. (2)
  27. 27. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de ensamble manual EJEMPLO 1 de cálculo de Tiempo de Ciclo y Capacidad de una célula con un trabajador. Suponga que en la célula mostrada en la Figura es operada por un operador quien se traslada de una estación a otra. La Figura muestra la ruta del trabajador alrededor de la celda y los tiempos relevantes: el número ubicado al lado de cada estación de trabajo es el tiempo requerido para que el trabajador desempeñe la operación; el número en cada flecha es el tiempo para caminar entre estaciones (incluyendo el tiempo para recoger y localizar los artículos en cada estación de trabajo). Calcule el tiempo de ciclo actual (CTa) y la capacidad de producción de la célula: CTa = 400 seg + 51 seg = 451 seg / pieza Capacidad = 8 ℎ𝑟 𝑋 60 min 𝑋 60 𝑠𝑒𝑔 451 𝑠𝑒𝑔/𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 = 63.9 piezas/día
  28. 28. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de ensamble manual Con solamente un trabajador en la célula de manufactura, la capacidad de la célula es la mínima. Para aumentar la capacidad es requerido agregar más trabajadores, y entonces será requerido dividir la célula en subcélulas. Cada trabajador camina y atiende exclusivamente a su propia subcélula. Si cada célula fuera independiente de las otras, entonces su tiempo de ciclo debería ser determinada solamente por la Ec. (1). Sin embargo, las células NO son INDEPENDIENTES; cada célula transfiere o recoge material de otras. Imagen tomada de www.invetech.com.au
  29. 29. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de ensamble manual Dado que los tiempos de ciclo (CTa) de las células no son los mismos, la subcélula con el CTa más corto deberá esperar a las células con Cta más largo. Como resultado, el tiempo de ciclo actual (CTa) de la célula completa será determinada por el CTa de la subcélula con el valor más alto. Célula CTa = max ( CT de cada subcélula) Ec. (3)
  30. 30. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de ensamble manual EJEMPLO 2 de cálculo de Tiempo de Ciclo y Capacidad de una célula con dos trabajadores. Suponga que la célula del ejemplo anterior es divida entre dos trabajadores como se muestra en la Figura siguiente: el primer trabajador tiene asignadas las estaciones 1, 7 y 8 (y los espacios de almacenamiento); el segundo trabajador tiene las estaciones desde la 2 a la 6. Observar la adición de espacio de almacenamiento a y b como buffer para almacenar piezas de cada trabajador hasta que el otro trabajador pueda utilizarlas. El tiempo de ciclo actual (CTa) de la célula completa es de 238 seg/pieza. Después de completar la operación 1, el trabajador deja el artículo en el espacio de almacenamiento a, entonces procede al espacio de almacenamiento b para recoger una pieza para poder procesar en las estaciones 7 y 8.
  31. 31. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de ensamble manual EJEMPLO 3 de cálculo de Tiempo de Ciclo y Capacidad de una célula con cinco trabajadores. Ahora considere que la célula es divida entre 5 trabajadores como se muestra en Figura. La subdivisión fue determinada a prueba y error mientras se trata de balancear los tiempos de ciclo (TC) de los trabajadores. Observar que se agregaron espacios de almacenamiento en las cuatro estaciones de trabajo (a-d). Al sumar el tiempo de operación y de traslado de cada trabajador se obtienen los tiempos de ciclo (TC) como siguen: Trabajador Estaciones de subcélulas TC (seg) 1 1, 2 109 2 3, 4 91 3 5, 6 101 4 7 90 5 8 90
  32. 32. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de ensamble manual EJEMPLO 3 de cálculo de Tiempo de Ciclo y Capacidad de una célula con cinco trabajadores. Trabajador Estaciones de subcélulas TC (seg) 1 1, 2 109 2 3, 4 91 3 5, 6 101 4 7 90 5 8 90 De la Ec. 3, el TCa de la célula es 109 seg / pieza; la capacidad de producción de la célula es de: 8 hr X 60 min X 60 Seg 109 seg/pieza = 264 piezas / día
  33. 33. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de ensamble manual EJEMPLO 4 de cálculo de Tiempo de Ciclo y Capacidad de una célula con ocho trabajadores. Como ejemplo final, ahora suponga que cada estación de trabajo tiene asignado un trabajador. Los tiempos de traslados son eliminados, pero suponga que la recolección y ubicación de piezas en cada estación de trabajo requiere de 4 segundos. El TCa de la célula será el tiempo de ciclo (TC) más grande, lo cual está en las estaciones 7 y 8: CTa = 80 seg + 4 seg = 84 seg/pieza Capacidad de producción = 342 piezas/día
  34. 34. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de ensamble manual RABBIT CHASE: Una alternativa de agregar trabajadores y dividirlos entre subcélulas es agregar trabajadores utilizando el esquema Rabbit Chase. Cada trabajador lleva, desliza, transporta la pieza o artículo de estación en estación con él. No es necesario balancear los TC de las subcélulas (dado que no hay subcélulas, solamente una grande) y no es necesario espacios especiales para buffer (WIP). Célula Cta = Célula CTa, un trabajador Número de trabajadores
  35. 35. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de ensamble manual RABBIT CHASE: Donde el “Célula CTa, un trabajador” es para el más lento de todos los trabajadores (raramente los trabajadores se desempeñan exactamente con el mismo ritmo y terminan siguiendo al trabajador más lento en la célula). Por ejemplo, usando 5 trabajadores en el sistema Rabbit Chase y asumiendo 451 seg / pieza es el TC para el trabajador más lento, Célula Cta = 451 seg/pieza/trabajador 5 trabajadores = 𝟗𝟎. 𝟐 𝐬𝐞𝐠/𝐩𝐢𝐞𝐳𝐚
  36. 36. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de trabajo mecanizadas Difieren de las células manuales en las siguientes formas:  Virtualmente todas las operaciones son hechas por máquinas, con una o varias máquinas localizadas en cada estación de trabajo; dichas máquinas son automáticas, con ciclos de máquina que se detiene cuando la operación máquina se completó.  Estaciones de trabajo y máquinas son conectadas una o otra usando una variedad de dispositivos llamados decouplers (desacopladores), porque esto permite a las máquinas operar en secuencia de forma independiente. Es requerido que cada decouplers tenga algunas partes disponibles para que le permita continuar sus operaciones aunque las subcélulas o estaciones de trabajo no estén perfectamente balanceadas.
  37. 37. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de trabajo mecanizadas El tiempo de ciclo actual (TCa) de la célula mecanizada está basado en los CT de las máquinas de la célula o de los CT de los trabajadores. Se asume que cada estación en una célula mecanizada tiene un máquina automática que se detiene automáticamente después que su operación ha sido concluida. Tiempo Ciclo Máquina: es el tiempo por pieza para preparar (setup) la máquina (descarga, cambio de herramental y carga de máquina) y procesar la pieza. Tiempo Ciclo Trabajador: es el tiempo para que el trabajador complete un viaje alrededor de la célula de trabajo. Específicamente es el tiempo para que el trabajo descargue, realice cambios de herramienta, cargue e inicie cada máquina más el tiempo para que el trabajador se traslade entre las estaciones de trabajo. TC Trabajador = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 + 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜 Imagen tomada de chohmann.free.fr
  38. 38. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de trabajo mecanizadas En una célula mecanizada con 1 solo trabajador, puede suceder con el trabajador: • El arribo de un trabajador antes de que la máquina haya terminado su operación. • Que la máquina termine su operación antes de que el trabajador se encuentre en la estación. Debido a esto, el Tiempo de Ciclo Mecanizado (TCm) de una célula mecanizada dependerá del tiempo que sea mayor. Célula CT, Un trabajador = max(TC trabajador, TCm mayor) Imagen tomada de www.leanroots.com
  39. 39. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de trabajo mecanizadas Solamente con una célula mecanizada, para reducir el TC de ésta célula, se agregan más trabajadores y se divide la célula dentro de subcélulas. Las subcélulas con el TC más corto deberán esperar a las subcélulas con el TC mayor. Entonces, el tiempo de ciclo de la célula completa (TCm) dependerá de la subcélula con el TC mayor: CTm = max(Subcélula CTm´s)Imagen tomada de www.leanroots.com
  40. 40. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de trabajo mecanizadas EJEMPLO 1. Reduciendo TCm de una célula mecanizada al agregar trabajadores Se analiza una célula mecanizada con un solo trabajador. El número entre las estaciones adyacentes es el tiempo de traslado. Asumir que el tiempo de la tarea (carga, descarga, puesta en marcha) es de 10 segundos por máquina por unidad. TC trabajador = 8(10 seg) + 51 seg = 131 seg/pieza De la figura, el número al lado de cada estación corresponde al tiempo de ciclo automático –el tiempo para que la máquina desempeñe de forma automática un ciclo, y después pare-. Asumir que el TC máquina es el tiempo automático más 10 segundos de tiempo de preparación (setup) por unidad. Las máquinas con mayor TC máquina son la 7 y 8, TC máquina mayor = 70 seg/pieza + 10 seg/pieza = 80 seg/pieza Entonces, CTm = max(131, 80) = 131 seg/pieza
  41. 41. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de trabajo mecanizadas EJEMPLO 1. Reduciendo TCm de una célula mecanizada al agregar trabajadores Asumiendo una jornada laborar de 8 horas, la célula mecanizada tiene una capacidad de producción de: 8 ℎ𝑟 𝑋 60 min 𝑋 60 𝑠𝑒𝑔 131 𝑠𝑒𝑔/𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 = 219.8 piezas/día
  42. 42. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de trabajo mecanizadas EJEMPLO 1b. Reduciendo TCm de una célula mecanizada al agregar trabajadores Para reducir el TC actual, suponer que agregamos un trabajador más y dividimos la célula como se muestra en la Figura siguiente. Subcélula 1: TC= 3(10 seg) + 31 seg = 61 seg/pieza Subcélula 2: TC= 5(10 seg) + 38 seg = 88 seg/pieza Dado que el TC máquina más largo es aún 88 seg/pieza, CTm = max(TC trabajador mayor, TC máquina mayor) = max(88, 80) = 88 seg/pieza
  43. 43. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de trabajo mecanizadas EJEMPLO 1b. Reduciendo TCm de una célula mecanizada al agregar trabajadores La capacidad de producción de la célula mecanizada es ahora: (8 X 60 X 60) / 88 = 327.27 seg/pieza Mientras se agreguen más trabajadores, eventualmente el TC trabajador mayor será menor que el TC máquina mayor.
  44. 44. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de trabajo mecanizadas EJEMPLO 1c. Reduciendo TCm de una célula mecanizada al agregar trabajadores En el ejemplo, una máquina adicional puede colocarse en las estaciones 7 y 8; el TC para estas estaciones deberían reducirse a 40 segundos/pieza (80/2). El trabajador 1 opera las máquinas 8a y 8b de forma alternada. El trabajador 2 hace lo mismo en las máquinas 7a y 7b. Ahora, el TC máquina teórico es de 50 seg/pieza en las estaciones 2 y 4. Suponer que tenemos 3 trabajadores, y que se subdivide la célula como en la Figura.
  45. 45. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Células de trabajo mecanizadas EJEMPLO 1c. Reduciendo TCm de una célula mecanizada al agregar trabajadores En este caso tenemos: Subcélula 1: CT = 2(10 seg) + 30 seg = 50 seg. Subcélula 2: CT = 3(10 seg) + 32 seg = 62 seg. Subcélula 3: CT = 3(10 seg) + 26 seg = 56 seg. Dado que el CT más alto es 62 seg/pieza y éste excede el más grande CT máquina, el CT de la célula será de 62 seg/pieza. La capacidad de la célula será de 464.5 piezas/día.
  46. 46. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Sistema Chaku – Chaku (tamaño de lote 1) “Chaku” es un término japonés que quiere decir “carga”, por lo que chaku-chaku viene a significar carga-carga, en el sentido de cargar y descargar piezas en un proceso productivo. Chaku-chaku es un concepto de célula de fabricación en el que los equipos se disponen ordenadamente en forma de “U” y el operario va sucesivamente descargando y cargando cada uno de ellos moviendo las piezas a lo largo de toda la línea. En una línea chaku-chaku no tiene sentido utilizar máquinas sofisticadas para fabricar a gran rapidez, ya que el tiempo de ciclo será relativamente largo, y las esperas por parte de las máquinas no aportan valor. Es por esto por lo que se considera que este tipo de líneas requieren inversiones relativamente bajas. Imagen tomada de www.leanroots.com
  47. 47. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Sistema Chaku – Chaku (tamaño de lote 1) Para hacer funcionar una línea chaku-chaku es preciso tener en cuenta que: o El operario debe ser polivalente (capaz de hacer funcionar distintos tipos de máquinas). o Al ser flujo continuo, cualquier paro en una máquina provoca un paro de toda la línea. o Las máquinas deben ser semiautomáticas (aunque es posible intercalar operaciones manuales) las operaciones deben tener una duración aproximada igual o menor al tiempo que el operario (u operarios) tarda en hacer un recorrido completo. Sistema Chaku-Chaku (video 1): http://www.youtube.com/watch?v=5iNXiOCY2HY
  48. 48. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Sistema Chaku – Chaku (tamaño de lote 1) VENTAJAS de la línea chaku-chaku: • se elimina el stock intermedio à plazos de entrega cortos. • mejora la calidad (detección inmediata de defectos). • alta productividad (máximo aprovechamiento del personal). • mínima necesidad de espacio. • Mayor flexibilidad (se puede diseñar para aumentar o reducir la velocidad simplemente variando el número de operarios que la manejan). INCONVENIENTES: • requiere gran polivalencia por parte del operario. • requiere alto OEE (eficiencia de los equipos de producción). • requiere tiempos de cambio cortos (el tamaño del lote es igual a 1).Imagen tomada de www.igmetall-schaeffler.de Sistema Chaku-Chaku (video 2): http://www.youtube.com/watch?v=uNKV5QbCsyI
  49. 49. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Capacidad de las células de manufactura En el diseño de células de manufactura, un objetivo es determinar el número de trabajadores necesarios para conseguir el TC requerido (takt time) y, por lo tanto, obtener la capacidad de producción esperada (teórica). En el diseño de una célula se debe considerar no solo el número de trabajadores, sino también el número de máquinas en la célula, compra de nuevas máquinas, trabajadores multi-habilidades, preparación de células de seguridad y expansión de las células de manufactura existentes. Imagen tomada de www.cekatec.ch
  50. 50. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Análisis de costo / capacidad de la célula de manufactura  Cambiar el número de trabajadores afecta no solo la capacidad de la célula, sino también el costo unitario de manufactura de la célula.  Agregar trabajadores a la célula incrementa la tasa de salida de la célula, pero la tasa marginal se reduce con cada trabajador adicional.  También, con cada trabajador adicional, el costo de operación de la mano de obra directa de la célula se incrementa por el salario del trabajador.
  51. 51. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Considerar nuevamente la célula de ensamble mostrada en la Figura con el número de trabajadores analizados previamente. Los resultados son: Análisis de costo / capacidad de la célula de manufactura No. Trabajadores TC célula (seg.) Output (piezas/hora) = 60 seg. X 60 min. / CT célula 1 451 7.982 2 238 15.126 5 109 33.028 8 84 42.857 Suponer que el costo de operación de los equipos de la célula es de $80 / hora, y la tasa de mano de obra por trabajador es de $10 / hora. El costo total de mano de obra directa es entonces $10/hora por el número de trabajadores, y el costo de manufactura es: No. Trabajadores a = Costo Mano de Obra Directa ($/hora) b = Costo de operación de equipo ($/hora) Costo unitario = (a + b) / Output ($/pieza) 1 10.00$ 80.00$ 11.28$ 2 20.00$ 80.00$ 6.61$ 5 50.00$ 80.00$ 3.94$ 8 80.00$ 80.00$ 3.73$
  52. 52. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular  En general, si la tasa de mano de obra es baja en comparación con otros costos de la célula, entonces el costo de operar la célula con más trabajadores es más efectivo.  Cuando se incrementa la tasa de mano de obra, los resultados cambian. Ahora suponga que la tasa de mano de obra es de $20 / hora. Análisis de costo / capacidad de la célula de manufactura No. Trabajadores a = Costo Mano de Obra Directa ($/hora) b = Costo de operación de equipo ($/hora) Costo unitario = (a + b) / Output ($/pieza) 1 20.00$ 80.00$ 12.53$ 2 40.00$ 80.00$ 7.93$ 5 100.00$ 80.00$ 5.45$ 8 160.00$ 80.00$ 5.60$
  53. 53. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Imagen tomada de www.lean-factory.ch Recomendación en el diseño de células de manufactura  Las 5S´s son una herramienta esencial para facilitar las actividades de implementación de células de manufactura.  Considere la implementación de TPM antes de implementar células de manufactura. Esto hará que los equipos sean más confiables para trabajar en un ambiente celular.  Certifique a sus operadores en varios operaciones y realice una matriz de capacitación.  Asegure el abasto de los materiales en todas las estaciones de trabajo utilizando el sistema kanban para que no se detenga la producción por falta de materiales.
  54. 54. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Imagen tomada de plastec-kunststoffverarbeitung.com Recomendación en el diseño de células de manufactura  Realice controles visuales para que los trabajadores entiendan sus operaciones a fondo utilizando tableros e instructivos visibles en su lugar de trabajo.  Aplique andon o control visual (lámparas, sonidos u otros medios) para comunicar que se necesita material, mantenimiento, asistencia, etc.  Establezca mediciones del avance del trabajo cada hora en las que los operadores anoten la producción que llevan en ese momento y la comparen con la producción que deberían llevar.  Considere la aplicación de SMED (cambios rápidos) para asegurar que la célula trabaje a su máximo potencial y apoyar la producción de lotes unitarios.
  55. 55. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Ejercicios 1. A workcell is being planned to produce a part to meet a requirement of 420 units/day. What is the required CT of the workcell? Suppose for planning purpose the company uses 7 hours as its normal workday. Should the workcell be designed so that it has an actual CT longer or shorter than the required CT? Explain. 2. A workcell with two workers is divided into two subcells; one subcell has an actual CT of 323 seconds, the other has a CT of 392 seconds. The workcell must produce a part with required CT of 410 seconds. What is the required production capacity of the workcell? Does the workcell have adequate capacity? 3. Three workers cycle around a cell in a rabbit-chase fashion. If they were each working alone, one worker could cycle around the cell (task time + walk time) in 13 minutes, another in 14 minutes, and the other in 15 minutes.  What is the CT and capacity if workers cannot pass each other.
  56. 56. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular Imagen tomada de plastec-kunststoffverarbeitung.com Investigar los siguientes conceptos y como se implementan:  Andon  Heijunka Box  Kanban Binning System + Golf Balls  Kamishibai + Gemba Kaizen TAREA
  57. 57. Referencias • Competitive Manufacturing Management. John Nicholas. McGraw Hill. 1998 • Lean Manufacturing, paso a paso. Luis Socconini. NORMA. 2008 • Conceptos y reglas de Lean Manufactuting. Alberto Villaseñor & Edber Galindo Cota. LIMUSA. 2da. Edición. 2008 • Manual de Lean Manufacturing (Guía básica). Alberto Villaseñor & Edber Galindo Cota. LIMUSA. 2da. Edición. 2008 • Improving production with Lean Thinking. Javier Santos, Richard A. Wysk, José M. Torres. WILEY. 2006 • Lean Enterprise Institute México. http://www.lean.org.mx *** Imágenes utilizadas son referenciadas en la diapositiva correspondiente. © 2014 Dr. Jonathan Cuevas-Ortuño Manufactura Celular

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