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1. herramientas de lean manufacturing. libro versión 2020

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herramientas lean

Ingeniería
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I
III LEAN MANUFACTURING EXPOSICIÓN ADAPTADA A LA FABRICACIÓN REPETITIVA DE FAMILIAS DE PRODUCTOS MEDIANTE PROCESOS DISCRETOS FRANCISCO MADARIAGA NETO
IV Imagen trasera de cubierta tomada de http://www.loc.gov/pictures/item/ggb2004000265/ Assembly line in Vickers Sons & Maxim Gun Factory. George Grantham Bain Collection (Library of Congress) Lean manufacturing: Exposición adaptada a la fabricación repetitiva de familias de productos mediante procesos discretos. Autor: Francisco Madariaga Neto / Marzo 2013 Versión: 2.3 / Mayo 2020 Imagen delantera de cubierta tomada de https://es.fotolia.com/ The production line of the car Contenido: #46624173 | Autor: freehandz Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional. Para ver una copia de esta licencia, visite https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
V A Nico y a Patxi
VI
VII ÍNDICE INTRODUCCIÓN ........................................................................................... XIII 1. ORÍGENES DEL LEAN MANUFACTURING ......................................... 1 LA PRIMERA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL ............................................ 1 LA SEGUNDA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL: LAPRODUCCIÓN EN MASA ........................................................................................................ 3 — Frederick W. Taylor ............................................................................... 3 — Henry Ford .............................................................................................. 4 — Alfred P. Sloan ........................................................................................ 5 TPS (SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE TOYOTA) .................................... 5 — Sakichi Toyoda ........................................................................................ 6 — Kiichiro Toyoda ...................................................................................... 6 — Eiji Toyoda ............................................................................................... 7 — Taiichi Ohno ............................................................................................ 8 LEAN MANUFACTURING .......................................................................... 8 2. EL LEAD TIME, EL INVENTARIO, LA UTILIZACIÓN Y LA VARIACIÓN ....................................................................................... 11 EL LEAD TIME ............................................................................................. 11 LA LEY DE LITTLE ...................................................................................... 12 LA VARIACIÓN ........................................................................................... 13 — El coeficiente de variación (CV) ......................................................... 14 LA ECUACIÓN VUT ................................................................................... 14 — Tiempo de proceso de los lotes .......................................................... 15 — Tiempo entre llegadas de los lotes ..................................................... 15 — La utilización ......................................................................................... 16 — Espera de los lotes ................................................................................ 16 — Lead time de los lotes en atravesar el proceso ................................. 17
VIII — Efecto de la variación y la utilización en el lead time ..................... 18 — Efecto del tamaño medio de los lotes en lead time ......................... 19 PROPAGACIÓN DE LA VARIACIÓN AL PROCESO SIGUIENTE ...... 21 RESUMEN DE LA ECUACIÓN VUT Y LA LEY DE LITTLE ................ 22 3. LA CASA DEL LEAN MANUFACTURING, LA EFICIENCIA Y EL DESPILFARRO .................................................................................. 25 LIDERAZGO, RESPETO, CONFIANZA Y COOPERACIÓN ............... 26 — La confianza es clave ........................................................................... 26 EFICIENCIA ................................................................................................. 27 VALOR AÑADIDO Y DESPILFARRO ..................................................... 28 — Gemba ................................................................................................... 29 — Los siete despilfarros ........................................................................... 30 — Despilfarro del conocimiento ............................................................. 31 EL TRABAJO MANUAL ............................................................................. 31 MURA, MURI Y MUDA ............................................................................. 33 EL LEAN MANUFACTURING Y LA VARIACIÓN .............................. 34 4. ESTABILIDAD (I). LAS CINCO S ........................................................... 35 ESTABILIDAD .............................................................................................. 35 LAS CINCO S ................................................................................................ 35 — Separar (seiri) ....................................................................................... 36 — Ordenar (seiton) ................................................................................... 37 — Limpiar (seiso) ...................................................................................... 38 — Control visual (seiketsu) ..................................................................... 38 — Disciplina (shitsuke) ............................................................................ 39 LAS CINCO S Y LA EFICIENCIA ............................................................. 40 5. ESTABILIDAD (II). TPM .......................................................................... 43 MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL (TPM) .............................. 43 — Objetivos del TPM ............................................................................... 44 — Los pilares del TPM ............................................................................. 44 OEE (OVERALL EQUIPMENT EFFECTIVENESS) ................................. 45 — Las pérdidas ......................................................................................... 45 — Disponibilidad, rendimiento y calidad ............................................. 47 — Pérdidas esporádicas y crónicas ........................................................ 50 DETERIORO NATURAL Y DETERIORO ACELERADO ...................... 51 LA FÁBRICA OCULTA .............................................................................. 52
IX MANTENIMIENTO AUTÓNOMO ........................................................... 53 QUÉ ESPERA EL LEAN MANUFACTURING DEL TPM ...................... 55 UPTIME, MTBF Y MTTR ............................................................................. 56 EL MANTENIMIENTO AUTÓNOMO Y LA EFICIENCIA ................... 57 6. ESTANDARIZACIÓN ................................................................................ 59 ESTANDARIZACIÓN ................................................................................. 59 — El tiempo en la fábrica tradicional ..................................................... 60 — El tiempo en la fábrica lean ................................................................. 61 — El tiempo: definiciones ..........................................................................62 LA TABLA DE OBSERVACIÓN DE TIEMPOS ....................................... 63 LA HOJA DE TRABAJO ESTÁNDAR ....................................................... 65 LA ESTANDARIZACIÓN Y LA EFICIENCIA ......................................... 72 LA HOJA DE TRABAJO ESTÁNDAR Y EL TAYLORISMO .................. 73 7. JUST IN TIME (I). CÉLULAS EN U ......................................................... 75 JUST IN TIME (JIT) ....................................................................................... 75 PASOS PARA LA IMPLANTACIÓN DEL JIT ......................................... 76 FAMILIAS DE PRODUCTOS....................................................................... 76 TAKT TIME Y TIEMPO DE CICLO PLANIFICADO .............................. 80 FLUJO CONTINUO MEDIANTE CÉLULAS EN U ................................ 82 — Trabajo en split ..................................................................................... 85 — Trabajo en nagare ................................................................................. 86 — Trabajo en flujo inverso ....................................................................... 86 TABLA DE CAPACIDAD DEL PROCESO ............................................... 87 EQUILIBRADO DE LA CÉLULA ............................................................... 91 — Observaciones respecto del número de operarios por relevo ........ 96 ESTANDARIZACIÓN DEL CICLO DE TRABAJO DE LOS OPERARIOS .......................................................................................... 96 CAMPO DE APLICACIÓN DE LAS CÉLULAS EN U ......................... 104 CONSIDERACIONES ADICIONALES SOBRE LAS CÉLULAS EN U ... 104 — Máquinas simples versus máquinas complejas ............................. 104 — Relevo 8-4-8-4 ...................................................................................... 106 — Flexibilidad de la célula en U ante variaciones de la demanda ..... 106 — Familia de productos con diferentes tiempos máquina ................ 119 — Familia de productos con diferentes contenidos de trabajo ......... 120 — Productos que omiten/saltan algún proceso .................................. 121 — Células en U aplicables a segmentos de la corriente de valor ...... 121 — Células de montaje en U .................................................................... 122
X — Líneas de montaje transfer paletizadas versus células en U ........ 123 — Cajas de cartón y madera .................................................................. 124 — Polivalencia de los operarios de las células en U .......................... 125 LA CÉLULA EN U Y LA EFICIENCIA ................................................... 126 EFECTOS SECUNDARIOS DEL EXCESO DE INVENTARIO-LEAD TIME ..................................................................... 127 8. JUST IN TIME (II). EPEC Y SMED ........................................................ 129 EPEC (EVERY PRODUCT EVERY CYCLE) ........................................... 130 — Cálculo del EPEC ............................................................................... 130 — Método alternativo para calcular el EPEC ..................................... 133 — Reducir el EPEC ................................................................................. 134 REDUCCIÓN DE LOS TIEMPOS DE CAMBIO (SMED) ..................... 138 — Paso 1. Descomponer el cambio en operaciones ............................ 138 — Paso 2. Separar las operaciones en «externas» e «internas» ......... 139 — Paso 3. Convertir operaciones internas en externas....................... 139 — Paso 4. Reducir las operaciones internas......................................... 140 — Paso 5. Reducir las operaciones externas ........................................ 142 — Paso 6. Estandarizar el cambio.......................................................... 143 — Formato................................................................................................ 143 — Medidas organizativas vs cambios en los medios físicos ............. 143 LA REDUCCIÓN DE LOS TIEMPOS DE CAMBIO Y LA EFICIENCIA ................................................................................................... 143 9. JUST IN TIME (III). PULL, FIFO LANE, SUPERMERCADOS Y KANBAN ................................................................................................ 147 PULL ............................................................................................................ 148 PULL MEDIANTE FIFO LANE ............................................................... 149 — Cálculo del WIP máximo en el FIFO lane ...................................... 150 — Conexión FIFO lane con un recurso compartido .......................... 151 PULL MEDIANTE SUPERMERCADO Y KANBAN ............................ 152 SISTEMA KANBAN CON TARJETA ÚNICA DE PRODUCCIÓN .... 153 — Cálculo del número de kanban de producción ............................. 155 — Dimensionamiento del supermercado ............................................ 157 — Inventario medio del supermercado ............................................... 157 SISTEMA KANBAN CON TARJETAS DE PRODUCCIÓN Y TRANSPORTE ........................................................................................ 158 — Cálculo del número de kanban de transporte ............................... 161
XI — Dimensionamiento del carril dinámico en el punto de uso ......... 162 SISTEMA KANBAN CON SUMINISTRADORES ................................. 163 — Cálculo del número de kanban de suministro ............................... 166 CÓMO REPONER UN SUPERMERCADO INTERNO ......................... 168 — Tablero kanban ................................................................................... 168 — Cálculos del tablero kanban .............................................................. 171 TRIÁNGULO KANBAN ............................................................................ 172 — Cálculos para dimensionar el triángulo kanban ............................ 174 SISTEMA KANBAN DE DOBLE CAJA ................................................... 177 SISTEMA JUST IN SEQUENCE ................................................................ 178 OTROS TIPOS DE SEÑAL KANBAN ..................................................... 180 EL PACEMAKER (MARCAPASOS) ........................................................ 181 — MTO (Make To Order) ....................................................................... 182 — MTS (Make To Stock) ......................................................................... 183 — Sistema híbrido MTS y MTO ............................................................ 185 EL TRANSPORTE INTERNO DE LOS MATERIALES ......................... 187 — El operario de transporte ................................................................... 187 — Los supermercados a pie de célula y el water spider .................... 188 PULL MEDIANTE CONWIP .................................................................... 190 LOS SISTEMAS PULL Y LA EFICIENCIA .............................................. 194 10. HEIJUNKA. PRODUCCIÓN NIVELADA ............................................ 195 PASOS PARA NIVELAR LA PRODUCCIÓN ........................................ 196 — Nivelar el volumen ............................................................................. 197 — Nivelar la proporción ........................................................................ 198 — Mezclar ................................................................................................ 204 — Tablero de nivelación ......................................................................... 206 PACEMAKER MÁS FLEXIBLE QUE EL PROCESO PROVEEDOR ... 207 MEZCLAR PRODUCTOS QUE COMPARTEN COMPONENTES COMUNES .................................................................. 208 PROCESOS PROVEEDORES EXTERNOS .............................................. 209 HEIJUNKA Y LA EFICIENCIA ................................................................ 210 11. JIDOKA. AUTOMATIZACIÓN CON UN TOQUE HUMANO ...... 213 EL JIT REDUCE EL LEAD TIME Y EL JIDOKA DISMINUYE EL CONTENIDO TOTAL DE TRABAJO ................................................ 214 — Células chaku-chaku .......................................................................... 220 POKA-YOKE ............................................................................................... 221 ANDON ....................................................................................................... 223
XII JIDOKA Y LA EFICIENCIA ..................................................................... 224 12. VALUE STREAM MAPPING (VSM) Y MEJORA CONTINUA ...... 227 VSM (VALUE STREAM MAPPING) ....................................................... 227 METODOLOGÍA VSM .............................................................................. 230 — Seleccionar una familia de productos ............................................. 230 — VSM de la situación actual ............................................................... 231 — VSM de la situación actual con las ideas de mejora ...................... 237 — VSM de la situación futura ............................................................... 238 — Identificar los bucles pull en el mapa de la situación futura ....... 240 — Plan de mejora de la corriente de valor .......................................... 245 CICLO PDCA DE MEJORA CONTINUA .............................................. 246 — A3 report ............................................................................................. 247 — Estabilizar un proceso ....................................................................... 248 — Los cinco porqués .............................................................................. 249 GESTIÓN DE LA CORRIENTE DE VALOR .......................................... 250 — Equipos de trabajo y líderes de equipo .......................................... 252 AUTOR .............................................................................................................. 255 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 257 ÍNDICE TEMÁTICO........................................................................................ 261
XIII Introducción «De los deseos, unos son naturales y necesarios y otros naturales y no necesarios, y otros ni naturales ni necesarios sino que resultan de una opinión sin sentido.» EPICURO, Máximas capitales, XXIX 1 Desde la aparición del primer fabricante de herramientas —el Homo habilis, hace unos 2.300.000 años— nuestra lista de deseos no ha dejado de crecer y sofisticarse. Muchos de esos deseos se proyectan sobre objetos físicos, sobre productos. Este libro no trata sobre los deseos; trata sobre cómo fabricar productos de forma eficiente, sin despilfarro. Unas fábricas emplean procesos continuos, otras producen diariamente decenas de miles de copias del mismo producto y otras tardan meses en fabricar una unidad de un producto. Este libro sobre lean manufacturing está orientado a la fabricación repetitiva de familias de productos mediante procesos discretos. El lean manufacturing es un paradigma que persigue la eficiencia en la fabricación de productos. Sus fundamentos fueron desarrollados de forma gradual en Toyota por Taiichi Ohno entre 1950 y 1975 aproximadamente. En el primer capítulo se exponen de forma resumida los orígenes del mismo. 1 Epicuro, Obras completas (Ediciones Cátedra, 2007). Traducción de José Vara.
Francisco Madariaga XIV En el segundo capítulo se muestra una ley de la dinámica de sistemas —la ley de Little— y una ecuación de la teoría de colas —la ecuación VUT— que relacionan las principales variables que intervienen en la eficiencia de los sistemas de fabricación, y cuyo conocimiento previo es muy recomendable antes de abordar el lean manufacturing. El sistema de producción desarrollado por Ohno se centra en la eliminación del despilfarro: cualquier actividad que no aporta valor para el cliente y consume recursos (personas, materiales, máquinas…). Ohno observó que siete despilfarros (muda) y dos situaciones, sobrecarga (muri) y variación (mura), eran las principales causas de la improductividad de la fábrica. De forma empírica, sin basarse en modelos matemáticos, Ohno fue ideando y probando en la planta, a lo largo de tres décadas, diferentes metodologías para combatir las causas de la ineficiencia. Estas metodologías acabarían constituyendo los fundamentos del lean manufacturing clásico, los cuales se exponen en los capítulos 3 al 11, apoyándonos en la analogía que Toyota ideó para explicar su sistema de producción a sus proveedores: «La casa del lean manufacturing». Al final de cada capítulo se contrastan las me- todologías y herramientas del lean manufacturing, desarrolladas de forma empírica para eliminar el despilfarro, con la ley de Little y la ecuación VUT para corroborar su efecto positivo en la mejora de la eficiencia de los sistemas de producción. A finales de los noventa se difunde en Occidente una potente metodología, procedente también de Toyota, denominada VSM, Value Stream Mapping (cartografía/mapa de la corriente de valor), que amplía la perspectiva del lean manufacturing clásico y traza el camino y los hitos para su implantación en la fábrica. El VSM se centra principalmente en la reducción del lead time y el inventario. Esta metodología se presenta en el último capítulo. Deliberadamente no se han traducido términos en inglés o japonés tales como just in time, takt time, lead time, uptime, split, FIFO lane, nagare, kanban, andon, poka-yoke… utilizados en la literatura especiali- zada en lean manufacturing. La realidad de las fábricas es mucho más compleja que los ejemplos utilizados en el libro. Algunos de ellos se han acotado
Introducción XV dentro de condiciones deterministas, sin variación, y se han diseñado con ciertas simetrías, siempre con el propósito de simplificar su exposición y facilitar la comprensión de las metodologías del lean manufacturing al lector para que éste pueda aplicarlas con sentido común y de la forma más ortodoxa posible a la realidad de las fábricas. Deseo que este libro sea de utilidad para todos aquellos que estén involucrados en la mejora de la productividad de las fábricas y agra- dezco de antemano las críticas y sugerencias, las cuales pueden enviar- se a través del blog https://libros-lean-manufacturing.blogspot.com.es/. Bilbao, marzo de 2013
1 1. Orígenes del lean manufacturing En este capítulo haremos un rápido recorrido por los hitos más re- levantes acontecidos desde el inicio de la primera revolución indus- trial hasta la consolidación del lean manufacturing. LA PRIMERA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL La primera revolución industrial supuso el paso de la producción artesana a la producción en serie. Surgió en Inglaterra, a mediados del siglo XVIII, en la industria textil mediante la introducción de inno- vaciones que mecanizaron los telares manuales. En sus comienzos, la primera revolución industrial utilizó la ener- gía hidráulica. Las fábricas, situadas junto a las orillas de los ríos, de- rivaban el agua para hacer girar una rueda principal, la cual, a través de un sistema de engranajes, ejes y poleas, transmitía la energía hi- dráulica a las máquinas (Figura 1-1). Debajo de cada eje propulsor se alineaban generalmente máquinas del mismo tipo. Este hecho quizá propició que, desde el principio, las fábricas estuviesen físicamente organizadas en grupos funcionales homogéneos (GFH). Figura 1-1. Fábrica accionada por energía hidráulica
Lean manufacturing 2 Hoy en día, en casos muy concretos, en función del tipo de pro- ducto, volúmenes, maquinaria y procesos, puede seguir teniendo sentido la organización de la fábrica o una parte de ella en grupos funcionales homogéneos (Figura 1-2). Figura 1-2. Distribución en grupos funcionales homogéneos El escocés James Watt comercializó en 1776 el primer motor a vapor. La difusión del motor a vapor y la explotación de las minas de carbón hicieron posible que las fábricas sustituyeran paulatinamente la energía hidráulica por la energía procedente del carbón. Las fábri- cas dejaron de ubicarse necesariamente junto a los ríos. En 1801 se produjo otro avance importantísimo. El estadounidense Eli Whitney desarrolló nuevos métodos de trabajo para producir mosquetes a partir de piezas intercambiables. Dichos métodos se ba- saban en la fabricación de los componentes conforme a tolerancias, calibres y plantillas. Como consecuencia, Eli Whitney eliminó los la- boriosos ajustes manuales que hasta esa fecha eran imprescindibles para ensamblar un arma. A partir de ese momento, los escasos arte- sanos expertos en el montaje de armas serían sustituidos por trabaja- dores no cualificados que, con un mínimo entrenamiento, montarían las armas en serie. Al comienzo de la revolución industrial, el hierro fundido rempla- zó a la madera en la fabricación de las máquinas. Un siglo más tarde, el convertidor patentado por Henry Bessemer (1856) y el horno Sie- mens-Martin permitieron transformar el arrabio y producir acero a gran escala.
1.Orígenes del lean manufacturing 3 En 1851 se celebró una exposición internacional en el Crystal Palace de Londres donde los países más avanzados mostraron las nuevas máquinas y todo tipo de productos fabricados en serie, fruto de la revolución in- dustrial: segadoras, máquinas de coser, armas de fuego, candados… LA SEGUNDA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL: LA PRODUCCIÓN EN MASA Tres personas destacaron por su contribución al desarrollo de la segunda revolución industrial: Frederick W. Taylor, Henry Ford y Alfred P. Sloan. Frederick W. Taylor Frederick Winslow Taylor (1856-1915) es el padre de la gestión científica del trabajo (1911). El taylorismo es un sistema de organiza- ción científica del trabajo basado en los siguientes principios: x Separación de la planificación del trabajo y la ejecución del tra- bajo (unos piensan y otros trabajan). x Creación de los departamentos de métodos y tiempos (los que piensan). x Análisis del trabajo mediante su división en elementos. x Medición de los elementos de trabajo mediante la utilización del cronómetro. x Asignación al trabajador de tareas cortas, repetitivas y fáciles de aprender. x Establecimiento de un sistema de primas en función de la can- tidad producida. Hoy en día, el taylorismo no tiene ningún sentido en países e in- dustrias avanzados. Sin embargo, dos de sus principios, el análisis y la medición del trabajo, siguen siendo válidos y son imprescindibles para el lean manufacturing. Al abandonar el taylorismo, muchas empresas desterraron de sus fábricas el uso del cronómetro y, por
Lean manufacturing 4 consiguiente, el análisis del trabajo. A lo largo de este libro, espe- cialmente en el capítulo dedicado a la estandarización, insistiremos en la importancia del control de la variable tiempo. Henry Ford Henry Ford (1863-1947) fundó en 1903 la Ford Motor Company, y en 1908 desarrolló el Modelo T. La segunda revolución industrial comenzó en 1913 con la producción en masa del Modelo T en la planta de Highland Park (Michigan). El Modelo T pasó de fabricarse de forma artesanal —el chasis del vehículo permanecía en un mismo sitio de principio a fin— a produ- cirse en masa en una línea de montaje móvil. Los componentes se su- ministraban a cada puesto de montaje y el trabajador permanecía en su puesto repitiendo la misma tarea mientras los chasis de los vehículos se desplazaban frente a él. Ford redujo drásticamente los desplaza- mientos de los montadores. El tiempo necesario para montar un vehículo pasó de 12,5 horas a 93 minutos. Como contrapartida, el Mo- delo T estaba disponible únicamente en color negro. Tres avances hicieron posible la línea de montaje móvil. En primer lugar, los nuevos métodos de fabricación de componentes intercam- biables desarrollados anteriormente por Eli Whitney. En segundo lugar, el progreso de máquinas y herramientas, capaces de mecanizar piezas previamente endurecidas, que hizo que los ajustes manuales mediante lima, posteriores al tratamiento térmico, fueran innecesa- rios. Por último, la aplicación de los métodos de la gestión científica del trabajo preconizados por Frederick W. Taylor. Los incrementos de productividad obtenidos con la línea de montaje móvil permitieron a Henry Ford ofrecer en 1914 una paga de 5 $ al día y reducir la jornada laboral de nueve a ocho horas de trabajo. Gracias a esas medidas consiguió disminuir la alta rotación de trabajadores y pudo introducir el tercer turno de trabajo. Asimismo, los incrementos de productividad obtenidos con la producción en masa del Modelo T posibilitaron una reducción de los precios de venta desde 825 $ (lanzamiento) hasta 260 $ (1924). Henry Ford, mediante la producción en masa, fabricó más coches y
1.Orígenes del lean manufacturing 5 más baratos, e hizo posible que su Modelo T fuera asequible a la clase media americana. Alfred P. Sloan Alfred P. Sloan (1875-1966) fue nombrado vicepresidente de Gene- ral Motors en 1918 y fue elegido presidente de la compañía en 1923. En 1921, GM tenía una cuota de alrededor del 12 % del mercado ame- ricano, dominado por Ford con aproximadamente un 55 %. En 1956, cuando Sloan dejó la presidencia, la situación se había invertido. GM había alcanzado una cuota de mercado superior al 50 %. Sloan aportó innovaciones en los campos del marketing y de la gestión. Desarrolló una amplia gama de productos a partir de cinco modelos básicos ―Chevrolet, Pontiac, Buick, Oldsmobile y Cadi- llac— con diferentes tamaños, carrocerías, motorizaciones, acabados y precios. Descentralizó la gestión mediante la creación de divisio- nes independientes, una para cada modelo, tratándolas como centros de beneficio, a la vez que mantenía un férreo control de los resulta- dos desde las oficinas centrales. También descentralizó en divisio- nes independientes la producción de componentes, muchos de ellos comunes en los diferentes modelos de vehículos. El año de la retirada de Alfred P. Sloan (1956) coincidiría con el máximo esplendor de la producción en masa; casi el 100 % del mer- cado automovilístico americano estaba copado por The Big Three ―GM, Chrysler y Ford―. A partir de ese momento comenzaría el declive de la producción en masa y surgiría un nuevo modelo. El concepto de la línea de montaje móvil desarrollado por Ford sigue siendo válido hoy en día; sin embargo, la distribución en planta en grupos funcionales homogéneos, la búsqueda de óptimos locales, el «yo pienso, tú trabajas», la ejecución del trabajo manual en ciclos ultra- cortos y el trabajo a prima serían sustituidos por un nuevo paradigma. TPS (SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE TOYOTA) Hacia 1950 germina en Japón, en otra empresa de automóviles, un nuevo modelo productivo que superaría al de la producción en
Lean manufacturing 6 masa: es el llamado TPS (Sistema de Producción de Toyota). Tres miembros de la familia Toyoda y el ingeniero Taiichi Ohno serían los principales protagonistas del nacimiento y desarrollo del nuevo paradigma. Sakichi Toyoda Sakichi Toyoda (1867-1930) dedicó su vida profesional al mundo de los telares. Siendo muy joven, en 1890, inventó un telar manual de madera más sencillo de utilizar que los existentes por aquel entonces en Japón. En 1910 emprendió un viaje por los centros textiles de Es- tados Unidos, durante el cual le llamó la atención el auge de los au- tomóviles. A partir de su vuelta de América comenzó a madurar la idea de desarrollar la industria del automóvil en Japón. En 1924 patentó un telar automático ―el Modelo G― con dos in- novaciones: un mecanismo de detección de la rotura del hilo y para- da automática del telar, y un sistema de cambio de lanzadera sin ne- cesidad de parar la máquina. Sakichi Toyoda encargó a su hijo Kiichiro la venta de la patente del Modelo G. Los conceptos que subyacen en la automatización del citado telar darían lugar al segundo pilar del Sistema de Producción de Toyota: el jidoka. Kiichiro Toyoda En 1929, Kiichiro Toyoda (1894-1952) emprendió un viaje por Estados Unidos y Europa con dos objetivos: negociar la venta de la patente del telar Modelo G y estudiar la industria del automóvil. La empresa británica Platt Brothers se haría con los derechos de la patente por un millón de yenes. Tras informar a su padre con todo detalle sobre la situación del automóvil, recibió instrucciones de éste para invertir el dinero de la patente en investigar la viabilidad de producir automóviles y competir con las plantas que Ford y GM habían abierto en Japón, cinco años antes, para montar vehículos a partir de componentes importados de USA (Togo & Wartman 1993, 37).
1.Orígenes del lean manufacturing 7 En 1935, Kiichiro Toyoda consiguió fabricar un prototipo de au- tomóvil, el A1, y un prototipo de camión, el G1. En 1937 fundó la empresa de automoción Toyota1 Motor Company, Ltd. Un año más tarde comenzaría la producción de camiones en una planta situada en Koromo, actualmente Toyota City, cerca de Nagoya. Se atribuye a Kiichiro Toyoda la primera mención escrita al con- cepto just in time (el primer pilar del Sistema de Producción de Toyo- ta). La idea consistía en que para eliminar el despilfarro hay que fa- bricar solo lo que se necesita, cuando se necesita y la cantidad que se necesita. Después de la segunda guerra mundial, en 1950, la restricción de los créditos y la caída de las ventas provocaron una crisis financiera en Toyota. La empresa pactó con bancos y sindicatos el despido de 1.600 trabajadores. Kiichiro Toyoda se responsabilizó del fracaso de la compañía y dimitió como presidente. La dirección prometió que ésta sería la primera y última vez que un hecho como ése sucedería en Toyota. Este hito marcaría un «nuevo comienzo». Eiji Toyoda Inmediatamente después de encauzar la crisis descrita anterior- mente, Eiji Toyoda (1913-2013), sobrino de Sakichi, visitó en 1950 las plantas de montaje y de fabricación de componentes de Ford Motor Company en el entorno de Detroit. En la planta River Rouge pudo observar los métodos de la producción en masa en su pleno apogeo. Tengamos en cuenta que, por aquellas fechas, Ford producía 8.000 coches al día entre todas sus plantas, mientras Toyota apenas producía 40 (Toyoda 1987, 109). De su estancia en USA concluyó que los medios y los métodos de la producción en masa no estaban disponibles y no eran aplicables para satisfacer las necesidades del mercado japonés de la posguerra (volúmenes pequeños y gran variedad de productos). 1 La adopción del término Toyota en lugar del apellido Toyoda en el nombre de la compañía se debió a razones comerciales.
Lean manufacturing 8 Eiji Toyoda promovió y apoyó la búsqueda de una alternativa a los métodos de la producción en masa basada en las ideas de Sakichi y Kiichiro: el Sistema de Producción de Toyota. En 1962, siendo Eiji Toyoda vicepresidente ejecutivo, los sindicatos y la dirección de Toyota firmaron una declaración cuyo propósito fue poner de manifiesto la confianza mutua que paso a paso habían cons- truido a lo largo de los doce años transcurridos desde el despido de 1.600 trabajadores en 1950. En 1967, Eiji Toyoda fue nombrado presidente de Toyota. En 1982, cuando dejó la presidencia tras quince años en el puesto, Toyota ya era la tercera empresa fabricante de automóviles del mundo, tras GM y Ford, por delante de Chrysler. Taiichi Ohno Taiichi Ohno (1912-1990), nada más acabar en 1932 sus estudios de ingeniería mecánica, ingresó en la empresa Toyoda Spinning and Weaving. En 1943 fue transferido a Toyota Motor Company. En 1948 fue nombrado responsable de mecanizado en la planta de Koromo. En 1975 fue nombrado vicepresidente ejecutivo. Se retiró en 1978. Durante los treinta y cinco años que trabajó en Toyota, con el apoyo de Eiji Toyoda, desarrolló y puso en práctica, paso a paso, un nuevo sistema de producción. En 1978 Taiichi Ohno publicó el libro Toyota seisan hoshiki, traduci- do al inglés en 1988 con el título Toyota Production System: Beyond Large-Scale Production. Según Ohno, el objetivo del TPS (Sistema de Producción de Toyota) es la mejora de la eficiencia de la producción mediante la eliminación constante del despilfarro. Aunque en sus comienzos Toyota se centró en la eliminación continua del despilfa- rro en los procesos de fabricación, posteriormente ha extendido este concepto al resto de actividades de la compañía. LEAN MANUFACTURING En treinta años ―de 1950 a 1980―, las empresas automovilísticas japonesas pasaron de una producción insignificante a fabricar en
1.Orígenes del lean manufacturing 9 Japón 7 millones de automóviles al año, de los cuales un 56 % se des- tinaba a la exportación y un 40 % de las exportaciones iba a los Esta- dos Unidos (Ohno & Mito 1988, 13). El ingeniero John Krafcik, miembro del equipo de investigado- res del MIT International Motor Vehicle Program (IMVP) que realizó un detallado estudio comparativo sobre las plantas de montaje de vehículos ubicadas en quince países, fue el primero en utilizar la expresión «lean production» para describir los nuevos métodos y técnicas de producción de las empresas automovilísti- cas japonesas, más eficientes que la producción en masa de las empresas americanas. La expresión «lean production» quedó definitivamente acuña- da en 1990 en el libro The Machine that Changed the World, donde Womack, Jones y Roos ―autores del libro y directores del IMVP― expusieron de forma amena y didáctica el nuevo paradigma de pro- ducción de las empresas automovilísticas japonesas. Las expresiones «TPS (Sistema de Producción de Toyota)», «lean production», «lean manufacturing», «manufactura esbelta» y «produc- ción ajustada» son sinónimas. De ahora en adelante utilizaremos pre- ferentemente la expresión «lean manufacturing». El lean manufacturing es un nuevo modelo de organización y gestión del sistema de fabricación ―personas, materiales, máquinas y méto- dos― que persigue mejorar la calidad, el servicio y la eficiencia me- diante la eliminación constante del despilfarro. El ámbito de aplicación idóneo para el lean manufacturing es la fabricación repetitiva de familias de productos mediante procesos discretos. Los volúmenes pueden ser grandes, medios o pequeños. Un número elevado de referencias a fabricar no es un obstáculo en sí mismo, y la complejidad de las rutas de los productos puede ser una gran oportunidad de mejora. Hoy en día, el término «lean» también se utiliza para calificar nuevas metodologías que persiguen la eliminación del despilfarro en otras áreas o actividades de la empresa: «lean office», «lean administration», «lean maintenance», «lean logistics», «lean design», «lean sales»…
11 2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación Los métodos y técnicas del lean manufacturing fueron desarrolla- dos por Taiichi Ohno a lo largo de treinta y cinco años, paso a paso, de forma empírica, mediante el contraste en la fábrica, por medio de prueba y error, de las ideas surgidas de la observación directa de los hechos. Taiichi Ohno creó el Sistema de Producción de Toyota (TPS) sin el soporte de grandes modelos matemáticos ni de grandes teorías; identificó el despilfarro como el enemigo público número uno de la eficiencia de las fábricas y fue ideando y experimentando un conjun- to coherente de metodologías y herramientas para eliminarlo. En este capítulo se expone una ley de la dinámica de sistemas y una ecuación de la teoría de colas, ambas importantísimas, que rela- cionan las principales variables que intervienen en la eficiencia de los sistemas de fabricación: la producción, el lead time, el inventario, la utilización de los equipos, la variación y los tiempos de proceso. A lo largo de los próximos capítulos contrastaremos las metodologías y herramientas del lean manufacturing, desarrolladas de forma empíri- ca para combatir el despilfarro, con la ley de Little y la ecuación VUT para corroborar su efecto positivo en la mejora de la eficiencia de los sistemas de producción. EL LEAD TIME La expresión «lead time» tiene diferentes acepciones. Por ejemplo: x Lead time pedido-entrega: es el tiempo que transcurre desde que se recibe el pedido de un producto hasta su entrega al cliente.
Lean manufacturing 12 x Lead time pedido-envío: es el tiempo que discurre desde la recep- ción del pedido de un producto hasta su expedición. x Lead time de fabricación: es el tiempo que transcurre desde la lle- gada a la fábrica de la materia prima de un producto hasta que éste, una vez terminado, es expedido. Es decir, es el tiempo que el producto invierte dentro de la fábrica. Dentro del lead time de fa- bricación se incluiría el tiempo consumido en las subcontratacio- nes intermedias si las hubiera. x Lead time de un lote en atravesar un proceso: es el tiempo que pasa desde la llegada del lote hasta que la última pieza del mismo es procesada. LA LEY DE LITTLE La ley de Little —demostrada en 1961 por John D. C. Little, profesor del MIT Sloan School of Management— es una ley fundamental de los sistemas dinámicos, la cual, aplicada a un sistema de fabricación, rela- ciona las medias a largo plazo del flujo de producción (unidades/tiem- po), el inventario (unidades) y el lead time (tiempo): ‫݋݅ݎܽݐ݊݁ݒ݊ܫ‬ ൌ ܲ‫݊×݅ܿܿݑ݀݋ݎ‬ ൈ ݈݁ܽ݀‫݁݉݅ݐ‬ El ejemplo de la Figura 2-1 representa una fábrica que produce una media de 4 unidades/semana de una familia de productos. Si sabemos que el inventario medio es de 28 unidades, aplicando la ley de Little podemos deducir que el lead time medio de fabricación es igual a: ‫݁݉݅ݐ݀ܽ݁ܮ‬ ൌ ‫݋݅ݎܽݐ݊݁ݒ݊ܫ‬ ܲ‫݊×݅ܿܿݑ݀݋ݎ‬ ൌ ʹͺ‫ݏ݁݀ܽ݀݅݊ݑ‬ Ͷ‫ݏ݁݀ܽ݀݅݊ݑ‬Ȁ‫ܽ݊ܽ݉݁ݏ‬ ൌ ͹‫ݏܽ݊ܽ݉݁ݏ‬ Si despejamos el término «producción» en la ley de Little, tendre- mos: ܲ‫݊×݅ܿܿݑ݀݋ݎ‬ ൌ ‫݋݅ݎܽݐ݊݁ݒ݊ܫ‬ ‫݁݉݅ݐ݀ܽ݁ܮ‬ Volviendo al ejemplo de la Figura 2-1, la ley de Little nos dice que, sobre el papel, es factible producir 4 unidades/semana con diferentes parejas de valores de inventario y lead time, por ejemplo:
2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 13 28/7, 24/6, 20/5, 16/4, 12/3… Es obvio que, a igualdad del resto de condiciones, es más eficiente producir 4 unidades/semana con un inventario de 12 unidades y 3 semanas de lead time que con un inventario de 28 unidades y 7 semanas de lead time. Si la produc- ción se mantiene constante, el lead time y el inventario están enla- zados entre sí; son dos manifestaciones de un mismo fenómeno. Figura 2-1. Ley de Little La ley de Little puede aplicarse a una máquina, una célula, una sección, una fábrica, un almacén, a la familia de productos X, a los productos del cliente Z… siempre y cuando no haya pérdidas signi- ficativas en el sistema (chatarra, piezas NOK) y expresemos en unidades coherentes las medias a largo plazo del inventario, producción y lead time. El inventario puede expresarse en unidades físicas de producto, número de órdenes de fabricación (OF´s), horas de mano de obra directa (MOD), €, Kg, etc. LA VARIACIÓN La variación es inherente a la naturaleza; está presente en todos los ámbitos de la realidad, por lo tanto, está también presente en los seis inputs (6M) de un proceso de fabricación: persona (man), máquina, material, método, medio/entorno y medios de medición (Figura 2-2). Por ejemplo, la variación está presente en las siguientes variables: x El tiempo entre llegadas de los lotes a la máquina, procedentes del proceso anterior.
Lean manufacturing 14 x El tamaño de los lotes. x El tiempo de cambio de referencia. x El tiempo de ciclo unitario. x El tiempo entre averías de la máquina. x La duración de las averías de la máquina… Figura 2-2. Los seis inputs de un proceso de fabricación El coeficiente de variación (CV) El coeficiente de variación de una determinada característica «x» es una medida objetiva de su variación, y es igual al cociente de la desvia- ción estándar σx entre la media X. ‫ܸܥ‬‫ݔ‬ ൌ ߪ‫ݔ‬ ܺ En función del valor del coeficiente de variación clasificaremos la variación de la característica «x» en: x Variación alta CVx 1,33 x Variación media 0,75 ≤ CVx ≤ 1,33 x Variación baja CVx 0,75 LA ECUACIÓN VUT Hemos visto cómo la ley de Little relaciona el flujo de producción, el lead time y el inventario. A continuación vamos a exponer la ecuación VUT o ecuación de Kingman (Spearman Hopp 2008, 288), aplicable a un sistema abierto compuesto por un proceso hacia el cual empujamos (push) trabajos/lotes que esperan en la cola
2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 15 (Figura 2-3). Esta ecuación relaciona el lead time con la variación y la utilización. Previamente, definiremos cada uno de sus términos. Figura 2-3. Llegada de lotes a la máquina M Tiempo de proceso de los lotes Definimos el «tiempo de proceso de un lote» como el tiempo que transcurre desde que se inicia el cambio de referencia hasta la terminación de la última pieza del lote. Es importante señalar que, en la ecuación VUT, el tiempo de proceso de un lote incluye el tiempo de cambio, el tiempo de procesar todas las unidades del lote y todas las pérdidas de tiempo incurridas entre tanto (averías, falta de operario, reprocesos, etc.). ܶܲ‫݋ݏ݁ܿ݋ݎ‬ ൌ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬ ൅ ‫݁ݐ݋ܮ‬ ൈ ܶ‫݋݈ܿ݅ܥ‬ ൅ ܶܲ±‫ݏܽ݀݅݀ݎ‬ Si anotamos los tiempos de proceso de los diferentes lotes que pasan por la máquina M a lo largo de un periodo de tiempo repre- sentativo, podremos calcular su media T, su desviación estándar σT y su coeficiente de variación: ‫ܸܥ‬ܶ ൌ ߪܶ ܶ Tiempo entre llegadas de los lotes De la misma forma, si anotamos los tiempos entre llegadas de los diferentes lotes que se procesan en la máquina M a lo largo del mismo periodo de tiempo, podremos calcular su media TLL, su desviación estándar σLL y su coeficiente de variación: ‫ܸܥ‬‫ܮܮ‬ ൌ ߪ‫ܮܮ‬ ܶ‫ܮܮ‬
Lean manufacturing 16 La utilización La utilización media «u» de la máquina M será igual al cociente entre el tiempo de proceso medio T y el tiempo entre llegadas medio TLL: ‫ݑ‬ ൌ ܶ ܶ‫ܮܮ‬ Por ejemplo, si la media de los tiempos de proceso de los lotes (T) es igual a 6 horas y la media de los tiempos entre llegadas de los lotes (TLL) es 8 horas, la utilización media es: ‫ݑ‬ ൌ ܶ ܶ‫ܮܮ‬ ൌ ͸ ͺ ൌ Ͳǡ͹ͷ ൌ ͹ͷΨ Este dato quiere decir que la máquina «está libre» —está esperan- do la llegada de nuevos lotes— un 25 % de su tiempo. Es importante notar que, debido a cómo hemos definido previa- mente el tiempo de proceso de los lotes, el concepto utilización «u» considera que la máquina está siendo utilizada cuando estamos cambiando de referencia, procesando un lote, reprocesando algunas unidades defectuosas del lote o la máquina está parada, ya sea porque se ha averiado o porque se ha ausentado el operario. Espera de los lotes El tiempo de espera medio de lotes E para comenzar a ser proce- sados en la máquina M viene dado por la ecuación VUT de la teoría de colas (Suri 1998, 162) (Hopp 2008, 30): ‫ܧ‬ ൌ ܸ ൈ ܷ ൈ ܶ Donde: x V = factor amplificador de la variación = ½ (CVT 2 + CVLL 2 ) V es igual a la semisuma de los cuadrados de los coeficientes de variación de los tiempos de proceso y de los tiempos entre llega- das de los lotes. x U = factor amplificador de la utilización = u/(1-u)
2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 17 Cuando la utilización «u» tiende a la unidad, U tiende hacia in- finito. x T = media de los tiempos de proceso de los lotes (tiempo de cambio + tiempo de proceso de todas las unidades del lote + pér- didas incurridas). Lead time de los lotes en atravesar el proceso Finalmente, el lead time medio LT de los lotes en atravesar el pro- ceso de la máquina M será igual a la espera media E más el tiempo de proceso medio T. ‫ܮ‬ܶ ൌ ‫ܧ‬ ൅ ܶ ൌ ܸܷܶ ൅ ܶ A continuación mostramos un ejemplo numérico de la aplicación de la ecuación VUT. En la Figura 2-4 se exponen los datos de un muestreo representativo de los lotes que se procesan en la máquina M (Figura 2-3). Los resultados de la ecuación VUT se presentan en la Figura 2-5. Si el muestreo ha sido representativo, podemos estimar que, en la má- quina M, la espera media de los lotes antes de ser procesados es E = 62,20 horas, el tiempo de proceso medio de los lotes es T = 32,09 horas, y el lead time medio de los lotes es LT = 94,29 horas. Figura 2-4. Datos de los lotes procesados en la máquina M
Lean manufacturing 18 Figura 2-5. Resultados de la ecuación VUT en la máquina M Efecto de la variación y la utilización en el lead time En el siguiente ejemplo (Figura 2-6) hemos representado, según la ecuación VUT, el efecto en el lead time LT de la utilización «u» y el factor amplificador de la variación V de los tiempos de proceso y tiempos entre llegadas. El gráfico está particularizado para un tiempo de proceso medio de los lotes T = 10 horas y tres niveles de variación (alta V = 3, media V = 1 y baja V = 0,3). De la observación del gráfico podemos extraer las siguientes conclusiones: x Dado un determinado factor amplificador de la variación V, el lead time LT aumenta más rápido a medida que la utilización «u» de máquina se aproxima a la unidad. x El citado aumento es tanto mayor cuanto mayor sea el valor de V. Figura 2-6. Efecto de la utilización (u) y la variación (V) en el lead time
2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 19 Efecto del tamaño medio de los lotes en lead time En la Figura 2-7 podemos observar un ejemplo del efecto en el lead time del tamaño medio de los lotes que llegan a la máquina. El gráfi- co se ha obtenido particularizando la ecuación LT = VUT+T para los siguientes valores: x El tiempo de cambio (TCambio) es el mismo para todas las referen- cias. x El tiempo de ciclo (TCiclo), igual para todas las referencias, es 1 pieza cada 0,4 horas. x Para simplificar, supondremos que el término T Pérdidas = 0, es decir: ܶ ൌ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬ ൅ ܶ‫݋݈ܿ݅ܥ‬ ή ‫݁ݐ݋ܮ‬ x Los lotes de las diferentes referencias que llegan a la máquina equivalen a una cadencia de llegada de una pieza cada 0,5 horas.1 x Hemos supuesto un factor amplificador de la variación V = 1. ‫ܮ‬ܶ ൌ ܸܷܶ ൅ ܶ ൌ ͳ ή ܷܶ ൅ ܶ ൌ ܶ ή ሺͳ ൅ ܷሻ ൌ ܶ ή ቀͳ ൅ ‫ݑ‬ ͳ െ ‫ݑ‬ ቁ ൌ ܶ ͳ െ ‫ݑ‬ Donde: ܶ ൌ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬ ൅ ͲǡͶ ή ‫݁ݐ݋ܮ‬ ‫ݑ‬ ൌ ܶ ܶ‫ܮܮ‬ ൌ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬ ൅ ܶ‫݋݈ܿ݅ܥ‬ ή ‫݁ݐ݋ܮ‬ ‫݈݈ܽ݀ܽ݃݁ܽ݅ܿ݊݁݀ܽܥ‬ ή ‫݁ݐ݋ܮ‬ ൌ ܶ‫݋݈ܿ݅ܥ‬ ൅ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬Ȁ‫݁ݐ݋ܮ‬ ‫݈݈ܽ݀ܽ݃݁ܽ݅ܿ݊݁݀ܽܥ‬ ͲǡͶ ൅ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬Ȁ‫݁ݐ݋ܮ‬ Ͳǡͷ La reducción del tamaño medio de los lotes que llegan a una máquina tiene dos efectos opuestos en el lead time. Por un lado, disminuye el tiempo de proceso medio T, lo cual reduce el lead time. Por otro lado, aumenta la utilización «u», lo cual incremen- ta el lead time. 1 Cadencia de llegada (0,5 h/pieza) = cadencia de salida (0,5 h/pieza) = flujo de producción (2 piezas/h) ൌ ൌ
Lean manufacturing 20 Figura 2-7. Lead time en función del tamaño medio de los lotes En la Figura 2-7 podemos observar lo siguiente: x Se han representado tres curvas, correspondientes a tres tiempos de cambio: 7 horas, 5 horas y 3,5 horas. x Fijémonos en la curva correspondiente a un TCambio = 7 h. Si par- timos de una situación inicial con lotes grandes y reducimos paulatinamente el tamaño medio de los lotes que llegan a la máquina (sin variar la cadencia de llegada equivalente = 1 pieza cada 0,5 horas), el lead time irá disminuyendo hasta un deter- minado punto a partir del cual éste crecerá rápidamente. El lead time mínimo se corresponde con un tamaño medio de los lotes de aproximadamente 150 unidades. Esto se debe a que, para un TCambio = 7 h, la reducción del tamaño medio de los lotes por de- bajo de aproximadamente 150 unidades aumenta el lead time, ya que, a partir de ese punto, el efecto negativo del incremento de la utilización «u» es mayor que el efecto positivo de la reducción del tiempo de proceso medio T. x Para un mismo tamaño medio de los lotes que llegan a la máqui- na, el lead time disminuye al disminuir los tiempos de cambio. x Al disminuir los tiempos de cambio, disminuye el tamaño medio de los lotes que minimiza el lead time. Si nos fijamos en la curva correspondiente a un TCambio = 3,5 h, el lead time mínimo se co- rresponde con un tamaño medio de los lotes de aproximadamen- te 75 unidades.
2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 21 PROPAGACIÓN DE LA VARIACIÓN AL PROCESO SIGUIENTE Supongamos dos procesos en serie (Figura 2-8). El primer proceso propaga la variación al proceso siguiente de la siguiente forma: 1. La media de los tiempos entre llegadas de los lotes a la máquina 2 es igual a la media de los tiempos entre salidas de la máquina 1 y a la media de los tiempos entre llegadas a la máquina 1. ܶ‫ʹܮܮ‬ ൌ ܶܵͳ ൌ ܶ‫ͳܮܮ‬ 2. La variación de los tiempos entre llegadas a la máquina 2 es igual a la variación de los tiempos entre salidas de la máquina 1. ‫ܸܥ‬‫ʹܮܮ‬ ൌ ‫ܸܥ‬ܵͳ 3. La ecuación que expresa el coeficiente de variación de las salidas CVS1 de la máquina 1 (Suri 1998, 181, 519) (Spearman Hopp 2008, 280) es la siguiente: ‫ܸܥ‬ܵͳ ʹ ൌ ‫ݑ‬ʹ ή ‫ܸܥ‬ܶ ʹ ൅ ሺͳ െ ‫ݑ‬ʹሻ ή ‫ܸܥ‬‫ͳܮܮ‬ ʹ Donde: — 0 u 1 es la utilización de la máquina 1. — CVLL1 es el coeficiente de variación de los tiempos entre lle- gadas a la máquina 1. — CVT es el coeficiente de variación de los tiempos de proceso de la máquina 1. Figura 2-8. Propagación de la variación al proceso siguiente
Lean manufacturing 22 Cuando la máquina 1 tiene una utilización alta, u → 1, la variación propagada a la máquina 2 se aproxima a la variación de los tiempos de proceso de la máquina 1: ‫ܸܥ‬‫ʹܮܮ‬ ൌ ‫ܸܥ‬ܵͳ ՜ ‫ܸܥ‬ܶ Cuando la máquina 1 tiene una utilización baja, u → 0, la varia- ción propagada a la máquina 2 se aproxima a la variación de las lle- gadas a la máquina 1: ‫ܸܥ‬‫ʹܮܮ‬ ൌ ‫ܸܥ‬ܵͳ ՜ ‫ܸܥ‬‫ͳܮܮ‬ Finalmente, cuando el primer proceso tiene una utilización inter- media, por ejemplo u = 0,7, la variación propagada por la máquina 1 es una mezcla de la variación que recibe (CVLL1) y de su propia varia- ción (CVT): ‫ܸܥ‬‫ʹܮܮ‬ ʹ ൌ ‫ܸܥ‬ܵͳ ʹ ൌ ͲǡͶͻ ή ‫ܸܥ‬ܶ ʹ ൅ Ͳǡͷͳ ή ‫ܸܥ‬‫ͳܮܮ‬ ʹ RESUMEN DE LA ECUACIÓN VUT Y LA LEY DE LITTLE A continuación se expone un resumen de las consecuencias que se pueden deducir de la ecuación VUT y la ley de Little: x LT = VUT+T — El lead time depende de T y del efecto amplificador combi- nado de V y u/(1-u) sobre T. — La variación, ya sea de los tiempos de proceso o de los tiempos entre llegadas de los lotes, amplifica el efecto negativo de una elevada utilización sobre el lead time. — La variación de los tiempos de proceso de los lotes depende de la variación de los tiempos de cambio, de las averías, de los reprocesos, de la variación en el tamaño de los lotes, de la variación de los tiempos de ciclo, etc. — Las averías aumentan T, aumentan la utilización «u» y au- mentan la variación de los tiempos de proceso CVT.
2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 23 — Una alta utilización de máquina y lead time pequeños solo son compatibles cuando la variación es reducida. — La reducción de los tiempos de cambio disminuye T y, por lo tanto, disminuye la utilización «u». — La reducción del tamaño medio de los lotes que llegan a una máquina, si no va acompañada de una reducción de los tiempos de cambio de ésta, tiene dos efectos opuestos sobre el lead time. Por un lado, disminuye el tiempo de proceso medio T, lo cual reduce el lead time. Por otro lado, al aumentar el número de lotes que llegan a la máquina, au- menta el número de cambios y la utilización «u», lo cual in- crementa el lead time. Si partimos de una situación inicial con lotes grandes y reducimos paulatinamente el tamaño medio de los lotes que llegan a la máquina, el lead time irá disminuyendo hasta un determinado punto a partir del cual éste crecerá rápidamente. x Producción = Inventario/Lead time — Si el flujo/cadencia de producción se mantiene constante, la ley deLittle nos muestra que inventario y lead time están vinculados entre sí. — En términos generales, la combinación de alta variación, alta utilización de las máquinas y lotes grandes, se traduce en largos lead time y, de acuerdo a la ley de Little, en altos inven- tarios, lo cual degrada la eficiencia del sistema productivo. Como ya hemos mencionado anteriormente, a lo largo de los pró- ximos capítulos comprobaremos mediante la ecuación VUT y la ley de Little de qué forma las metodologías y herramientas del lean ma- nufacturing, pensadas para incrementar la eficiencia mediante la eli- minación del despilfarro, mejoran el binomio lead time/inventario del sistema de fabricación.
25 3. La casa del lean manufacturing, la eficiencia y el despilfarro El lean manufacturing es un nuevo modelo de organización y gestión del sistema de fabricación que persigue la mejor calidad, el menor lead time y el menor coste mediante la eliminación continua del despilfarro. En la década de los setenta, Toyota desarrolló una analogía similar a la representada en la Figura 3-1 para enseñar su modelo productivo a sus proveedores. Los objetivos del lean manufacturing, expresados en el frontispicio de la casa, se sustentan sobre dos pilares: Just In Time (JIT) y Jidoka (automatización con un toque humano). Los pilares se apoyan sobre tres bases: Estabilidad, Estandarización y Heijunka (producción nivelada). La casa del lean manufacturing está construi- da sobre la confianza y cooperación entre dirección y trabajadores, el respeto y el liderazgo. A lo largo de los siguientes capítulos, seguiremos esta analogía para exponer las técnicas y metodologías del lean manufacturing. Figura 3-1. La casa del lean manufacturing
Lean manufacturing 26 LIDERAZGO, RESPETO, CONFIANZA Y COOPERACIÓN La implantación de las metodologías y herramientas del lean ma- nufacturing es muy sensible a la actitud y participación de las perso- nas. Es imprescindible que la dirección lidere, impulse y apoye, con rigor y constancia, el lean manufacturing. Asimismo, para que los resultados sean sostenibles a largo plazo es necesario que dichas me- todologías se apliquen en un entorno de respeto y confianza mutua entre la dirección y los trabajadores. El lean manufacturing persigue la eliminación del despilfarro, no pretende suprimir personas. Si como resultado de la eliminación con- tinua del despilfarro fuéramos prescindiendo paulatinamente de per- sonas, sería muy difícil construir un entorno de respeto, confianza y cooperación. Si pensamos abordar seriamente un proyecto de lean manufactu- ring, es necesario prever que la reducción del despilfarro, la reduc- ción de costes y la consiguiente liberación de recursos deberán ir acompañados a medio plazo de un crecimiento del número de clientes, de nuevos productos y de nuevas ventas. La confianza es clave En Toyota, el personal fijo sabe que su cooperación en la elimi- nación continua del despilfarro no pone en peligro su puesto de trabajo, todo lo contrario. También sabe que, en caso de dificulta- des excepcionales, la dirección agotará todas las posibilidades antes de recurrir al despido forzoso. Así ha sido durante la crisis/recesión iniciada en el verano del 2008. Toyota, primer fabricante mundial de automóviles, entró en pérdidas (4.000 millones de $) en el año fiscal 2009, por primera vez desde 1950. Un año después, Toyota volvió a los beneficios sin recurrir al despido forzoso de su perso- nal fijo (Liker Ogden 2011, 25, 35, 60). Hay que decir que Toyota suele contar normalmente con un margen amplio de horas extra y personal eventual. En palabras de Eiji Toyoda: «La confianza es clave».
3. La casa del lean manufacturing, la eficiencia y el despilfarro 27 EFICIENCIA La eficiencia de una fábrica o de un proceso industrial se mide mediante indicadores basados en el cociente de los resultados obte- nidos entre los recursos empleados (Figura 3-2). ‫݂ܽ݅ܿ݊݁݅ܿ݅ܧ‬ ൌ ܴ݁‫ݏ݋݀ܽݐ݈ݑݏ‬ሺ‫ݏݐݑ݌ݐݑ݋‬ሻ ܴ݁ܿ‫ݏ݋ݏݎݑ‬ሺ݅݊‫ݏݐݑ݌‬ሻ Figura 3-2. La eficiencia En general, cuando pretendemos mejorar la eficiencia de un pro- ceso industrial pensamos en maximizar los resultados a obtener a partir de unos recursos disponibles. ‫݂ܽ݅ܿ݊݁݅ܿ݅ܧ‬ ൌ ܴ݁‫ݏ݋݀ܽݐ݈ݑݏ‬ሺ݉ܽ‫ݎܽݖ݅݉݅ݔ‬ሻ ܴ݁ܿ‫ݏ݈ܾ݁݅݊݋݌ݏ݅݀ݏ݋ݏݎݑ‬ Mejorar la eficiencia mediante el aumento de los resultados tiene sentido en épocas de prosperidad o en mercados en crecimiento. Desgraciadamente, los periodos de crecimiento se suelen alternar con periodos de estancamiento y recesión, durante los cuales no es válida la citada fórmula para mejorar la eficiencia. Quizá no sea casualidad que el Sistema de Producción de Toyota (TPS) iniciase su andadura en el Japón de principios de la década de los cincuenta, en tiempos de penuria. En términos generales, el lean manufacturing aborda la me- jora de la eficiencia desde otra perspectiva: trata de conseguir los re- sultados esperados minimizando los recursos a utilizar. ‫݂ܽ݅ܿ݊݁݅ܿ݅ܧ‬ ൌ ܴ݁‫ݏ݋݀ܽݎ݁݌ݏ݁ݏ݋݀ܽݐ݈ݑݏ‬ ܴ݁ܿ‫ݏ݋ݏݎݑ‬ሺ݉݅݊݅݉݅‫ݎܽݖ‬ሻ
Lean manufacturing 28 Esta opción, que presenta más dificultades y requiere nuevas des- trezas, tiene sus ventajas. Si una empresa es capaz de mejorar la efi- ciencia en tiempos de estancamiento, probablemente no tendrá dificultades en seguir haciéndolo en épocas de bonanza. El camino inverso es más difícil. Finalmente, no debemos confundir eficacia y eficiencia. Los indi- cadores de eficacia de un proceso industrial miden exclusivamente el grado de consecución de los resultados esperados, sin relacionarlos con los recursos empleados. Un proceso puede ser muy eficaz (consi- gue los resultados) pero muy poco eficiente (despilfarra recursos). Por ejemplo: x Entregamos nuestros productos al cliente con un nivel de «ppm» (partes defectuosas por millón) inferior al acordado, pero a costa de emplear un «batallón» de personas inspeccionando o reprocesando los productos a la salida del proceso. x Nuestro cliente está satisfecho con el nivel de servicio (% de pedidos entregados dentro de plazo), pero lo conseguimos a costa de contratar frecuentes transportes urgentes. VALOR AÑADIDO Y DESPILFARRO En sentido estricto, un proceso industrial añade valor únicamente durante el tiempo en el que modifica la forma o las propiedades del producto para lograr los requisitos que el cliente valora. En determi- nados procesos industriales, el valor añadido (VA) es aportado por la máquina, y en otros, el VA es aportado por el operario. El despilfarro,1 en japonés «muda», es cualquier actividad que con- sume recursos (aumenta el coste) y no añade valor (NVA) para el cliente. 1 Es importante diferenciar entre despilfarro (en inglés, «waste») y pérdi- das (en inglés, «losses»). El concepto «pérdidas» se expone en el capítulo dedicado al TPM.
3. La casa del lean manufacturing, la eficiencia y el despilfarro 29 En términos generales, podemos decir que el lean manufacturing persigue la mejora de la eficiencia del sistema de fabricación actuan- do sobre el lado de los recursos (denominador). Como los recursos principales del sistema de fabricación son personas, materiales y má- quinas, el lean manufacturing tratará de eliminar los despilfarros relacionados con los citados recursos. ‫݂ܽ݅ܿ݊݁݅ܿ݅ܧ‬ ൌ ܴ݁‫ݏ݋݀ܽݎ݁݌ݏ݁ݏ݋݀ܽݐ݈ݑݏ‬ ܴ݁ܿ‫ܣܸ݊ܽݐݎ݋݌ܽ݁ݑݍݏ݋ݏݎݑ‬ ൅ ݀݁‫ܣܸܰݏ݋ݎݎ݂݈ܽ݅݌ݏ‬ En mercados transparentes y competitivos, el precio de venta viene fijado por el mercado. En estas circunstancias, para obtener beneficios tenemos que actuar sobre los costes. Por fortuna, en la mayoría de las fábricas, la proporción del coste de los recursos que realmente aportan valor añadido (VA) es muy pequeña, y hay enormes oportunidades de mejora en la eliminación del despilfarro (NVA). Véase la Figura 3-3. Figura 3-3. El coste de los recursos que añaden valor (VA) es muy pequeño Gemba Anteriormente hemos mencionado que Taiichi Ohno desarrolló las metodologías y técnicas del TPS de forma empírica, por medio del con- traste prueba y error en la fábrica de las ideas surgidas de la observación directa de los hechos. Taiichi Ohno insistía en que, para poder resolver un problema o mejorar un proceso, debemos comprender con profun- didad la situación real, y para ello debemos observar directamente los
Lean manufacturing 30 hechos en el gemba. «Gemba» es una palabra japonesa que, en el contex- to del lean manufacturing, significa «el lugar real/verdadero de la fábri- ca donde se crea valor». No debemos tomar decisiones basadas en las suposiciones de otras personas que no han estado en el gemba. En palabras de Fujio Cho —chairman honorario de Toyota—, «ve a mirar [al gemba], pregunta por qué, muestra respeto» (J. Womack 2011). Los siete despilfarros De la observación directa de los hechos en el gemba, Taiichi Ohno identificó siete despilfarros (muda): x Sobreproducción: producir por adelantado, producir más de lo que actualmente necesitan los procesos siguientes o el cliente. Genera exceso de inventario, movimientos innecesarios de ma- teriales y operarios, oculta los defectos. Es el peor de los despil- farros. x Inventario innecesario: exceso de inventario de materias primas, componentes, producto en curso (WIP, Work In Process) y pro- ducto terminado; más inventario del necesario para satisfacer la demanda del cliente. x Movimientos innecesarios de materiales: exceso de movimientos causados por un layout deficiente, la producción en lotes, el in- ventario... x Espera del operario: el operario espera a que la máquina termine su ciclo, espera materiales, espera a que arreglen la máquina, espera instrucciones... x Movimientos del operario que no añaden valor: movimientos del operario que no modifican la forma o las propiedades del pro- ducto. Por ejemplo, andar para traer utillajes y materiales, buscar una herramienta, cargar una pieza en la máquina, amarrar una pieza en el utillaje, descargar una pieza de la máquina… x Defectos, selecciones, reprocesos y chatarra: los defectos represen- tan un despilfarro de material y esfuerzo humano. Los defec- tos dan lugar a selecciones, reprocesos y chatarra. La sobre- producción amplifica su efecto. La combinación de defectos y altos inventarios pueden generar costosísimas selecciones y
3. La casa del lean manufacturing, la eficiencia y el despilfarro 31 segregaciones en la fábrica (controlled shipping level 1) y en casa del cliente (controlled shipping level 2). x Sobreprocesos: procesos que transforman propiedades del pro- ducto que el cliente no aprecia. Son procesos innecesarios, que no añaden valor. Su origen está en productos o procesos mal diseñados: aplicar más puntos de soldadura de los necesarios, utilizar más tornillos de los necesarios, utilizar tornillos más largos de lo necesario, cordones de soldadura con más espesor que el necesario, mecanizar superficies con menos rugosidad de la necesaria… A estos siete despilfarros podemos añadir el empleo de máquinas más grandes, más complejas y/o más costosas de lo necesario, la ocu- pación de más espacio del necesario… Es conveniente resaltar que, con carácter general, el lean manufac- turing prioriza la saturación del trabajador antes que la saturación de máquinas y equipos. Este punto es muy importante y se trata en de- talle en los capítulos dedicados al just in time. Despilfarro del conocimiento Ya se ha mencionado anteriormente que la implantación de los métodos y técnicas del lean manufacturing es muy sensible a la parti- cipación de las personas. Además de los despilfarros enumerados en el apartado anterior, hay un despilfarro inmaterial, probablemente el más importante y el más extendido: el despilfarro del conocimiento. Incurrimos en él cuando no facilitamos a las personas la posibilidad de aportar sus capacidades y experiencia para mejorar los procesos y resolver problemas. Indica falta de respeto y confianza; valores estos sobre los que debe construirse un proyecto lean. EL TRABAJO MANUAL Si analizamos el trabajo manual de un operario que interviene en un proceso industrial, podemos clasificar sus movimientos en tres categorías (Figura 3-4):
Lean manufacturing 32 x Valor Añadido (VA): movimientos del operario que modifican la forma o las propiedades del producto para conseguir los requi- sitos que el cliente valora. x No Valor Añadido Necesario (NVAN): movimientos del operario que no añaden valor para el cliente (no modifican la forma o las propiedades del producto) pero son necesarios según el estado actual de la técnica. Son necesarios mientras no se modifiquen el diseño del producto, la máquina, el utillaje o la herramienta. Por ejemplo, cargar una pieza en la máquina, soltar una pieza del utillaje, coger un componente para ensamblarlo… x No Valor Añadido Innecesario (NVAI): movimientos del operario que no añaden valor para el cliente, son superfluos y pueden eliminarse fácilmente del proceso. Por ejemplo, andar varios pasos para coger un componente, buscar una herramienta… Es conveniente resaltar que en un proceso semiautomático, en el cual se ha automatizado solo la operación que añade valor a la pieza (el VA es aportado por la máquina), el trabajo manual de descargar, cargar y accionar el pulsador de marcha no añade valor pero es nece- sario (NVAN). De la misma forma, el trabajo del personal indirecto que apoya un proceso industrial siempre será No Valor Añadido (NVA); una parte del mismo será necesaria para mantener una buena eficiencia del proceso, y otra parte quizá sea superflua. Figura 3-4. Movimientos del operario en un proceso manual
3. La casa del lean manufacturing, la eficiencia y el despilfarro 33 MURA, MURI Y MUDA El TPS distingue dos situaciones en la fábrica, mura y muri, que generan despilfarro (muda) y, por lo tanto, conviene evitarlas: x Mura: variación en los procesos productivos. Nos obliga a so- bredimensionar los recursos —personas, equipos y materiales— para la situación más desfavorable o a sobrecargar los recursos existentes. x Muri: sobrecarga de personas y/o máquinas. La sobrecarga de las máquinas genera averías y defectos. La sobrecarga de las personas genera problemas de seguridad y calidad. En el ejemplo de la Figura 3-5, el cliente demanda 8 piezas cada 2 días. El proceso T trabaja a un turno y tiene una capacidad de 4 piezas/turno. El suministro diario de piezas al proceso T presenta mura (variación), lo cual un día provocará muda (desocupación, despilfarro del tiempo de la máquina y el operario) y otro día pro- vocará muri (sobrecarga, prisas, horas extra…), lo cual provocará a su vez más despilfarro (averías, accidentes…). Como alternativa, la variación (mura) en el suministro diario de piezas al proceso T podría «pagarse» mediante otro tipo de despilfa- rro (muda): inventario a la entrada del proceso T. Figura 3-5. Mura, muri y muda
Lean manufacturing 34 EL LEAN MANUFACTURING Y LA VARIACIÓN En el apartado anterior hemos visto cómo el TPS, en sus orígenes, a partir de la observación en el gemba, sin construir modelos mate- máticos, identifica de forma práctica cómo la variación (mura) está detrás de una parte de los despilfarros. Teniendo esto en cuenta, po- demos precisar que el lean manufacturing es un conjunto coherente de metodologías y técnicas que tiene como objetivo mejorar la cali- dad, el lead time y la eficiencia del sistema de producción mediante la eliminación constante del despilfarro, ya sea de forma directa o bien a través de la reducción de la variación (mura). En términos generales, la literatura especializada sobre el lean manufacturing dedica mucho espacio al despilfarro, mientras la va- riación pasa casi desapercibida. En el capítulo anterior, las ecuaciones de la teoría de colas y la dinámica de sistemas nos muestran cómo la variación está detrás de uno de los despilfarros más graves, el bino- mio lead time/inventario, causa a su vez de otros despilfarros (defec- tos ocultos, movimientos de personas y materiales, etc.). En los capí- tulos siguientes se prestará atención al efecto de las herramientas y metodologías del lean manufacturing tanto sobre los despilfarros como sobre la variación.
35 4. Estabilidad (I). Las cinco S ESTABILIDAD El primer cimiento de la casa del lean manufacturing es la estabilidad de los procesos. La estabilidad persigue la eliminación del despilfarro y la reducción de la variación en la máquina y en su entorno (el puesto de trabajo) mediante la aplicación de dos metodologías: las cinco S y el TPM (Mantenimiento Productivo Total). LAS CINCO S La expresión «cinco S» proviene de las cinco palabras japonesas seiri (separar), seiton (ordenar), seiso (limpiar), seiketsu (control visual) y shitsuke (disciplina), que resumen los cinco pasos a seguir para im- plantar esta metodología. Las cinco S son una metodología enfocada a mejorar las condiciones del puesto de trabajo, que propicia:
Lean manufacturing 36 x Mejorar la seguridad y calidad. x Reducir las averías. x Reducir los tiempos de cambio (muda) y su variación (mura) al eliminar las búsquedas y minimizar desplazamientos a la hora de manipular los utillajes y herramientas necesarios para el cambio. x Reducir el tiempo de ciclo del operario y su variación (mura) al disponer de forma adecuada las herramientas y útiles necesa- rios para realizar el ciclo de trabajo. Las cinco S no son zafarranchos de limpieza ni una cuestión estéti- ca. Las cinco S son una metodología muy sencilla que requiere, como el resto de metodologías del lean manufacturing, rigor y constancia. Las cinco S son el paso previo a la implantación del TPM (Manteni- miento Productivo Total). Figura 4-1. Los cinco pasos de las cinco S Para implantar las cinco S en un área piloto previamente elegida, seguiremos los cinco pasos de la Figura 4-1. Separar (seiri) Este primer paso consiste en separar los elementos del puesto de trabajo en dos categorías: necesarios e innecesarios. Son innecesarios aquellos elementos que no prevemos utilizar a corto y medio plazo en las actividades normales de producción. Los elementos innecesa- rios entorpecen la utilización de los elementos necesarios y son una fuente de variación.
4. Estabilidad (I). Las cinco S 37 Una vez realizada la separación, retiraremos del puesto de trabajo todos los elementos innecesarios. Aquellos elementos sobre los cuales tengamos dudas sobre su utilización futura, se identificarán, listarán y custodiarán en un almacén temporal. Pasado un tiempo determi- nado, tomaremos una decisión firme sobre su categoría: necesarios o innecesarios (véase Figura 4-2). Figura 4-2. Separar elementos innecesarios y necesarios Ordenar (seiton) Una vez eliminados los objetos innecesarios, ubicaremos e identi- ficaremos los elementos necesarios de tal forma que el operario los pueda encontrar, utilizar y reponer en su sitio fácilmente: x Definiremos una ubicación para cada elemento necesario. Un sitio para cada objeto y cada objeto en su sitio. Dispondremos los ele- mentos necesarios de forma ergonómica, y aquellos que se utilicen frecuentemente los colocaremos más próximos al lugar de uso. x Identificaremos mediante símbolos las ubicaciones de los objetos necesarios. Los símbolos pueden ser siluetas pintadas, huecos con la forma del elemento, iconos, colores, nombres, referencias… x La identificación puede ser macro vertical (símbolos en pare- des), macro horizontal (símbolos en el suelo) y micro (pequeños símbolos en paneles de herramientas, estanterías…).
Lean manufacturing 38 El desorden ocasiona búsquedas y desplazamientos innecesa- rios. Las búsquedas son un despilfarro de tiempo en sí mismas y una fuente de variación. El orden contribuye directamente a la eliminación de las búsquedas y la reducción de los desplazamien- tos del operario, y nos permite conocer en todo momento si nos falta algún elemento necesario. El orden reduce el despilfarro y la variación. Limpiar (seiso) Una vez ordenados los elementos necesarios daremos el tercer paso. Para ello llevaremos a cabo las siguientes tareas: x Eliminar los focos de suciedad: fugas de aceite, agua, taladrina… x Evitar la dispersión de la suciedad: bandejas de recogida de aceite, pantallas para evitar la caída al suelo de viruta, grana- lla… x Facilitar el acceso a los lugares de difícil limpieza o bien evitar la entrada de suciedad en dichos lugares. x Realizar de forma correcta los arreglos improvisados llevados a cabo con cartones, cinta adhesiva, bridas de plástico, alambres, cuerdas, maderas… x Sustituir los elementos estropeados o rotos. x Definir e implantar un procedimiento de limpieza. La suciedad es una de las principales causas de las averías, ya que dificulta la detección de situaciones anómalas y provoca el deterioro acelerado de componentes. La tercera S contribuye directamente a la reducción de las averías, las cuales son un despilfarro de tiempo en sí mismas y una fuente de variación. Control visual (seiketsu) Una vez implantados los tres primeros pasos, definiremos están- dares (una referencia con la que comparar) claros y simples para el control visual del puesto de trabajo, de tal forma que las situaciones anómalas resulten obvias. Para ello, hay que:
4. Estabilidad (I). Las cinco S 39 x Delimitar los rangos de funcionamiento (zonas verdes y rojas) en los instrumentos indicadores de presión, amperaje, tempera- tura… x Definir el nivel mínimo y máximo en los visores de aceite. x Identificar en los puntos de llenado los tipos de aceites y lubri- cantes a emplear. x Identificar, mediante colores y flechas, el tipo de fluido y senti- do del flujo en tuberías y conducciones. x Identificar el estado de las llaves de paso: normalmente abiertas (color verde) o normalmente cerradas (color rojo). x Marcar cantidades mínimas y máximas para controlar visual- mente los stocks de consumibles utilizados en el puesto de tra- bajo. x Sustituir, donde sea posible, los carenados de chapa por tapas de policarbonato transparente para poder inspeccionar el esta- do de elementos internos de la máquina como correas, cade- nas… Figura 4-3. Estándares para el control visual de situaciones anómalas Disciplina (shitsuke) La disciplina consiste en mantener los estándares establecidos en los cuatro pasos anteriores. La tarea de esta fase se ciñe a la realiza- ción de auditorías periódicas y acciones correctoras para asegurarnos de que se alcanza y mantiene el nivel de cinco S deseado.
Lean manufacturing 40 Para implantar las cinco S en un área piloto, necesitaremos un panel de gestión donde, para cada S, mostraremos su definición, ejemplos con fotos del antes y el después, una lista de acciones realizadas/pendientes y un indicador. Una vez que las cinco S hayan sido implantadas y nos hayamos asegurado de que los re- sultados se mantienen a lo largo del tiempo, podremos retirar el panel de gestión. No obstante, seguiremos realizando auditorías periódicas y mantendremos un indicador global de la evolución de las cinco S. Son frecuentes los fracasos en la implantación y mantenimiento de las cinco S, generalmente debidos a la falta de visión, rigor y constancia por parte de la dirección. Si no alcanzamos y mantene- mos un nivel correcto de cinco S será muy difícil avanzar en la im- plantación de otras metodologías del lean manufacturing. En términos generales, no es acertado centrarse en una herramien- ta o metodología del lean manufacturing y extenderla a lo largo y ancho de toda la fábrica. Este tema se trata con más detalle en el úl- timo capítulo, dedicado a la forma de abordar la implantación del lean manufacturing en la empresa. LAS CINCO S Y LA EFICIENCIA En este capítulo se ha expuesto cómo las cinco S contribuyen di- rectamente, entre otras cosas, a la eliminación de las búsquedas y desplazamientos innecesarios y a la reducción de las averías. Cuando buscamos un elemento que necesitamos para realizar un cambio de referencia, no sabemos cuánto tiempo vamos a emplear en encontrar- lo: diez segundos, cinco minutos, media hora, o, simplemente, puede que no lo encontremos. Las búsquedas son un despilfarro directo del tiempo del operario (muda) y una fuente de variación (mura). Lo mismo podemos decir sobre las averías. Recordemos el significado de los términos de la ecuación LT = = VUT+T: x El término T (media de los tiempos de proceso de los lotes en la máquina), por definición, incluye el tiempo de cambio, el tiempo
4. Estabilidad (I). Las cinco S 41 de procesar todas las unidades del lote y el tiempo perdido en averías, reprocesos, etc. x U = u/(1-u), donde u = T/TLL. x TLL es la media de los tiempos entre llegadas de los lotes a la máquina (factor externo, ajeno a la máquina). x V = ½ (CVT 2 + CVLL 2) = semisuma de los cuadrados de los coefi- cientes de variación de los tiempos de proceso T y de los tiempos entre llegadas TLL. A continuación analizamos el efecto de las cinco S sobre los tér- minos de la ecuación VUT: x Al eliminar las búsquedas, se reducen los tiempos de cambio y por lo tanto disminuye T. x Un puesto de trabajo manual ordenado ayuda a reducir el tiempo de ciclo, con lo cual, en estos casos, también disminuye T. x Al disminuir T, se reduce la utilización «u», y por lo tanto dis- minuye su factor amplificador U. x Al eliminar las búsquedas, se reduce la variación en los tiempos de cambio y por lo tanto disminuye la variación de T, es decir, disminuye uno de los componentes de V. x De igual modo, al reducir las averías, disminuyen T, U y V. x Al disminuir T, U y V, evidentemente, se reduce el lead time LT. Vemos pues cómo las cinco S, además de eliminar directamente determinados despilfarros (tiempo del operario en desplazamientos innecesarios, búsquedas, esperas…), tienen un efecto indirecto posi- tivo en el lead time medio de los lotes en atravesar la máquina/puesto de trabajo y, de acuerdo a la ley de Little, en el inventario medio a la entrada de la citada máquina.
43 5. Estabilidad (II). TPM MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL (TPM) El Mantenimiento Productivo Total (TPM) es en sí mismo un pa- radigma de gestión del sistema productivo. El lean manufacturing no comparte el principal indicador que utiliza el TPM, el OEE (Overall Equipment Effectiveness), sin embargo aprovecha sus metodologías para conseguir estabilidad en la máquina. Seiichi Nakajima (1928-2015), miembro del JIPM (Japan Institute of Plant Maintenance), desarrolló el TPM a partir del mantenimiento preventivo, procedente de Estados Unidos, que él introdujo en Japón en 1951. Publicó Introduction to TPM (Total Productive Maintenance) (Nakajima 1988). El TPM comenzó a implantarse en empresas japonesas en la déca- da de los setenta. Nippondenso —empresa participada por el grupo Toyota— fue la primera empresa en obtener en 1971 la certificación
Lean manufacturing 44 TPM concedida por el JIPE (Japan Institute of Plant Engineers), orga- nización predecesora del JIPM. Objetivos del TPM El TPM tiene por objetivo maximizar la eficiencia global de los equipos productivos, el OEE (Overall Equipment Effectiveness), y optimizar el coste en que incurren durante todo su ciclo de vida (LCC, Life Cycle Cost), para ello involucra a todos los departamentos de la empresa: Producción, Mantenimiento, Ingeniería de Planta, In- geniería de Procesos, Calidad, Compras… Los pilares del TPM El Mantenimiento Productivo Total se basa en cinco pilares: 1. La implantación de un sistema de mejora del OEE mediante la eliminación de las «pérdidas». 2. La implantación de un programa de «mantenimiento autóno- mo» llevado a cabo por los operarios de producción. 3. La implantación de un programa de «mantenimiento planifi- cado» (preventivo y predictivo) llevado a cabo por el personal de mantenimiento. 4. El establecimiento de una sistemática de «prevención del mantenimiento» en la fase de diseño de los nuevos equipos para minimizar las necesidades y el coste de su mantenimien- to, mediante el feedback a la ingeniería de diseño —propia o del proveedor— sobre los puntos débiles de los equipos que actualmente se están utilizando. Una parte muy importante del coste en que incurren los equipos durante todo su ciclo de vida viene determinada por el diseño. 5. La implantación de planes de formación y entrenamiento para mejorar las capacidades del personal de producción y mante- nimiento. En este capítulo se expondrán los dos primeros pilares del TPM, los relacionados con el OEE y el mantenimiento autónomo.
5. Estabilidad (II). TPM 45 OEE (OVERALL EQUIPMENT EFFECTIVENESS) Así como en el lean manufacturing hablamos de la eliminación del despilfarro de los recursos (principalmente personas y materiales), el TPM persigue maximizar los resultados de los equipos/máquinas. El OEE es el indicador principal del TPM y mide la eficiencia global de los equipos. En este caso, el recurso disponible (dato fijo) es el tiempo planificado de un determinado equipo productivo, del cual el TPM quiere conocer y maximizar sus resultados: el tiempo efectivo. ܱ‫ܧܧ‬ሺΨሻ ൌ ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ሺ‫݈ܾ݁ܽ݅ݎܽݒ‬ሻ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ሺ݂݆݅‫݋‬ሻ Para maximizar los resultados, el tiempo efectivo, el TPM persigue minimizar las «pérdidas» (Figura 5-1). ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ൌ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ െ ܲ±‫ݏܽ݀݅݀ݎ‬ Las pérdidas El TPM desglosa las pérdidas de tiempo de la máquina/equipo en: x Pérdidas de disponibilidad:1 es el tiempo perdido por la máquina en averías, esperas y cambios de referencia. Si restamos las pérdidas de disponibilidad al tiempo planifica- do, obtenemos el tiempo disponible: ܶ‫݈ܾ݁݅݊݋݌ݏ݅ܦ‬ ൌ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ െ ܲ±‫݈ܾ݈ܾ݀ܽ݀݅݅݅݅݊݋݌ݏ݅݀ݏܽ݀݅݀ݎ‬ x Pérdidas de rendimiento: es el tiempo perdido por la máquina en microparadas y ciclos lentos. Las pérdidas de rendimiento no se pueden obtener directamen- te sin la ayuda de medios técnicos para capturar la información electrónica del autómata programable del equipo. Sin embargo, 1 Es opcional y razonable adoptar el criterio de incluir en las pérdidas de disponibilidad el tiempo dedicado a la limpieza y al mantenimiento preven- tivo del equipo. Sea cual sea el criterio elegido, es conveniente mantenerlo si queremos no perder la consistencia de los indicadores.
Lean manufacturing 46 podemos calcularlas de forma indirecta. Para ello, calcularemos previamente el tiempo de funcionamiento neto como el tiempo empleado en fabricar las piezas buenas y malas a velocidad es- tándar: ܶ‫݋ݐ݁ܰ݋ݐ݊݁݅݉ܽ݊݋݅ܿ݊ݑܨ‬ ൌ ෍ ܰ͑‫ܭܱܰݕܭܱݏܽݖ݁݅݌‬ ൈ ݈ܶܿ݅ܿ‫ݎܽ݀݊žݐݏ݁݋‬ Y a continuación: ܲ±‫݋ݐ݊݁݅݉݅݀݊݁ݎݏܽ݀݅݀ݎ‬ ൌ ܶ‫݈ܾ݁݅݊݋݌ݏ݅ܦ‬ െ ܶ‫݋ݐ݁ܰ݋ݐ݊݁݅݉ܽ݊݋݅ܿ݊ݑܨ‬ x Pérdidas de calidad: es el tiempo perdido por la máquina en fa- bricar piezas defectuosas desde el arranque (una vez realizado el cambio de referencia) hasta que se estabiliza la producción, más el tiempo perdido por fabricar piezas defectuosas durante la producción normal. ܲ±‫݈݀ܽ݀݅ܽܿ݁݀ݏܽ݀݅݀ݎ‬ ൌ ෍ ܰ͑‫ܭܱܰݏܽݖ݁݅݌‬ ൈ ݈ܶܿ݅ܿ‫ݎܽ݀݊žݐݏ݁݋‬ ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ൌ ܶ‫݋ݐ݁ܰ݋ݐ݊݁݅݉ܽ݊݋݅ܿ݊ݑܨ‬ െ ܲ±‫݈݀ܽ݀݅ܽܿݏܽ݀݅݀ݎ‬ De forma alternativa, el tiempo efectivo es igual al tiempo em- pleado en fabricar las piezas buenas a velocidad estándar. ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ൌ ෍ ܰ͑‫ܭܱݏܽݖ݁݅݌‬ ൈ ݈ܶܿ݅ܿ‫ݎܽ݀݊žݐݏ݁݋‬ Figura 5-1. Las pérdidas
5. Estabilidad (II). TPM 47 Disponibilidad, Rendimiento y Calidad Si definimos los siguientes términos: x Disponibilidad (D) = T Disponible / T Planificado x Rendimiento (R) = T Funcionamiento Neto / T Disponible x Calidad (C) = T Efectivo / T Funcionamiento Neto Y multiplicamos D x R x C: ‫ܦ‬ ൈ ܴ ൈ ‫ܥ‬ ൌ ܶ‫݈ܾ݁݅݊݋݌ݏ݅ܦ‬ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ ൈ ܶ‫ܿ݊ݑܨ‬Ǥ ܰ݁‫݋ݐ‬ ܶ‫݈ܾ݁݅݊݋݌ݏ݅ܦ‬ ൈ ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ܶ‫ܿ݊ݑܨ‬Ǥ ܰ݁‫݋ݐ‬ ൌ ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ Entonces, obtenemos: ‫ܦ‬ ൈ ܴ ൈ ‫ܥ‬ ൌ ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ ൌ ܱ‫ܧܧ‬ ܱ‫ܧܧ‬ ൌ ‫݈ܾ݀ܽ݀݅݅݅݊݋݌ݏ݅ܦ‬ ൈ ܴ݁݊݀݅݉݅݁݊‫݋ݐ‬ ൈ ‫݈݀ܽ݀݅ܽܥ‬ Veamos mediante un ejemplo numérico cómo se calcula el OEE, D, R y C de una máquina durante un turno de trabajo. A lo largo del turno, la máquina ha fabricado dos referencias con distintos tiempos de ciclo estándar. Los datos que necesitamos obtener para realizar los cálculos son los siguientes (Figura 5-2): x Horas planificadas: 7,75 h. Al turno de 8 horas le hemos descon- tado las 0,25 h que la máquina ha estado parada debido al des- canso planificado del personal que la atiende. x Averías: durante el turno, la máquina ha estado parada 15 min por una avería. Se acuerda fijar la frontera entre avería y micro- parada en 5 min. Es decir, solo tomaremos tiempos y anotare- mos como averías aquellas paradas que superen los 5 minutos. x Esperas: 20 min. La máquina ha estado parada 20 minutos mientras esperaba el suministro de materia prima. x Cambios de referencia: durante el turno se han realizado dos cambios de referencia de 30 y 40 minutos. x Tiempos de ciclo estándar de cada referencia: 50 s y 45 s. x Nº de piezas correctas de cada referencia: 224 y 154 unidades.
Lean manufacturing 48 x Nº de piezas defectuosas de cada referencia: 20 y 18 unidades. x En este ejemplo, supondremos que no es viable obtener los datos de las pérdidas por microparadas y ciclos lentos ya que no se dispone de los medios técnicos adecuados para capturar la in- formación electrónica del autómata2 (PLC) de la máquina. Figura 5-2. Datos necesarios para calcular el OEE, D, R y C Mediante la ayuda de una sencilla hoja de cálculo (Figura 5-3), po- demos obtener OEE, D, R y C: Figura 5-3. Cálculo de OEE, D, R y C OEE x T Planificado (h) = 7,75. Es el recurso fijo. x T Efectivo (s) = 224·50 + 154·45. Es el resultado del turno: piezas correctas de cada referencia valoradas a su respectivo tiempo de ciclo estándar. 2 PLC = Controlador Lógico Programable (autómata programable).
5. Estabilidad (II). TPM 49 x OEE = T Efectivo / T Planificado = (224·50 + 154·45) / (7,75·3600) = = 65 % Disponibilidad (D) x Pérdidas de disponibilidad (h) = Averías + Esperas + Cambios = = (15 + 20 + 30 + 40) / 60 = 1,75 h x T Disponible (h) = 7,75-1,75 x D = T Disponible / T Planificado = (7,75-1,75) / 7,75 = 77 % Rendimiento (R) x T Funcionamiento Neto (s) = (224+20)·50 + (154+18)·45. Es el tiempo empleado en fabricar las piezas buenas y malas valora- das a su tiempo de ciclo estándar. x R = T Funcionamiento Neto / T Disponible = = [(224+20)·50 + (154+18)·45] / [(7,75-1,75)·3600] = 92 % x Pérdidas de rendimiento (h) = T Disponible x (1-% R) = = (7,75-1,75)·(1-0,92) = 0,46 h. También podría calcularse restan- do el tiempo de funcionamiento neto al tiempo disponible Calidad (C) x C = T Efectivo / T Funcionamiento Neto = = (224·50 + 154·45) / [(224+20)·50 + (154+18)·45] = 91 % x Pérdidas de calidad (h) = (20·50 + 18·45)/3600 = 0,50 h. Es el tiempo perdido en fabricar las piezas defectuosas de cada refe- rencia valoradas a su tiempo de ciclo estándar. También podría calcularse restando el tiempo efectivo al tiempo de funciona- miento neto. Vemos que con muy pocos datos, recogidos manualmente, sin medios electrónicos especiales, podemos obtener mucha información sobre las pérdidas, que puede sernos muy útil para mejorar el OEE de la máquina: x (OEE) 65 % = (D) 77 % x (R) 92 % x (C) 91 % x Durante el turno, la máquina ha tenido un OEE del 65 %, es decir, ha perdido el 35 % del tiempo planificado.
Lean manufacturing 50 x Las pérdidas por averías, esperas y cambios representan un 23 % del tiempo planificado. x Las microparadas y ciclos lentos suponen un 8 % del tiempo disponible. x La producción de piezas defectuosas ha hecho perder un 9 % del tiempo de funcionamiento neto, es decir, un 9 % del tiempo que la máquina habría empleado en fabricar las piezas buenas y malas a velocidad estándar. x Si durante el turno hubiéramos anotado el número de micropa- radas, podríamos haber estimado qué parte de las pérdidas de rendimiento (0,46 h) se ha perdido por microparadas y qué parte por ciclos lentos: ܲ±‫ݏܽ݀ܽݎܽ݌݋ݎܿ݅݉ݎ݋݌ݏܽ݀݅݀ݎ‬ ൌ ܰ͑݉݅ܿ‫ݏܽ݀ܽݎܽ݌݋ݎ‬ ൈ ̱ͷ݉݅݊ ܲ±‫ݏ݋ݐ݈݊݁ݏ݋݈ܿ݅ܿݏܽ݀݅݀ݎ‬ ൌ ܲ±‫݋ݐ݊݁݅݉݅݀݊݁ݎݏܽ݀݅݀ݎ‬ െ ܲ±‫ݏܽ݀ܽݎܽ݌݋ݎܿ݅݉ݏܽ݀݅݀ݎ‬ El procedimiento de cálculo seguido en el anterior ejemplo es ex- trapolable a cualquier número de referencias por turno, con tiempos de ciclo estándar iguales o diferentes. En términos generales, el lean manufacturing no utiliza el OEE como indicador, sin embargo es muy importante conocerlo en detalle ya que puede ser conveniente calcularlo y gestionarlo en determina- dos casos, por ejemplo: x Una máquina/equipo limita las ventas. Estaríamos ante un caso en que necesitamos aumentar los resultados en lugar de reducir los recursos. x En áreas intensivas en maquinaria, donde el VA es aportado por las máquinas, no por las personas. Pérdidas esporádicas y crónicas Siguiendo con el ejemplo anterior, si tomáramos datos y calculá- ramos las pérdidas de la máquina durante un periodo de tiempo su- ficiente, quizá nos encontraríamos con pérdidas esporádicas y pérdi- das crónicas (Figura 5-4).
5. Estabilidad (II). TPM 51 Figura 5-4. Pérdidas crónicas y esporádicas x Una pérdida esporádica tiene su origen en una causa simple, próxima en el espacio y en el tiempo, generalmente fácil de identificar. x Las pérdidas crónicas son producidas por varias causas inde- pendientes entre sí o por una combinación de causas. Las pér- didas crónicas permanecen más o menos estables a lo largo del tiempo. Los métodos para eliminar las pérdidas crónicas y las pérdidas es- porádicas son distintos. Esta cuestión se amplía en el último capítulo, en el apartado dedicado a la mejora continua. DETERIORO NATURAL Y DETERIORO ACELERADO Las máquinas y equipos, a pesar de que se utilicen y mantengan correctamente, sufren inevitablemente un deterioro físico al que denominaremos deterioro natural. El deterioro acelerado es el dete- rioro que ocurre antes que el deterioro natural. Generalmente ocu- rre por no limpiar, no ajustar, no lubricar y/o una sobrecarga de tra- bajo (muri). Supongamos dos conjuntos de máquinas idénticas. Uno de ellos —máquinas rojas— no se limpia, no se inspecciona, no se lubrica y es sometido a cargas de trabajo excesivas; el otro conjunto —máquinas
Lean manufacturing 52 verdes— se mantiene y se utiliza correctamente. Todas las máquinas llevan montado el componente «C», sometido a deterioro. Si repre- sentamos (Figura 5-5) las distribuciones del tiempo de vida de los componentes «C» de las máquinas rojas (deterioro acelerado) y de las máquinas verdes (deterioro natural), podemos observar lo siguiente: x El tiempo de vida medio de los componentes «C» sometidos a deterioro acelerado (máquinas rojas) es menor que en el caso de deterioro natural (máquinas verdes). x La variación del tiempo de vida de los componentes «C» en de- terioro acelerado es mayor que en el caso de deterioro natural. x La distribución del tiempo de vida de los componentes «C» en deterioro acelerado no es normal (gaussiana), es errática. x No es posible hacer estimaciones fiables sobre la vida de los componentes «C» cuando estos se encuentran en deterioro ace- lerado. Figura 5-5. Deterioro natural y deterioro acelerado LA FÁBRICA OCULTA Si observáramos con minuciosidad las máquinas y equipos de una fábrica tradicional encontraríamos una «fábrica oculta» (Figura 5-6), donde infinidad de fallos y situaciones anómalas (suciedad, contami- nación, pérdida de aprietes, oxidación, ruidos, vibraciones, sobreca- lentamientos, desgaste…) son el caldo de cultivo de futuras averías.
5. Estabilidad (II). TPM 53 Las situaciones anómalas y fallos ocultos hacen que los mecanis- mos y componentes de las máquinas entren en deterioro acelerado; esto acorta la vida de los equipos, aumenta el número de averías y aumenta la variación. Figura 5-6. La fábrica oculta MANTENIMIENTO AUTÓNOMO El mantenimiento autónomo, el pilar más importante del TPM, es una metodología fundamental para el lean manufacturing. La filosofía del mantenimiento autónomo es opuesta al pensamiento de la fábrica tradicional, donde las funciones producir y mantener están separadas: «Yo produzco, tú reparas». El propósito del mantenimiento autónomo es enseñar y transferir a los operarios de producción tareas sencillas, frecuentes e importan- tísimas del mantenimiento preventivo —limpieza, inspección, ajuste y lubricación— que en la fábrica tradicional no se realizan, algo que se debe, en parte, al desconocimiento, y en parte a que el personal especializado de mantenimiento, generalmente escaso, se encuentra ocupado en «apagar fuegos». Mediante las tareas diarias (Figura 5-7) de mantenimiento autó- nomo, los operarios detectan situaciones anómalas —fábrica oculta— y evitan la entrada del equipo en deterioro acelerado.
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1. herramientas de lean manufacturing. libro versión 2020

  • 1.
  • 2. I
  • 3. III LEAN MANUFACTURING EXPOSICIÓN ADAPTADA A LA FABRICACIÓN REPETITIVA DE FAMILIAS DE PRODUCTOS MEDIANTE PROCESOS DISCRETOS FRANCISCO MADARIAGA NETO
  • 4. IV Imagen trasera de cubierta tomada de http://www.loc.gov/pictures/item/ggb2004000265/ Assembly line in Vickers Sons & Maxim Gun Factory. George Grantham Bain Collection (Library of Congress) Lean manufacturing: Exposición adaptada a la fabricación repetitiva de familias de productos mediante procesos discretos. Autor: Francisco Madariaga Neto / Marzo 2013 Versión: 2.3 / Mayo 2020 Imagen delantera de cubierta tomada de https://es.fotolia.com/ The production line of the car Contenido: #46624173 | Autor: freehandz Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional. Para ver una copia de esta licencia, visite https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
  • 5. V A Nico y a Patxi
  • 6. VI
  • 7. VII ÍNDICE INTRODUCCIÓN ........................................................................................... XIII 1. ORÍGENES DEL LEAN MANUFACTURING ......................................... 1 LA PRIMERA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL ............................................ 1 LA SEGUNDA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL: LAPRODUCCIÓN EN MASA ........................................................................................................ 3 — Frederick W. Taylor ............................................................................... 3 — Henry Ford .............................................................................................. 4 — Alfred P. Sloan ........................................................................................ 5 TPS (SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE TOYOTA) .................................... 5 — Sakichi Toyoda ........................................................................................ 6 — Kiichiro Toyoda ...................................................................................... 6 — Eiji Toyoda ............................................................................................... 7 — Taiichi Ohno ............................................................................................ 8 LEAN MANUFACTURING .......................................................................... 8 2. EL LEAD TIME, EL INVENTARIO, LA UTILIZACIÓN Y LA VARIACIÓN ....................................................................................... 11 EL LEAD TIME ............................................................................................. 11 LA LEY DE LITTLE ...................................................................................... 12 LA VARIACIÓN ........................................................................................... 13 — El coeficiente de variación (CV) ......................................................... 14 LA ECUACIÓN VUT ................................................................................... 14 — Tiempo de proceso de los lotes .......................................................... 15 — Tiempo entre llegadas de los lotes ..................................................... 15 — La utilización ......................................................................................... 16 — Espera de los lotes ................................................................................ 16 — Lead time de los lotes en atravesar el proceso ................................. 17
  • 8. VIII — Efecto de la variación y la utilización en el lead time ..................... 18 — Efecto del tamaño medio de los lotes en lead time ......................... 19 PROPAGACIÓN DE LA VARIACIÓN AL PROCESO SIGUIENTE ...... 21 RESUMEN DE LA ECUACIÓN VUT Y LA LEY DE LITTLE ................ 22 3. LA CASA DEL LEAN MANUFACTURING, LA EFICIENCIA Y EL DESPILFARRO .................................................................................. 25 LIDERAZGO, RESPETO, CONFIANZA Y COOPERACIÓN ............... 26 — La confianza es clave ........................................................................... 26 EFICIENCIA ................................................................................................. 27 VALOR AÑADIDO Y DESPILFARRO ..................................................... 28 — Gemba ................................................................................................... 29 — Los siete despilfarros ........................................................................... 30 — Despilfarro del conocimiento ............................................................. 31 EL TRABAJO MANUAL ............................................................................. 31 MURA, MURI Y MUDA ............................................................................. 33 EL LEAN MANUFACTURING Y LA VARIACIÓN .............................. 34 4. ESTABILIDAD (I). LAS CINCO S ........................................................... 35 ESTABILIDAD .............................................................................................. 35 LAS CINCO S ................................................................................................ 35 — Separar (seiri) ....................................................................................... 36 — Ordenar (seiton) ................................................................................... 37 — Limpiar (seiso) ...................................................................................... 38 — Control visual (seiketsu) ..................................................................... 38 — Disciplina (shitsuke) ............................................................................ 39 LAS CINCO S Y LA EFICIENCIA ............................................................. 40 5. ESTABILIDAD (II). TPM .......................................................................... 43 MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL (TPM) .............................. 43 — Objetivos del TPM ............................................................................... 44 — Los pilares del TPM ............................................................................. 44 OEE (OVERALL EQUIPMENT EFFECTIVENESS) ................................. 45 — Las pérdidas ......................................................................................... 45 — Disponibilidad, rendimiento y calidad ............................................. 47 — Pérdidas esporádicas y crónicas ........................................................ 50 DETERIORO NATURAL Y DETERIORO ACELERADO ...................... 51 LA FÁBRICA OCULTA .............................................................................. 52
  • 9. IX MANTENIMIENTO AUTÓNOMO ........................................................... 53 QUÉ ESPERA EL LEAN MANUFACTURING DEL TPM ...................... 55 UPTIME, MTBF Y MTTR ............................................................................. 56 EL MANTENIMIENTO AUTÓNOMO Y LA EFICIENCIA ................... 57 6. ESTANDARIZACIÓN ................................................................................ 59 ESTANDARIZACIÓN ................................................................................. 59 — El tiempo en la fábrica tradicional ..................................................... 60 — El tiempo en la fábrica lean ................................................................. 61 — El tiempo: definiciones ..........................................................................62 LA TABLA DE OBSERVACIÓN DE TIEMPOS ....................................... 63 LA HOJA DE TRABAJO ESTÁNDAR ....................................................... 65 LA ESTANDARIZACIÓN Y LA EFICIENCIA ......................................... 72 LA HOJA DE TRABAJO ESTÁNDAR Y EL TAYLORISMO .................. 73 7. JUST IN TIME (I). CÉLULAS EN U ......................................................... 75 JUST IN TIME (JIT) ....................................................................................... 75 PASOS PARA LA IMPLANTACIÓN DEL JIT ......................................... 76 FAMILIAS DE PRODUCTOS....................................................................... 76 TAKT TIME Y TIEMPO DE CICLO PLANIFICADO .............................. 80 FLUJO CONTINUO MEDIANTE CÉLULAS EN U ................................ 82 — Trabajo en split ..................................................................................... 85 — Trabajo en nagare ................................................................................. 86 — Trabajo en flujo inverso ....................................................................... 86 TABLA DE CAPACIDAD DEL PROCESO ............................................... 87 EQUILIBRADO DE LA CÉLULA ............................................................... 91 — Observaciones respecto del número de operarios por relevo ........ 96 ESTANDARIZACIÓN DEL CICLO DE TRABAJO DE LOS OPERARIOS .......................................................................................... 96 CAMPO DE APLICACIÓN DE LAS CÉLULAS EN U ......................... 104 CONSIDERACIONES ADICIONALES SOBRE LAS CÉLULAS EN U ... 104 — Máquinas simples versus máquinas complejas ............................. 104 — Relevo 8-4-8-4 ...................................................................................... 106 — Flexibilidad de la célula en U ante variaciones de la demanda ..... 106 — Familia de productos con diferentes tiempos máquina ................ 119 — Familia de productos con diferentes contenidos de trabajo ......... 120 — Productos que omiten/saltan algún proceso .................................. 121 — Células en U aplicables a segmentos de la corriente de valor ...... 121 — Células de montaje en U .................................................................... 122
  • 10. X — Líneas de montaje transfer paletizadas versus células en U ........ 123 — Cajas de cartón y madera .................................................................. 124 — Polivalencia de los operarios de las células en U .......................... 125 LA CÉLULA EN U Y LA EFICIENCIA ................................................... 126 EFECTOS SECUNDARIOS DEL EXCESO DE INVENTARIO-LEAD TIME ..................................................................... 127 8. JUST IN TIME (II). EPEC Y SMED ........................................................ 129 EPEC (EVERY PRODUCT EVERY CYCLE) ........................................... 130 — Cálculo del EPEC ............................................................................... 130 — Método alternativo para calcular el EPEC ..................................... 133 — Reducir el EPEC ................................................................................. 134 REDUCCIÓN DE LOS TIEMPOS DE CAMBIO (SMED) ..................... 138 — Paso 1. Descomponer el cambio en operaciones ............................ 138 — Paso 2. Separar las operaciones en «externas» e «internas» ......... 139 — Paso 3. Convertir operaciones internas en externas....................... 139 — Paso 4. Reducir las operaciones internas......................................... 140 — Paso 5. Reducir las operaciones externas ........................................ 142 — Paso 6. Estandarizar el cambio.......................................................... 143 — Formato................................................................................................ 143 — Medidas organizativas vs cambios en los medios físicos ............. 143 LA REDUCCIÓN DE LOS TIEMPOS DE CAMBIO Y LA EFICIENCIA ................................................................................................... 143 9. JUST IN TIME (III). PULL, FIFO LANE, SUPERMERCADOS Y KANBAN ................................................................................................ 147 PULL ............................................................................................................ 148 PULL MEDIANTE FIFO LANE ............................................................... 149 — Cálculo del WIP máximo en el FIFO lane ...................................... 150 — Conexión FIFO lane con un recurso compartido .......................... 151 PULL MEDIANTE SUPERMERCADO Y KANBAN ............................ 152 SISTEMA KANBAN CON TARJETA ÚNICA DE PRODUCCIÓN .... 153 — Cálculo del número de kanban de producción ............................. 155 — Dimensionamiento del supermercado ............................................ 157 — Inventario medio del supermercado ............................................... 157 SISTEMA KANBAN CON TARJETAS DE PRODUCCIÓN Y TRANSPORTE ........................................................................................ 158 — Cálculo del número de kanban de transporte ............................... 161
  • 11. XI — Dimensionamiento del carril dinámico en el punto de uso ......... 162 SISTEMA KANBAN CON SUMINISTRADORES ................................. 163 — Cálculo del número de kanban de suministro ............................... 166 CÓMO REPONER UN SUPERMERCADO INTERNO ......................... 168 — Tablero kanban ................................................................................... 168 — Cálculos del tablero kanban .............................................................. 171 TRIÁNGULO KANBAN ............................................................................ 172 — Cálculos para dimensionar el triángulo kanban ............................ 174 SISTEMA KANBAN DE DOBLE CAJA ................................................... 177 SISTEMA JUST IN SEQUENCE ................................................................ 178 OTROS TIPOS DE SEÑAL KANBAN ..................................................... 180 EL PACEMAKER (MARCAPASOS) ........................................................ 181 — MTO (Make To Order) ....................................................................... 182 — MTS (Make To Stock) ......................................................................... 183 — Sistema híbrido MTS y MTO ............................................................ 185 EL TRANSPORTE INTERNO DE LOS MATERIALES ......................... 187 — El operario de transporte ................................................................... 187 — Los supermercados a pie de célula y el water spider .................... 188 PULL MEDIANTE CONWIP .................................................................... 190 LOS SISTEMAS PULL Y LA EFICIENCIA .............................................. 194 10. HEIJUNKA. PRODUCCIÓN NIVELADA ............................................ 195 PASOS PARA NIVELAR LA PRODUCCIÓN ........................................ 196 — Nivelar el volumen ............................................................................. 197 — Nivelar la proporción ........................................................................ 198 — Mezclar ................................................................................................ 204 — Tablero de nivelación ......................................................................... 206 PACEMAKER MÁS FLEXIBLE QUE EL PROCESO PROVEEDOR ... 207 MEZCLAR PRODUCTOS QUE COMPARTEN COMPONENTES COMUNES .................................................................. 208 PROCESOS PROVEEDORES EXTERNOS .............................................. 209 HEIJUNKA Y LA EFICIENCIA ................................................................ 210 11. JIDOKA. AUTOMATIZACIÓN CON UN TOQUE HUMANO ...... 213 EL JIT REDUCE EL LEAD TIME Y EL JIDOKA DISMINUYE EL CONTENIDO TOTAL DE TRABAJO ................................................ 214 — Células chaku-chaku .......................................................................... 220 POKA-YOKE ............................................................................................... 221 ANDON ....................................................................................................... 223
  • 12. XII JIDOKA Y LA EFICIENCIA ..................................................................... 224 12. VALUE STREAM MAPPING (VSM) Y MEJORA CONTINUA ...... 227 VSM (VALUE STREAM MAPPING) ....................................................... 227 METODOLOGÍA VSM .............................................................................. 230 — Seleccionar una familia de productos ............................................. 230 — VSM de la situación actual ............................................................... 231 — VSM de la situación actual con las ideas de mejora ...................... 237 — VSM de la situación futura ............................................................... 238 — Identificar los bucles pull en el mapa de la situación futura ....... 240 — Plan de mejora de la corriente de valor .......................................... 245 CICLO PDCA DE MEJORA CONTINUA .............................................. 246 — A3 report ............................................................................................. 247 — Estabilizar un proceso ....................................................................... 248 — Los cinco porqués .............................................................................. 249 GESTIÓN DE LA CORRIENTE DE VALOR .......................................... 250 — Equipos de trabajo y líderes de equipo .......................................... 252 AUTOR .............................................................................................................. 255 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 257 ÍNDICE TEMÁTICO........................................................................................ 261
  • 13. XIII Introducción «De los deseos, unos son naturales y necesarios y otros naturales y no necesarios, y otros ni naturales ni necesarios sino que resultan de una opinión sin sentido.» EPICURO, Máximas capitales, XXIX 1 Desde la aparición del primer fabricante de herramientas —el Homo habilis, hace unos 2.300.000 años— nuestra lista de deseos no ha dejado de crecer y sofisticarse. Muchos de esos deseos se proyectan sobre objetos físicos, sobre productos. Este libro no trata sobre los deseos; trata sobre cómo fabricar productos de forma eficiente, sin despilfarro. Unas fábricas emplean procesos continuos, otras producen diariamente decenas de miles de copias del mismo producto y otras tardan meses en fabricar una unidad de un producto. Este libro sobre lean manufacturing está orientado a la fabricación repetitiva de familias de productos mediante procesos discretos. El lean manufacturing es un paradigma que persigue la eficiencia en la fabricación de productos. Sus fundamentos fueron desarrollados de forma gradual en Toyota por Taiichi Ohno entre 1950 y 1975 aproximadamente. En el primer capítulo se exponen de forma resumida los orígenes del mismo. 1 Epicuro, Obras completas (Ediciones Cátedra, 2007). Traducción de José Vara.
  • 14. Francisco Madariaga XIV En el segundo capítulo se muestra una ley de la dinámica de sistemas —la ley de Little— y una ecuación de la teoría de colas —la ecuación VUT— que relacionan las principales variables que intervienen en la eficiencia de los sistemas de fabricación, y cuyo conocimiento previo es muy recomendable antes de abordar el lean manufacturing. El sistema de producción desarrollado por Ohno se centra en la eliminación del despilfarro: cualquier actividad que no aporta valor para el cliente y consume recursos (personas, materiales, máquinas…). Ohno observó que siete despilfarros (muda) y dos situaciones, sobrecarga (muri) y variación (mura), eran las principales causas de la improductividad de la fábrica. De forma empírica, sin basarse en modelos matemáticos, Ohno fue ideando y probando en la planta, a lo largo de tres décadas, diferentes metodologías para combatir las causas de la ineficiencia. Estas metodologías acabarían constituyendo los fundamentos del lean manufacturing clásico, los cuales se exponen en los capítulos 3 al 11, apoyándonos en la analogía que Toyota ideó para explicar su sistema de producción a sus proveedores: «La casa del lean manufacturing». Al final de cada capítulo se contrastan las me- todologías y herramientas del lean manufacturing, desarrolladas de forma empírica para eliminar el despilfarro, con la ley de Little y la ecuación VUT para corroborar su efecto positivo en la mejora de la eficiencia de los sistemas de producción. A finales de los noventa se difunde en Occidente una potente metodología, procedente también de Toyota, denominada VSM, Value Stream Mapping (cartografía/mapa de la corriente de valor), que amplía la perspectiva del lean manufacturing clásico y traza el camino y los hitos para su implantación en la fábrica. El VSM se centra principalmente en la reducción del lead time y el inventario. Esta metodología se presenta en el último capítulo. Deliberadamente no se han traducido términos en inglés o japonés tales como just in time, takt time, lead time, uptime, split, FIFO lane, nagare, kanban, andon, poka-yoke… utilizados en la literatura especiali- zada en lean manufacturing. La realidad de las fábricas es mucho más compleja que los ejemplos utilizados en el libro. Algunos de ellos se han acotado
  • 15. Introducción XV dentro de condiciones deterministas, sin variación, y se han diseñado con ciertas simetrías, siempre con el propósito de simplificar su exposición y facilitar la comprensión de las metodologías del lean manufacturing al lector para que éste pueda aplicarlas con sentido común y de la forma más ortodoxa posible a la realidad de las fábricas. Deseo que este libro sea de utilidad para todos aquellos que estén involucrados en la mejora de la productividad de las fábricas y agra- dezco de antemano las críticas y sugerencias, las cuales pueden enviar- se a través del blog https://libros-lean-manufacturing.blogspot.com.es/. Bilbao, marzo de 2013
  • 16.
  • 17. 1 1. Orígenes del lean manufacturing En este capítulo haremos un rápido recorrido por los hitos más re- levantes acontecidos desde el inicio de la primera revolución indus- trial hasta la consolidación del lean manufacturing. LA PRIMERA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL La primera revolución industrial supuso el paso de la producción artesana a la producción en serie. Surgió en Inglaterra, a mediados del siglo XVIII, en la industria textil mediante la introducción de inno- vaciones que mecanizaron los telares manuales. En sus comienzos, la primera revolución industrial utilizó la ener- gía hidráulica. Las fábricas, situadas junto a las orillas de los ríos, de- rivaban el agua para hacer girar una rueda principal, la cual, a través de un sistema de engranajes, ejes y poleas, transmitía la energía hi- dráulica a las máquinas (Figura 1-1). Debajo de cada eje propulsor se alineaban generalmente máquinas del mismo tipo. Este hecho quizá propició que, desde el principio, las fábricas estuviesen físicamente organizadas en grupos funcionales homogéneos (GFH). Figura 1-1. Fábrica accionada por energía hidráulica
  • 18. Lean manufacturing 2 Hoy en día, en casos muy concretos, en función del tipo de pro- ducto, volúmenes, maquinaria y procesos, puede seguir teniendo sentido la organización de la fábrica o una parte de ella en grupos funcionales homogéneos (Figura 1-2). Figura 1-2. Distribución en grupos funcionales homogéneos El escocés James Watt comercializó en 1776 el primer motor a vapor. La difusión del motor a vapor y la explotación de las minas de carbón hicieron posible que las fábricas sustituyeran paulatinamente la energía hidráulica por la energía procedente del carbón. Las fábri- cas dejaron de ubicarse necesariamente junto a los ríos. En 1801 se produjo otro avance importantísimo. El estadounidense Eli Whitney desarrolló nuevos métodos de trabajo para producir mosquetes a partir de piezas intercambiables. Dichos métodos se ba- saban en la fabricación de los componentes conforme a tolerancias, calibres y plantillas. Como consecuencia, Eli Whitney eliminó los la- boriosos ajustes manuales que hasta esa fecha eran imprescindibles para ensamblar un arma. A partir de ese momento, los escasos arte- sanos expertos en el montaje de armas serían sustituidos por trabaja- dores no cualificados que, con un mínimo entrenamiento, montarían las armas en serie. Al comienzo de la revolución industrial, el hierro fundido rempla- zó a la madera en la fabricación de las máquinas. Un siglo más tarde, el convertidor patentado por Henry Bessemer (1856) y el horno Sie- mens-Martin permitieron transformar el arrabio y producir acero a gran escala.
  • 19. 1.Orígenes del lean manufacturing 3 En 1851 se celebró una exposición internacional en el Crystal Palace de Londres donde los países más avanzados mostraron las nuevas máquinas y todo tipo de productos fabricados en serie, fruto de la revolución in- dustrial: segadoras, máquinas de coser, armas de fuego, candados… LA SEGUNDA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL: LA PRODUCCIÓN EN MASA Tres personas destacaron por su contribución al desarrollo de la segunda revolución industrial: Frederick W. Taylor, Henry Ford y Alfred P. Sloan. Frederick W. Taylor Frederick Winslow Taylor (1856-1915) es el padre de la gestión científica del trabajo (1911). El taylorismo es un sistema de organiza- ción científica del trabajo basado en los siguientes principios: x Separación de la planificación del trabajo y la ejecución del tra- bajo (unos piensan y otros trabajan). x Creación de los departamentos de métodos y tiempos (los que piensan). x Análisis del trabajo mediante su división en elementos. x Medición de los elementos de trabajo mediante la utilización del cronómetro. x Asignación al trabajador de tareas cortas, repetitivas y fáciles de aprender. x Establecimiento de un sistema de primas en función de la can- tidad producida. Hoy en día, el taylorismo no tiene ningún sentido en países e in- dustrias avanzados. Sin embargo, dos de sus principios, el análisis y la medición del trabajo, siguen siendo válidos y son imprescindibles para el lean manufacturing. Al abandonar el taylorismo, muchas empresas desterraron de sus fábricas el uso del cronómetro y, por
  • 20. Lean manufacturing 4 consiguiente, el análisis del trabajo. A lo largo de este libro, espe- cialmente en el capítulo dedicado a la estandarización, insistiremos en la importancia del control de la variable tiempo. Henry Ford Henry Ford (1863-1947) fundó en 1903 la Ford Motor Company, y en 1908 desarrolló el Modelo T. La segunda revolución industrial comenzó en 1913 con la producción en masa del Modelo T en la planta de Highland Park (Michigan). El Modelo T pasó de fabricarse de forma artesanal —el chasis del vehículo permanecía en un mismo sitio de principio a fin— a produ- cirse en masa en una línea de montaje móvil. Los componentes se su- ministraban a cada puesto de montaje y el trabajador permanecía en su puesto repitiendo la misma tarea mientras los chasis de los vehículos se desplazaban frente a él. Ford redujo drásticamente los desplaza- mientos de los montadores. El tiempo necesario para montar un vehículo pasó de 12,5 horas a 93 minutos. Como contrapartida, el Mo- delo T estaba disponible únicamente en color negro. Tres avances hicieron posible la línea de montaje móvil. En primer lugar, los nuevos métodos de fabricación de componentes intercam- biables desarrollados anteriormente por Eli Whitney. En segundo lugar, el progreso de máquinas y herramientas, capaces de mecanizar piezas previamente endurecidas, que hizo que los ajustes manuales mediante lima, posteriores al tratamiento térmico, fueran innecesa- rios. Por último, la aplicación de los métodos de la gestión científica del trabajo preconizados por Frederick W. Taylor. Los incrementos de productividad obtenidos con la línea de montaje móvil permitieron a Henry Ford ofrecer en 1914 una paga de 5 $ al día y reducir la jornada laboral de nueve a ocho horas de trabajo. Gracias a esas medidas consiguió disminuir la alta rotación de trabajadores y pudo introducir el tercer turno de trabajo. Asimismo, los incrementos de productividad obtenidos con la producción en masa del Modelo T posibilitaron una reducción de los precios de venta desde 825 $ (lanzamiento) hasta 260 $ (1924). Henry Ford, mediante la producción en masa, fabricó más coches y
  • 21. 1.Orígenes del lean manufacturing 5 más baratos, e hizo posible que su Modelo T fuera asequible a la clase media americana. Alfred P. Sloan Alfred P. Sloan (1875-1966) fue nombrado vicepresidente de Gene- ral Motors en 1918 y fue elegido presidente de la compañía en 1923. En 1921, GM tenía una cuota de alrededor del 12 % del mercado ame- ricano, dominado por Ford con aproximadamente un 55 %. En 1956, cuando Sloan dejó la presidencia, la situación se había invertido. GM había alcanzado una cuota de mercado superior al 50 %. Sloan aportó innovaciones en los campos del marketing y de la gestión. Desarrolló una amplia gama de productos a partir de cinco modelos básicos ―Chevrolet, Pontiac, Buick, Oldsmobile y Cadi- llac— con diferentes tamaños, carrocerías, motorizaciones, acabados y precios. Descentralizó la gestión mediante la creación de divisio- nes independientes, una para cada modelo, tratándolas como centros de beneficio, a la vez que mantenía un férreo control de los resulta- dos desde las oficinas centrales. También descentralizó en divisio- nes independientes la producción de componentes, muchos de ellos comunes en los diferentes modelos de vehículos. El año de la retirada de Alfred P. Sloan (1956) coincidiría con el máximo esplendor de la producción en masa; casi el 100 % del mer- cado automovilístico americano estaba copado por The Big Three ―GM, Chrysler y Ford―. A partir de ese momento comenzaría el declive de la producción en masa y surgiría un nuevo modelo. El concepto de la línea de montaje móvil desarrollado por Ford sigue siendo válido hoy en día; sin embargo, la distribución en planta en grupos funcionales homogéneos, la búsqueda de óptimos locales, el «yo pienso, tú trabajas», la ejecución del trabajo manual en ciclos ultra- cortos y el trabajo a prima serían sustituidos por un nuevo paradigma. TPS (SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE TOYOTA) Hacia 1950 germina en Japón, en otra empresa de automóviles, un nuevo modelo productivo que superaría al de la producción en
  • 22. Lean manufacturing 6 masa: es el llamado TPS (Sistema de Producción de Toyota). Tres miembros de la familia Toyoda y el ingeniero Taiichi Ohno serían los principales protagonistas del nacimiento y desarrollo del nuevo paradigma. Sakichi Toyoda Sakichi Toyoda (1867-1930) dedicó su vida profesional al mundo de los telares. Siendo muy joven, en 1890, inventó un telar manual de madera más sencillo de utilizar que los existentes por aquel entonces en Japón. En 1910 emprendió un viaje por los centros textiles de Es- tados Unidos, durante el cual le llamó la atención el auge de los au- tomóviles. A partir de su vuelta de América comenzó a madurar la idea de desarrollar la industria del automóvil en Japón. En 1924 patentó un telar automático ―el Modelo G― con dos in- novaciones: un mecanismo de detección de la rotura del hilo y para- da automática del telar, y un sistema de cambio de lanzadera sin ne- cesidad de parar la máquina. Sakichi Toyoda encargó a su hijo Kiichiro la venta de la patente del Modelo G. Los conceptos que subyacen en la automatización del citado telar darían lugar al segundo pilar del Sistema de Producción de Toyota: el jidoka. Kiichiro Toyoda En 1929, Kiichiro Toyoda (1894-1952) emprendió un viaje por Estados Unidos y Europa con dos objetivos: negociar la venta de la patente del telar Modelo G y estudiar la industria del automóvil. La empresa británica Platt Brothers se haría con los derechos de la patente por un millón de yenes. Tras informar a su padre con todo detalle sobre la situación del automóvil, recibió instrucciones de éste para invertir el dinero de la patente en investigar la viabilidad de producir automóviles y competir con las plantas que Ford y GM habían abierto en Japón, cinco años antes, para montar vehículos a partir de componentes importados de USA (Togo & Wartman 1993, 37).
  • 23. 1.Orígenes del lean manufacturing 7 En 1935, Kiichiro Toyoda consiguió fabricar un prototipo de au- tomóvil, el A1, y un prototipo de camión, el G1. En 1937 fundó la empresa de automoción Toyota1 Motor Company, Ltd. Un año más tarde comenzaría la producción de camiones en una planta situada en Koromo, actualmente Toyota City, cerca de Nagoya. Se atribuye a Kiichiro Toyoda la primera mención escrita al con- cepto just in time (el primer pilar del Sistema de Producción de Toyo- ta). La idea consistía en que para eliminar el despilfarro hay que fa- bricar solo lo que se necesita, cuando se necesita y la cantidad que se necesita. Después de la segunda guerra mundial, en 1950, la restricción de los créditos y la caída de las ventas provocaron una crisis financiera en Toyota. La empresa pactó con bancos y sindicatos el despido de 1.600 trabajadores. Kiichiro Toyoda se responsabilizó del fracaso de la compañía y dimitió como presidente. La dirección prometió que ésta sería la primera y última vez que un hecho como ése sucedería en Toyota. Este hito marcaría un «nuevo comienzo». Eiji Toyoda Inmediatamente después de encauzar la crisis descrita anterior- mente, Eiji Toyoda (1913-2013), sobrino de Sakichi, visitó en 1950 las plantas de montaje y de fabricación de componentes de Ford Motor Company en el entorno de Detroit. En la planta River Rouge pudo observar los métodos de la producción en masa en su pleno apogeo. Tengamos en cuenta que, por aquellas fechas, Ford producía 8.000 coches al día entre todas sus plantas, mientras Toyota apenas producía 40 (Toyoda 1987, 109). De su estancia en USA concluyó que los medios y los métodos de la producción en masa no estaban disponibles y no eran aplicables para satisfacer las necesidades del mercado japonés de la posguerra (volúmenes pequeños y gran variedad de productos). 1 La adopción del término Toyota en lugar del apellido Toyoda en el nombre de la compañía se debió a razones comerciales.
  • 24. Lean manufacturing 8 Eiji Toyoda promovió y apoyó la búsqueda de una alternativa a los métodos de la producción en masa basada en las ideas de Sakichi y Kiichiro: el Sistema de Producción de Toyota. En 1962, siendo Eiji Toyoda vicepresidente ejecutivo, los sindicatos y la dirección de Toyota firmaron una declaración cuyo propósito fue poner de manifiesto la confianza mutua que paso a paso habían cons- truido a lo largo de los doce años transcurridos desde el despido de 1.600 trabajadores en 1950. En 1967, Eiji Toyoda fue nombrado presidente de Toyota. En 1982, cuando dejó la presidencia tras quince años en el puesto, Toyota ya era la tercera empresa fabricante de automóviles del mundo, tras GM y Ford, por delante de Chrysler. Taiichi Ohno Taiichi Ohno (1912-1990), nada más acabar en 1932 sus estudios de ingeniería mecánica, ingresó en la empresa Toyoda Spinning and Weaving. En 1943 fue transferido a Toyota Motor Company. En 1948 fue nombrado responsable de mecanizado en la planta de Koromo. En 1975 fue nombrado vicepresidente ejecutivo. Se retiró en 1978. Durante los treinta y cinco años que trabajó en Toyota, con el apoyo de Eiji Toyoda, desarrolló y puso en práctica, paso a paso, un nuevo sistema de producción. En 1978 Taiichi Ohno publicó el libro Toyota seisan hoshiki, traduci- do al inglés en 1988 con el título Toyota Production System: Beyond Large-Scale Production. Según Ohno, el objetivo del TPS (Sistema de Producción de Toyota) es la mejora de la eficiencia de la producción mediante la eliminación constante del despilfarro. Aunque en sus comienzos Toyota se centró en la eliminación continua del despilfa- rro en los procesos de fabricación, posteriormente ha extendido este concepto al resto de actividades de la compañía. LEAN MANUFACTURING En treinta años ―de 1950 a 1980―, las empresas automovilísticas japonesas pasaron de una producción insignificante a fabricar en
  • 25. 1.Orígenes del lean manufacturing 9 Japón 7 millones de automóviles al año, de los cuales un 56 % se des- tinaba a la exportación y un 40 % de las exportaciones iba a los Esta- dos Unidos (Ohno & Mito 1988, 13). El ingeniero John Krafcik, miembro del equipo de investigado- res del MIT International Motor Vehicle Program (IMVP) que realizó un detallado estudio comparativo sobre las plantas de montaje de vehículos ubicadas en quince países, fue el primero en utilizar la expresión «lean production» para describir los nuevos métodos y técnicas de producción de las empresas automovilísti- cas japonesas, más eficientes que la producción en masa de las empresas americanas. La expresión «lean production» quedó definitivamente acuña- da en 1990 en el libro The Machine that Changed the World, donde Womack, Jones y Roos ―autores del libro y directores del IMVP― expusieron de forma amena y didáctica el nuevo paradigma de pro- ducción de las empresas automovilísticas japonesas. Las expresiones «TPS (Sistema de Producción de Toyota)», «lean production», «lean manufacturing», «manufactura esbelta» y «produc- ción ajustada» son sinónimas. De ahora en adelante utilizaremos pre- ferentemente la expresión «lean manufacturing». El lean manufacturing es un nuevo modelo de organización y gestión del sistema de fabricación ―personas, materiales, máquinas y méto- dos― que persigue mejorar la calidad, el servicio y la eficiencia me- diante la eliminación constante del despilfarro. El ámbito de aplicación idóneo para el lean manufacturing es la fabricación repetitiva de familias de productos mediante procesos discretos. Los volúmenes pueden ser grandes, medios o pequeños. Un número elevado de referencias a fabricar no es un obstáculo en sí mismo, y la complejidad de las rutas de los productos puede ser una gran oportunidad de mejora. Hoy en día, el término «lean» también se utiliza para calificar nuevas metodologías que persiguen la eliminación del despilfarro en otras áreas o actividades de la empresa: «lean office», «lean administration», «lean maintenance», «lean logistics», «lean design», «lean sales»…
  • 26.
  • 27. 11 2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación Los métodos y técnicas del lean manufacturing fueron desarrolla- dos por Taiichi Ohno a lo largo de treinta y cinco años, paso a paso, de forma empírica, mediante el contraste en la fábrica, por medio de prueba y error, de las ideas surgidas de la observación directa de los hechos. Taiichi Ohno creó el Sistema de Producción de Toyota (TPS) sin el soporte de grandes modelos matemáticos ni de grandes teorías; identificó el despilfarro como el enemigo público número uno de la eficiencia de las fábricas y fue ideando y experimentando un conjun- to coherente de metodologías y herramientas para eliminarlo. En este capítulo se expone una ley de la dinámica de sistemas y una ecuación de la teoría de colas, ambas importantísimas, que rela- cionan las principales variables que intervienen en la eficiencia de los sistemas de fabricación: la producción, el lead time, el inventario, la utilización de los equipos, la variación y los tiempos de proceso. A lo largo de los próximos capítulos contrastaremos las metodologías y herramientas del lean manufacturing, desarrolladas de forma empíri- ca para combatir el despilfarro, con la ley de Little y la ecuación VUT para corroborar su efecto positivo en la mejora de la eficiencia de los sistemas de producción. EL LEAD TIME La expresión «lead time» tiene diferentes acepciones. Por ejemplo: x Lead time pedido-entrega: es el tiempo que transcurre desde que se recibe el pedido de un producto hasta su entrega al cliente.
  • 28. Lean manufacturing 12 x Lead time pedido-envío: es el tiempo que discurre desde la recep- ción del pedido de un producto hasta su expedición. x Lead time de fabricación: es el tiempo que transcurre desde la lle- gada a la fábrica de la materia prima de un producto hasta que éste, una vez terminado, es expedido. Es decir, es el tiempo que el producto invierte dentro de la fábrica. Dentro del lead time de fa- bricación se incluiría el tiempo consumido en las subcontratacio- nes intermedias si las hubiera. x Lead time de un lote en atravesar un proceso: es el tiempo que pasa desde la llegada del lote hasta que la última pieza del mismo es procesada. LA LEY DE LITTLE La ley de Little —demostrada en 1961 por John D. C. Little, profesor del MIT Sloan School of Management— es una ley fundamental de los sistemas dinámicos, la cual, aplicada a un sistema de fabricación, rela- ciona las medias a largo plazo del flujo de producción (unidades/tiem- po), el inventario (unidades) y el lead time (tiempo): ‫݋݅ݎܽݐ݊݁ݒ݊ܫ‬ ൌ ܲ‫݊×݅ܿܿݑ݀݋ݎ‬ ൈ ݈݁ܽ݀‫݁݉݅ݐ‬ El ejemplo de la Figura 2-1 representa una fábrica que produce una media de 4 unidades/semana de una familia de productos. Si sabemos que el inventario medio es de 28 unidades, aplicando la ley de Little podemos deducir que el lead time medio de fabricación es igual a: ‫݁݉݅ݐ݀ܽ݁ܮ‬ ൌ ‫݋݅ݎܽݐ݊݁ݒ݊ܫ‬ ܲ‫݊×݅ܿܿݑ݀݋ݎ‬ ൌ ʹͺ‫ݏ݁݀ܽ݀݅݊ݑ‬ Ͷ‫ݏ݁݀ܽ݀݅݊ݑ‬Ȁ‫ܽ݊ܽ݉݁ݏ‬ ൌ ͹‫ݏܽ݊ܽ݉݁ݏ‬ Si despejamos el término «producción» en la ley de Little, tendre- mos: ܲ‫݊×݅ܿܿݑ݀݋ݎ‬ ൌ ‫݋݅ݎܽݐ݊݁ݒ݊ܫ‬ ‫݁݉݅ݐ݀ܽ݁ܮ‬ Volviendo al ejemplo de la Figura 2-1, la ley de Little nos dice que, sobre el papel, es factible producir 4 unidades/semana con diferentes parejas de valores de inventario y lead time, por ejemplo:
  • 29. 2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 13 28/7, 24/6, 20/5, 16/4, 12/3… Es obvio que, a igualdad del resto de condiciones, es más eficiente producir 4 unidades/semana con un inventario de 12 unidades y 3 semanas de lead time que con un inventario de 28 unidades y 7 semanas de lead time. Si la produc- ción se mantiene constante, el lead time y el inventario están enla- zados entre sí; son dos manifestaciones de un mismo fenómeno. Figura 2-1. Ley de Little La ley de Little puede aplicarse a una máquina, una célula, una sección, una fábrica, un almacén, a la familia de productos X, a los productos del cliente Z… siempre y cuando no haya pérdidas signi- ficativas en el sistema (chatarra, piezas NOK) y expresemos en unidades coherentes las medias a largo plazo del inventario, producción y lead time. El inventario puede expresarse en unidades físicas de producto, número de órdenes de fabricación (OF´s), horas de mano de obra directa (MOD), €, Kg, etc. LA VARIACIÓN La variación es inherente a la naturaleza; está presente en todos los ámbitos de la realidad, por lo tanto, está también presente en los seis inputs (6M) de un proceso de fabricación: persona (man), máquina, material, método, medio/entorno y medios de medición (Figura 2-2). Por ejemplo, la variación está presente en las siguientes variables: x El tiempo entre llegadas de los lotes a la máquina, procedentes del proceso anterior.
  • 30. Lean manufacturing 14 x El tamaño de los lotes. x El tiempo de cambio de referencia. x El tiempo de ciclo unitario. x El tiempo entre averías de la máquina. x La duración de las averías de la máquina… Figura 2-2. Los seis inputs de un proceso de fabricación El coeficiente de variación (CV) El coeficiente de variación de una determinada característica «x» es una medida objetiva de su variación, y es igual al cociente de la desvia- ción estándar σx entre la media X. ‫ܸܥ‬‫ݔ‬ ൌ ߪ‫ݔ‬ ܺ En función del valor del coeficiente de variación clasificaremos la variación de la característica «x» en: x Variación alta CVx 1,33 x Variación media 0,75 ≤ CVx ≤ 1,33 x Variación baja CVx 0,75 LA ECUACIÓN VUT Hemos visto cómo la ley de Little relaciona el flujo de producción, el lead time y el inventario. A continuación vamos a exponer la ecuación VUT o ecuación de Kingman (Spearman Hopp 2008, 288), aplicable a un sistema abierto compuesto por un proceso hacia el cual empujamos (push) trabajos/lotes que esperan en la cola
  • 31. 2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 15 (Figura 2-3). Esta ecuación relaciona el lead time con la variación y la utilización. Previamente, definiremos cada uno de sus términos. Figura 2-3. Llegada de lotes a la máquina M Tiempo de proceso de los lotes Definimos el «tiempo de proceso de un lote» como el tiempo que transcurre desde que se inicia el cambio de referencia hasta la terminación de la última pieza del lote. Es importante señalar que, en la ecuación VUT, el tiempo de proceso de un lote incluye el tiempo de cambio, el tiempo de procesar todas las unidades del lote y todas las pérdidas de tiempo incurridas entre tanto (averías, falta de operario, reprocesos, etc.). ܶܲ‫݋ݏ݁ܿ݋ݎ‬ ൌ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬ ൅ ‫݁ݐ݋ܮ‬ ൈ ܶ‫݋݈ܿ݅ܥ‬ ൅ ܶܲ±‫ݏܽ݀݅݀ݎ‬ Si anotamos los tiempos de proceso de los diferentes lotes que pasan por la máquina M a lo largo de un periodo de tiempo repre- sentativo, podremos calcular su media T, su desviación estándar σT y su coeficiente de variación: ‫ܸܥ‬ܶ ൌ ߪܶ ܶ Tiempo entre llegadas de los lotes De la misma forma, si anotamos los tiempos entre llegadas de los diferentes lotes que se procesan en la máquina M a lo largo del mismo periodo de tiempo, podremos calcular su media TLL, su desviación estándar σLL y su coeficiente de variación: ‫ܸܥ‬‫ܮܮ‬ ൌ ߪ‫ܮܮ‬ ܶ‫ܮܮ‬
  • 32. Lean manufacturing 16 La utilización La utilización media «u» de la máquina M será igual al cociente entre el tiempo de proceso medio T y el tiempo entre llegadas medio TLL: ‫ݑ‬ ൌ ܶ ܶ‫ܮܮ‬ Por ejemplo, si la media de los tiempos de proceso de los lotes (T) es igual a 6 horas y la media de los tiempos entre llegadas de los lotes (TLL) es 8 horas, la utilización media es: ‫ݑ‬ ൌ ܶ ܶ‫ܮܮ‬ ൌ ͸ ͺ ൌ Ͳǡ͹ͷ ൌ ͹ͷΨ Este dato quiere decir que la máquina «está libre» —está esperan- do la llegada de nuevos lotes— un 25 % de su tiempo. Es importante notar que, debido a cómo hemos definido previa- mente el tiempo de proceso de los lotes, el concepto utilización «u» considera que la máquina está siendo utilizada cuando estamos cambiando de referencia, procesando un lote, reprocesando algunas unidades defectuosas del lote o la máquina está parada, ya sea porque se ha averiado o porque se ha ausentado el operario. Espera de los lotes El tiempo de espera medio de lotes E para comenzar a ser proce- sados en la máquina M viene dado por la ecuación VUT de la teoría de colas (Suri 1998, 162) (Hopp 2008, 30): ‫ܧ‬ ൌ ܸ ൈ ܷ ൈ ܶ Donde: x V = factor amplificador de la variación = ½ (CVT 2 + CVLL 2 ) V es igual a la semisuma de los cuadrados de los coeficientes de variación de los tiempos de proceso y de los tiempos entre llega- das de los lotes. x U = factor amplificador de la utilización = u/(1-u)
  • 33. 2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 17 Cuando la utilización «u» tiende a la unidad, U tiende hacia in- finito. x T = media de los tiempos de proceso de los lotes (tiempo de cambio + tiempo de proceso de todas las unidades del lote + pér- didas incurridas). Lead time de los lotes en atravesar el proceso Finalmente, el lead time medio LT de los lotes en atravesar el pro- ceso de la máquina M será igual a la espera media E más el tiempo de proceso medio T. ‫ܮ‬ܶ ൌ ‫ܧ‬ ൅ ܶ ൌ ܸܷܶ ൅ ܶ A continuación mostramos un ejemplo numérico de la aplicación de la ecuación VUT. En la Figura 2-4 se exponen los datos de un muestreo representativo de los lotes que se procesan en la máquina M (Figura 2-3). Los resultados de la ecuación VUT se presentan en la Figura 2-5. Si el muestreo ha sido representativo, podemos estimar que, en la má- quina M, la espera media de los lotes antes de ser procesados es E = 62,20 horas, el tiempo de proceso medio de los lotes es T = 32,09 horas, y el lead time medio de los lotes es LT = 94,29 horas. Figura 2-4. Datos de los lotes procesados en la máquina M
  • 34. Lean manufacturing 18 Figura 2-5. Resultados de la ecuación VUT en la máquina M Efecto de la variación y la utilización en el lead time En el siguiente ejemplo (Figura 2-6) hemos representado, según la ecuación VUT, el efecto en el lead time LT de la utilización «u» y el factor amplificador de la variación V de los tiempos de proceso y tiempos entre llegadas. El gráfico está particularizado para un tiempo de proceso medio de los lotes T = 10 horas y tres niveles de variación (alta V = 3, media V = 1 y baja V = 0,3). De la observación del gráfico podemos extraer las siguientes conclusiones: x Dado un determinado factor amplificador de la variación V, el lead time LT aumenta más rápido a medida que la utilización «u» de máquina se aproxima a la unidad. x El citado aumento es tanto mayor cuanto mayor sea el valor de V. Figura 2-6. Efecto de la utilización (u) y la variación (V) en el lead time
  • 35. 2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 19 Efecto del tamaño medio de los lotes en lead time En la Figura 2-7 podemos observar un ejemplo del efecto en el lead time del tamaño medio de los lotes que llegan a la máquina. El gráfi- co se ha obtenido particularizando la ecuación LT = VUT+T para los siguientes valores: x El tiempo de cambio (TCambio) es el mismo para todas las referen- cias. x El tiempo de ciclo (TCiclo), igual para todas las referencias, es 1 pieza cada 0,4 horas. x Para simplificar, supondremos que el término T Pérdidas = 0, es decir: ܶ ൌ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬ ൅ ܶ‫݋݈ܿ݅ܥ‬ ή ‫݁ݐ݋ܮ‬ x Los lotes de las diferentes referencias que llegan a la máquina equivalen a una cadencia de llegada de una pieza cada 0,5 horas.1 x Hemos supuesto un factor amplificador de la variación V = 1. ‫ܮ‬ܶ ൌ ܸܷܶ ൅ ܶ ൌ ͳ ή ܷܶ ൅ ܶ ൌ ܶ ή ሺͳ ൅ ܷሻ ൌ ܶ ή ቀͳ ൅ ‫ݑ‬ ͳ െ ‫ݑ‬ ቁ ൌ ܶ ͳ െ ‫ݑ‬ Donde: ܶ ൌ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬ ൅ ͲǡͶ ή ‫݁ݐ݋ܮ‬ ‫ݑ‬ ൌ ܶ ܶ‫ܮܮ‬ ൌ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬ ൅ ܶ‫݋݈ܿ݅ܥ‬ ή ‫݁ݐ݋ܮ‬ ‫݈݈ܽ݀ܽ݃݁ܽ݅ܿ݊݁݀ܽܥ‬ ή ‫݁ݐ݋ܮ‬ ൌ ܶ‫݋݈ܿ݅ܥ‬ ൅ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬Ȁ‫݁ݐ݋ܮ‬ ‫݈݈ܽ݀ܽ݃݁ܽ݅ܿ݊݁݀ܽܥ‬ ͲǡͶ ൅ ܶ‫݋ܾ݅݉ܽܥ‬Ȁ‫݁ݐ݋ܮ‬ Ͳǡͷ La reducción del tamaño medio de los lotes que llegan a una máquina tiene dos efectos opuestos en el lead time. Por un lado, disminuye el tiempo de proceso medio T, lo cual reduce el lead time. Por otro lado, aumenta la utilización «u», lo cual incremen- ta el lead time. 1 Cadencia de llegada (0,5 h/pieza) = cadencia de salida (0,5 h/pieza) = flujo de producción (2 piezas/h) ൌ ൌ
  • 36. Lean manufacturing 20 Figura 2-7. Lead time en función del tamaño medio de los lotes En la Figura 2-7 podemos observar lo siguiente: x Se han representado tres curvas, correspondientes a tres tiempos de cambio: 7 horas, 5 horas y 3,5 horas. x Fijémonos en la curva correspondiente a un TCambio = 7 h. Si par- timos de una situación inicial con lotes grandes y reducimos paulatinamente el tamaño medio de los lotes que llegan a la máquina (sin variar la cadencia de llegada equivalente = 1 pieza cada 0,5 horas), el lead time irá disminuyendo hasta un deter- minado punto a partir del cual éste crecerá rápidamente. El lead time mínimo se corresponde con un tamaño medio de los lotes de aproximadamente 150 unidades. Esto se debe a que, para un TCambio = 7 h, la reducción del tamaño medio de los lotes por de- bajo de aproximadamente 150 unidades aumenta el lead time, ya que, a partir de ese punto, el efecto negativo del incremento de la utilización «u» es mayor que el efecto positivo de la reducción del tiempo de proceso medio T. x Para un mismo tamaño medio de los lotes que llegan a la máqui- na, el lead time disminuye al disminuir los tiempos de cambio. x Al disminuir los tiempos de cambio, disminuye el tamaño medio de los lotes que minimiza el lead time. Si nos fijamos en la curva correspondiente a un TCambio = 3,5 h, el lead time mínimo se co- rresponde con un tamaño medio de los lotes de aproximadamen- te 75 unidades.
  • 37. 2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 21 PROPAGACIÓN DE LA VARIACIÓN AL PROCESO SIGUIENTE Supongamos dos procesos en serie (Figura 2-8). El primer proceso propaga la variación al proceso siguiente de la siguiente forma: 1. La media de los tiempos entre llegadas de los lotes a la máquina 2 es igual a la media de los tiempos entre salidas de la máquina 1 y a la media de los tiempos entre llegadas a la máquina 1. ܶ‫ʹܮܮ‬ ൌ ܶܵͳ ൌ ܶ‫ͳܮܮ‬ 2. La variación de los tiempos entre llegadas a la máquina 2 es igual a la variación de los tiempos entre salidas de la máquina 1. ‫ܸܥ‬‫ʹܮܮ‬ ൌ ‫ܸܥ‬ܵͳ 3. La ecuación que expresa el coeficiente de variación de las salidas CVS1 de la máquina 1 (Suri 1998, 181, 519) (Spearman Hopp 2008, 280) es la siguiente: ‫ܸܥ‬ܵͳ ʹ ൌ ‫ݑ‬ʹ ή ‫ܸܥ‬ܶ ʹ ൅ ሺͳ െ ‫ݑ‬ʹሻ ή ‫ܸܥ‬‫ͳܮܮ‬ ʹ Donde: — 0 u 1 es la utilización de la máquina 1. — CVLL1 es el coeficiente de variación de los tiempos entre lle- gadas a la máquina 1. — CVT es el coeficiente de variación de los tiempos de proceso de la máquina 1. Figura 2-8. Propagación de la variación al proceso siguiente
  • 38. Lean manufacturing 22 Cuando la máquina 1 tiene una utilización alta, u → 1, la variación propagada a la máquina 2 se aproxima a la variación de los tiempos de proceso de la máquina 1: ‫ܸܥ‬‫ʹܮܮ‬ ൌ ‫ܸܥ‬ܵͳ ՜ ‫ܸܥ‬ܶ Cuando la máquina 1 tiene una utilización baja, u → 0, la varia- ción propagada a la máquina 2 se aproxima a la variación de las lle- gadas a la máquina 1: ‫ܸܥ‬‫ʹܮܮ‬ ൌ ‫ܸܥ‬ܵͳ ՜ ‫ܸܥ‬‫ͳܮܮ‬ Finalmente, cuando el primer proceso tiene una utilización inter- media, por ejemplo u = 0,7, la variación propagada por la máquina 1 es una mezcla de la variación que recibe (CVLL1) y de su propia varia- ción (CVT): ‫ܸܥ‬‫ʹܮܮ‬ ʹ ൌ ‫ܸܥ‬ܵͳ ʹ ൌ ͲǡͶͻ ή ‫ܸܥ‬ܶ ʹ ൅ Ͳǡͷͳ ή ‫ܸܥ‬‫ͳܮܮ‬ ʹ RESUMEN DE LA ECUACIÓN VUT Y LA LEY DE LITTLE A continuación se expone un resumen de las consecuencias que se pueden deducir de la ecuación VUT y la ley de Little: x LT = VUT+T — El lead time depende de T y del efecto amplificador combi- nado de V y u/(1-u) sobre T. — La variación, ya sea de los tiempos de proceso o de los tiempos entre llegadas de los lotes, amplifica el efecto negativo de una elevada utilización sobre el lead time. — La variación de los tiempos de proceso de los lotes depende de la variación de los tiempos de cambio, de las averías, de los reprocesos, de la variación en el tamaño de los lotes, de la variación de los tiempos de ciclo, etc. — Las averías aumentan T, aumentan la utilización «u» y au- mentan la variación de los tiempos de proceso CVT.
  • 39. 2. El lead time, el inventario, la utilización y la variación 23 — Una alta utilización de máquina y lead time pequeños solo son compatibles cuando la variación es reducida. — La reducción de los tiempos de cambio disminuye T y, por lo tanto, disminuye la utilización «u». — La reducción del tamaño medio de los lotes que llegan a una máquina, si no va acompañada de una reducción de los tiempos de cambio de ésta, tiene dos efectos opuestos sobre el lead time. Por un lado, disminuye el tiempo de proceso medio T, lo cual reduce el lead time. Por otro lado, al aumentar el número de lotes que llegan a la máquina, au- menta el número de cambios y la utilización «u», lo cual in- crementa el lead time. Si partimos de una situación inicial con lotes grandes y reducimos paulatinamente el tamaño medio de los lotes que llegan a la máquina, el lead time irá disminuyendo hasta un determinado punto a partir del cual éste crecerá rápidamente. x Producción = Inventario/Lead time — Si el flujo/cadencia de producción se mantiene constante, la ley deLittle nos muestra que inventario y lead time están vinculados entre sí. — En términos generales, la combinación de alta variación, alta utilización de las máquinas y lotes grandes, se traduce en largos lead time y, de acuerdo a la ley de Little, en altos inven- tarios, lo cual degrada la eficiencia del sistema productivo. Como ya hemos mencionado anteriormente, a lo largo de los pró- ximos capítulos comprobaremos mediante la ecuación VUT y la ley de Little de qué forma las metodologías y herramientas del lean ma- nufacturing, pensadas para incrementar la eficiencia mediante la eli- minación del despilfarro, mejoran el binomio lead time/inventario del sistema de fabricación.
  • 40.
  • 41. 25 3. La casa del lean manufacturing, la eficiencia y el despilfarro El lean manufacturing es un nuevo modelo de organización y gestión del sistema de fabricación que persigue la mejor calidad, el menor lead time y el menor coste mediante la eliminación continua del despilfarro. En la década de los setenta, Toyota desarrolló una analogía similar a la representada en la Figura 3-1 para enseñar su modelo productivo a sus proveedores. Los objetivos del lean manufacturing, expresados en el frontispicio de la casa, se sustentan sobre dos pilares: Just In Time (JIT) y Jidoka (automatización con un toque humano). Los pilares se apoyan sobre tres bases: Estabilidad, Estandarización y Heijunka (producción nivelada). La casa del lean manufacturing está construi- da sobre la confianza y cooperación entre dirección y trabajadores, el respeto y el liderazgo. A lo largo de los siguientes capítulos, seguiremos esta analogía para exponer las técnicas y metodologías del lean manufacturing. Figura 3-1. La casa del lean manufacturing
  • 42. Lean manufacturing 26 LIDERAZGO, RESPETO, CONFIANZA Y COOPERACIÓN La implantación de las metodologías y herramientas del lean ma- nufacturing es muy sensible a la actitud y participación de las perso- nas. Es imprescindible que la dirección lidere, impulse y apoye, con rigor y constancia, el lean manufacturing. Asimismo, para que los resultados sean sostenibles a largo plazo es necesario que dichas me- todologías se apliquen en un entorno de respeto y confianza mutua entre la dirección y los trabajadores. El lean manufacturing persigue la eliminación del despilfarro, no pretende suprimir personas. Si como resultado de la eliminación con- tinua del despilfarro fuéramos prescindiendo paulatinamente de per- sonas, sería muy difícil construir un entorno de respeto, confianza y cooperación. Si pensamos abordar seriamente un proyecto de lean manufactu- ring, es necesario prever que la reducción del despilfarro, la reduc- ción de costes y la consiguiente liberación de recursos deberán ir acompañados a medio plazo de un crecimiento del número de clientes, de nuevos productos y de nuevas ventas. La confianza es clave En Toyota, el personal fijo sabe que su cooperación en la elimi- nación continua del despilfarro no pone en peligro su puesto de trabajo, todo lo contrario. También sabe que, en caso de dificulta- des excepcionales, la dirección agotará todas las posibilidades antes de recurrir al despido forzoso. Así ha sido durante la crisis/recesión iniciada en el verano del 2008. Toyota, primer fabricante mundial de automóviles, entró en pérdidas (4.000 millones de $) en el año fiscal 2009, por primera vez desde 1950. Un año después, Toyota volvió a los beneficios sin recurrir al despido forzoso de su perso- nal fijo (Liker Ogden 2011, 25, 35, 60). Hay que decir que Toyota suele contar normalmente con un margen amplio de horas extra y personal eventual. En palabras de Eiji Toyoda: «La confianza es clave».
  • 43. 3. La casa del lean manufacturing, la eficiencia y el despilfarro 27 EFICIENCIA La eficiencia de una fábrica o de un proceso industrial se mide mediante indicadores basados en el cociente de los resultados obte- nidos entre los recursos empleados (Figura 3-2). ‫݂ܽ݅ܿ݊݁݅ܿ݅ܧ‬ ൌ ܴ݁‫ݏ݋݀ܽݐ݈ݑݏ‬ሺ‫ݏݐݑ݌ݐݑ݋‬ሻ ܴ݁ܿ‫ݏ݋ݏݎݑ‬ሺ݅݊‫ݏݐݑ݌‬ሻ Figura 3-2. La eficiencia En general, cuando pretendemos mejorar la eficiencia de un pro- ceso industrial pensamos en maximizar los resultados a obtener a partir de unos recursos disponibles. ‫݂ܽ݅ܿ݊݁݅ܿ݅ܧ‬ ൌ ܴ݁‫ݏ݋݀ܽݐ݈ݑݏ‬ሺ݉ܽ‫ݎܽݖ݅݉݅ݔ‬ሻ ܴ݁ܿ‫ݏ݈ܾ݁݅݊݋݌ݏ݅݀ݏ݋ݏݎݑ‬ Mejorar la eficiencia mediante el aumento de los resultados tiene sentido en épocas de prosperidad o en mercados en crecimiento. Desgraciadamente, los periodos de crecimiento se suelen alternar con periodos de estancamiento y recesión, durante los cuales no es válida la citada fórmula para mejorar la eficiencia. Quizá no sea casualidad que el Sistema de Producción de Toyota (TPS) iniciase su andadura en el Japón de principios de la década de los cincuenta, en tiempos de penuria. En términos generales, el lean manufacturing aborda la me- jora de la eficiencia desde otra perspectiva: trata de conseguir los re- sultados esperados minimizando los recursos a utilizar. ‫݂ܽ݅ܿ݊݁݅ܿ݅ܧ‬ ൌ ܴ݁‫ݏ݋݀ܽݎ݁݌ݏ݁ݏ݋݀ܽݐ݈ݑݏ‬ ܴ݁ܿ‫ݏ݋ݏݎݑ‬ሺ݉݅݊݅݉݅‫ݎܽݖ‬ሻ
  • 44. Lean manufacturing 28 Esta opción, que presenta más dificultades y requiere nuevas des- trezas, tiene sus ventajas. Si una empresa es capaz de mejorar la efi- ciencia en tiempos de estancamiento, probablemente no tendrá dificultades en seguir haciéndolo en épocas de bonanza. El camino inverso es más difícil. Finalmente, no debemos confundir eficacia y eficiencia. Los indi- cadores de eficacia de un proceso industrial miden exclusivamente el grado de consecución de los resultados esperados, sin relacionarlos con los recursos empleados. Un proceso puede ser muy eficaz (consi- gue los resultados) pero muy poco eficiente (despilfarra recursos). Por ejemplo: x Entregamos nuestros productos al cliente con un nivel de «ppm» (partes defectuosas por millón) inferior al acordado, pero a costa de emplear un «batallón» de personas inspeccionando o reprocesando los productos a la salida del proceso. x Nuestro cliente está satisfecho con el nivel de servicio (% de pedidos entregados dentro de plazo), pero lo conseguimos a costa de contratar frecuentes transportes urgentes. VALOR AÑADIDO Y DESPILFARRO En sentido estricto, un proceso industrial añade valor únicamente durante el tiempo en el que modifica la forma o las propiedades del producto para lograr los requisitos que el cliente valora. En determi- nados procesos industriales, el valor añadido (VA) es aportado por la máquina, y en otros, el VA es aportado por el operario. El despilfarro,1 en japonés «muda», es cualquier actividad que con- sume recursos (aumenta el coste) y no añade valor (NVA) para el cliente. 1 Es importante diferenciar entre despilfarro (en inglés, «waste») y pérdi- das (en inglés, «losses»). El concepto «pérdidas» se expone en el capítulo dedicado al TPM.
  • 45. 3. La casa del lean manufacturing, la eficiencia y el despilfarro 29 En términos generales, podemos decir que el lean manufacturing persigue la mejora de la eficiencia del sistema de fabricación actuan- do sobre el lado de los recursos (denominador). Como los recursos principales del sistema de fabricación son personas, materiales y má- quinas, el lean manufacturing tratará de eliminar los despilfarros relacionados con los citados recursos. ‫݂ܽ݅ܿ݊݁݅ܿ݅ܧ‬ ൌ ܴ݁‫ݏ݋݀ܽݎ݁݌ݏ݁ݏ݋݀ܽݐ݈ݑݏ‬ ܴ݁ܿ‫ܣܸ݊ܽݐݎ݋݌ܽ݁ݑݍݏ݋ݏݎݑ‬ ൅ ݀݁‫ܣܸܰݏ݋ݎݎ݂݈ܽ݅݌ݏ‬ En mercados transparentes y competitivos, el precio de venta viene fijado por el mercado. En estas circunstancias, para obtener beneficios tenemos que actuar sobre los costes. Por fortuna, en la mayoría de las fábricas, la proporción del coste de los recursos que realmente aportan valor añadido (VA) es muy pequeña, y hay enormes oportunidades de mejora en la eliminación del despilfarro (NVA). Véase la Figura 3-3. Figura 3-3. El coste de los recursos que añaden valor (VA) es muy pequeño Gemba Anteriormente hemos mencionado que Taiichi Ohno desarrolló las metodologías y técnicas del TPS de forma empírica, por medio del con- traste prueba y error en la fábrica de las ideas surgidas de la observación directa de los hechos. Taiichi Ohno insistía en que, para poder resolver un problema o mejorar un proceso, debemos comprender con profun- didad la situación real, y para ello debemos observar directamente los
  • 46. Lean manufacturing 30 hechos en el gemba. «Gemba» es una palabra japonesa que, en el contex- to del lean manufacturing, significa «el lugar real/verdadero de la fábri- ca donde se crea valor». No debemos tomar decisiones basadas en las suposiciones de otras personas que no han estado en el gemba. En palabras de Fujio Cho —chairman honorario de Toyota—, «ve a mirar [al gemba], pregunta por qué, muestra respeto» (J. Womack 2011). Los siete despilfarros De la observación directa de los hechos en el gemba, Taiichi Ohno identificó siete despilfarros (muda): x Sobreproducción: producir por adelantado, producir más de lo que actualmente necesitan los procesos siguientes o el cliente. Genera exceso de inventario, movimientos innecesarios de ma- teriales y operarios, oculta los defectos. Es el peor de los despil- farros. x Inventario innecesario: exceso de inventario de materias primas, componentes, producto en curso (WIP, Work In Process) y pro- ducto terminado; más inventario del necesario para satisfacer la demanda del cliente. x Movimientos innecesarios de materiales: exceso de movimientos causados por un layout deficiente, la producción en lotes, el in- ventario... x Espera del operario: el operario espera a que la máquina termine su ciclo, espera materiales, espera a que arreglen la máquina, espera instrucciones... x Movimientos del operario que no añaden valor: movimientos del operario que no modifican la forma o las propiedades del pro- ducto. Por ejemplo, andar para traer utillajes y materiales, buscar una herramienta, cargar una pieza en la máquina, amarrar una pieza en el utillaje, descargar una pieza de la máquina… x Defectos, selecciones, reprocesos y chatarra: los defectos represen- tan un despilfarro de material y esfuerzo humano. Los defec- tos dan lugar a selecciones, reprocesos y chatarra. La sobre- producción amplifica su efecto. La combinación de defectos y altos inventarios pueden generar costosísimas selecciones y
  • 47. 3. La casa del lean manufacturing, la eficiencia y el despilfarro 31 segregaciones en la fábrica (controlled shipping level 1) y en casa del cliente (controlled shipping level 2). x Sobreprocesos: procesos que transforman propiedades del pro- ducto que el cliente no aprecia. Son procesos innecesarios, que no añaden valor. Su origen está en productos o procesos mal diseñados: aplicar más puntos de soldadura de los necesarios, utilizar más tornillos de los necesarios, utilizar tornillos más largos de lo necesario, cordones de soldadura con más espesor que el necesario, mecanizar superficies con menos rugosidad de la necesaria… A estos siete despilfarros podemos añadir el empleo de máquinas más grandes, más complejas y/o más costosas de lo necesario, la ocu- pación de más espacio del necesario… Es conveniente resaltar que, con carácter general, el lean manufac- turing prioriza la saturación del trabajador antes que la saturación de máquinas y equipos. Este punto es muy importante y se trata en de- talle en los capítulos dedicados al just in time. Despilfarro del conocimiento Ya se ha mencionado anteriormente que la implantación de los métodos y técnicas del lean manufacturing es muy sensible a la parti- cipación de las personas. Además de los despilfarros enumerados en el apartado anterior, hay un despilfarro inmaterial, probablemente el más importante y el más extendido: el despilfarro del conocimiento. Incurrimos en él cuando no facilitamos a las personas la posibilidad de aportar sus capacidades y experiencia para mejorar los procesos y resolver problemas. Indica falta de respeto y confianza; valores estos sobre los que debe construirse un proyecto lean. EL TRABAJO MANUAL Si analizamos el trabajo manual de un operario que interviene en un proceso industrial, podemos clasificar sus movimientos en tres categorías (Figura 3-4):
  • 48. Lean manufacturing 32 x Valor Añadido (VA): movimientos del operario que modifican la forma o las propiedades del producto para conseguir los requi- sitos que el cliente valora. x No Valor Añadido Necesario (NVAN): movimientos del operario que no añaden valor para el cliente (no modifican la forma o las propiedades del producto) pero son necesarios según el estado actual de la técnica. Son necesarios mientras no se modifiquen el diseño del producto, la máquina, el utillaje o la herramienta. Por ejemplo, cargar una pieza en la máquina, soltar una pieza del utillaje, coger un componente para ensamblarlo… x No Valor Añadido Innecesario (NVAI): movimientos del operario que no añaden valor para el cliente, son superfluos y pueden eliminarse fácilmente del proceso. Por ejemplo, andar varios pasos para coger un componente, buscar una herramienta… Es conveniente resaltar que en un proceso semiautomático, en el cual se ha automatizado solo la operación que añade valor a la pieza (el VA es aportado por la máquina), el trabajo manual de descargar, cargar y accionar el pulsador de marcha no añade valor pero es nece- sario (NVAN). De la misma forma, el trabajo del personal indirecto que apoya un proceso industrial siempre será No Valor Añadido (NVA); una parte del mismo será necesaria para mantener una buena eficiencia del proceso, y otra parte quizá sea superflua. Figura 3-4. Movimientos del operario en un proceso manual
  • 49. 3. La casa del lean manufacturing, la eficiencia y el despilfarro 33 MURA, MURI Y MUDA El TPS distingue dos situaciones en la fábrica, mura y muri, que generan despilfarro (muda) y, por lo tanto, conviene evitarlas: x Mura: variación en los procesos productivos. Nos obliga a so- bredimensionar los recursos —personas, equipos y materiales— para la situación más desfavorable o a sobrecargar los recursos existentes. x Muri: sobrecarga de personas y/o máquinas. La sobrecarga de las máquinas genera averías y defectos. La sobrecarga de las personas genera problemas de seguridad y calidad. En el ejemplo de la Figura 3-5, el cliente demanda 8 piezas cada 2 días. El proceso T trabaja a un turno y tiene una capacidad de 4 piezas/turno. El suministro diario de piezas al proceso T presenta mura (variación), lo cual un día provocará muda (desocupación, despilfarro del tiempo de la máquina y el operario) y otro día pro- vocará muri (sobrecarga, prisas, horas extra…), lo cual provocará a su vez más despilfarro (averías, accidentes…). Como alternativa, la variación (mura) en el suministro diario de piezas al proceso T podría «pagarse» mediante otro tipo de despilfa- rro (muda): inventario a la entrada del proceso T. Figura 3-5. Mura, muri y muda
  • 50. Lean manufacturing 34 EL LEAN MANUFACTURING Y LA VARIACIÓN En el apartado anterior hemos visto cómo el TPS, en sus orígenes, a partir de la observación en el gemba, sin construir modelos mate- máticos, identifica de forma práctica cómo la variación (mura) está detrás de una parte de los despilfarros. Teniendo esto en cuenta, po- demos precisar que el lean manufacturing es un conjunto coherente de metodologías y técnicas que tiene como objetivo mejorar la cali- dad, el lead time y la eficiencia del sistema de producción mediante la eliminación constante del despilfarro, ya sea de forma directa o bien a través de la reducción de la variación (mura). En términos generales, la literatura especializada sobre el lean manufacturing dedica mucho espacio al despilfarro, mientras la va- riación pasa casi desapercibida. En el capítulo anterior, las ecuaciones de la teoría de colas y la dinámica de sistemas nos muestran cómo la variación está detrás de uno de los despilfarros más graves, el bino- mio lead time/inventario, causa a su vez de otros despilfarros (defec- tos ocultos, movimientos de personas y materiales, etc.). En los capí- tulos siguientes se prestará atención al efecto de las herramientas y metodologías del lean manufacturing tanto sobre los despilfarros como sobre la variación.
  • 51. 35 4. Estabilidad (I). Las cinco S ESTABILIDAD El primer cimiento de la casa del lean manufacturing es la estabilidad de los procesos. La estabilidad persigue la eliminación del despilfarro y la reducción de la variación en la máquina y en su entorno (el puesto de trabajo) mediante la aplicación de dos metodologías: las cinco S y el TPM (Mantenimiento Productivo Total). LAS CINCO S La expresión «cinco S» proviene de las cinco palabras japonesas seiri (separar), seiton (ordenar), seiso (limpiar), seiketsu (control visual) y shitsuke (disciplina), que resumen los cinco pasos a seguir para im- plantar esta metodología. Las cinco S son una metodología enfocada a mejorar las condiciones del puesto de trabajo, que propicia:
  • 52. Lean manufacturing 36 x Mejorar la seguridad y calidad. x Reducir las averías. x Reducir los tiempos de cambio (muda) y su variación (mura) al eliminar las búsquedas y minimizar desplazamientos a la hora de manipular los utillajes y herramientas necesarios para el cambio. x Reducir el tiempo de ciclo del operario y su variación (mura) al disponer de forma adecuada las herramientas y útiles necesa- rios para realizar el ciclo de trabajo. Las cinco S no son zafarranchos de limpieza ni una cuestión estéti- ca. Las cinco S son una metodología muy sencilla que requiere, como el resto de metodologías del lean manufacturing, rigor y constancia. Las cinco S son el paso previo a la implantación del TPM (Manteni- miento Productivo Total). Figura 4-1. Los cinco pasos de las cinco S Para implantar las cinco S en un área piloto previamente elegida, seguiremos los cinco pasos de la Figura 4-1. Separar (seiri) Este primer paso consiste en separar los elementos del puesto de trabajo en dos categorías: necesarios e innecesarios. Son innecesarios aquellos elementos que no prevemos utilizar a corto y medio plazo en las actividades normales de producción. Los elementos innecesa- rios entorpecen la utilización de los elementos necesarios y son una fuente de variación.
  • 53. 4. Estabilidad (I). Las cinco S 37 Una vez realizada la separación, retiraremos del puesto de trabajo todos los elementos innecesarios. Aquellos elementos sobre los cuales tengamos dudas sobre su utilización futura, se identificarán, listarán y custodiarán en un almacén temporal. Pasado un tiempo determi- nado, tomaremos una decisión firme sobre su categoría: necesarios o innecesarios (véase Figura 4-2). Figura 4-2. Separar elementos innecesarios y necesarios Ordenar (seiton) Una vez eliminados los objetos innecesarios, ubicaremos e identi- ficaremos los elementos necesarios de tal forma que el operario los pueda encontrar, utilizar y reponer en su sitio fácilmente: x Definiremos una ubicación para cada elemento necesario. Un sitio para cada objeto y cada objeto en su sitio. Dispondremos los ele- mentos necesarios de forma ergonómica, y aquellos que se utilicen frecuentemente los colocaremos más próximos al lugar de uso. x Identificaremos mediante símbolos las ubicaciones de los objetos necesarios. Los símbolos pueden ser siluetas pintadas, huecos con la forma del elemento, iconos, colores, nombres, referencias… x La identificación puede ser macro vertical (símbolos en pare- des), macro horizontal (símbolos en el suelo) y micro (pequeños símbolos en paneles de herramientas, estanterías…).
  • 54. Lean manufacturing 38 El desorden ocasiona búsquedas y desplazamientos innecesa- rios. Las búsquedas son un despilfarro de tiempo en sí mismas y una fuente de variación. El orden contribuye directamente a la eliminación de las búsquedas y la reducción de los desplazamien- tos del operario, y nos permite conocer en todo momento si nos falta algún elemento necesario. El orden reduce el despilfarro y la variación. Limpiar (seiso) Una vez ordenados los elementos necesarios daremos el tercer paso. Para ello llevaremos a cabo las siguientes tareas: x Eliminar los focos de suciedad: fugas de aceite, agua, taladrina… x Evitar la dispersión de la suciedad: bandejas de recogida de aceite, pantallas para evitar la caída al suelo de viruta, grana- lla… x Facilitar el acceso a los lugares de difícil limpieza o bien evitar la entrada de suciedad en dichos lugares. x Realizar de forma correcta los arreglos improvisados llevados a cabo con cartones, cinta adhesiva, bridas de plástico, alambres, cuerdas, maderas… x Sustituir los elementos estropeados o rotos. x Definir e implantar un procedimiento de limpieza. La suciedad es una de las principales causas de las averías, ya que dificulta la detección de situaciones anómalas y provoca el deterioro acelerado de componentes. La tercera S contribuye directamente a la reducción de las averías, las cuales son un despilfarro de tiempo en sí mismas y una fuente de variación. Control visual (seiketsu) Una vez implantados los tres primeros pasos, definiremos están- dares (una referencia con la que comparar) claros y simples para el control visual del puesto de trabajo, de tal forma que las situaciones anómalas resulten obvias. Para ello, hay que:
  • 55. 4. Estabilidad (I). Las cinco S 39 x Delimitar los rangos de funcionamiento (zonas verdes y rojas) en los instrumentos indicadores de presión, amperaje, tempera- tura… x Definir el nivel mínimo y máximo en los visores de aceite. x Identificar en los puntos de llenado los tipos de aceites y lubri- cantes a emplear. x Identificar, mediante colores y flechas, el tipo de fluido y senti- do del flujo en tuberías y conducciones. x Identificar el estado de las llaves de paso: normalmente abiertas (color verde) o normalmente cerradas (color rojo). x Marcar cantidades mínimas y máximas para controlar visual- mente los stocks de consumibles utilizados en el puesto de tra- bajo. x Sustituir, donde sea posible, los carenados de chapa por tapas de policarbonato transparente para poder inspeccionar el esta- do de elementos internos de la máquina como correas, cade- nas… Figura 4-3. Estándares para el control visual de situaciones anómalas Disciplina (shitsuke) La disciplina consiste en mantener los estándares establecidos en los cuatro pasos anteriores. La tarea de esta fase se ciñe a la realiza- ción de auditorías periódicas y acciones correctoras para asegurarnos de que se alcanza y mantiene el nivel de cinco S deseado.
  • 56. Lean manufacturing 40 Para implantar las cinco S en un área piloto, necesitaremos un panel de gestión donde, para cada S, mostraremos su definición, ejemplos con fotos del antes y el después, una lista de acciones realizadas/pendientes y un indicador. Una vez que las cinco S hayan sido implantadas y nos hayamos asegurado de que los re- sultados se mantienen a lo largo del tiempo, podremos retirar el panel de gestión. No obstante, seguiremos realizando auditorías periódicas y mantendremos un indicador global de la evolución de las cinco S. Son frecuentes los fracasos en la implantación y mantenimiento de las cinco S, generalmente debidos a la falta de visión, rigor y constancia por parte de la dirección. Si no alcanzamos y mantene- mos un nivel correcto de cinco S será muy difícil avanzar en la im- plantación de otras metodologías del lean manufacturing. En términos generales, no es acertado centrarse en una herramien- ta o metodología del lean manufacturing y extenderla a lo largo y ancho de toda la fábrica. Este tema se trata con más detalle en el úl- timo capítulo, dedicado a la forma de abordar la implantación del lean manufacturing en la empresa. LAS CINCO S Y LA EFICIENCIA En este capítulo se ha expuesto cómo las cinco S contribuyen di- rectamente, entre otras cosas, a la eliminación de las búsquedas y desplazamientos innecesarios y a la reducción de las averías. Cuando buscamos un elemento que necesitamos para realizar un cambio de referencia, no sabemos cuánto tiempo vamos a emplear en encontrar- lo: diez segundos, cinco minutos, media hora, o, simplemente, puede que no lo encontremos. Las búsquedas son un despilfarro directo del tiempo del operario (muda) y una fuente de variación (mura). Lo mismo podemos decir sobre las averías. Recordemos el significado de los términos de la ecuación LT = = VUT+T: x El término T (media de los tiempos de proceso de los lotes en la máquina), por definición, incluye el tiempo de cambio, el tiempo
  • 57. 4. Estabilidad (I). Las cinco S 41 de procesar todas las unidades del lote y el tiempo perdido en averías, reprocesos, etc. x U = u/(1-u), donde u = T/TLL. x TLL es la media de los tiempos entre llegadas de los lotes a la máquina (factor externo, ajeno a la máquina). x V = ½ (CVT 2 + CVLL 2) = semisuma de los cuadrados de los coefi- cientes de variación de los tiempos de proceso T y de los tiempos entre llegadas TLL. A continuación analizamos el efecto de las cinco S sobre los tér- minos de la ecuación VUT: x Al eliminar las búsquedas, se reducen los tiempos de cambio y por lo tanto disminuye T. x Un puesto de trabajo manual ordenado ayuda a reducir el tiempo de ciclo, con lo cual, en estos casos, también disminuye T. x Al disminuir T, se reduce la utilización «u», y por lo tanto dis- minuye su factor amplificador U. x Al eliminar las búsquedas, se reduce la variación en los tiempos de cambio y por lo tanto disminuye la variación de T, es decir, disminuye uno de los componentes de V. x De igual modo, al reducir las averías, disminuyen T, U y V. x Al disminuir T, U y V, evidentemente, se reduce el lead time LT. Vemos pues cómo las cinco S, además de eliminar directamente determinados despilfarros (tiempo del operario en desplazamientos innecesarios, búsquedas, esperas…), tienen un efecto indirecto posi- tivo en el lead time medio de los lotes en atravesar la máquina/puesto de trabajo y, de acuerdo a la ley de Little, en el inventario medio a la entrada de la citada máquina.
  • 58.
  • 59. 43 5. Estabilidad (II). TPM MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL (TPM) El Mantenimiento Productivo Total (TPM) es en sí mismo un pa- radigma de gestión del sistema productivo. El lean manufacturing no comparte el principal indicador que utiliza el TPM, el OEE (Overall Equipment Effectiveness), sin embargo aprovecha sus metodologías para conseguir estabilidad en la máquina. Seiichi Nakajima (1928-2015), miembro del JIPM (Japan Institute of Plant Maintenance), desarrolló el TPM a partir del mantenimiento preventivo, procedente de Estados Unidos, que él introdujo en Japón en 1951. Publicó Introduction to TPM (Total Productive Maintenance) (Nakajima 1988). El TPM comenzó a implantarse en empresas japonesas en la déca- da de los setenta. Nippondenso —empresa participada por el grupo Toyota— fue la primera empresa en obtener en 1971 la certificación
  • 60. Lean manufacturing 44 TPM concedida por el JIPE (Japan Institute of Plant Engineers), orga- nización predecesora del JIPM. Objetivos del TPM El TPM tiene por objetivo maximizar la eficiencia global de los equipos productivos, el OEE (Overall Equipment Effectiveness), y optimizar el coste en que incurren durante todo su ciclo de vida (LCC, Life Cycle Cost), para ello involucra a todos los departamentos de la empresa: Producción, Mantenimiento, Ingeniería de Planta, In- geniería de Procesos, Calidad, Compras… Los pilares del TPM El Mantenimiento Productivo Total se basa en cinco pilares: 1. La implantación de un sistema de mejora del OEE mediante la eliminación de las «pérdidas». 2. La implantación de un programa de «mantenimiento autóno- mo» llevado a cabo por los operarios de producción. 3. La implantación de un programa de «mantenimiento planifi- cado» (preventivo y predictivo) llevado a cabo por el personal de mantenimiento. 4. El establecimiento de una sistemática de «prevención del mantenimiento» en la fase de diseño de los nuevos equipos para minimizar las necesidades y el coste de su mantenimien- to, mediante el feedback a la ingeniería de diseño —propia o del proveedor— sobre los puntos débiles de los equipos que actualmente se están utilizando. Una parte muy importante del coste en que incurren los equipos durante todo su ciclo de vida viene determinada por el diseño. 5. La implantación de planes de formación y entrenamiento para mejorar las capacidades del personal de producción y mante- nimiento. En este capítulo se expondrán los dos primeros pilares del TPM, los relacionados con el OEE y el mantenimiento autónomo.
  • 61. 5. Estabilidad (II). TPM 45 OEE (OVERALL EQUIPMENT EFFECTIVENESS) Así como en el lean manufacturing hablamos de la eliminación del despilfarro de los recursos (principalmente personas y materiales), el TPM persigue maximizar los resultados de los equipos/máquinas. El OEE es el indicador principal del TPM y mide la eficiencia global de los equipos. En este caso, el recurso disponible (dato fijo) es el tiempo planificado de un determinado equipo productivo, del cual el TPM quiere conocer y maximizar sus resultados: el tiempo efectivo. ܱ‫ܧܧ‬ሺΨሻ ൌ ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ሺ‫݈ܾ݁ܽ݅ݎܽݒ‬ሻ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ሺ݂݆݅‫݋‬ሻ Para maximizar los resultados, el tiempo efectivo, el TPM persigue minimizar las «pérdidas» (Figura 5-1). ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ൌ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ െ ܲ±‫ݏܽ݀݅݀ݎ‬ Las pérdidas El TPM desglosa las pérdidas de tiempo de la máquina/equipo en: x Pérdidas de disponibilidad:1 es el tiempo perdido por la máquina en averías, esperas y cambios de referencia. Si restamos las pérdidas de disponibilidad al tiempo planifica- do, obtenemos el tiempo disponible: ܶ‫݈ܾ݁݅݊݋݌ݏ݅ܦ‬ ൌ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ െ ܲ±‫݈ܾ݈ܾ݀ܽ݀݅݅݅݅݊݋݌ݏ݅݀ݏܽ݀݅݀ݎ‬ x Pérdidas de rendimiento: es el tiempo perdido por la máquina en microparadas y ciclos lentos. Las pérdidas de rendimiento no se pueden obtener directamen- te sin la ayuda de medios técnicos para capturar la información electrónica del autómata programable del equipo. Sin embargo, 1 Es opcional y razonable adoptar el criterio de incluir en las pérdidas de disponibilidad el tiempo dedicado a la limpieza y al mantenimiento preven- tivo del equipo. Sea cual sea el criterio elegido, es conveniente mantenerlo si queremos no perder la consistencia de los indicadores.
  • 62. Lean manufacturing 46 podemos calcularlas de forma indirecta. Para ello, calcularemos previamente el tiempo de funcionamiento neto como el tiempo empleado en fabricar las piezas buenas y malas a velocidad es- tándar: ܶ‫݋ݐ݁ܰ݋ݐ݊݁݅݉ܽ݊݋݅ܿ݊ݑܨ‬ ൌ ෍ ܰ͑‫ܭܱܰݕܭܱݏܽݖ݁݅݌‬ ൈ ݈ܶܿ݅ܿ‫ݎܽ݀݊žݐݏ݁݋‬ Y a continuación: ܲ±‫݋ݐ݊݁݅݉݅݀݊݁ݎݏܽ݀݅݀ݎ‬ ൌ ܶ‫݈ܾ݁݅݊݋݌ݏ݅ܦ‬ െ ܶ‫݋ݐ݁ܰ݋ݐ݊݁݅݉ܽ݊݋݅ܿ݊ݑܨ‬ x Pérdidas de calidad: es el tiempo perdido por la máquina en fa- bricar piezas defectuosas desde el arranque (una vez realizado el cambio de referencia) hasta que se estabiliza la producción, más el tiempo perdido por fabricar piezas defectuosas durante la producción normal. ܲ±‫݈݀ܽ݀݅ܽܿ݁݀ݏܽ݀݅݀ݎ‬ ൌ ෍ ܰ͑‫ܭܱܰݏܽݖ݁݅݌‬ ൈ ݈ܶܿ݅ܿ‫ݎܽ݀݊žݐݏ݁݋‬ ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ൌ ܶ‫݋ݐ݁ܰ݋ݐ݊݁݅݉ܽ݊݋݅ܿ݊ݑܨ‬ െ ܲ±‫݈݀ܽ݀݅ܽܿݏܽ݀݅݀ݎ‬ De forma alternativa, el tiempo efectivo es igual al tiempo em- pleado en fabricar las piezas buenas a velocidad estándar. ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ൌ ෍ ܰ͑‫ܭܱݏܽݖ݁݅݌‬ ൈ ݈ܶܿ݅ܿ‫ݎܽ݀݊žݐݏ݁݋‬ Figura 5-1. Las pérdidas
  • 63. 5. Estabilidad (II). TPM 47 Disponibilidad, Rendimiento y Calidad Si definimos los siguientes términos: x Disponibilidad (D) = T Disponible / T Planificado x Rendimiento (R) = T Funcionamiento Neto / T Disponible x Calidad (C) = T Efectivo / T Funcionamiento Neto Y multiplicamos D x R x C: ‫ܦ‬ ൈ ܴ ൈ ‫ܥ‬ ൌ ܶ‫݈ܾ݁݅݊݋݌ݏ݅ܦ‬ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ ൈ ܶ‫ܿ݊ݑܨ‬Ǥ ܰ݁‫݋ݐ‬ ܶ‫݈ܾ݁݅݊݋݌ݏ݅ܦ‬ ൈ ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ܶ‫ܿ݊ݑܨ‬Ǥ ܰ݁‫݋ݐ‬ ൌ ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ Entonces, obtenemos: ‫ܦ‬ ൈ ܴ ൈ ‫ܥ‬ ൌ ܶ‫݋ݒ݅ݐ݂ܿ݁ܧ‬ ݈݂ܶܲܽ݊݅݅ܿܽ݀‫݋‬ ൌ ܱ‫ܧܧ‬ ܱ‫ܧܧ‬ ൌ ‫݈ܾ݀ܽ݀݅݅݅݊݋݌ݏ݅ܦ‬ ൈ ܴ݁݊݀݅݉݅݁݊‫݋ݐ‬ ൈ ‫݈݀ܽ݀݅ܽܥ‬ Veamos mediante un ejemplo numérico cómo se calcula el OEE, D, R y C de una máquina durante un turno de trabajo. A lo largo del turno, la máquina ha fabricado dos referencias con distintos tiempos de ciclo estándar. Los datos que necesitamos obtener para realizar los cálculos son los siguientes (Figura 5-2): x Horas planificadas: 7,75 h. Al turno de 8 horas le hemos descon- tado las 0,25 h que la máquina ha estado parada debido al des- canso planificado del personal que la atiende. x Averías: durante el turno, la máquina ha estado parada 15 min por una avería. Se acuerda fijar la frontera entre avería y micro- parada en 5 min. Es decir, solo tomaremos tiempos y anotare- mos como averías aquellas paradas que superen los 5 minutos. x Esperas: 20 min. La máquina ha estado parada 20 minutos mientras esperaba el suministro de materia prima. x Cambios de referencia: durante el turno se han realizado dos cambios de referencia de 30 y 40 minutos. x Tiempos de ciclo estándar de cada referencia: 50 s y 45 s. x Nº de piezas correctas de cada referencia: 224 y 154 unidades.
  • 64. Lean manufacturing 48 x Nº de piezas defectuosas de cada referencia: 20 y 18 unidades. x En este ejemplo, supondremos que no es viable obtener los datos de las pérdidas por microparadas y ciclos lentos ya que no se dispone de los medios técnicos adecuados para capturar la in- formación electrónica del autómata2 (PLC) de la máquina. Figura 5-2. Datos necesarios para calcular el OEE, D, R y C Mediante la ayuda de una sencilla hoja de cálculo (Figura 5-3), po- demos obtener OEE, D, R y C: Figura 5-3. Cálculo de OEE, D, R y C OEE x T Planificado (h) = 7,75. Es el recurso fijo. x T Efectivo (s) = 224·50 + 154·45. Es el resultado del turno: piezas correctas de cada referencia valoradas a su respectivo tiempo de ciclo estándar. 2 PLC = Controlador Lógico Programable (autómata programable).
  • 65. 5. Estabilidad (II). TPM 49 x OEE = T Efectivo / T Planificado = (224·50 + 154·45) / (7,75·3600) = = 65 % Disponibilidad (D) x Pérdidas de disponibilidad (h) = Averías + Esperas + Cambios = = (15 + 20 + 30 + 40) / 60 = 1,75 h x T Disponible (h) = 7,75-1,75 x D = T Disponible / T Planificado = (7,75-1,75) / 7,75 = 77 % Rendimiento (R) x T Funcionamiento Neto (s) = (224+20)·50 + (154+18)·45. Es el tiempo empleado en fabricar las piezas buenas y malas valora- das a su tiempo de ciclo estándar. x R = T Funcionamiento Neto / T Disponible = = [(224+20)·50 + (154+18)·45] / [(7,75-1,75)·3600] = 92 % x Pérdidas de rendimiento (h) = T Disponible x (1-% R) = = (7,75-1,75)·(1-0,92) = 0,46 h. También podría calcularse restan- do el tiempo de funcionamiento neto al tiempo disponible Calidad (C) x C = T Efectivo / T Funcionamiento Neto = = (224·50 + 154·45) / [(224+20)·50 + (154+18)·45] = 91 % x Pérdidas de calidad (h) = (20·50 + 18·45)/3600 = 0,50 h. Es el tiempo perdido en fabricar las piezas defectuosas de cada refe- rencia valoradas a su tiempo de ciclo estándar. También podría calcularse restando el tiempo efectivo al tiempo de funciona- miento neto. Vemos que con muy pocos datos, recogidos manualmente, sin medios electrónicos especiales, podemos obtener mucha información sobre las pérdidas, que puede sernos muy útil para mejorar el OEE de la máquina: x (OEE) 65 % = (D) 77 % x (R) 92 % x (C) 91 % x Durante el turno, la máquina ha tenido un OEE del 65 %, es decir, ha perdido el 35 % del tiempo planificado.
  • 66. Lean manufacturing 50 x Las pérdidas por averías, esperas y cambios representan un 23 % del tiempo planificado. x Las microparadas y ciclos lentos suponen un 8 % del tiempo disponible. x La producción de piezas defectuosas ha hecho perder un 9 % del tiempo de funcionamiento neto, es decir, un 9 % del tiempo que la máquina habría empleado en fabricar las piezas buenas y malas a velocidad estándar. x Si durante el turno hubiéramos anotado el número de micropa- radas, podríamos haber estimado qué parte de las pérdidas de rendimiento (0,46 h) se ha perdido por microparadas y qué parte por ciclos lentos: ܲ±‫ݏܽ݀ܽݎܽ݌݋ݎܿ݅݉ݎ݋݌ݏܽ݀݅݀ݎ‬ ൌ ܰ͑݉݅ܿ‫ݏܽ݀ܽݎܽ݌݋ݎ‬ ൈ ̱ͷ݉݅݊ ܲ±‫ݏ݋ݐ݈݊݁ݏ݋݈ܿ݅ܿݏܽ݀݅݀ݎ‬ ൌ ܲ±‫݋ݐ݊݁݅݉݅݀݊݁ݎݏܽ݀݅݀ݎ‬ െ ܲ±‫ݏܽ݀ܽݎܽ݌݋ݎܿ݅݉ݏܽ݀݅݀ݎ‬ El procedimiento de cálculo seguido en el anterior ejemplo es ex- trapolable a cualquier número de referencias por turno, con tiempos de ciclo estándar iguales o diferentes. En términos generales, el lean manufacturing no utiliza el OEE como indicador, sin embargo es muy importante conocerlo en detalle ya que puede ser conveniente calcularlo y gestionarlo en determina- dos casos, por ejemplo: x Una máquina/equipo limita las ventas. Estaríamos ante un caso en que necesitamos aumentar los resultados en lugar de reducir los recursos. x En áreas intensivas en maquinaria, donde el VA es aportado por las máquinas, no por las personas. Pérdidas esporádicas y crónicas Siguiendo con el ejemplo anterior, si tomáramos datos y calculá- ramos las pérdidas de la máquina durante un periodo de tiempo su- ficiente, quizá nos encontraríamos con pérdidas esporádicas y pérdi- das crónicas (Figura 5-4).
  • 67. 5. Estabilidad (II). TPM 51 Figura 5-4. Pérdidas crónicas y esporádicas x Una pérdida esporádica tiene su origen en una causa simple, próxima en el espacio y en el tiempo, generalmente fácil de identificar. x Las pérdidas crónicas son producidas por varias causas inde- pendientes entre sí o por una combinación de causas. Las pér- didas crónicas permanecen más o menos estables a lo largo del tiempo. Los métodos para eliminar las pérdidas crónicas y las pérdidas es- porádicas son distintos. Esta cuestión se amplía en el último capítulo, en el apartado dedicado a la mejora continua. DETERIORO NATURAL Y DETERIORO ACELERADO Las máquinas y equipos, a pesar de que se utilicen y mantengan correctamente, sufren inevitablemente un deterioro físico al que denominaremos deterioro natural. El deterioro acelerado es el dete- rioro que ocurre antes que el deterioro natural. Generalmente ocu- rre por no limpiar, no ajustar, no lubricar y/o una sobrecarga de tra- bajo (muri). Supongamos dos conjuntos de máquinas idénticas. Uno de ellos —máquinas rojas— no se limpia, no se inspecciona, no se lubrica y es sometido a cargas de trabajo excesivas; el otro conjunto —máquinas
  • 68. Lean manufacturing 52 verdes— se mantiene y se utiliza correctamente. Todas las máquinas llevan montado el componente «C», sometido a deterioro. Si repre- sentamos (Figura 5-5) las distribuciones del tiempo de vida de los componentes «C» de las máquinas rojas (deterioro acelerado) y de las máquinas verdes (deterioro natural), podemos observar lo siguiente: x El tiempo de vida medio de los componentes «C» sometidos a deterioro acelerado (máquinas rojas) es menor que en el caso de deterioro natural (máquinas verdes). x La variación del tiempo de vida de los componentes «C» en de- terioro acelerado es mayor que en el caso de deterioro natural. x La distribución del tiempo de vida de los componentes «C» en deterioro acelerado no es normal (gaussiana), es errática. x No es posible hacer estimaciones fiables sobre la vida de los componentes «C» cuando estos se encuentran en deterioro ace- lerado. Figura 5-5. Deterioro natural y deterioro acelerado LA FÁBRICA OCULTA Si observáramos con minuciosidad las máquinas y equipos de una fábrica tradicional encontraríamos una «fábrica oculta» (Figura 5-6), donde infinidad de fallos y situaciones anómalas (suciedad, contami- nación, pérdida de aprietes, oxidación, ruidos, vibraciones, sobreca- lentamientos, desgaste…) son el caldo de cultivo de futuras averías.
  • 69. 5. Estabilidad (II). TPM 53 Las situaciones anómalas y fallos ocultos hacen que los mecanis- mos y componentes de las máquinas entren en deterioro acelerado; esto acorta la vida de los equipos, aumenta el número de averías y aumenta la variación. Figura 5-6. La fábrica oculta MANTENIMIENTO AUTÓNOMO El mantenimiento autónomo, el pilar más importante del TPM, es una metodología fundamental para el lean manufacturing. La filosofía del mantenimiento autónomo es opuesta al pensamiento de la fábrica tradicional, donde las funciones producir y mantener están separadas: «Yo produzco, tú reparas». El propósito del mantenimiento autónomo es enseñar y transferir a los operarios de producción tareas sencillas, frecuentes e importan- tísimas del mantenimiento preventivo —limpieza, inspección, ajuste y lubricación— que en la fábrica tradicional no se realizan, algo que se debe, en parte, al desconocimiento, y en parte a que el personal especializado de mantenimiento, generalmente escaso, se encuentra ocupado en «apagar fuegos». Mediante las tareas diarias (Figura 5-7) de mantenimiento autó- nomo, los operarios detectan situaciones anómalas —fábrica oculta— y evitan la entrada del equipo en deterioro acelerado.