Propuesta para la implementación de herramientas Lean ...
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Propuesta para la implementación de herramientas Lean Manufacturing en una empresa fabricante de materiales de fricción para sistemas de frenos Maryluz Verdugo Cañón Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería de Sistemas e Industrial Bogotá, Colombia 2021
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Propuesta para la implementación de herramientas Lean Manufacturing en
una empresa fabricante de materiales de fricción para sistemas
de frenos
Maryluz Verdugo Cañón
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería de Sistemas e Industrial
Bogotá, Colombia
2021
Propuesta para la implementación de herramientas Lean Manufacturing en
una empresa fabricante de materiales de fricción para sistemas
de frenos
Maryluz Verdugo Cañón
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Ingeniería Industrial
Director:
Ph.D., Oscar Castellanos Domínguez
Grupo de Investigación:
Biogestión
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería de Sistemas e Industrial
Bogotá, Colombia
2021
Proposal for the implementation of Lean Manufacturing tools in a
company that manufactures friction materials for brake systems
VI Propuesta para la implementación de herramientas lean manufacturing en una empresa fabricante de materiales de fricción para sistemas de frenos
A mi familia:
Mis padres, ejemplo de trabajo y bondad.
Mi compañero de vida, paciencia y apoyo
constante.
Mi hijo, la alegría de cada uno de mis días.
Mis hermanos, compañía fraterna y solidaria.
Declaración de obra original
Yo declaro lo siguiente:
He leído el Acuerdo 035 de 2003 del Consejo Académico de la Universidad Nacional. «Reglamento sobre propiedad intelectual» y la Normatividad Nacional relacionada al respeto de los derechos de autor. Esta disertación representa mi trabajo original, excepto donde he reconocido las ideas, las palabras, o materiales de otros autores.
Cuando se han presentado ideas o palabras de otros autores en esta disertación, he realizado su respectivo reconocimiento aplicando correctamente los esquemas de citas y referencias bibliográficas en el estilo requerido.
He obtenido el permiso del autor o editor para incluir cualquier material con derechos de autor (por ejemplo, tablas, figuras, instrumentos de encuesta o grandes porciones de texto).
Por último, he sometido esta disertación a la herramienta de integridad académica, definida por la universidad.
_
Maryluz Verdugo Cañón
Fecha 13/02/2021
Agradecimientos
A Incolbest S.A, compañía que me ha permitido continuar con mi desarrollo profesional al
brindarme apoyo para la realización de la Maestría en Ingeniería Industrial.
Al ingeniero Oscar Castellanos por su direccionamiento, tiempo e interés para la
realización de éste trabajo y al grupo Biogestión que lidera, por sus aportes constructivos
y los espacios de aprendizaje compartidos.
Al ingeniero Luis Gerardo Astaiza, por su guía en la realización de éste trabajo.
A los ingenieros Jorge Marín y Jhon Salamanca (Ingenieros de Producto), Carlos Tavera
(Jefe de Planta) por su participación en el análisis de causas de la ineficiencia en el área
de perforada banda.
Al ingeniero Marco Alarcón, por su apoyo durante la realización de ésta maestría.
Al equipo de programación, supervisión y colaboradores operativos en la planta Fontibón,
de la cual tengo el gusto de ser líder.
A mi familia, siempre.
Resumen y Abstract IX
Resumen
El presente trabajo de maestría corresponde a los resultados de la investigación realizada
en torno al proceso productivo de la línea de banda pesada de la compañía Incolbest S.A.
El objetivo general consistió en elaborar una propuesta de implementación de
herramientas de mejora continua para el incremento de la productividad en el proceso de
fabricación de bandas de materiales de fricción para sistemas de frenos.
La etapa diagnóstica se realizó siguiendo la metodología de mapeo de la cadena de valor
(herramienta Lean Manufacturing), a partir de la cual se analizaron las causas de la
ineficiencia del proceso productivo y se establecieron acciones de mejora. Finalmente, las
mejoras propuestas son simuladas bajo el enfoque de procesos (simulación de eventos
discretos) en tres escenarios en el software Flexsim. La combinación de la eliminación de
la operación de rectificado final y la implementación de un sistema semiautomático para
los centros de mecanizado de perforado las mejoras que representarían una mayor
eficiencia de producción (8,6 juegos/ operario hora) y un incremento de 38,4% a 47,6% de
tiempo de valor agregado en perforado.
Se pretende que la compañía tenga en cuenta los resultados de las medidas de
desempeño como base para la toma de decisiones, de manera consecuente con los retos
actuales del entorno productivo y la complejidad de los procesos de fabricación.
Palabras clave: (Lean Manufacturing, Mapeo de la Cadena de Valor, Simulación de
eventos discretos, Flexsim).
X Propuesta para la implementación de herramientas lean manufacturing en una empresa fabricante de materiales de fricción para sistemas de frenos
Contenido XI
Abstract
This master thesis presents the results of a research on the production process of the brake
lining line of the company Incolbest S.A. The general objective consisted in developing a
proposal for the implementation of continuous improvement tools that increase productivity
in the process of manufacturing of friction material linings for brake systems.
The diagnostic stage was carried out following the methodology of value stream mapping
(Lean Manufacturing tool), which allowed analyzing the causes of inefficiency in the
production process and establishing improvement actions. Finally, the proposed
improvements were simulated under the process approach (discrete event simulation) in
three scenarios in the Flexsim software. The combination of the elimination of the final
grinding operation and the implementation of a semi-automatic system for the drilling
machining centers were the improvements that would represent greater production
efficiency (8.6 sets / operator hour) and an increase from 38.4% to 47.6% of value-added
time in drilling process.
It is intended that the company takes into account the results of the performance measures
as a basis for decision making, in a consistent manner with the current challenges of the
production environment and the complexity of the manufacturing processes.
Keywords: (Lean Manufacturing, Value Stream Mapping, Discrete Event Simulation,
Flexsim).
XII Propuesta para la implementación de herramientas lean manufacturing en una empresa fabricante de materiales de fricción para sistemas de frenos
Este Trabajo Final de maestría fue calificado en junio de 2021 por los siguientes evaluadores:
Gustavo Bula PhD.
Profesor Departamento de Ingeniería de Sistemas e Industrial Facultad de Ingeniería
Universidad Nacional de Colombia
Wilson Adarme Jaimes PhD. Profesor Departamento de Ingeniería de Sistemas e Industrial
Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de Colombia
Contenido XIII
Contenido
Pág.
Resumen ........................................................................................................................ IX
Lista de figuras ............................................................................................................. XV
Lista de tablas ............................................................................................................. XVI
Introducción .................................................................................................................. 19
1. Objetivos ................................................................................................................. 21
1.1 Objetivo general ............................................................................................... 21
1.2 Objetivos específicos ....................................................................................... 21
2. Marco conceptual ................................................................................................... 22
2.1 Funcionamiento del sistema de frenos .................................................................. 22
2.1.1 Tipos de frenos .............................................................................................. 23
2.1.2 Materiales de fricción ..................................................................................... 25
2.2 Contexto industrial: INCOLBEST S.A ............................................................... 26
2.2.1 Líneas de producción .................................................................................... 27
2.2.1.1 Pastilla .................................................................................................... 27
2.2.1.2 Pasta de Embrague ................................................................................ 29
2.2.1.3 Banda ..................................................................................................... 30
2.2.2 Problemática del proceso de producción de la línea de banda ...................... 32
2.3 Metodologías para el incremento de la productividad ....................................... 36
2.3.1 Conceptos de eficiencia y productividad ........................................................ 36
2.3.2 Principales herramientas para la mejora de la productividad ......................... 36
2.3.3 Lean Manufacturing ....................................................................................... 38
2.3.3.1 Principios Lean Manufacturing ................................................................ 41
2.3.3.2 Beneficios de Implementar Lean Manufacturing ..................................... 42
2.3.4 Mapeo de la cadena de valor ......................................................................... 45
2.3.5 Metodología DMAIC (Definir Medir Analizar Mejorar Controlar) ..................... 46
2.3.6 Integración Lean Manufacturing y DMAIC ...................................................... 48
2.3.7 Lean Manufacturing y Simulación de procesos .............................................. 49
3. Metodología de implementación de herramientas lean ....................................... 51
3.1 Definición del problema .................................................................................... 51
3.1.1 Diagrama SIPOC (Supplier -Input-Process-Output-Customer) ....................... 52
3.1.2 Aspectos críticos para el cliente y el negocio ( VOC, VOB, CTQ´s, CTB´s) ... 52
3.1.3 Matriz de priorización para selección de familia de producto ......................... 53
3.2 Trazado del mapa del estado actual ................................................................. 56
XIV Propuesta para la implementación de herramientas lean manufacturing en una empresa fabricante de materiales de fricción para sistemas de frenos
3.2.1 Recolección de Información: Tiempos de proceso de cada etapa del proceso productivo ................................................................................................................ 57
3.2.2 Flujo de información en la cadena de valor ................................................... 61
3.2.3 Mapa de valor del estado actual del proceso productivo ............................... 62
3.3 Análisis de información y propuestas de mejora ............................................... 66
3.3.1 Análisis de desperdicios en el proceso .......................................................... 66
3.3.1.1 Análisis de causas ineficiencias del área de terminados banda ................... 67
3.3.2 Herramientas Lean aplicables al proceso productivo ..................................... 69
3.3.3 Implementación de mejoras........................................................................... 72
4. SIMULACIÓN DE IMPLEMENTACIÓN DE HERRAMIENTAS LEAN ..................... 77
4.1 Conceptos básicos simulación de eventos discretos ......................................... 78
4.2 Simulación en el Software Flexsim ................................................................... 79
4.2.1 Pasos generales para la simulación en Flexsim ............................................ 80
4.3 Metodología para realizar un estudio de simulación .......................................... 81
4.4 Formulación del problema de simulación .......................................................... 84
4.4.1 Alcance y Objetivos del modelo de simulación: ............................................. 84
4.5 Supuestos del modelo conceptual y recolección de información ....................... 84
4.5.1 Recolección y análisis de datos ..................................................................... 85
4.6 Simulación estado actual proceso productivo ........................................................ 90
4.7 Validación del modelo ....................................................................................... 92
4.8 Simulación del proceso productivo tras la implementación de mejoras ............. 95
4.8.1 Simulación mejora 1: Eliminación del rectificado exterior final del material perforado ................................................................................................................. 95
4.8.2 Simulación mejora 2: Sistema de alimentación semiautomático CNC perforado 97
4.8.3 Simulación implementación simultánea de mejoras 1 y 2 .............................. 99
4.9 Análisis de la integración Lean y Simulación en Flexsim ................................. 101
4.9.1 Mapa de valor del estado futuro del proceso productivo .............................. 110
5. Conclusiones y recomendaciones ..................................................................... 113
5.1 Conclusiones .................................................................................................. 113
5.2 Recomendaciones .......................................................................................... 115
A. Anexo: Diagrama de Flujo Banda Pesada .......................................................... 117
B. Anexo: Análisis ABC-XYZ respecto al volumen de ventas ............................... 119
C. Anexo: Análisis ABC-XYZ respecto al costo de producción ............................ 120
D. Anexo: Análisis ABC-XYZ respecto al volumen de ventas y al costo de producción .................................................................................................................. 121
E. Anexo: Tiempos de proceso mezclado .............................................................. 122
F. Anexo: Tiempos de proceso dosificado automático ......................................... 123
G. Anexo: Tiempos de proceso curado .................................................................. 124
H. Anexo: Tiempos de proceso corte CNC, Rectificado Interior y Rectificado Exterior Inicial ............................................................................................................. 125
Contenido XV
I. Anexo: Tiempos de proceso perforado, rectificado exterior final, marcado y
empaque 126
J. Anexo: Pasos generales para la simulación en Flexsim ................................... 127
K. Anexo: Formato de Proyecto inversión en maquinaria, equipos y mejoras en propiedad. .................................................................................................................... 128
Bibliografía .................................................................................................................. 131
Lista de figuras Pág. Figura 2-1 Esquema general del Sistema de frenos hidráulico ...................................... 23
Figura 2-2 Freno de Tambor .......................................................................................... 24
Figura 2-3 Freno de disco .............................................................................................. 24
Figura 2-4 Vista frontal de Planta Fontibón de Incolbest S.A ......................................... 26
Figura 2-5 Pastillas para automóvil ................................................................................ 27
Figura 2-6 Pasta de embrague ...................................................................................... 29
Figura 2-7 Banda pesada .............................................................................................. 30
Figura 2-8 Indicador de eficiencia de producción Banda Pesada Año 2019 ................... 33
Figura 2-9 Comparación Teoría de restricciones y Lean Manufacturing ........................ 37
Figura 2-10 Beneficios de implementar Lean manufacturing ......................................... 42
Figura 3-1 Diagrama SIPOC Banda Pesada .................................................................. 52
Figura 3-2 Esquema para recolección de toma de tiempos de proceso ......................... 58
Figura 3-3 Flujo de información en la cadena de valor................................................... 62
Figura 3-4 Mapa de Valor Estado Actual Banda Pesada ............................................... 65
Figura 3-5 Diagrama de Causa-Efecto Terminados Banda ............................................ 68
Figura 4-1 Metodología para realizar un estudio de simulación ..................................... 83
Figura 4-2 Porcentaje de producción material ciego y perforado Banda Pesada ........... 86
Figura 4-3 Distribución de probabilidad tiempos de proceso rectificado final WA1123 ... 87
Figura 4-4 Taladro manual............................................................................................. 89
Figura 4-5 Distribución de probabilidad tiempos de proceso perforado manual WA1714 89
Figura 4-6 Inicio de flujo de proceso Terminados Banda ............................................... 90
Figura 4-7 Tiempos de proceso perforado Manual-Flexsim ........................................... 91
Figura 4-8 Zona de terminados Banda Pesada.............................................................. 92
Figura 4-9 Proceso productivo actual simulado ............................................................. 94
Figura 4-10 Simulación integración de mejoras ............................................................. 99
Figura 4-11 Segmento sin rectificado exterior final .......................................................101
XVI Propuesta para la implementación de herramientas lean manufacturing en una empresa fabricante de materiales de fricción para sistemas de frenos
Figura 4-12 Flujo del material perforado referencias con despunte .............................. 103
Figura 4-13 Flujo de material de referencias con despunte tras la implementación de la mejora ........................................................................................................................... 103
Figura 4-14. Mapa de Valor Futuro ............................................................................... 111
Lista de tablas Pág. Tabla 2-1 Costo unitario planta de materiales de fricción año 2019 ................................ 32
Tabla 2-2 Disponibilidad negativa cierre de ventas diciembre de 2019 ........................... 35
Tabla 2-3 Principales metodologías para el incremento de la productividad ................... 36
Tabla 2-4 Definición de desperdicios en el contexto Lean Manufacturing ....................... 40
Tabla 2-5 Casos de estudio de implementación de herramientas Lean Manufacturing en el sector automotriz ......................................................................................................... 43
Tabla 2-6 Relación contexto organizacional – principios Lean Manufacturing ................ 44
Tabla 2-7 Integración DMAIC y Lean Manufacturing....................................................... 48
Tabla 2-8 Casos de simulación de implementación de Lean Manufacturing en un entorno industrial ......................................................................................................................... 50
Tabla 3-1 CTB’s y CTQ’s de línea de producción banda pesada .................................... 53
Tabla 3-2 Criterios ABC-XYZ para selección referencia de producto ............................. 54
Tabla 3-3 Principales referencias de producción de banda pesada ................................ 55
Tabla 3-4 Moldes y prensas en los que se realiza su montaje. ....................................... 59
Tabla 3-5 Identificación de desperdicios en cada operación ........................................... 66
Tabla 3-6 Análisis de causas desperdicios terminados banda ........................................ 68
Tabla 3-7 Herramientas aplicables para la reducción de desperdicios ............................ 69
Tabla 3-8 Matriz impacto-esfuerzo mejoras propuestas .................................................. 71
Tabla 3-9 Análisis consumo materia prima ..................................................................... 73
Tabla 4-1 Tiempos de proceso máquinas de rectificado WA119, WA1131 y WA1136 .... 86
Tabla 4-2 Tiempos de proceso rectificadora WA1123..................................................... 87
Tabla 4-3 Tiempos de proceso Perforado Manual .......................................................... 88
Tabla 4-4 Medidas de desempeño proceso actual .......................................................... 95
Tabla 4-5 Medidas de desempeño mejora rectificado exterior final ................................. 97
Tabla 4-6 Medidas de desempeño sistema semiautomático alimentación perforado ...... 98
Tabla 4-7 Medidas de desempeño integración de mejoras ........................................... 100
Tabla 4-8 Medidas de desempeño escenarios de simulación ....................................... 100
Tabla 4-9 Resultados metrología prueba piloto referencia 20185D ............................... 102
Tabla 4-10 Datos de espesor final del producto tras la implementación de la mejora ... 104
Contenido XVII
Tabla 4-11 Seguimiento proyecto perforado banda .......................................................108
Introducción
En un mundo en el que las organizaciones requieren mejorar su competitividad (Singh &
Singh, 2012) tanto en calidad como en precio para permanecer en el mercado, se hace
necesario implementar estrategias que optimicen, mejoren e innoven los procesos. Son
diversas las estrategias que adoptan las compañías para lograr dicho fin, desde la
inversión en nuevas tecnologías, planes de ahorro y planes de mejora continua, con el
objetivo de reducir el costo de producción y transferir esta reducción en el precio y generar
mayores utilidades (Harris & Moffat, 2015).
La industria automotriz y de autopartes, así como el comercio de vehículos y repuestos,
juegan un papel importante en la generación de empleo y valor agregado en la economía
nacional, este sector representa 6.6% del PIB nacional (Fenalco, 2020)1, por esa razón la
importancia de su estudio. De igual manera el sector automotriz actúa como motor de
crecimiento en la industria nacional, las combinaciones de diferentes actividades desde el
ensamblado hasta la comercialización del vehículo permiten la participación de diferentes
sectores económicos. Lean cobra especial vigencia en nuestro contexto global actual
debido a que la producción en masa ha dejado de ser el paradigma más adecuado,
inclusive para países industrializados, la producción en masa aprovechaba las economías
de escala que se alcanzaban produciendo en grandes cantidades del mismo artículo sin
variaciones significativas, sin embargo actualmente se requiere satisfacer la demanda de
lotes más pequeños y de artículos variados, optimizando el uso de los recursos. Incolbest
S.A es una organización dedicada a la fabricación de materiales de fricción para sistemas
de frenos, en sus diversas líneas de producción de forma constante implementa iniciativas
para la mejora de la productividad, una de éstas líneas de producción es la de banda
pesada, cuyo portafolio lo constituyen 630 referencias de producto. Éste trabajo aborda el
1 Tomado de https://www.fenalcoantioquia.com/blog/informe-del-sector-automotor-de-mayo-2020/
proceso de fabricación de banda pesada desde una perspectiva Lean Manufacturing cuyo
modelo de gestión hace parte de la cultura del mejoramiento y propone un conjunto de
herramientas que ayudan en la identificación y eliminación de los desperdicios, con
el propósito de mejorar el desempeño organizacional, en tiempos y costos (Hama Kareem
& Talib, 2015) , e involucra a todo el personal mediante un trabajo participativo apoyado
en el análisis de la cadena de valor, entendiendo ésta como el conjunto de acciones (tanto
de valor agregado como las que no agregan valor) que se necesitan actualmente para
mover un producto a través de los principales flujos esenciales para cada uno de ellos: 1)
el flujo de producción, desde la materia prima hasta las manos del consumidor y 2) el flujo
de diseño, desde el concepto hasta el lanzamiento (Rother & Shook, 2003). El enfoque de
éste trabajo es el del flujo de producción, la estructura de los capítulos es la siguiente:
En el capítulo 1 se describen los objetivos general y específico.
En el capítulo 2 se describen el contexto industrial de la organización objeto de estudio,
así como la problemática de la línea de producción banda pesada, conceptos de eficiencia,
productividad y metodologías para el incremento de la productividad así como Mapeo de
la Cadena de Valor, DMAIC (Definir, Medir, Analizar, Implementar y Controlar), Lean
Manufacturing y la integración de ésta última con la simulación de eventos discretos son
abordados en el capítulo 2.
El capítulo 3 incluye la aplicación de la metodología Mapeo de la Cadena de Valor para el
diagnóstico del proceso productivo, el análisis de los desperdicios (actividades que no
generan valor agregado) y la proposición de herramientas para la mejora del proceso.
En el capítulo 4 haciendo uso de la simulación de eventos discretos para estudiar el cambio
del desempeño del sistema bajo el supuesto de implementación de diferentes estrategias
de mejora se evalúan diferentes escenarios.
1. Objetivos
1.1 Objetivo general
Elaborar una propuesta de implementación de herramientas de mejora continua para el
incremento de la productividad en el proceso de fabricación de bandas de materiales de
fricción para sistemas de frenos.
1.2 Objetivos específicos
Realizar una revisión sistemática de literatura a través de ecuaciones de búsqueda acerca
de implementación de herramientas para la mejora de la productividad para proveer un
marco de trabajo y los antecedentes necesarios con el objeto de fundamentar las
actividades de la investigación.
Efectuar el diagnóstico del estado actual del proceso productivo a través de la metodología
Value Stream Mapping para cuantificar las actividades que no agregan valor mediante la
observación directa en la organización.
Definir un conjunto de herramientas para el incremento de la productividad en la operación
cuello de botella a partir del análisis de la cadena de valor y de la revisión literaria.
Elaborar un prototipo para la simulación del comportamiento del sistema productivo bajo
el supuesto de implementación herramientas Lean Manufacturing con ayuda del software
de simulación FLEXSIM.
2. Marco conceptual
Este capítulo está dividido en tres partes: la primera pretende dar cuenta del principio
básico que rige el funcionamiento del sistema de frenos, la descripción de los dos tipos de
frenos más comúnmente usados: frenos de tambor y frenos de disco, así como los
elementos globales que los componen, entre éstos los materiales de fricción.
La segunda parte describe el contexto de la organización objeto de estudio, así como la
problemática del proceso de productivo de una de las líneas de materiales de fricción:
banda pesada.
La tercera parte consiste en un marco teórico de metodologías para el incremento de la
productividad, entre ellas Lean Manufacturing con herramientas como el Mapeo de la
Cadena de Valor y DMAIC (Definir, Medir, Analizar, Mejorar y Controlar). Así mismo se
realiza una descripción de la integración de Lean Manufacturing y la Simulación de Eventos
Discretos.
2.1 Funcionamiento del sistema de frenos
Los primeros sistemas de frenos que se usaron fueron unos trozos de madera grandes
que se colocaban delante de las llantas para generar fricción (Maluf et al., 2007).
Posteriormente fue eliminado debido al enorme desgaste que ocasionaba en las llantas.
El sistema de frenos se utiliza para disminuir o anular progresivamente la velocidad de un
vehículo en movimiento y estabilizar la velocidad o mantener el vehículo inmóvil si se
encuentra detenido, esto implica un proceso de transformación, donde la energía mecánica
del movimiento se convierte en calor, generado por la fricción al accionar el pedal de
frenos. La mayor parte de la presión de freno es ejercida en las llantas delanteras.
La ley de la inercia rige el sistema de frenado de un automóvil (Jacko et al., 1984). El
principio básico para que ocurra el correcto funcionamiento de los frenos es la fricción. El
proceso de frenado consiste en que un cuerpo se ponga en contacto con otro en
direcciones opuestas. Esto genera una fuerza que se conoce como fricción, la cual se
opone al movimiento del cuerpo hasta conseguir detenerlo. La fricción depende de dos
elementos importantes: Área de contacto entre cada cuerpo y la fuerza que se aplica entre
los cuerpos. En un vehículo, el área de contacto comprende los elementos que consiguen
que el vehículo se detenga. Se refiere al área de contacto entre los discos y las pastillas,
que son los elementos de frenado. En el caso de los frenos de tambor utilizan bandas y
campanas. Otras áreas de contacto son las llantas y la superficie donde marcha el
automóvil.
El sistema de frenos hidráulico (Figura 2-1) es básicamente un amplificador de la fuerza
en el cual el conductor ejerce un esfuerzo sobre el pedal del freno (Alaze et al., 1992) y
por ende sobre un pistón o conjunto de pistones ensamblados en un cilindro maestro, éstos
pistones actúan sobre un líquido oleoso incomprensible (líquido de frenos) y transmite la
presión a otros pistones que accionan los frenos (delanteros y traseros) con lo cual se logra
la misma presión de frenado en los diferentes elementos de fricción.
2.1.1 Tipos de frenos
Los frenos que hoy en día se emplean para detener un vehículo son los frenos de tambor
y los de disco. Cada uno funciona con un mecanismo distinto, aunque ambos se basan en
la fuerza de roce producida por el contacto opuesto de dos superficies.
Pedal
Cilindro
maestro
Freno de
disco Freno de
tambor
Figura 2-1 Esquema general del Sistema de frenos hidráulico
Fuente: Hidalgo (2009)
Frenos de tambor: También conocidos como frenos de campana. Están compuestos por
un cilindro que da vuelta con la rueda que le corresponde, éste tipo de freno se ilustra en
la figura 2-2. Una vez que se acciona el pedal de freno, las bandas (material de fricción)
hacen presión sobre el tambor que se encuentra conectado al eje que permite girar las
ruedas. Cuando es presionado el tambor, la llanta desacelera y se puede detener el
automóvil (Carrasco Tineo, 2019). Este tipo de frenos es cada vez menos común y es
usado en las ruedas traseras.
Figura 2-2 Freno de Tambor
Fuente: Adaptado de Oday (2020)
Frenos de disco: Los frenos de disco son lo más utilizados debido a la eficacia en el
frenado. Tal como su nombre lo indica, trabajan con un disco. Su funcionamiento se basa
en la fricción que ocurre entre las pastillas y el disco (León et al., 2015). El líquido de frenos
ejerce presión sobre los pistones, encargados de mover las pinzas que sostienen las
pastillas. Las pastillas ejercen roce sobre ambas caras del disco generando fricción, lo que
permitirá detener el vehículo. Los frenos de disco, por lo general, se usan en las llantas del
eje delantero, sin embargo, también se pueden usar en las cuatro llantas del vehículo; esto
dependerá del fabricante y del vehículo. El disco de freno se ilustra en la Figura 2-3, es
fabricado con fundición nodular de acero y grafito laminar, esto garantiza que tenga una
vida útil larga. Hay una gran diversidad de discos en el mercado que cambian de acuerdo
a la forma que adopta la superficie.
Figura 2-3 Freno de disco
Fuente: Adaptado de Oday (2020)
2.1.2 Materiales de fricción
Los materiales de los frenos transforman la energía cinética del vehículo en energía
térmica por roce entre los materiales de fricción (pastillas, bandas de frenos) y el metal,
generalmente de hierro fundido del disco de freno. Luego, el calor se disipa a través del
intercambio principalmente con el medio ambiente, durante el frenado, la temperatura
puede incluso aumentar enormemente en las regiones de contacto. El comportamiento a
las elevadas temperaturas resultantes de las condiciones de frenado, depende en gran
medida de los componentes de los materiales de fricción. Estos deben seleccionarse para
garantizar adecuadas condiciones de frenado, estabilidad a alta temperatura y, en
consecuencia, tasas de desgaste reducida (Verma et al., 2016). Estos deben seleccionarse
para garantizar adecuadas condiciones de frenado, estabilidad a alta temperatura y, en
consecuencia, tasas de desgaste reducidas.
La fricción y el desgaste de los materiales de los frenos de vehículos han sido ampliamente
estudiados por numerosos investigadores durante muchas décadas Los sistemas de
frenado por fricción deben diseñarse de tal manera que se mantenga un coeficiente de
fricción constante en una amplia gama de condiciones de tensión, aunque el desgaste de
la pastilla o banda de freno es inevitable, debe minimizarse en la medida de lo posible. Si
bien el hierro fundido ha sido el material dominante para los discos de freno, las
componentes de los materiales de fricción han evolucionado constantemente hacia
compuestos más complejos. Hoy en día, la mayoría de los componente de los materiales
de fricción prominentes son abrasivos, modificadores de fricción, material de relleno,
refuerzos y materiales aglutinantes, la composición y la microestructura del material de
fricción influye en el rendimiento tribológico del freno (Kchaou et al., 2013) y ésta última
está directamente relacionada con las condiciones de proceso en los cuales el material de
fricción es fabricado, es precisamente esto último, el proceso productivo de un tipo de
material de fricción (bandas para automóvil) el enfoque del presente trabajo.
2.2 Contexto industrial: INCOLBEST S.A
Incolbest S.A es una empresa líder en la fabricación y venta de componentes de fricción
para el sistema de frenos en la región Andina. Fundada en 1.956, exportando hace más
de 30 años y en la actualidad a más de 25 países, Incolbest es hoy una de las marcas más
reconocidas del mercado de autopartes, y pertenece al Grupo <a> líder en el sector de
autopartes del país.
Cuenta con un amplio portafolio de productos para los segmentos de vehículos pesados y
livianos, fabricados con altos estándares de calidad, la compañía actualmente cuenta con
certificaciones en las normas ISO 9001:2015, ISO 14001 y con el respaldo tecnológico de
las empresas de tecnología de frenos reconocidas a nivel mundial como: HoneyWell a
través de Allied Signal en Estados Unidos y Akebono - AISIN de Japón en el desarrollo de
materiales de fricción.
Incolbest S.A cuenta con dos plantas de producción en Bogotá, la planta Américas ubicada
en puente Aranda con un área de 3.000 m2 (2.700 m2 construidos) y planta Fontibón (Figura
2-4) con un área total de 27.400 m2 (13.774 m2 construidos) en la que se realizó la
investigación.
Figura 2-4 Vista frontal de Planta Fontibón de Incolbest S.A
Fuente: Incolbest sitio web
2.2.1 Líneas de producción
En la planta de producción de Fontibón se dedica a la fabricación de tres grandes líneas
de productos a saber:
2.2.1.1 Pastilla
El uso de este tipo de producto es especialmente para vehículo comercial pesado (Buses-
camiones) con freno de aire y para automóvil de freno delantero y trasero con freno
hidráulico, en la Figura 2-5 corresponde a pastilla automóvil fabricada en la organización
objeto de estudio.
La pastilla la componen básicamente una platina y el material de fricción.
Figura 2-5 Pastillas para automóvil
Fuente: Incolbest sitio web
El proceso productivo de pastilla consiste en la preparación de la superficie de la platina,
la mezcla de los componentes (resisa, fibras, aglutinantes y otras materias primas) para
obtener el material de fricción que posteriormente es formado, curado, horneado y
rectificado, finalmente la platina es pintada y el material empacado, a continuación, se
describe brevemente el proceso productivo:
Alistamiento platina: Consiste en el lavado, granallado y aplicación de pegante para mejor
la adherencia del material de fricción a las platinas, las platinas deben estar dentro de unas
especificaciones con tolerancias 0,2 mm en su perfil, si sobrepasan esta medida puede
que las platinas no se acomoden a los moldes de curado (operación sub siguiente)
generando montajes defectuosos, problemas de adherencia con el material de fricción o
montaje inadecuado en el caliper del auto.
Concluido el granallado las platinas son marcadas según orden de producción, para luego
ser impregnadas con una solución que permitirá la buena adherencia entre el material de
fricción y la platina.
Mezclado: En este proceso se realiza la combinación de las materias primas según la
formulación que esté programada. Cada materia prima tiene una característica funcional
dentro de la formulación, es importante seguir la receta de forma exacta ya que el cambio
o exceso de cualquier materia prima puede causar aumento de ruido, mala apariencia,
incremento en desgaste, etc.
Formado: Una vez liberada la mezcla se descarga en tolvas las cuales almacenarán la
mezcla para, posteriormente, ser dosificada y prensada con la forma requerida según el
número de parte o referencia que se ha programado.
Curado: En curado convergen el material de fricción y la platina. Así mismo la temperatura,
tiempo y presión, generan que los componentes de la formulación empiezan a reaccionar
entre sí y compactan el material. Los ciclos son muy importantes ya que si no son los
adecuados puede generar en el montaje hinchamiento, baja resistencia interna,
coeficientes de fricción bajos, desgastes excesivos, entre otras.
Horneado: este proceso termina de curar la resina, con el objetivo de mejorar las
características del material de fricción.
Rectificado: El espesor total del material es crítico por el montaje, ya que, si el espesor
queda por encima, el material de fricción va a hacer contacto con el disco de freno
ocasionando rozamiento continuo que genera ruido y exceso de temperaturas, o si queda
muy por debajo la duración del producto será menor.
Pintura electrostática: Las pastillas se acomodan con el material de fricción en contacto
con la banda, dejando la platina y las paredes laterales del material de fricción, expuesta
a la pintura electrostática.
Marcado y empaque: Según la referencia se remachan los accesorios pertinentes
(Resortes, sensores y/o placas anti ruido), para ser empacados en juegos.
2.2.1.2 Pasta de Embrague
El embrague es un sistema que permite tanto transmitir como interrumpir la transmisión de
una energía mecánica a su acción final de manera voluntaria. En un automóvil, permite al
conductor controlar la transmisión del par motor desde el motor hacia las ruedas. Un
componente del sistema de embrague es la pasta (Figura 2-6), otro tipo de material de
fricción fabricado a partir de fibras de hilo de fibra de vidrio con inserciones de alambres
de cobre para dar mayor resistencia a las fuerzas centrífugas y mejor disipación de calor.
Figura 2-6 Pasta de embrague
Fuente: Incolbest sitio web
Mezclado: A diferencia de pastilla y banda, la pasta de embrague se elabora en mezcla
líquida, disolviendo caucho en solventes con un tiempo suficiente para la completa
disolución. Se descarga en un contenedor de acero inoxidable, con una válvula de drenaje
en la base de esta para luego ser incorporada a la parte sólida de la mezcla.
Impregnación: La mezcla se vierte en el tanque de impregnación, por donde el hilo de fibra
se sumerge, impregnándose de mezcla.
Bobinado: Una vez enfriado el material, pasa por la máquina bobinadora la cual teje de
forma radial y uniforme el hilo, configurando un disco.
Re impregnación: El material se sumerge en un tanque con una solución, para lograr una
completa impregnación al hilo.
Curado: La preforma ventilada es transportada hasta el área curado en donde cada una
se acomoda en su respectivo molde, para luego ser introducida en la prensa.
Horneado: Las pastas antes de entrar a horno se acomodan en columnas de 85 a 120
unidades las cuales se les aplica una presión constante para que no se deformen con la
temperatura.
Rectificado: Una vez las pastas se enfrían a temperatura ambiente, se dirigen al área de
rectificado en donde se elimina la rebaba y proporciona el espesor final del producto.
Marcado y empaque: Por medio de una máquina tampográfica se marca la trazabilidad y
referencia que se establece en la orden de producción y finalmente se agrupan en juegos
según la referencia y/o formulación.
2.2.1.3 Banda
Las bandas de materiales de fricción se emplean en Freno de campana con sistema
Hidráulico, para vehículo comercial pesado o semipesado. La Figura 2-7 corresponde a un
juego de banda pesada.
Figura 2-7 Banda pesada
Fuente: Incolbest sitio web
El proceso de fabricación en general se describe a continuación y en el Anexo A se
representa mediante un diagrama de flujo.
Mezclado: Posterior a la recepción técnica de materias primas, se realiza la combinación
de las materias primas según la formulación (aplicación) que esté programada. Cada
materia prima tiene una característica funcional dentro de la formulación, es importante
seguir la receta de forma exacta ya que el cambio o exceso de cualquier materia prima
puede causar aumento de ruido, mala apariencia, incremento en desgaste, entre otro tipo
de defectos.
Dosificado: Una vez se verifican características físicas de la mezcla, se transporta el
material hasta la zona de curado, posteriormente, se dosifica manualmente o de forma
semiautomática en una bolsa diseñada especialmente para el proceso de curado. Realizar
de forma adecuada estos pasos garantizan que el material no presente desportillamiento,
manchado ni porosidad.
Curado: Con el material homogenizado en la bolsa, cada mezcla es introducida en las
cavidades de los moldes de la prensa de curado. Se debe aplicar desmoldante antes de
cargar la prensa y controlar variables de proceso como presión y temperatura en ésta etapa
de la operación, la mezcla curada se transforma así en un semielaborado denominado teja.
Horneado: Después de curado tienen un ciclo de post curado, con el fin de brindar al
material las características de fricción requeridas.
Limpieza: El proceso de curado deja unas rebabas en los bordes laterales de las tejas, por
medio de un disco de corte diamantado se remueve todo aquel material sobrante.
Corte: La teja es fraccionada en segmentos más pequeños con la medida que se especifica
en la orden de producción según la referencia.
Rectificado: El espesor total del material es crítico por el montaje, ya que si el espesor
queda por encima, el material de fricción va a hacer contacto con la campana de freno o si
queda muy por debajo la duración del producto será menor.
Perforado: Algunas referencias deben ser perforadas para su ensamble a la zapata.
Pintura: Las bandas son pintadas en el extremo superior dependiendo de la referencia,
cliente o formulación.
Marcado y empaque: Por medio de una máquina ink-jet se marca la trazabilidad y
referencia que se establece en la orden de producción, se zuncha o se envuelve en
termoencogible y finalmente se empaca.
Gama final: A través de muestreo por lote se hace una inspección final al producto, de
encontrarse conforme se traslada al almacén de producto terminado.
2.2.2 Problemática del proceso de producción de la línea de banda
La línea de producción de banda pesada representa la absorción del 28% de los costos
operativos de la planta de Incolbest S.A, el cumplimiento de los indicadores del proceso
de manufactura, entre ellos el de eficiencia de producción impacta directamente en el costo
del producto (Kovács, 2017) y éste a su vez en la rentabilidad del negocio (Yin et al., 2017)
así como las metas fijadas a mediano plazo en crecimiento de volúmenes de producción
con una proyección de 25.000 a 28.000 juegos mensuales producidos.
Tabla 2-1 Costo unitario planta de materiales de fricción año 2019
Sin embargo, el objetivo mensual definido para la eficiencia de producción no se cumple
durante todos los períodos, éste se ve impactado por paros de máquinas (Stamm et al.,
2009) retrasos en cambios de herramental (Saravanan, Nallusamy, & Balaji, 2018),
generación de producto no conforme (Ruales Guzmán et al., 2019) errores en la
programación y ejecución del plan de producción y falta de inventario en proceso entre
operaciones -esperas- (Belhadi et al., 2018) que representan tiempo no productivo
(Mahendran et al., 2018), que impactan el costo unitario de los juegos fabricados, para el
año 2019 el costo unitario promedio fue de $9.081 frente a un presupuesto de $8.474
(Tabla 2-1).
Mensualmente se calcula el indicador de eficiencia a partir de la información de paradas
registrada en una base de datos, dicho indicador se define como la eficiencia de la línea
de producción (juegos/operario-hora) y se calcula como el cociente entre el volumen total
de juegos producidos y las horas disponibles (mano de obra directa) asignados. Por
ejemplo, para el mes de diciembre del año 2019 la mano de obra directa era de 34
personas, cada una de las cuales trabajó 8 horas cada uno de los 21 días hábiles del mes
en el que se produjeron 21.856 juegos de banda: 21856/(8*21*34)= 3,82 juegos/operario-
hora. La Figura 2-8 ilustra el comportamiento de éste indicador para el año 2019.
Figura 2-8 Indicador de eficiencia de producción Banda Pesada Año 2019
Fuente: El Autor
La eficiencia depende entre otros, de las causas de paradas, éstas son registradas
operación a operación en una base de datos en las que además se incluye:
Fecha: Año, mes y día del tiempo reportado.
Máquina: Las máquinas están identificadas mediante una nomenclatura alfanumérica,
ejemplo WA0232
Orden de producción: Es un consecutivo asignado a cada lote de producción. En el se
establece el tamaño del lote, la clase de formulación (mezcla), características del producto
(espesor, ancho, longitud de arco interior).
Motivo Parada: Corresponde a una numeración asignada a cada motivo de parada.
Observaciones: Detalles asociados con cada parada.
Tiempo de Parada: Corresponde a los minutos durante los cuales la máquina no
está produciendo.
A continuación, se presentan los motivos incluidos en el reporte de producción:
Planeación y programación: Actividad intermitente de la máquina porque no se requiere
operarla completamente.
Inventario en proceso agotado: Falta de material a procesar en determinada operación.
Mantenimiento Correctivo: Fallo de máquina.
Ausentismo: Operador no disponible en puesto de trabajo
Retraso cambio de herramental: Cambio de referencia excede el tiempo permisible para
su ejecución.
Calidad: Operación detenida por generación de producto no conforme.
Por otra parte, se evidencia un incremento en la demanda de productos perforados de la
línea de banda pesada en la Figura 2-9 se ilustra el creciente volumen de producción de
material perforado, del 25% del total del volumen fabricado al 29% del total del volumen
fabricado para el año 2020, éste incremento en la demanda no ha sido atendido a tiempo
por la planta de producción, en la Tabla 2-2 se listan las referencias que al cierre de
diciembre del año 2019 presentaron backorder (demanda no atendida) , del total de las
referencias el 64,4% de las que representan el mayor valor de backorder corresponden a
referencias del tipo perforado.
Figura 2-9 Porcentaje de producto fabricado banda pesada perforado vs. ciego
Fuente: El Autor
Tabla 2-2 Disponibilidad negativa cierre de ventas diciembre de 2019
Fuente: Resumen de Ventas Nacionales a 26 de diciembre de 2019
Referencia DescripciónJuegos en
backorder
Valor de Disp.
NegativaTipo
20101XD133 BANDA PESADA 20101XD FX.BEST -140 7.547.960 Perforado
20101D133 BANDA PESADA 20101D FX.BEST -146 7.156.318 Perforado
20133I94 BANDA PESADA 20133 NON-ASBESTO -41 3.241.501 Ciego
2137XLFX123 BANDA PESADA 2137XL F.EXTREME -72 2.449.710 Ciego
20101ID94 BANDA PESADA 20101ID94 -20 1.716.089 Perforado
20104I94 BANDA PESADA 20104 NON-ASBESTO -44 1.681.470 Ciego
20193DFX123 BANDA PESADA 20193D F.EXTREME -21 1.339.233 Perforado
20101DFX123 BANDA PESADA 20101D F.EXTREME -22 1.076.284 Perforado
1029I94 BANDA PESADA 1029 NON-ASBEST -19 754.788 Ciego
20226IX94 BANDA PESADA 20226X PREMIER 94 (0594) -11 713.856 Ciego
20188FX123 BANDA PESADA 20188 F.EXTREME -14 550.368 Ciego
20120I94 BANDA PESADA 20120 NON-ASBEST -3 355.866 Ciego
2137XDL133 BANDA PESADA 2137XDL FX.BEST -10 354.430 Perforado
1080IX94 BANDA PESADA 1080X NON-ASBESTO -4 314.496 Ciego
1174XXL133 (+) BANDA PESADA 1174XXL FX.BEST -5 239.305 Ciego
220XL133 (+) BANDA PESADA 220XL FX.BEST -5 124.490 Ciego
20122FX123 BANDA PESADA 20122 F.EXTREME -2 74.880 Ciego
220XXL133 (+) BANDA PESADA 220XXL FX.BEST -3 71.886 Ciego
2.3 Metodologías para el incremento de la productividad
2.3.1 Conceptos de eficiencia y productividad
Asociado al concepto de competitividad en manufactura se encuentran los términos
Productividad y Eficiencia:
Productividad: El concepto productividad está asociado a costos, eficiencias,
transformación, técnicamente la productividad es la relación entre los elementos de
entrada de un proceso y sus salidas (Kowalski et al., 2018) y es además la llave impulsora
para el crecimiento económico a largo plazo (Harris & Moffat, 2015)
Eficiencia: En la literatura encontramos varias definiciones dadas por diversos autores
Callender (Callender, 2008) la define como “Ahorro de costos, en el que el sistema de
control se enfoca en toda la gama de actividades realizadas por una empresa”, por otra
parte Palmer, S., & Torgerson, D. J. la definen como la relación física entre los recursos
(capital y trabajo) y las salidas, indica además que se logra una posición técnicamente
eficiente cuando la máxima mejora posible en el resultado se obtiene de un conjunto de
entradas de recursos y que una operación es técnicamente ineficiente si su resultado se
podría producir con menos de una entrada (Palmer & Torgerson, 1999)
2.3.2 Principales herramientas para la mejora de la productividad
Existen diversas metodologías para el incremento de la productividad que se han
implementado en el sector automotriz (Stamm et al., 2009) en la Tabla 2-3 se describen
brevemente los enfoques de dichas metodologías.
Tabla 2-3 Principales metodologías para el incremento de la productividad
Metodología (Mencionada por
primera vez)
Foco Contribución
TQC/TQM
(1960s / 1980s)
Control de calidad de los procesos del negocio y la satisfacción del cliente
Orientación de procesos, control estadístico de la calidad (Aoun & Hasnan, 2013)
TPM
(1970s )
Optimiza La efectividad del equipo, reduciendo tiempo de parada
Elimina las averías y promueve el mantenimiento autónomo del operador. Las actividades definidas involucran a la fuerza laboral total.(R. Singh et al., 2013)
Metodología (Mencionada por
primera vez) Foco Contribución
TOC: Theory of constraints
(1984)
Rendimiento basado en el análisis de restricciones del proceso.
Exposición de la capacidad oculta, reducción del tiempo de ciclo.(Kotlyar, 2018)
Lean
(1988)
Orientación a la reducción de desperdicios
Mapeo de la cadena de valor, Takt Time (Modi & Thakkar, 2014) Ritmo al que se debe producir para cumplir la demanda del cliente (Nallusamy, 2016)
Six Sigma
(Finales de 1980’s) Reducción de la variación
Estructura organizacional con expertos en mejora, orientación en proyectos y cuantificación de ahorros (Modi & Thakkar, 2014)
Fuente: Elaborado a partir de la referencia (Stamm et al., 2009)
TQM y TPM son metodologías que coinciden en la mayoría de sus principios y estrategias,
por su parte TOC, Lean y Six Sigma brindan resultados más rápido y de forma más tangible
(Stamm et al., 2009). Por su parte Six Sigma requiere la base de una definición de una
estructura o el involucramiento de diferentes miembros de la organización (Schroeder et
al., 2008)
A partir de lo anteriormente mencionado a continuación se ahondará en las metodologías
Lean y TOC para la mejora de la productividad. En la Figura 2-9 se comparan dichas
metodologías.
Figura 2-10 Comparación Teoría de restricciones y Lean Manufacturing
Fuente: El autor a partir de la referencia (Moore & Scheinkopf, 1998)
Se parte de la necesidad de diagnosticar el estado actual de la eficiencia del proceso
productivo de fabricación de banda para vehículo semipesado en sus operaciones críticas,
y teniendo en cuenta que Lean es una de las metodologías desarrolladas más importantes
en la gerencia de operaciones (Thürer et al., 2017), se abordará desde la perspectiva Lean
el incremento de la productividad.
Numerosos son los casos de éxito de la implementación de herramientas Lean
Manufacturing en campos diferentes del proceso productivo automotriz, industria en la que
se gestó: Casos exitosos en el área de la salud como lo expone Costa para hospitales en
Brasil (Costa et al., 2017) en el que analiza además el factor motivacional (humano) en las
características del modelo de implementación: tiempo, equipo (hospitales y consultores),
herramientas y oportunidades de mejora para el logro de beneficios como la reducción en
tiempo y costo en la atención de pacientes hasta la industria electrónica como bien lo
menciona Yong Yin (Yin et al., 2017) para un referente a nivel mundial como Sony , en el
que la implementación de herramientas de mejora está dentro de la respuesta a cómo la
manufactura puede ser competitiva en una economía de alto costo. Se ha extendido
incluso la implementación de herramientas de mejora al sector de servicios, como el
financiero, como ejemplifican Pierce &Rich en el resultado de aplicar Lean en un centro de
llamadas telefónicas (Piercy & Rich, 2009) de tres entidades bancarias diferentes.
2.3.3 Lean Manufacturing
La filosofía de manufactura esbelta o conocida en inglés como Lean Manufacturing está
asociada directamente a la industria automotriz, se distinguen fases clave a lo largo de la
historia de su evolución (Shah & Ward, 2007). Para la década de 1920 Henry Ford
implementó principios básicos de mejora bajo el revolucionario Sistema de Producción
Ford (FPS por sus siglas en inglés). Para el periodo 1945-1978, con la creación en Japón
del sistema de producción Toyota (TPS por sus siglas en inglés) cuyo objetivo principal es
la reducción del costo a través del aseguramiento de calidad, el respeto por la humanidad
y el producir sólo las cantidades necesarias en el tiempo necesario. Durante 1973-1988
TPS llega a Norteamérica al establecerse una empresa entre Toyota y General Motors,
inicia la publicación de artículos académicos de temas como Kanban y JIT (Just in Time)
que definiremos brevemente más adelante. Value Stream Mapping (Mapeo de flujo de
valor o VSM por sus siglas en inglés), fue desarrollado a fines de los años 80 por Toyota
Motor Corporation en Japón (Nallusamy & Adil Ahamed, 2017a) A partir de entonces y
durante aproximadamente una década VSM se aplicó para identificar desperdicios y
eliminarlos en empresas de manufactura, y se ha extendido a organizaciones de diferentes
tipos. Periodo 1988-2000 Se incluye el término “Lean” para describir el sistema usado por
Toyota y en 1990 Womack, Jones y Ross publican el libro “La máquina que cambió el
mundo” para describir el sistema de producción Toyota. Año 2000-presente: Publicación
de diversos artículos acerca de implementación de Lean, y un mayor potencial de
utilización con la industria 4.0, denominada la cuarta revolución industrial que aplica los
principios de los sistemas ciber físicos (CPS). Internet y tecnologías orientadas al futuro y
sistemas inteligentes con una mejor interacción persona-máquina (Sanders et al., 2016),
información en tiempo real para la reducción, entre otras cosas, de la generación de
producto fuera de especificación. (Sanders et al., 2016).
Lean Manufacturing se enfoca en aumentar la eficiencia operativa, reducir costos y
reconfigurar procesos. (Hallgren & Olhager, 2009) Ofrece tiempos de ciclo y plazos de
entrega más cortos, menor trabajo en proceso (WIP por sus siglas en inglés: Work in
process) menores costos, mayor calidad e ingresos, mayor producción y beneficio, y
mejores servicios de atención al cliente.
Lean es un sistema socio-técnico integrado que minimiza la variabilidad interna, en el
cliente y en el proveedor (Jaffar et al., 2012)., además de ser una compilación de
herramientas para optimizar los procesos productivos en las industrias cuyos principios
están basados en la implementación de procedimientos y actividades para la reducción de
desperdicios (Arrieta et al., 2011), desperdicio definido como todo aquello que no le agrega
valor al cliente (Sunder, 2013).
Los desperdicios en el proceso se clasifican en:(Cuatrecasas Arbós, 2002):
Sobreproducción, exceso de inventario, sobreinventario, esperas, transporte, exceso de
movimientos y producto no conforme. Conceptos recientes de cada desperdicio se
resumen en la Tabla 2-4.
Tabla 2-4 Definición de desperdicios en el contexto Lean Manufacturing
Desperdicio Sunder (Sunder, 2013) Thürer (Thürer et al., 2017)
Sobre-
Producción
Productos y servicios que exceden
los requerimientos actuales del
cliente
Producción de bienes que no tienen solicitudes
de pedido
Espera
Duración del inventario en proceso
que no es directamente relacionado
con un requisito del cliente.
Los trabajadores simplemente sirven para
observar una máquina automatizada o tienen que
estar de pie esperando el siguiente paso de
procesamiento, herramienta, suministro, pieza,
etc. o debido a demoras en el procesamiento de
lotes, tiempo de inactividad del equipo y cuellos
de botella en la capacidad.
Sobreproce-
samiento
Valor agregado al proceso o
producto por lo que el cliente no
está dispuesto a pagar
Pasos innecesarios para procesar las partes.
Procesamiento ineficiente debido al mal diseño
de la herramienta y del producto, que causa
movimientos innecesarios y produce defectos.
Los residuos se generan al proporcionar
productos de mayor calidad que los necesarios.
Sobreinventario
Producto en proceso no
directamente relacionado con un
requerimiento del cliente
Exceso de materia prima, producto en proceso o
productos terminados que pueden convertirse en
obsoletos, productos dañados, costos de
transporte y almacenamiento y demoras.
Transporte Mover materias primas, producto o
información innecesariamente.
Transportar producto en proceso a largas
distancias, creando transportes ineficientes o
moviendo materiales, piezas o productos
terminados dentro o fuera del almacenamiento o
entre procesos.
Exceso de
movimientos
Movimientos innecesarios del
personal
Cualquier desperdicio de movimiento que los
empleados deben realizar durante el curso de su
trabajo, como buscar, alcanzar o apilar piezas,
herramientas
Producto no
conforme.
Fallos en el producto en proceso,
productos finales o servicios que
generan incumplimiento de los
requisitos del cliente
Fabricación de piezas defectuosas o corrección.
la reparación o el retrabajo, el desecho, la
producción de reemplazo y la inspección
significan un desperdicio de tiempo, esfuerzo
Fuente: El autor a partir de las definiciones expuestas en las referencias (Sunder, 2013)(Thürer et
al., 2017)
2.3.3.1 Principios Lean Manufacturing
El término Lean fue introducido por Womack y Jones en 1991 en su libro La Máquina que
cambió el mundo, en él los autores sintetizan el aprendizaje alrededor de la prácticas de
las plantas de producción de Toyota en cinco principios (Womack et al., 1991):
- Especificar el valor: ¿Qué esperan los clientes? ¿Por qué estarán dispuestos a
pagar? ¿Qué combinación de características, disponibilidad y precio será la que
prefieran?
- Análisis de la cadena de valor: Una cadena de valor es la secuencia de actividades
necesaria para entregarle al cliente un producto o servicio. Analizar y graficar la
cadena de valor permite distinguir entre las actividades que agregan valor y las que
no lo hacen. Esta diferenciación servirá de punto de partida para las actividades de
mejoramiento y eliminación de desperdicio.
- Flujo continuo: Las empresas deben tratar de que el valor fluya continuamente, no
por lotes. De ahí ha surgido el término una pieza a la vez. La aparición de lotes
favorece la aparición de inventarios, crean demoras y mayores costos.
- El cliente hala: Este principio ha sido difundido por la popularidad del justo a tiempo.
El sistema de producción debe entregar a los clientes los productos que necesitan
en el momento preciso, y a raíz de esto activar los recursos productivos solamente
cuando la siguiente estación del proceso consume las unidades que estaban listas
para él. Es decir, la actividad de producción no responde únicamente a planes y
pronósticos realizados con anticipación, sino que reacciona a los volúmenes reales
de la demanda y las ventas.
- Mejoramiento continuo: Es la convicción de que los esfuerzos de mejoramiento
nunca llegan a un final. Es necesario mantener la disciplina de mejoramiento para
que se convierta en un motor permanente de avance para la empresa.
Respecto a éste último principio, los esfuerzos de mejora continua se dirigen a mejorar el
valor mediante la eliminación de desperdicios, estos procesos continuos se han descrito
principalmente en el ciclo PHVA o también conocido como el ciclo de Deming (Gidey et al.,
2014) . El ciclo PHVA ha sido una base para el proceso de mejora, se ha practicado como
una ventaja competitiva y enfoque continuo de resolución de problemas por muchas
empresas de éxito en todo el mundo, a nivel general consiste en:
Planificar: Los problemas se identifican y priorizan para ser abordados, se reconoce una
oportunidad y planificar un cambio.
Hacer: Se generan enfoques y se selecciona e implementa la mejor opción para solucionar
un problema, probar el cambio.
Verificar: Los productos y procesos se verifican para validar si incorporaron la mejora
propuesta, analizar los resultados e identificar lo aprendido.
Actuar: Se toman decisiones sobre la efectividad de las mejoras introducidas; se generan
ideas para ser consideradas en la próxima iteración, su proceso no termina.
2.3.3.2 Beneficios de Implementar Lean Manufacturing
En los diversos artículos existentes de casos de estudio de implementación de
herramientas Lean se cuantifican los resultados obtenidos, en la Figura 2-11 Melton
(Melton, 2005) los resume, alineados con los desperdicios:
Figura 2-11 Beneficios de implementar Lean manufacturing
Fuente: El autor a partir de la referencia (Melton, 2005)
A partir de la revisión de la literatura, en la Tabla 2-5 se mencionan algunas herramientas
Lean implementadas en el sector automotriz, su concepto y los beneficios obtenidos tras
la implementación.
Tabla 2-5 Casos de estudio de implementación de herramientas Lean Manufacturing en el sector automotriz
Caso de estudio Metodología implementada
Concepto Beneficios obtenidos
Implementation of Lean Tools in an Automotive Industry for Productivity Enhancement - A Case Study(Nallusamy & Adil Ahamed, 2017b)
5S’s Técnica de organización del puesto de trabajo y es una manera de involucrar a los operadores en la propiedad de su espacio de trabajo. Reducción del
tiempo de ciclo del proceso de 81.18% a 71.24% Celdas de
manufactura
Distribución-ubicación de los centros de trabajo, oficinas, centro de computadores, herramienta, espacio de almacenamiento, los servicios públicos, etc
Visual Management implementation and evaluationthrough mental workloadanalysis.(Bevilacqua et al., 2013)
Gerencia Visual
La gestión visual incluye el desarrollo de visual de dispositivos aparatos, mecanismos que influyen, dirigen, limitan y / o controlan el comportamiento porhacer que la información fundamental esté disponible de un vistazo, sin decir una palabra (Galsworth, 2011)
Mejora en el 7,4% de los lotes de la línea de ensamble de automóviles
Analysis of lean manufacturing in anautomobileindustry – a case study(Mahendran & Senthil Kumar, 2018)
Just in Time (JIT)
Eliminación del inventario en proceso, sólo cuando el material se requiera se suministrará. Materiales en el lugar correcto en el momento adecuado.
El valor no agregado es reducido de 794 min a 566 min, 28.71% de mejora. El inventario total es reducido en 25.07%.
Lead Time Reduction through Execution of Lean Tool for Productivity in Small Scale Industries (Saravanan, Nallusamy, & Balaji, 2018)
Single Minute Exchance of Die (SMED)
El intercambio en un minuto (SMED porsus siglas en inglés) se implementa para minimizar el tiempo de espera durante el proceso de fabricación por cambios de herramental.
El tiempo total de alistamiento se mejoró en 67.72%
Development of KanbanSystem at Local ManufacturingCompany in Malaysia – Case Study(Naufal et al., 2012)
Kanban
El sistema Kanban enfatiza el nivel mínimo de inventario. Asegura el suministro de la parte correcta, en la cantidad correcta, en el tiempo correcto. Es un mecanismo para gestionar y controlar el flujo de material en la fabricación.
Tiempo de entrega reducido en un 40%. Inventario en proceso y producto terminado reducido en 23%. Optimización del área de acabado optimizada en un 4%.
EfficiencyEnhancement in a Medium ScaleGearboxManufacturingCompanythroughDifferent Lean Tools - A Case Study(Saravanan, Nallusamy, & George, 2018)
Kaizen
El kaizen se basa en el Ciclo de Deming como herramienta para conseguir la mejora continua en una serie de pasos: Selección del tema. Creación de equipo de trabajo. Obtención y análisis de datos. Plan de contramedidas. Seguimiento y evaluación de resultados. Estandarización y expansión
Para lograr la demanda diaria de 10 PLC de cajas de cambios, el tiempo de procesamiento del segundo paso de ensamble se redujo en alrededor del 24%.
Elaborado a partir de (Nallusamy & Adil Ahamed, 2017; Bevilacqua et al., 2013)
Existen 101 herramientas de mejora (Pavnaskar et al., 2003), la decisión respecto a qué
herramienta implementar depende de diversos factores, entre ellos el tamaño de la
empresa y la estructura de la organización, para el caso de la industria Nacional vale la
pena tener en cuenta los Factores claves de éxito en la implementación de Lean
Manufacturing (León et al., 2017) , a saber: Entrenamiento, Liderazgo, Seguimiento e
Indicadores y Compromiso de la Dirección, y otros factores a nivel mundial (Belhadi et al.,
2018) Objetivos claros, visión a largo plazo, eficiencia en la toma de decisiones, sistema
de información confiable, asignación de recursos financieros , capacidad y
empoderamiento de los trabajadores. Además es necesario tener en cuenta las
herramientas con mayor avance en su implementación en la industria Colombiana (León
et al., 2017): 5S’s, celdas de manufactura, Gestión Visual, TPM, Six Sigma, SMED,
Kanban, Kaizen, JIT, Producción Sincrónica y Poka-Yoke.
Teniendo en cuenta los principios Lean Manufacturing, y la problemática descrita en el
numeral 2.2.2, en la Tabla 2-6 se relacionan características generales del proceso
productivo y los principio Lean Manufacturing.
Tabla 2-6 Relación contexto organizacional – principios Lean Manufacturing
Característica del proceso productivo Principio Lean asociado
No se ha identificado la voz del cliente y su relación con el proceso productivo
Especificar valor del producto
Están identificadas las etapas de la operación, sin embargo, no se tienen segregadas las operaciones que agregan valor de las que no lo agregan.
Identificar la cadena de valor
En el indicador de eficiencia de producción se registran reportes de paradas por falta de material entre operaciones.
Crear el flujo
Incremento de demanda no atendida (backorder) de la línea de banda pesada en referencias de productos perforados.
Establecer el hale
La organización se encuentra certificada bajo la norma ISO9001:2015 que tiene un enfoque por procesos basado en el ciclo PHVA.
Buscar la perfección
Fuente El autor
2.3.4 Mapeo de la cadena de valor
Para realizar el diagnóstico del estado actual del proceso productivo, se identifican los
factores limitantes, es decir aquellos que reducen la productividad de la línea de producción
a analizar. Se pueden usar varias herramientas de soporte, como lluvia de ideas,
diagramas de procesos, diagrama de Gantt, o mapeo de flujo de valor (VSM) (Trojanowska
et al., 2018). VSM ha sido ampliamente utilizado en muchos sectores, como la industria de
la salud, la industria manufacturera, la empresa financiera, el entorno de oficina, etc. Se
ha reconocido que VSM es una poderosa herramienta eficiente para mejorar la
productividad de las industrias manufactureras (Ahmad et al., 2017). El flujo de valor (VSM)
es una secuencia de actividades requeridas para diseñar, producir y proporcionar un bien
o servicio específico, a lo largo del cual fluye información, materiales y valor. El mapeo de
flujo de valor es una técnica para analizar la información, el material y el flujo de una cadena
de valor (Modi & Thakkar, 2014)
Value Stream Mapping (VSM) es una herramienta (Mahendran & Senthil Kumar, 2018) “de
papel y lápiz y dibuja la imagen en una página de todas actividades en estado actual” y en
la que se clasifican las actividades del proceso entre aquellas que agregan valor y las que
no agregan valor, con el objetivo de implementar estrategias para reducir el tiempo
destinado a operaciones sin valor agregado. Existe una clasificación diferente, dividiendo
las operaciones en tres categorías genéricas: sin valor agregado (NVA), necesario pero
sin valor agregado y operaciones con valor agregado, sugerido en artículos como
Implementation of lean manufacturing and lean audit system in an auto parts manufacturing
industry – an industrial case study (Dhiravidamani et al., 2018). Para un ambiente de
producción típico, 5% del total de las actividades agregan valor, 60% de las actividades no
agregan valor y el restante 35% no agrega valor, pero son necesarias (Hines & Taylor,
2000). Es de notar que el término operaciones además de hacer referencia a actividades
de transformación de producto hace referencia a manejo de información. A nivel general
la metodología consta de 5 fases (Saravanan, Nallusamy, & George, 2018): Identificación
de la familia de producto, mapa de estado actual, desarrollo de mapa de estado futuro,
evolución de los planes de trabajo y la implementación de planes de trabajo. Por su parte
Hines& Taylor (Hines & Taylor, 2000) detallan el desarrollo del mapa de valor actual en
etapas: una primera etapa de identificación de las necesidades del cliente, seguida de
agregar al mapa el flujo de la información, una tercera etapa de incluir el flujo de producto,
una cuarta etapa en la que se identifican las relaciones entre el flujo de proceso y de
información así como una quinta etapa en la que se agrega una línea de tiempo en la base
del mapa en el que se diferencian el lead time (tiempo de entrega del producto) (Bicheno
& Holweg, 2000) y el tiempo de valor agregado.
2.3.5 Metodología DMAIC (Definir Medir Analizar Mejorar Controlar)
Las herramientas de Six Sigma se aplican con mayor frecuencia dentro de un modelo de
mejora del rendimiento, conocido como Definir-Medir-Analizar-Mejorar-Control, o DMAIC.
DMAIC se utiliza cuando el objetivo de un proyecto es mejorar un producto, proceso o
servicio existente (Galli, 2018). Consta de 5 fases:
Definir: El propósito de la fase de definición es definir el problema y aclarar el alcance del
proyecto. Las necesidades, preferencias y las expectativas de los clientes y del negocio se
expresan como Voice of Customer (VOC) y Voice of Business (VOB). Un análisis SIPOC
relación de: Proveedor (Supplier)-Entradas (Inputs) -Proceso (Process) -Salidas (Outs) –
Cliente (Customer) hace parte de esta fase.
Medir: La fase de medición tiene como objetivo documentar y comprender el estado actual
del sistema e identificar las medidas críticas y métricas relativas a la productividad.
Además, esta fase se centra en validar el sistema de medición y en reunir las causas
fundamentales. Inicialmente, la recopilación de datos se realiza para captar el estado
actual del sistema y los datos relacionados con los defectos e ineficiencias (Salah et al.,
2010) . Después de identificar las posibles causas, se construye un gráfico de Pareto para
visualizar los datos e identificar el contribuyente más significativo entre los listados causas.
Posteriormente se calcula el nivel sigma actual del sistema. El esfuerzo en la recopilación
de datos es crucial ya que son la fuente para realizar el análisis. Se aplican herramientas
de mapeo para recopilar información relativa al proceso y para identificar las variables
clave de entrada y salida. Inicialmente, los VOC se convierten en Parámetros críticos para
la calidad (CTQ). Los CTQ deben estar correctamente alineados con la estrategia
comercial de la empresa para garantizar que las especificaciones se cumplen para mejorar
los estándares de desempeño.
Analizar: La fase de análisis tiene como objetivo identificar la causa raíz y analizar los
problemas y las ineficiencias del proceso. También define la mejora actividades que deben
implementarse.
Según los resultados de la fase de medición, se estudian las posibles causas de la
variación del proceso. Para identificar la causa raíz, herramientas como el diagrama de
causa y efecto y cinco por qué son aplicadas (Temblador-Perez, 2018). La aplicación de
estas herramientas ayuda a identificar las brechas que se presentan en la ejecución de las
mejores prácticas. Esta fase también se centra en la reducción la variabilidad en términos
de sistema y proceso y ayuda a definir las medidas del proceso que deben mejorarse
desde las prácticas actuales, basado en los datos recopilados de tiempo de ciclo durante
la fase de medición.
Mejorar (Improve): En esta fase, las posibles soluciones se deben implementar y probar
mejoras. Las acciones de mejora planificadas deben implementarse de tal manera que
cada progreso en el proceso de implementación es monitoreado adecuadamente y sus
resultados deben registrarse correctamente. Herramientas como Diseño de Experimentos,
Kaizen y otras técnicas de mejora de procesos se emplean para planificar las actividades
de mejora relacionadas con calidad y productividad (Van Tonder, 2011). Después de
implementar la mejora acciones, se realizarán pruebas piloto para registrar el desempeño
de los diseños modificados y el análisis de costo-beneficio también se realizará para
calcular el ahorro total generado por el proyecto.
Controlar: Las mejoras implementadas deben documentarse en para sostener las
actividades de mejora.Inicialmente durante esta fase, es necesario documentar y
estandarizar adecuadamente los procedimientos para crear un descripción clara de los
cambios realizados y cómo mantener lalos
cambios. Las prácticas estándar diseñadas para mejorar las eficiencias operativas deben
validarse mediante un plan de control adecuado. Gestión visual, Mantenimiento Productivo
Total y Poka-Yoke, AMEF son algunas herramientas a implementar. (Ben Ruben et al.,
2017)
2.3.6 Integración Lean Manufacturing y DMAIC
DMAIC se originó en Six Sigma, y se puede generalizar como un marco para la mejora de
procesos. DMAIC es ampliamente aceptado como una estructura completa y robusta, que
se cree que es adecuada para el modelo Lean Six Sigma integrado. Se espera que un
enfoque integrado incluya el uso de un VSM actual como plataforma para aplicar Six Sigma
y herramientas lean, aplicando Six Sigma para ajustar los parámetros del proceso,
integrando técnicas lean en DMAIC y utilizando VSM de estado futuro como una forma de
cambiar la estructura del proceso (Salah et al., 2010). Algunos autores coinciden que
ambos enfoques contienen una gama de herramientas y técnicas que se complementan y
refuerzan uno al otro y que en muchos proyectos la combinación de Lean y Six Sigma
pueden brindar notables resultados y ser al día de hoy, el más poderoso motor disponible
para la creación de valor sostenible. Algunos investigadores creen que es posible integrar
Lean y Six Sigma sin contradecir su núcleo principal, sin embargo, no hay consenso sobre
cómo se debe realizar la integración y no existe una metodología integrada ampliamente
aceptada (Proudlove et al., 2008). La metodología DMAIC es robusta y flexible para
contener las herramientas lean adecuadas de una manera donde todas las herramientas
están sujetas a ser elegidas en una determinada fase en función del problema abordado.
La metodología utilizada en este documento siguió la estructura DMAIC en el contexto de
su alcance, es decir hasta la fase de medición, siendo el Mapeo de la cadena de Valor la
herramienta utilizada en la fase de medición.
En la Tabla 2-7 propuesta por Salah et.al se ilustra la integración de Lean y Six Sigma.
Tabla 2-7 Integración DMAIC y Lean Manufacturing
Fase del proyecto
Herramienta o tema de formación
Definir
LEAN, Value Stream Mapping y Lean Six Sigma Introducir el análisis financiero: identificar el desperdicio y cuantificar el desperdicio financieramente Utilizar SIPOC para comprender el VOC y prepararse para VSM Introducir el rendimiento de la línea de base del proceso, incluidas las métricas de VSM; inventario; tiempo de espera; Tiempo del ciclo; actividades de valor agregado versus actividades sin valor agregado; y tiempo de inactividad Identificar las herramientas y el enfoque adecuados de LSS para el proyecto seleccionado: determinar si se centra en el flujo o la variabilidad del producto.
Fase del proyecto
Herramienta o tema de formación
Medir
Medir el desempeño de la línea de base del proceso actual
Utilizar las métricas lean para medir la línea base
Mapear el flujo de valor del estado actual
Identificar el desperdicio y cuantificarlo financieramente
Utilizar un enfoque Kaizen e identificar cualquier acción de mejora rápida.
Analizar
Analizar el estado actual de VSM. Analizar el flujo de productos y de información; analizar el tiempo de entrega, los tiempos de ciclo y el reproceso; y analizar el tiempo de inactividad. Crear un VSM de estado futuro ajustado para implementar en la siguiente fase.
Mejorar
Optimizar y estandarizar el proceso; eliminar pasos innecesarios o al menos minimizar el desperdicio dentro de él; desarrollar procedimientos operativos estándar y mejores prácticas;construir un plan de acción de implementación de mejora
Utilizar un evento Kaizen para implementar mejoras. Por ejemplo: mejorar el tiempo y movimiento, mejorar el diseño celular, considerar los factores humanos y el equilibrio laboral, implementar flujo de una sola pieza (reducir el procesamiento por lotes), estandarizar procesos, usar Kanban, utilizar 5S, utilizar TPM y un enfoque de cambio rápido, usar técnicas de prueba y error o utilizar un enfoque visual en el lugar de trabajo.
Controlar
Diseñar un plan de control utilizando el enfoque a prueba de errores; diseñar e implementar acciones correctivas; diseñar un plan de auditoría; y diseñar controles visuales del lugar de trabajo.
Capacite al propietario del proceso sobre el uso del plan de control y monitoree continuamente.
Fuente: El autor a partir de (Salah et al., 2010)
2.3.7 Lean Manufacturing y Simulación de procesos
La viabilidad de implementar herramientas, técnicas, prácticas o procedimientos de Lean
Manufacturing depende de conocer cómo funcionará una organización después de la
implementación de Lean Manufacturing y de cuáles son los beneficios o la mejora del
rendimiento debido a la implementación de la misma, para ayudar a resolver estas
inquietudes, se plantea la integración de elementos de simulación con el mapeo de la
cadena de valor (Gurumurthy & Kodali, 2011). En la Tabla 2-8 se mencionan algunos casos
de uso de simulación para la implementación de herramientas Lean Manufacturing
Tabla 2-8 Casos de simulación de implementación de Lean Manufacturing en un entorno industrial
Investigador Software Hallazgo
Visakh y Aravind (2014)
ARENA Simulation, MINITAB statistical software, Taguchi method, ANOVA
Reconoce el diseño de experimentos (DOE). Método diseñado por Taguchi es apropiado para optimizar el parámetro de manufactura (tiempo entre llegadas, layout y turno).
Senthiiland y Shirrushti (2014)
ProModel (Dynamisis)
Simula la producción de un compresor en el contexto de movimiento, tiempo de espera, mano de obra, retrabajo y espacio. Incrementa la productividad de 4 a 6 modelos por día. Redujo el número de operadores de 3 a 2 individuos.
Anbumalar et al (2014)
ARENA Simulation Reconoce un apropiado layout (de forma lineal, oval, en forma de U, S o en I) en línea recta se considera de diseño apto para reducir los gastos de fabricación.
Jagmeet Singh & Singh, (2020)
FLEXSIM Aplicar la manufactura esbelta utilizando el mapeo de flujo de valor (VSM) en una organización fabricante de componentes de suspensión y sujeción de automóviles.
Fuente: El autor a partir de la referencia (Mohamad et al., 2016)
Al inicio del capítulo 2 se describieron las diferentes líneas de producción de la
organización objeto de estudio haciendo énfasis en la problemática de la línea de banda
pesada, seguidamente de desarrolla el marco conceptual en el que Metodologías para el
incremento de la productividad fueron descritas, se dan bases para el uso de Lean
Manufacturing en el proceso productivo y del Value Stream Mapping como herramienta
para mapear y analizar flujos de valor, evaluar y comunicar aspectos del proceso de
producción, tales como flujos de material e información, así como acciones que no agregan
valor, todo ello aspectos que se abordarán en el capítulo 3.
3. Metodología de implementación de herramientas lean
En este capítulo se diagnostica la situación del proceso productivo en la cadena de valor
de procesamiento, se realiza la identificación de los desperdicios o MUDA, que afectan la
calidad y productividad de los productos y se formulan propuestas de mejora bajo
herramientas de Lean Manufactuing.
Este capítulo está dividido en tres partes: la primera consiste en el PLANEAR, se define el
problema del proceso desde un marco general, esto es desde la perspectiva del cliente y
los intereses del negocio hasta unos requerimientos clave del proceso que traducen esta
perspectiva. En esta sección se definió la forma de seleccionar la referencia que sirvió
como muestra para la medición del proceso productivo.
La segunda parte está asociada al HACER, se detallan todas las actividades del proceso
productivo, los tiempos de ciclo y tiempos de valor agregado, incluye además el flujo de
información en la cadena de valor. Se realizó un análisis de los datos recopilados, los
desperdicios asociados, el análisis de causa de estas actividades que no generan valor y
las herramientas Lean Manufacturing aplicables en el contexto de la organización para la
mejora de la productividad, a partir de las cuales se construyó un mapa de valor futuro.
La tercera parte, también asociada al HACER consiste en el análisis de los datos
recopilados, los desperdicios asociados, el análisis de causa de estas actividades que no
generan valor y la propuesta herramientas Lean Manufacturing aplicables en el contexto
de la organización.
3.1 Definición del problema
El propósito de la fase de definición es definir el problema y aclarar el alcance del proyecto,
en el caso particular de la línea de producción de banda es establecer herramientas para
el cumplimiento y mejora de la eficiencia de producción medida en juegos por operario
hora. Se parte de un diagrama general SIPOC, seguido de la definición de los aspectos
críticos para el cliente y el negocio y finalizando con la matriz XYZ para establecer la
referencia sobre la cual se realizará la medición del proceso productivo
3.1.1 Diagrama SIPOC (Supplier -Input-Process-Output-Customer)
El diagrama SIPOC (Figura 3-1) permite dar una visión general del proceso a mejorar,
identifica su esencia, permite en un nivel preliminar generar un plan de recolección de
datos y permite una transición al mapa de valor. Es construido para proporcionar una
claridad sobre los proveedores, clientes, materiales de entrada necesarios y la secuencia
de procesos involucrados en la fabricación del producto.
Figura 3-1 Diagrama SIPOC Banda Pesada
Fuente: El autor
3.1.2 Aspectos críticos para el cliente y el negocio ( VOC, VOB, CTQ´s, CTB´s)
Definición de la voz del cliente (VOC), los datos sobre lo que el cliente quiere y necesita
es una responsabilidad de toda organización. Después de que se obtenga una
representación de la VOC, la necesidad es traducir esta información en Requisitos críticos
del cliente (CCR).
Un CCR es una característica específica del servicio deseado por el cliente y también debe
ser medible con un objetivo y un rango permitido. La Voz del negocio (VOB) por sus siglas
en inglés (Voice of Business) juega un papel principal en la identificación e implementación
de mejoras y éstos son traducidos en Requisitos Críticos para el negocio (CBR). Sin
embargo, CBR’s y CCR’s pueden entrar en conflicto a veces, por ejemplo, los costos de
brindar el servicio logístico adecuado a cualquier cliente tienen que ser comparado con su
rentabilidad.
Conocer los CCR’S es una forma de identificar desperdicios y lograr mejores rendimientos.
Paralelamente al análisis centrado en el cliente, los objetivos de mejora tienen que ser
traducido en medidas críticas para la calidad (CTQ). El árbol CTQ es la herramienta
principal para indicar en qué es importante trabajar para alcanzar la satisfacción del cliente.
A través de una matriz de correlación, de hecho, es posible ponderar la importancia de los
diversos parámetros del proceso sobre la base de los requisitos del cliente y del negocio.
Las relaciones entre CTQ’s permiten definir la clasificación de las características del
proceso y concentrarse en las mediciones realmente significativas para la siguiente etapa
(medición) (Costantino, Di Gravio, and Romitelli, 2011.). En la Tabla 3-1 se representa la
correlación entre CTB’s y CTQ’s de la línea de banda pesada.
Tabla 3-1 CTB’s y CTQ’s de línea de producción banda pesada
VOC: VOZ DEL CLIENTE Indicadores de salida
CTQ's
Menores precios Espesor de producto conforme
Duración del producto Diámetro de agujeros de acuerdo a especificación
Disponibilidad de productos Empaque y embalaje sin daño o errores
DIFOT (Delivery in full on time) VOB: VOZ DEL NEGOCIO CTB's
Margen de EBITDA superior al 13% Costo unitario menor a $6500 por juego procesado
Tasa de retrabajo=0 Eficiencia de producción superior a 3,72 juegos/operario hora
Tasa de rechazo interno Desviaciones en consumos inferiores a 6.5 MMCOP al mes
Mean Time To Repair (MMTR) Rechazo en proceso menor al 2% Mean Time Between Failure (MTBF) Horas de parada máximas permisibles
Fuente: El autor
3.1.3 Matriz de priorización para selección de familia de producto
Para realizar la medición del proceso productivo, se requiere definir una familia de
producto. La matriz de priorización se elabora de acuerdo al volumen y variación de ventas
por referencia mes a mes y el costo del producto.
En el Anexo B se encuentra una sección del análisis ABC realizado al portafolio de banda
pesada de acuerdo a la proyección de ventas para el año, en él se clasificó el portafolio
como referencias tipo A aquellas con un volumen de ventas que representa el 50% del
total de las ventas, tipo B con una participación entre el 21 y 30% y tipo C aquellas que
representan menos del 20%. Se incluye la variación del volumen de ventas mes a mes
referencia a referencia, como una clasificación X, Y, Z asignando X a las referencias con
variación en la proyección de ventas de menos del 10%, Y a aquellas con variación entre
el 11% y 25% y clasificación Z aquellas referencias con variación mayor al 25%. Éstos
criterios de clasificación son resumidos en la Tabla 3-2.
Por otra parte, se realizó una segunda matriz para definir la referencia a analizar teniendo
en cuenta el costo de fabricación, ésta matriz se encuentra en el Anexo C.
Tabla 3-2 Criterios ABC-XYZ para selección referencia de producto
Fuente: El autor
Seguidamente se realizó una tercera matriz que incluyó los criterios tanto de volumen de
demanda como de costo unitario (Anexo D), a partir de ésta última matriz y aplicando los
criterios XA tanto para el volumen de ventas como al costo unitario, se establece como
familia de producto a analizar la 20101D, teniendo en cuenta que es una de las referencias
que tienen el flujo completo de la cadena de valor, es decir incluye la operación de
perforado, las dos primeras referencias listadas en la Tabla 3-3 son clasificadas como
ciegas, es decir sin perforaciones, razón por la cual son descartadas para realizar la
medición del proceso productivo, teniendo en cuenta la tendencia en el incremento de la
demanda de producto perforado mencionada en el capítulo 2.
Tabla 3-3 Principales referencias de producción de banda pesada
Referencia MATRIZ DEMANDA % MATRIZ COSTO
Unitario % TIPO
20226I133-BANDA PESADA 20226 FX.BEST AX 0,4793% AX 0,46% CIEGA 1029IL133-BANDA PESADA 1029 FX.BEST AX 0,6443% AX 0,48% CIEGA 1029XL133-Banda pesada 1029XL FX.BEST AX 0,6490% AX 0,52% CIEGA 20101D133-BANDA PESADA 20101D FX.BEST AX 0,8932% AX 0,89% PERFORADA 20101FX123-Banda pesada 20101 f.extreme AX 1,3811% AX 1,40% CIEGA 20101I133-Banda pesada 20101 fx.best AX 2,0024% AX 1,79% CIEGA
20101I94-Banda pesada 20101i94 AX 1,6837% AX 1,83% CIEGA 20101ID94-Banda pesada 20101id94 AX 0,6279% AX 0,75% PERFORADA 20101IX133-Banda pesada 20101x fx.best AX 1,2793% AX 1,19% CIEGA 20101IX94-Banda pesada 20101ix94 AX 1,5667% AX 1,77% CIEGA 20101IXD94-Banda pesada 20101ixd AX 0,4302% AX 0,53% PERFORADA 20101SD136-BANDA PESADA 20101SD (05136) AX 0,7863% AX 0,77% PERFORADA 20101XFX123-Banda pesada 20101x f.extreme AX 1,2298% AX 1,30% CIEGA 20104X94-Banda pesada 20104x (0594) AX 2,4369% AX 2,12% CIEGA 20104XFX123-Banda pesada 20104x f.extreme AX 1,4630% AX 1,15% CIEGA 20104XX94-Banda pesada 20104xx non asbes AX 1,0441% AX 0,95% CIEGA 20104XXFX123-Banda pesada 20104xx f.extreme AX 0,9540% AX 0,83% CIEGA 20121133-BANDA PESADA 20121 FX.BEST AX 0,7496% AX 0,75% CIEGA 20121X133-Banda pesada 20121X FX.BEST AX 0,7017% AX 0,74% CIEGA 20122IX94-Banda pesada 20122x non-asbest AX 0,8549% AX 0,82% CIEGA 20122XFX123-Banda pesada 20122x f.extreme AX 0,6833% AX 0,61% CIEGA 20192XD133-Banda pesada 20192xd fx.best AX 0,7196% AX 0,82% CIEGA 20207D133-BANDA PESADA 20207D FX.BEST AX 0,5616% AX 0,57% CIEGA 20207XD133-BANDA PESADA 20207XD FX.BEST AX 0,5570% AX 0,61% CIEGA 20208D133-BANDA PESADA 20208D (05133) AX 0,4466% AX 0,45% CIEGA 20208XD133-BANDA PESADA 20208XD FX.BEST AX 0,7957% AX 0,87% CIEGA
Fuente: El autor
3.2 Trazado del mapa del estado actual
El mapa se comienza a trazar por el lado de las necesidades del cliente, se representa con
un icono de fábrica en la esquina superior derecha del mapa (Rother & Shook, 2003). El
mapa de la cadena de valor cubre el flujo de producto en la fábrica, teniendo en cuenta
que la producción de banda pesada se realiza para la reposición del inventario del almacén
de producto terminado, es el almacén el que se definirá como cliente en el diagrama como
se muestra en la Figura 3-2. Como se describió en la problemática del proceso de
producción, la demanda de producto perforado es del 29% del total de la demanda del mes
que es de 28.000 juegos. El almacén opera 2 turnos día.
Figura 3-2 Representación del cliente en el VSM
Una vez definida la referencia a analizar: 20101D133, se realiza la observación y toma de
tiempos de tota la cadena del proceso productivo, la codificación de los productos de la
línea de banda se realiza con base en el FMSI (FRICTION MATERIALS STANDARDS
INSTITUTE) lo que permite a los diferentes fabricantes de materiales de fricción alrededor
del mundo tener las mismas especificaciones de producto: ancho, espesor, longitud de
arco interior entre otros. En la organización objeto de estudio el código FMSI se
complementa con un código alfanumérico que permite establecer si la referencia es ciega
o perforada, así como establecer la formulación (tipo de mezcla) del cual está hecho
determinado producto.
La referencia 20101D133 tiene las siguientes características:
Formulación: WO05133B
Peso teja: 7.100 gramos
Longitud de arco interior del segmento: 316.8 mm – 320 mm
Ancho del segmento: 99,4-100,2 mm
N° de agujeros:12
Espesor final del producto: 11,8-12,2 mm
Diámetro mayor de los agujeros: 12.75-13.25 mm
Diámetro menor de los agujeros: 6,26-6,75 mm
Altura de pared del agujero: 2,37-2,63 mm
3.2.1 Recolección de Información: Tiempos de proceso de cada etapa del proceso productivo
En la producción de banda pesada se utilizan materiales de proveeduría local como
material importado, la política de inventarios es de 15 días para materias primas nacionales
y 35 días para material importado, en promedio la línea de banda pesada procesa 66
toneladas de materia prima al mes, los inventarios se representan como triángulos en el
diagrama (Figura 3-3).
Figura 3-3 Representación inventario materia prima
Para la recolección de información se diseñó una plantilla (Figura 3-4) para la toma de
tiempos de cada una de las etapas del proceso, en la que se incluyó: Turno en el que se
realizó la observación, máquina, hora, listado de las actividades y clasificación de las
mismas en tiempos de ciclo, verificaciones, desplazamientos realizados, así como
hallazgos y oportunidades de mejora.
En la tabla de datos que acompaña cada operación éstos tiempos se representan de la
siguiente manera:
CT: Tiempo de ciclo
CO: Tiempo de cambio entre productos
OT: Otros tiempos
TF: Tiempo en funcionamiento
Número de operadores: Simbolizados como
Tiempo disponible.
Figura 3-4 Esquema para recolección de toma de tiempos de proceso
Fuente: El autor
Mezclado:
En el Anexo E se encuentra la toma de tiempos realizada al proceso de mezclado de la
formulación WO05133B, la mezcla procesada es de 550 kg. La figura 3-5 resume los
tiempos de ciclo (CT) de proceso que incluyen actividades de cargue y descargue de
materias primas al mezclador, tiempo de cambios de referencia (CO) que para el caso de
la operación de mezclado es el tiempo para cambiar de una formulación a otra, tiempo de
funcionamiento (TF) del mezclador como tal y otros tiempos (OT)
Figura 3-5 Caja de datos proceso de mezclado
Dosificado:
En el proceso de dosificado se embolsa mezcla para diferentes prensas de curado, cada
una de estas prensas de curado tiene moldes de diferentes medidas, en la Tabla 9 se
clasifican algunos de los moldes de curado y se indican sus dimensiones generales, así
como prensas en las que es posible realizar su montaje. La referencia en mención es
procesada en un molde tipo T, en la dosificadora las órdenes de producción de producto
terminado que contienen la información del peso de la teja se abastecen 3 prensas de
curado, es decir los 550 kg provenientes del proceso de mezclado son utilizados en
diferentes tejas. En el Anexo F se encuentra la toma de tiempos realizada al proceso de
dosificado semiautomático.
Tabla 3-4 Moldes y prensas en los que se realiza su montaje.
Fuente: El autor
Curado:
El ciclo de curado de la formulación WO05133B se realiza a alta presión y temperatura
entre 120-140°C en el molde, el ciclo comprende etapas en las que la prensa se encuentra
cerrada, y etapas en las que la prensa se abre unos segundos para permitir la liberación
de aire contenido en la preforma. La alimentación se realiza de forma manual en cada una
de las cavidades de la prensa, cada una de las cuales contiene un molde. En la Tabla 3-4
se describen los moldes (medidas) y prensas en las cuales se puede . Para el caso de la
referencia evaluada, la prensa consta de 4 moldes de curado, en uno de los cuales se
realizó la etapa de curado de la orden de producción de la referencia 20101D133. En el
Anexo G se encuentra la toma de tiempos realizada al proceso de curado
Horno:
El ciclo de horneado consiste en pos curar las tejas resultantes del proceso de curado en
canastilas dispuestas para tal fin, el ciclo de hornedo para la formulación WO05133B
consiste en 12 horas en un horno tipo batch , en el que las tejas se encuentran entre 220-
260°C.
Corte :
Corte CNC: Posterior al proceso de horneado , y una vez el material se encuentre frío, se
procede a cortar en segmentos la teja curada, el corte se realiza en la máquina WA1010
que permite garantizar un corte homogéneo del material, en el Anexo H se encuentra la
toma de tiempos realizada al proceso de corte CNC
Corte Manual WA1025: Despunte, la operación de despuente consiste en un segundo corte
al segmento, éste se realiza a aquellas referencias de producto cuya longitud de arco es
considerablemente diferente a la longitud de arco del molde en el que fue curado, es decir
una teja cuya longitud de arco interior es de 318 mm, y de la cual se requiere un segmento
de longitud de arco de 312 mm, es necesario realizar un corte de 6 mm , éste segundo
corte se conoce como despunte
Rectificado interior y Rectificado exterior inicial:
Para garantizar el correcto asentamiento de la banda, se remueve el material de la cara
interna del segmento por medio de piedras abrasivas, al igual que la cara externa, hasta
un espesor mayor al del límite superior de la especificación, en el Anexo H se encuentra
la toma de tiempos realizada al proceso de rectificado interior y rectificado exterior inicial
de la banda
Perforado:
Existen 3 tipos de máquinas para realizar el proceso de perforado, dos centros de
mecanizado, una máquina semiautomática y una manual, la referencia en mención se
perfora en uno de los centros de mecanizado, cuya alimentación se realiza de forma
manual, en el Anexo I se encuentra la toma de tiempos realizada al proceso de perforado
Rectificado exterior final:
Al realizar las perforaciones, las brocas y /o avellanadores que penetran al material de
fricción dejan una apariencia no uniforme en el contorno del agujero, éste defecto se
conoce como desportillamiento, defecto por el que es necesario realizar un segundo
rectificado (rectificado final) para mejorar la apariencia del material perforado y garantizar
el espesor final del producto de acuerdo a la especificación requerida. En el Anexo J se
encuentra la toma de tiempos realizada al proceso de Rectificado exterior final.
Marcado y empaque:
Finalmente, el producto es identificado con referencia, formulación, orden de producción
en cada uno de los lomos del segmento. Un juego de banda pesada lo componen 4
segmentos, 2 segmentos para la rueda trasera izquierda y dos segmentos para la rueda
trasera derecha. En el Anexo K se encuentra la toma de tiempos realizada a las
operaciones de marcado y empaque.
3.2.2 Flujo de información en la cadena de valor
La tasa de producción se define a partir de un presupuesto y de un forecast de ventas, el
primero lo define el área comercial, y el segundo es el ajuste mensual que realiza de
acuerdo al comportamiento de la demanda. Una vez establecido el forecast de ventas
mensualmente se realiza el Comité de Operaciones, comité en el que representantes del
área comercial, producción, gestión humana, logística y abastecimiento establecen las
tasas de fabricación para el mes siguiente. Seguidamente se elabora el plan maestro de
producción, que contiene el detalle referencia a referencia de los productos y cantidades a
fabricar, posteriormente éste plan maestro de producción se traduce en la planeación
detallada de piso, en la que se definen los montajes del herramental en las diferentes
prensas de curado así como las prioridades de fabricación, el plan de producción es
iniciado a través de la liberación de órdenes de producción en el ERP de la compañía,
éstas órdenes de producción son emitidas a planta, realizando el proceso anteriormente
descrito y en el que las órdenes acompañan el producto. Una vez se concluye el proceso
de fabricación la orden es notificada en el ERP y traslada al almacén de producto
terminado, mensualmente se verifica el cumplimiento de las tasas de fabricación avaladas
por el comité de operaciones, así como el cumplimiento del indicador de eficiencia de
producción, este flujo de información se representa en la Figura 3-6.
Figura 3-6 Flujo de información en la cadena de valor
Fuente: El autor
3.2.3 Mapa de valor del estado actual del proceso productivo
Takt time se define como el tiempo necesario para producir un producto que satisfaga la
demanda de los clientes (Kovács, 2017). Básicamente, si la demanda aumenta, el tiempo
Takt disminuye y viceversa. Por otro lado, si el tiempo del ciclo del cuello de botella es
menor que el tiempo de Takt, entonces se cumplió la demanda de los clientes, y viceversa.
Por tanto, Takt time sirve como herramienta de gestión para determinar si la línea de
producción está por delante o por detrás del programa de producción. Además, también
juega un papel vital como herramienta de alineación para calcular las necesidades de
producción en tiempo real. En este caso, Takt time se calculó de la siguiente manera:
Demanda del cliente por día: 28.000 juegos/23 días = 1217 juegos
Tiempo de trabajo: 16 horas (un turno por día). Tiempo de descanso: 0,5 horas por turno
Tiempo disponible: 15 horas al día
Takt time = tiempo operativo neto / demanda del cliente
= 15 horas x 60 min / 1217 juegos = 0,74 min / juego
La Figura 3-7 es el mapa de valor actual del proceso productivo de banda pesada, en la
parte inferior del mapa se resumen los tiempos de valor agregado (VT) y tiempos de valor
no agregado (NVT) en donde se destaca el porcentaje de valor agregado es menor en las
operaciones de perforado (38,42%) y de rectificado exterior final (31,26%).
Figura 3-7 Mapa de Valor Estado Actual Banda Pesada
Tiempos de ciclo 953,49 34,7% Inventarios 1.055 38,4% Otros tiempos sin valor 734,60 26,9% Total 2.748,77
Fuente: El autor
3.3 Análisis de información y propuestas de mejora
La fase de análisis tiene como objetivo identificar la causa raíz y analizar los problemas y
las ineficiencias del proceso. También define las actividades de mejora que deben
implementarse para lograr mejoras en el proceso. Según los resultados de la fase de
medición, se analizan especialmente aquellas operaciones con un bajo porcentaje de valor
agregado. Para identificar la causa raíz, herramientas como el diagrama de causa y efecto
y cinco por qué son utilizados. La aplicación de éstas herramientas ayuda a identificar las
brechas que se presentan en la práctica. Esta fase también se enfoca en reducir la
variabilidad en términos de sistema y proceso y ayuda a definir las medidas del proceso
que deben mejorarse desde las prácticas actuales. Basado en los datos recopilados de
tiempo de ciclo de cada operación.
3.3.1 Análisis de desperdicios en el proceso
De acuerdo a las observaciones realizadas en cada operación, se asociaron desperdicios
(valor no agregado) del proceso de producción de la referencia 20101D133, en la Tabla 3-
5 se describieron las actividades más relevantes encontradas durante la fase de
observación y captura de datos.
Tabla 3-5 Identificación de desperdicios en cada operación
OPERACIÓN DESPERDICIO DESCRIPCIÓN DEL HALLAZGO DISTANCIA
RECORRIDA (metros)
Mezclado Exceso de
movimientos
El operario realiza 18 movimientos para
la selección y pesaje de cada materia
prima que conforma una mezcla
384
Dosificado
semiautomático Espera
Durante el proceso de llenado de cada
bolsa, el operador no realiza otra
actividad durante 20 segundos
12
Curado Exceso de
movimientos
El operario utiliza implementos como
martillos y accesorios metálicos para
retirar la teja de la prensa de curado,
por cada cargue de prensa ésta
actividad le toma 136 segundos
16
OPERACIÓN DESPERDICIO DESCRIPCIÓN DEL HALLAZGO DISTANCIA
RECORRIDA (metros)
Corte
Sobreprocesamiento
Se realiza un segundo corte para ajustar
medida de la teja, retrabajo que dura 55
segundos 4
Exceso de inventario
El exceso de material removido en el
proceso de corte es dispuesto como
material de desecho
Rectificado
interior y exterior
inicial
Esperas
La operación de rectificado se detiene
40 segundos por juego a la espera de
segmentos cortados 26
Rectificado
interior y exterior
inicial
Exceso de inventario
Se remueve un exceso de material de la
teja, cuyo espesor es de 16 mm, siendo
la especificación del producto de 12 mm
Perforado
Transporte
Algunos segmentos no es posible
ubicarlos en la matriz de perforado, en
promedio se retrabaja un segmento por
cada juego procesado, lo que implica un
desplazamiento de 22 metros
35 Exceso de
movimiento
Traslado innecesario del personal
buscando elementos como zapatas y
pines de ubicación, 30 segundos por
cada cambio de referencia en esta
actividad
Espera En la estación de trabajo no hay
segmentos para perforar
Exceso de
movimiento
El operario solicita apoyo de un segundo
operador para realizar puesta a punto
Rectificado
exterior final
Transporte Los segmentos retornan a la operación
de rectificado a un segundo rectificado
23,4
Sobreprocesamiento
Se realiza un segundo rectificado
exterior (69 segundos por segmento) de
acuerdo a la especificación final de
espesor
Marcado y
empaque Defectos
La referencia marcada en uno de los
segmentos procesados no fue legible, se
retrabaja
7
Fuente: El autor
3.3.1.1 Análisis de causas ineficiencias del área de terminados banda
De los resultados del mapeo de la cadena de valor se encontró que las operaciones de
rectificado exterior final y perforado tienen un porcentaje de tiempo de valor agregado de
36% y 31% respectivamente, es decir, son las operaciones con mayores tiempos de valor
no agregado. Se implementó un diagrama de causa y efecto (Figura 3-8) construido con
un equipo multidisciplinario compuesto por operarios de la zona, técnicos de
mantenimiento, auditor de proceso y diseñador de la línea, para identificar las causas y
subcausas que se clasificaron en seis categorías de causas generales, a saber: Medición,
Material, Mano de Obra, Medio Ambiente, Métodos y Máquinas y que generan ineficiencias
en éstas operaciones, reagrupadas como operaciones de terminados banda.
Figura 3-8 Diagrama de Causa-Efecto Terminados Banda
Fuente: El autor
Tabla 3-6 Análisis de causas desperdicios terminados banda
Fuente: El autor
3.3.2 Herramientas Lean aplicables al proceso productivo
De acuerdo a los desperdicios identificados en la Tabla 3-5 se listan y describen las
herramientas aplicables para la reducción de actividades y tiempo de valor no agregado
en el proceso analizado en la Tabla 3-7.
Tabla 3-7 Herramientas aplicables para la reducción de desperdicios
OPERACIÓN DESPERDICIO OBSERVACIÓN DEL
PROCESO
HERRAMIENTA DE MEJORA APLICABLE
DESCRIPCIÓN
Mezclado Exceso de
movimientos
El operario realiza 18 movimientos para la selección y pesaje de cada materia prima que conforma una mezcla
Trabajo celular, 5S’s
Reubicación de materias primas de mayor consumo cerca al punto de pesaje del mezclador
Dosificado semiautomático
Espera
Durante el proceso de llenado de la bolsa, el operador no realiza otra actividad
Kanban
Sistema Kanban que permita al operador de la dosificadora identificar la prioridad de prensa de curado a abastecer
Curado Exceso de
movimientos
El operario realiza movimientos excesivos para separar la teja curada de la prensa, utiliza implementos como martillos y accesorios metálicos para retirar la teja de la prensa de curado
5S's
Estándar de 5S's de puesto de trabajo que incluya tipo, cantidad y ubicación de elementos necesarios en el puesto de trabajo
Corte
Sobreprocesa-miento
Se realiza un segundo corte para ajustar medida de la teja
TOC Eliminar cuello de botella en el áea de terminados con un equipo adicional para referencias con despunte y o modificación de un equipo disponible
Exceso de inventario
El exceso de material removido en el proceso de corte es dispuesto como material de desecho
Trabajo celular
Rectificado interior y exterior inicial
Esperas La operación de rectificado se detiene a la espera de segmentos cortados
TPM
Mantenimiento productivo total a máquina de corte WA1010
Tabla 3-7 - Herramientas aplicables para la reducción de desperdicios-Continuación
OPERACIÓN DESPERDICIO DESCRIPCIÓN DEL
HALLAZGO
HERRAMIENT
A DE MEJORA
APLICABLE DESCRIPCIÓN
Rectificado
interior y
exterior
inicial
Exceso de
inventario
Se remueve un exceso de
material de la teja, cuyo
espesor es de 16 mm ,
siendo la especificación
del producto de 12 mm
Análisis de
causa raíz
Recálculo de peso
requerido en función de
espesor y propiedad
físicas de mezcla
(densidad)
Perforado
Transporte Algunos segmentos no es
posible ubicarlos en la
matriz de perforado Poka -yoke
Ajuste de matrices de
perforado de acuerdo a
especificación de ancho
de segmento
Exceso de
movimiento
Traslado innecesario del
personal buscando
elementos como zapatas
y pines de ubicación
5S's
Estándar de 5S's de
puesto de trabaja que
incluya tipo, cantidad y
ubicación de herramental
de mayor uso y
herramientas requeridas
Espera En la estación de trabajo
no hay segmentos para
perforar
Celdas de
manufactura
Modificación de layout e
implementación de
sistema semiautomático
de alimentación.
Exceso de
movimiento
El operario solicita apoyo
de un segundo operador
para realizar puesta a
punto
Entrenamiento
estandarizado
Instructivos de operación
que incluyan, el qué ,
cómo y por qué de cada
actividad que incluye un
cambio de referencia
Rectificado
exterior final
Transporte
Los segmentos retornan a
la operación de
rectificado a un segundo
rectificado
Celdas de
manufactura
Modificación de layout
que permita un flujo de
material continuo
Sobreprocesa-
miento
Se realiza un segundo
rectificado de acuerdo a
la especificación final de
espesor
Análisis de
causa raíz Análisis de vida útil de
brocas y avellanadores
Marcado y
empaque Defectos
La referencia marcada en
uno de los segmentos
procesados no fue
legible, se retrabaja
Poka -yoke
Inclusión de sistema tipo
código de barras para
identificación de producto
Fuente: El autor
A partir del análisis anterior se realizó una matriz de impacto para la implementación de mejoras, el
equipo multidisciplinario calificó cada una de las actividades propuestas teniendo en cuenta los
siguientes criterios:
TIEMPO EJECUCION
IMPACTO EN EL TIEMPO DE FLUJO DE PROCESO
(Disminución en minutos perdidos)
Prioridad
(Facilidad, Impacto)
Menor a 2 meses = 9 Alto Impacto = 9 1o = (9,9)
Entre 3 y 4 meses = 6 Medio Impacto = 6 2o = (6,6)
Mayor a 4 meses = 3 Bajo Impacto = 3 3o = (3,3)
Tabla 3-8 Matriz impacto-esfuerzo mejoras propuestas
OPERACIÓN DESPERDIC
IO OBSERVACIÓN
DISTANCIA
RECORRIDA
(metros)
HERRAMIENTA DE
MEJORA APLICABLE
DESCRIPCIÓN Facilida
d
Impacto en
tiempo de flujo
de proceso
(Facilidad,
Impacto)
Mezclado Exceso de
movimientos
El operario realiza 18
movimientos para la
selección y pesaje de
cada materia prima que
conforma una mezcla
384 Trabajo celular,
5S’s
Reubicación de
materias primas
de mayor
consumo cerca al
punto de pesaje
del mezclador
9 6 (9,6)
Dosificado
semiautomático Espera
Durante el proceso de
llenado de la bolsa, el
operador no realiza otra
actividad
12 Kanban
Sistema Kanban
que permita al
operador de la
dosificadora
identificar la
prioridad de
prensa de curado
a abastecer
9 3 (9,3)
Curado Exceso de
movimientos
El operario realiza
movimientos excesivos
para separar la teja
curada de la prensa,
utiliza implementos como
martillos y accesorios
metálicos para retirar la
teja de la prensa de
curado
16 5S's
Estándar de 5S's
de puesto de
trabaja que
incluya tipo,
cantidad y
ubicación de
elementos
necesarios en el
puesto de trabajo
9 3 (9,3)
Corte
Sobreproce-
samiento
Se realiza un segundo
corte para ajustar medida
de la teja
4
TOC
Eliminar cuello de
botella en el área
de terminados con
un equipo
adicional para
referencias con
despunte y o
modificación de
un equipo
disponible
3 9 (3,9)
Exceso de
inventario
El exceso de material
removido en el proceso
de corte es dispuesto
como material de
desecho
Trabajo celular
Rectificado
interior y exterior
inicial
Esperas
La operación de
rectificado se detiene a la
espera de segmentos
cortados
26
TPM
Mantenimiento
productivo total a
máquina de corte
WA1010
6 3 (6,3)
Exceso de
inventario
Se remueve un exceso de
material de la teja, cuyo
espesor es de 16 mm ,
siendo la especificación
del producto de 12 mm
Análisis de causa
raíz
Recálculo de peso
requerido en
función de espesor
y propiedad físicas
6 6 (6,6)
de mezcla
(densidad)
OPERACIÓN DESPERDIC
IO OBSERVACIÓN
DISTANCIA
RECORRIDA
(metros)
HERRAMIENTA DE MEJORA APLICABLE
DESCRIPCIÓN Facilida
d
Impacto en
tiempo de flujo
de proceso
(Facilidad,
Impacto)
Perforado
Transporte
Algunos segmentos no es
posible ubicarlos en la
matriz de perforado
35
Poka -yoke
Ajuste de matrices
de perforado de
acuerdo a
especificación de
ancho de
segmento
6 3 (6,9)
Exceso de
movimiento
Traslado innecesario del
personal buscando
elementos como zapatas
y pines de ubicación
5S's
Estándar de 5S's
de puesto de
trabaja que
incluya tipo,
cantidad y
ubicación de
herramental de
mayor uso y
herramientas
requeridas
9 6 (6,6)
Espera
En la estación de trabajo
no hay segmentos para
perforar
Celdas de
manufactura
Modificación de
layout que
permita un flujo
de material
continuo
6 9 (6,9)
Exceso de
movimiento
El operario solicita apoyo
de un segundo operador
para realizar puesta a
punto
Entrenamiento
estandarizado
Instructivos de
operación que
incluyan, el qué,
cómo y por qué de
cada actividad que
incluye un cambio
de referencia
6 6 (6,6)
Exceso de
movimiento
El operario debe realizar
la sujeción manual de
cada segmento con una
guaya
Celdas de
manufactura
Implementación
de apilador de
segmentos para
los centros de
mecanizado
3 9 (3,9)
Rectificado
exterior final
Transporte
Los segmentos retornan a
la operación de
rectificado a un segundo
rectificado 23,4
Celdas de
manufactura
Modificación de
layout que
permita un flujo
de material
continuo
6 9 (6,9)
Sobreproces
amiento
Se realiza un segundo
rectificado de acuerdo a
la especificación final de
espesor
Análisis de causa
raíz
Análisis de vida
útil de brocas y
avellanadores
6 6 (6,6)
Marcado y
empaque Defectos
La referencia marcada en
uno de los segmentos
procesados no fue
legible, se retrabaja
7 Poka -yoke
Inclusión de
sistema tipo
código de barras
para identificación
de producto
3 3 (3,3)
3.3.3 Implementación de mejoras
Según los hallazgos del VSM del estado actual, se identificaron áreas de mejora y
herramientas Lean para realizar dichas mejoras, algunas de las cuales requieren recursos
importantes para ser llevadas a cabo. A partir de la matriz anterior, una de las mejoras
propuestas de impacto medio y facilidad alta es la de implementación de 5S’s en el área
de mezclado, área en el que el operador permanentemente realiza desplazamientos: 384
metros para procesar una mezcla, el estándar de producción de la operación es de 10
mezclas, es decir que el operador traslada bultos de hasta 25 kilogramos caminando 3,8
kilómetros aproximadamente durante su jornada laboral, una parte de ésta zona
corresponde a la Figura 3-9.
Figura 3-9 Zona de mezclado planta fricción
El área de mezclado corresponde tanto a la línea de banda como de pastilla, para realizar
el análisis para la reubicación de materias se tuvo en cuenta kilogramos de consumo de
materia prima para cada línea de producción y aquellas que son comunes a las dos líneas,
en la Tabla 3-7 se listaron las 89 materias primas que se utilizan, y el correspondiente
porcentaje de cada una sobre el total del consumo en el área de mezclado.
Tabla 3-9 Análisis consumo materia prima
Componente Consumo (kg/mes)
% consumo
Componente Consumo (kg/mes)
% consumo
Componente Consumo (kg/mes)
% consumo
Banda 31606,0 COMÚN
Pastilla
FIBRA F2020SM SIN MOLER
6107,3 19% F0205 92,9 0,1% F0229 239,2 0,53%
SCRAP FIBRA F2020
6107,3 19% F0723 38,4 0,1% F0725 223,0 0,50%
F0368. 4839,4 15% PUZOLANA F0737SM SIN MOLER
2,4 0,0% F0729 207,0 0,46%
F0367. 4589,7 15% F0737 2,4 0,0% F0731 206,9 0,46%
F0517 3334,9 11% Pastilla 44718,9 F0202 202,5 0,45%
POLVILLO F2041
1691,7 5% F0214 11453,7 25,61% F0710 195,1 0,44%
POLVILLO F2042
1571,2 5% F0201 5487,0 12,27% F0715. 168,9 0,38%
F0533. 1053,5 3% F0821 5284,2 11,82% O06009K 165,2 0,37%
F0501 837,8 3% F0706 4465,9 9,99% F0204 161,3 0,36%
F0738 601,5 2% F0514. 4360,9 9,75% F0238 119,4 0,27%
F0711. 324,2 1% F0221 1633,8 3,65% F0270 119,4 0,27%
F0375. 249,6 1% F0513. 1585,9 3,55% F0220 112,0 0,25%
F0512 200,1 1% F0209 670,6 1,50% F0424 88,2 0,20%
F0707 97,5 0% F0404 662,5 1,48% F0737 73,6 0,16%
COMÚN 66691,1 F0701 642,0 1,44% PUZOLANA
F0737SM SIN MOLER
73,6 0,16%
F0706 29673,3 44,5% F0241 641,7 1,43% F0263 65,8 0,15%
F0821 14844,3 22,3% F0503 565,3 1,26% F0315. 61,5 0,14%
F0617 5983,2 9,0% F0730 555,2 1,24% F0365 61,5 0,14%
F0424 3726,5 5,6% F0206. 483,9 1,08% F0405 56,1 0,13%
F0701 3428,9 5,1% F0412 464,4 1,04% F0728 39,0 0,09%
F0503 3400,3 5,1% F0617 415,4 0,93% F0213 35,5 0,08%
F0730 2432,9 3,6% F0325 384,5 0,86% GWZ 200 35,5 0,08%
F0315. 1239,5 1,9% F0205 362,7 0,81% F0303 32,3 0,07%
F0710 540,8 0,8% F0219 359,7 0,80% F0530 17,9 0,04%
F0241 397,6 0,6% F0363 312,1 0,70% F0334 10,6 0,02%
F0530 296,1 0,4% F1003F 300,3 0,67% F0714 10,4 0,02%
F0209 259,4 0,4% F0370 290,8 0,65% F0232 9,1 0,02%
F0729 224,2 0,3% F0330 267,7 0,60% F0423 8,3 0,02%
F0263 107,8 0,2% F0321 249,9 0,56% F0362 6,8 0,02%
Del análisis realizado, se destaca que las materias primas F0821, F0424 y F0315 con
porcentajes de consumo de 22,3%, 5,6% y 1,9% respectivamente. Éstas fueron reubicadas
al área central de la zona de mezclado, para reducir los desplazamientos del operador.
Otras de las mejoras propuestas, se ejecutaron finalizando el primer trimestre del año
2.021:
- Rectificado de perfil interior de matrices de perforado: En la toma de tiempos, se
evidenció que algunos de los segmentos cortados no encajan en la matriz de
perforado (Figura 3-10 a) lo que genera un desplazamiento del operador a realizar
un retrabajo que consiste en remover con una piedra diamantado material para que
el segmento encaje en la matriz de perforado. Se realizó metrología de las matrices
de perforado y se compararon con los correspondientes anchos de segmentos,
dando como resultado la necesidad de mecanizar 0,02 milímetros en cada matriz
(b) para el correcto montaje del segmento sin requerir retrabajo (c).
Figura 3-10 Montaje de segmento en matriz de perforado
a) Segmento no encaja en matriz. b) Matriz de perforado c) Correcto montaje de segmento en matriz
- 5S’s herramental de perforado: En la toma de tiempos del proceso de perforado se
evidenció que el operador tarda aproximadamente 15 segundos por referencia en la
búsqueda de la zapata de ubicación, la zapata de ubicación es un medio de control que
permite verificar la correcta posición de los agujeros en el segmento perforado. La Figura
3-11 es una imagen de la zona de perforada banda, en ella se indican los puntos 1, 2, 3 y
4 donde se ubican las zapatas de ubicación de las diferentes referencias.
Figura 3-11 Área de perforada banda
- Se realizó análisis ABC de las referencias de perforado, con el objetivo de clasificar (primera
S : Seiri) en un única área de almacenamiento las matrices de perforado de acuerdo a su
uso, en el nivel superior las matrices para perforado manual, siguiente nivel las de mayor
rotación (Tipo A) y en los niveles inferiores las matrices para referencias tipo B y C, esta
etapa en la herramienta 5S’s corresponde a la organización (Seiton), seguidamente se
limpiaron (tercera S: Seiso) tanto zapatas como pines de ubicación, se divulgó la ubicación
1
2 4
3
definida de cada zapata a los operadores (estandarización, cuarta S: Seiketsu) en un listado
al costado del estante con el objetivo de garantizar la facilidad de su ubicación, haciendo
énfasis en que la disciplina (quinta S: Shitsuke) de la ubicación adecuada del herramental
facilita la labor diaria.
Figura 3-12 Análisis ABC referencias de perforado y reorganización de zapatas de ubicación
-
Dos de las mejoras propuestas para el área de terminados (rectificado exterior y perforado)
requieren aprobación del área de aseguramiento de calidad, financiamiento y aprobación
de la Gerencia General para realizar modificación de layout e implementación de sistema
automático de alimentación, para estimar el beneficio que dicha inversión tendría en el
proceso productivo en el capítulo 4 se simularán dichas mejoras.
En el capítulo 3 se definió la referencia 20101D133 para la aplicación de la metodología
VSM, selección obtenida tras la realización del diagrama SIPOC y la priorización del
portafolio de la línea de banda pesada bajo criterios de volumen de ventas y costo de
fabricación. Según los hallazgos del VSM del estado actual, se identificaron áreas de
mejora y herramientas Lean para realizar dichas mejoras, algunas de las cuales requieren
recursos para ser llevadas a cabo. Se realizó la recolección de los tiempos de cada
operación a partir de lo cual visualizaron las actividades de valor agregado y sin valor
agregado del proceso en el mapa de valor actual. Basado en el marco conceptual del
capítulo 2, con el objetivo de reducir los desperdicios de Exceso de Inventario y Esperas
en el área de terminados se plantearon herramientas Lean para la mejora del proceso
productivo: Análisis de Causa Raíz y Celdas de Manufactura (cambio de Layout),
entrenamiento estandarizado y 5S’s entre otras, éstas propuestas de implementación de
mejoras fueron evaluadas bajo los conceptos de facilidad e impacto para su
implementación, 5S’s fueron implementadas en las áreas de mezclado y perforado. El
cambio del tiempo del ciclo de proceso se presentará al finalizar el capítulo 4, en el que se
realizó la simulación del proceso del área de terminados banda mediante el uso del
software Flexsim para la simulación de la implementación de algunas mejoras que
requieren mayor inversión, al finalizar el Capítulo 4 se representa el mapa de valor futuro
para el proceso de producción de banda pesada.
4. SIMULACIÓN DE IMPLEMENTACIÓN DE HERRAMIENTAS LEAN
Las limitaciones del mapeo del flujo de valor se basan en el hecho de que corresponde a
una instantánea del sistema actual. Evaluar los procesos tal como son actualmente
observado no puede predecir cómo cambiarán las cosas en el futuro inmediato. Si el
mapeo de la cadena de valor se combina con la simulación, es posible predecir no solo
cómo afectarán los cambios al sistema actual, sino también cómo esos cambios afectarán
al sistema en el futuro. La simulación es también eficaz para modelar las interdependencias
que están presentes en casi todos los sistemas, porque reproduce cómo los objetos
realmente tendrían que fluir a través del sistema también es útil para resolver el problema
de variabilidad, porque puede modelar la variación en los tiempos de proceso, ya que imita
el movimiento del producto a través del sistema.
La simulación de eventos discretos es una herramienta poderosa que sirve para analizar y
diseñar sistemas nuevos y para dar retroalimentación y proponer cambios a sistemas
existentes. Debido a esto la simulación de sistemas se ha vuelto una práctica común en
ingenieros, administradores y científicos, en vista de que permite la evaluación de
desempeño operativo de un sistema antes de su implementación, o la comparación de
varias alternativas operacionales sin perturbar el sistema real (Ocampo & Pavón, 2012).
En este capítulo se describen conceptos básicos de la simulación de eventos discretos,
cómo se realiza una simulación de éste tipo en el software Flexsim y cuál es la metodología
para realizar un estudio de simulación. Posteriormente se describe el problema de
simulación, así como el alcance y los objetivos de la simulación de la implementación de
herramientas de mejora, así mismo se recolectan y analizan los datos para realizar la
simulación y se valida el modelo. Al encontrar como válido el modelo se simula la
implementación de mejoras para la reducción de desperdicios en el área de terminados
banda pesada.
4.1 Conceptos básicos simulación de eventos discretos
Simulación de eventos discretos: Conjunto de relaciones lógicas, matemáticas y
probabilísticas que integran el comportamiento de un sistema bajo estudio cuando se
presenta un evento determinado. El objetivo del modelo de simulación consiste en
comprender, analizar y mejorar las condiciones de operación relevantes del sistema.
Entidad: Representación de los flujos de entrada y salida en un sistema; al entrar a un
sistema una entidad es el elemento responsable de que el estado del sistema cambie.
Estado del sistema: Condición que guarda el sistema bajo estudio en un momento de
tiempo determinado, el estado del sistema se compone de variables o características de
operación puntuales y de variables o características de operación acumuladas, o promedio
(como podría ser el tiempo promedio de permanencia de una entidad en el sistema).
Evento: Cambio en el estado actual del sistema; por ejemplo, la entrada o salida de una
entidad, la finalización de un proceso en un equipo, la interrupción o reactivación de una
operación (por ejemplo, descanso del operario) (Dunna et al., 2006)
Verificación: Se ocupa de determinar si la simulación conceptual del modelo (supuestos
del modelo) se ha traducido correctamente en un "programa" de computadora, las técnicas
para depurar programas de simulación incluyen un recorrido estructurado del programa,
uso de un rastro o un depurador interactivo y animación.
Validación: Es el proceso de determinar si un modelo de simulación es una representación
precisa del sistema, para los objetivos particulares del estudio. Si un modelo es "válido",
entonces se puede utilizar para tomar decisiones sobre el sistema similar a los que se
harían si fuera factible y rentable experimentar con el sistema en sí.
Credibilidad: Cuando un modelo de simulación y sus resultados son aceptados como
"correctos" por el tomador de decisiones (o gerente) y otro personal clave del proyecto. La
validez no implica credibilidad y viceversa. Por ejemplo, un modelo válido o técnicamente
correcto podría no ser utilizado en el proceso de toma de decisiones si los supuestos clave
del modelo no son entendidos y acordados por el tomador de decisiones. Por el contrario,
un modelo creíble basado en una impresionante animación tridimensional podría no ser
técnicamente sólido.
Modelado de entrada: Estadística para determinar qué distribución de probabilidad
representa mejor una fuente de aleatoriedad del sistema.
Análisis de salida: Incluyen la duración de la ejecución de simulación, el período de
calentamiento (si lo hay) y el número de réplicas del modelo (utilizando diferentes números
aleatorios).
4.2 Simulación en el Software Flexsim
El software FlexSim fue desarrollado por Bill Nordgren, Cliff King, Roger Hullinger, Eamonn
Lavery y Anthony Johnson. FlexSim. Algunas de sus ventajas son: (Simón-Marmolejo et
al., 2013)
El software se orienta a objetos lo que permite una mayor visualización del flujo de
producción. El proyecto se desarrolla en un ambiente tridimensional (3D), y permite
importar objetos de distintos paquetes de diseño, incluyendo AutoCAD, ProE, Solid Works,
Catia, 3D Studio, AC3D, Rivit, Google Sketch-Up, etc.
Permite la simulación de fluidos o modelos combinados continuo-discreto.
Permite el uso de diferentes distribuciones de probabilidad.
Genera gráficas, los reportes y diversos estadísticos.
FlexSim es usado en sistemas de logística tales como operaciones de contenedores en
puertos, simulaciones distribuidas en varios equipos dentro de una empresa
manufacturera, en la minería, en centros aeroespaciales, industria del servicio (hoteles,
hospitales, supermercados, o muchas otras industrias) para simular la administración y
operación de los recursos humanos. Algunas compañías que han utilizado el software son:
Volkswagen, USAA, EATON, Coca-Cola, DAIMLER, Foth, DHL, Disney, MICHELIN,
MATTEL, QUALCOMM, VALE, CATERPILLAR, DISCOVER, Pfizer, U.S. ARMY, U.S. AIR
FORCE, DU PONT, Gillette, ABB, FREIGHTLINER, CARRIER, ORACLE, Tetra Pak, IBM,
NASA, FedEx, AVON, Whirlpool, ALCAN, Remington, BAKER HUGHES, etc.
4.2.1 Pasos generales para la simulación en Flexsim
Flexsim es un “ambiente de software orientado a objetos usado para desarrollar, modelar,
simular, visualizar y monitorear flujos de proceso dinámicos de actividades y sistemas”.
Hay cinco pasos básicos para construir un modelo bajo el paradigma de simulacipn de
Flexsim (Ocampo & Pavón, 2012):
1. Desarrollar un layout del modelo: Este layout se logra seleccionando y arrastrando
objetos de la librería de objetos y colocándolos en la ventana principal. La ventana
principal es una vista espacial en 3D una vez que los objetos han sido colocados
el usuario puede rotarlos en los ejes x,y,z así como cambiar su elevación en el eje
z para obtener una orientación adecuada.
2. Conectar objetos con los puertos: Cada objeto (máquina, cola, etc) tiene una
cantidad ilimitada de puertos de entrada, salida y centrales para comunicarse con
otros objetos. Los objetos de entrada y salida son utilizadas para definir la ruta que
las entidades (flowitems en términos usados en el software, para el caso de estudio
estos son los juegos de banda pesada) han de seguir en el sistema y se distinguen
porque aparecen al lado izquierdo y derecho del objeto respectivamente.
3. Editar el aspecto y configurar el comportamiento de los objetos: Una vez que el
layout del modelo está conectado, es necesario agregar la lógica y los datos de
funcionamiento: configurar los tiempos de ciclo, las capacidades y velocidades, la
lógica de ruteo, los tiempos muertos, y otras opciones gráficas (imagen 2D o 3D),
éstas opciones tienen listas de selección y pueden ser definidas por el usuario
usando Flexscript o C++.
4. Compilar y correr el modelo creado: una vez que la lógica ha sido asignada y los
parámetros de entrada han sido configurados el usuario puede iniciar a simular
escenarios en el modelo creado y hacerlo a una velocidad de ejecución elevada.
5. Revisar los resultados obtenidos: Los resultados de cada corrida de la simulación
pueden visualizarse dinámicamente mientras el modelo está corriendo en tiempo
comprimido o en tiempo real. El software cuenta con la posibilidad de generar una
serie de reportes disponibles en el menú de “Reportes y Estadísticas” o usando la
aplicación para el manejo de la base de datos llamado Flexsim Chart. En el Anexo
J se visualizan estos pasos para el caso del proceso simulado.
4.3 Metodología para realizar un estudio de simulación
En un artículo de la Winter Simulation Conference (WSC) del año 2019, Law describe siete
pasos para realizar un estudio de simulación que se relacionan a continuación (Law, 2019):
Paso 1. Formule el problema: El problema de interés lo plantea el tomador de decisiones.
Por tanto, a medida que avanza el estudio y se obtiene mejor comprensión, esta
información debe ser comunicado al tomador de decisiones que puede reformular el
problema, preguntas específicas que debe responder el estudio. Sin tal especificidad, es
imposible determinar el nivel apropiado de detalle del modelo y se deben definir las
medidas de desempeño que se utilizarán para evaluar la eficacia de diferentes
configuraciones del sistema. El alcance del modelo, el plazo del estudio y los recursos
necesarios. Los proyectos de simulación generalmente requieren más tiempo de lo
estimado originalmente, porque la lógica del sistema resulta ser más compleja que el
pensamiento y porque hay retrasos en obtener la información y datos requeridos.
Paso 2. Recopilar información / datos y Construir un modelo conceptual: Recopile
información sobre la estructura del sistema y los procedimientos operativos. Ninguna
persona (o documento) es suficiente. Recopile los datos necesarios para especificar los
parámetros del modelo y distribuciones de probabilidad (por ejemplo, para el tiempo de
falla y el tiempo de reparación de una máquina). Se requiere documentar los supuestos,
algoritmos y resúmenes de datos en un modelo conceptual escrito (o "documento de
supuestos"). El modelo conceptual debe incluir una descripción general que contiene la los
objetivos del proyecto, los problemas específicos que se abordarán, un diagrama de flujo
del proceso o del diseño del sistema (si corresponde).
Paso 3: Validación del modelo conceptual: Esta actividad crítica, ayuda a garantizar que
las suposiciones del modelo sean correctas y completas. Fomenta la interacción entre los
miembros del proyecto, tiene lugar antes de que comience la programación del modelo, si
se descubren errores u omisiones en el concepto del modelo, el modelo conceptual debe
actualizarse antes de continuar a la programación en el Paso 4.
Paso 4 Programar el modelo: Programar el modelo conceptual en un lenguaje de
programación de propósito general (por ejemplo, C o C ++) o en un producto de software
de simulación comercial. Las ventajas de un lenguaje de programación son la familiaridad,
mayor control del programa y menor costo de compra de software. Por otro lado, el uso de
un producto comercial de simulación reducirá el tiempo de "programación" y costo total del
proyecto.
Paso 5: Validación del modelo programado: Si hay un sistema existente, comparar las
medidas de rendimiento con los datos recopilados del sistema existente real. Esto se
denomina validación de resultados y es la técnica de validación de modelos más
importante disponible. Si la validación de los resultados tiene éxito, también da credibilidad
al modelo de simulación. Independientemente de si existe un sistema existente, los
analistas de simulación y la organización interesada deben revisar los resultados de la
simulación para verificar su razonabilidad. Si los resultados son consistentes con la forma
en que perciben que debe operar el sistema, entonces se dice que el modelo de simulación
tiene validez aparente. Se debe realizar análisis de sensibilidad en el modelo programado
para ver qué factores del modelo tienen el mayor impacto en las medidas de desempeño
y, por lo tanto, deben modelarse cuidadosamente
Paso 6: Diseñar, Conducir y Analizar Experimentos de simulación: Para cada configuración
de sistema de interés, decidir cuestiones tácticas como la duración de la ejecución de la
simulación, la duración del período de calentamiento (generalmente necesario si el
comportamiento en estado estable de un sistema es de interés) y el número de réplicas de
modelos independientes. Law recomienda que se construya un intervalo de confianza para
una medida de rendimiento de interés. Analizar los resultados y decidir si se requieren
experimentos adicionales.
Paso 7: Documentar y presentar los resultados de la simulación: La documentación del
modelo (y el estudio de simulación asociado) debe incluir el modelo conceptual
(fundamental para la reutilización futura del modelo), una descripción detallada del
programa informático y los resultados y/o conclusiones del estudio actual. La presentación
final del estudio de simulación debe incluir animaciones y una discusión del proceso de
construcción / validación del modelo para promover la credibilidad del modelo. En la Figura
4-1 se resume la metodología para realizar un estudio de simulación sugerido por Law
(Law, 2019)
Figura 4-1 Metodología para realizar un estudio de simulación
Fuente: Elaborado a partir de (Law, 2019)
4.4 Formulación del problema de simulación
Para el caso de estudio el problema de simulación es cuantificar la implementación de
herramientas de mejora en el proceso de producción de la línea de banda pesada en una
empresa fabricante de materiales de fricción, a través de medidas de desempeño. En el
capítulo 2 se identificaron 8 herramientas para el incremento de la eficiencia de producción,
sin embargo, el alcance de simulación se hará para la implementación de dos mejoras, a
saber:
1. Eliminación del segundo rectificado exterior final del material perforado
2. Sistema de alimentación semiautomático de los centros de mecanizado de
perforada banda.
Se define el problema de simulación en dos enfoques principales, el primero de ellos
replicar el sistema productivo actual y el segundo la simulación del proceso en tres
escenarios: la implementación de la mejora 1, la implementación de la mejora 2 y un tercer
escenario integrando las 2 mejoras anteriormente mencionadas
4.4.1 Alcance y Objetivos del modelo de simulación:
El alcance de la simulación es la zona de terminados banda pesada, esto es desde la
operación de corte hasta empaque de producto terminado. Como medidas de desempeño
del modelo se definen:
Juegos producidos
Tiempo de espera
Porcentaje de utilización de los recursos
Eficiencia del proceso productivo, bajo el indicador organizacional juegos / operario hora
4.5 Supuestos del modelo conceptual y recolección de información
Supuestos del modelo
Capacidad: La capacidad estimada de cada máquina en la simulación se obtuvo de
acuerdo a los estándares de producción actual, estándar de producción de 350 juegos por
turno producidos
Restricciones: Estas son las limitaciones del sistema, las cuales están compuestas por un
conjunto de condiciones o características que por lo general no son modificables, es decir,
que no se pueden alterar, para el modelo de simulación propuesto la principal restricción
es el área total disponible.
Tiempos de mantenimiento correctivo: No se incluyó información de tiempo medio entre
fallas o tiempo medio de reparación de las máquinas involucradas en el proceso productivo
Recolección de información: La información se tomó de los reportes de producción
realizados por el personal operativo del área de terminados, durante el mes de octubre.
Equivalencia de unidades de fabricación: Las tejas procesadas en el área de terminados
banda pesada tienen en general 8 dimensiones diferentes correspondientes a los 8 tipos
de moldes usados en la zona de curado, de acuerdo a su dimensión y al corte de la teja
se obtiene un equivalente en juegos, para la simulación se tomó la teja T, cuya equivalencia
es de 1,75 juegos, es decir 1 teja cortada son 1,75 juegos procesados.
Tiempo de trabajo: El turno de trabajo es de 480 minutos (8 horas), la simulación se realiza
para un tiempo de 420 minutos disponibles para la operación, los 60 minutos restantes lo
comprenden: 20 minutos de refrigerio, 5 minutos de hidratación, 5 minutos de pausas
activas, 15 minutos organización puesto de trabajo y 15 minutos cumplimiento de protocolo
de salida de personal.
4.5.1 Recolección y análisis de datos
Horno: Para el área de terminados, el ingreso de producto terminado se establece como
el lote promedio de tejas con ciclo de poscurado en el horno WA0947, de acuerdo con los
reportes de cargue de horno esto es de 700 juegos disponibles al inicio de turno para el
proceso de corte.
Corte material ciego: El proceso de corte de material ciego se realiza en la máquina
WA1025, cuyo tiempo promedio de ciclo es de 0.5 minutos
Corte material perforado: El proceso de corte de material perforado se realiza en la
máquina semiautomática WA1010, cuyo tiempo promedio de ciclo es de 0.4 minutos.
La participación del volumen de fabricación de material ciego y perforado se definió como
25% material ciego y 75% material perforado, de acuerdo al comportamiento de lo
fabricado durante los años 2015 a septiembre del año 2020, como se ilustra en la Figura
4-2.
Figura 4-2 Porcentaje de producción material ciego y perforado Banda Pesada
Fuente: El autor
Rectificado: En el proceso de rectificado intervienen diferentes máquinas, para remover
exceso de material interior y exterior de banda pesada tanto ciega como perforada (Tabla
4-1)
Tabla 4-1 Tiempos de proceso máquinas de rectificado WA119, WA1131 y WA1136
Código de máquina
Operación Estándar de producción promedio (minutos)
WA1119 Rectificado interior banda perforada 0.8 WA1131 Rectificado exterior inicial banda perforada 1.3 WA1136 Rectificado interior banda ciega 0.5
El rectificado exterior final realizado en la máquina WA1123, tiene tiempos de operación
variables, ya que la cantidad de material a remover para cumplir la especificación final de
espesor varía de acuerdo a la teja de la que proviene el segmento a rectificar. Se realizó
una toma de tiempos para esta operación (Tabla 4-2).
Tabla 4-2 Tiempos de proceso rectificadora WA1123
Tiempos de proceso rectificadora WA1123 (min)
0.45 0.45 0.47 0.56 0.5 0.5 0.5 0.54
0.48 0.48 0.48 0.47 0.51 0.51 0.51 0.53
Fuente: El autor
Se procede a hacer un análisis de los datos del sistema real, utilizando la herramienta
Stat:Fit, para obtener a que distribución de probabilidad pertenecen la variable tiempo que
se desea evaluar, con el fin de introducirlas posteriormente al modelo teniendo en cuenta
que es de vital importancia conocer el comportamiento de la variable, para que el modelo
sea semejante al sistema real.
De acuerdo al análisis realizado por la herramienta ExperFit de Flexsim, los tiempos del
proceso de rectificado se comportan como una distribución de probabilidad Jhonson SB
con un límite inferior de 0.40753 y limite superior de 0.62854 (Figura 4-3). Aunque en la
figura 4-3, se muestran otras distribuciones que podrían aplicar, se seleccionó la
distribución de Johnson, porque es la que mayor calificación obtuvo (91.94).
Figura 4-3 Distribución de probabilidad tiempos de proceso rectificado final WA1123
Fuente: Elaborado por el autor en Experfit
Perforado: La operación de perforado se realiza en tres máquinas: dos centros de
mecanizados WA1723 y WA0114, cuyos tiempos de operación son de 2,9 y 3,2 minutos
por juego en promedio y un taladro manual, que al ser una operación cuyo estándar varía
de acuerdo a referencia y operario, se realizó una toma de tiempos para ésta operación
(Tabla 4-3).
Tabla 4-3 Tiempos de proceso Perforado Manual
Tiempos de proceso perforado manual WA1714 (min)
2.48 2.53 2.48 2.53 2.45 2.53
2.51 2.39 2.51 2.39 2.5 2.39
2.56 2.43 2.56 2.43 2.48 2.48
2.54 2.56 2.54 2.56 2.51 2.52
2.47 2.68 2.47 2.68 2.47 2.67 Fuente: El autor
En el taladro manual el operador toma segmento a segmento, lo ubica en una matriz de
perforado cuyo peso promedio es de 12 kg y guía este conjunto (segmento y matriz, Figura
4-4) frente a un taladro que realiza la perforación, es una operación 100% manual en la
que el operario en un turno de 8 horas realiza alrededor de 400 movimientos de ésta carga.
Figura 4-4 Taladro manual
De acuerdo al análisis realizado por la herramienta ExperFit de Flexsim, los tiempos del
proceso de perforado manual se comportan como una distribución de probabilidad Log-
Logística con escala 0.42337 y parámetro de forma 10.63622 (Figura 4-5). Aunque en la
Figura 4-5, se muestran otras distribuciones que podrían aplicar, se seleccionó la
distribución Log-Logística, porque es la que mayor calificación obtuvo (97.32).
Éstos datos obtenidos en Experfit son incluidos en la simulación en los parámetros de
tiempos de proceso de perforado manual.
Figura 4-5 Distribución de probabilidad tiempos de proceso perforado manual WA1714
Fuente: Elaborado por el autor en Experfit
Marcado y empaque: El proceso de marcado y empaque tiene un promedio de 1 minuto por juego procesado.
4.6 Simulación estado actual proceso productivo
Construcción del modelo: Para la construcción del modelo, se tuvo en cuenta el inventario
inicial del proceso de pos curado (Figura 4-6), como 700 juegos que en promedio
provenientes del horno WA0947.
Figura 4-6 Inicio de flujo de proceso Terminados Banda
Fuente: [Captura de pantalla] Software Flexsim. El autor
Los tiempos de proceso y la distribución de probabilidad correspondiente para las
diferentes operaciones son incluidos en cada operación. En la Figura 4-7 se ilustra la
parametrización del taladro manual WA1714 , cada una de las máquinas que hacen parte
del área de terminados fueron representadas e incluidos sus tiempos de ciclo.
Figura 4-7 Tiempos de proceso perforado Manual-Flexsim
Fuente: [Captura de pantalla] Software Flexsim. El autor
Las colas que se generan en el proceso de rectificado inicial previo a perforado y la
generada previo al proceso de rectificado final así como el área de terminados son
representadas en la fijura se realizó sobre el layout actual de la planta, en la simulación se
incluyeron los operarios de corte (2) operarios de rectificado (2) operario de perforado
manual (1) perforado CNC (1) y operario de marcado y empaque (1), Figura 4-8.
Figura 4-8 Zona de terminados Banda Pesada
Fuente: [Captura de pantalla] Software Flexsim. El autor
Tiempo de simulación: De acuerdo a éste se obtienen los resultados de las actividades
que se están analizando de un sistema. El tiempo establecido fue de 420 minutos, teniendo
el cuenta los tiempos de descanso y pausas activas programados en cada turno.
4.7 Validación del modelo
La validación y la verificación del modelo determina si el modelo es o no similar al sistema
real que está bajo estudio, si el modelo no se asemeja a la realidad los resultados que se
obtengan de él no serán confiables y por consiguiente no se podrá hacer inferencias
correctas del sistema y ni mucho menos mejorarlo. Para empezar según Law y Kelton, se
debe utilizar la prueba estadística “t-apareada” con un nivel de significancia α= 0.05.
La variable que se desea analizar en el modelo es la cantidad de juegos promedio
empacado por turno, el cual se comparará con los procesados del sistema real, como se
verá a continuación:
Planteamiento: Hipótesis Nula y Alterna ¿El promedio de juegos procesados del sistema
real del sistema real se comportan de manera semejante a los promedios de los tiempos
del modelo de simulación? Si no es así, es porque los promedios son diferentes y la
hipótesis alterna es verdadera, por lo que los resultados del modelo de simulación no
representan el comportamiento del sistema real.
Para realizar la prueba estadística t-apareada, se deben recolectar m conjunto de datos
del sistema y n conjunto de datos del modelo. Luego se obtiene el promedio del conjunto
m y n respectivamente. Al primer promedio se le denomina �� , y al segundo �� . Las �� ,
son variables aleatorias con media µx=E(Xi) y las �� son variables aleatorias (los n conjunto
de datos se deben obtener de replicaciones diferentes) con media µy=E(Yi), (Diuza Vallejo,
2016) posteriormente se calcula la diferencia de acuerdo con la ecuación 1:
� = �� − � Ecuación 1
Donde Z= Diferencia de las medias
��=Media de la variable aleatoria del sistema
��=Media de la variable aleatoria de las replicaciones del sistema
También es necesario que n=m, para utilizar la prueba t-apareada. Las ecuaciones 2 y 3
son utilizadas:
� = � − � Ecuación 2
�(̅�) = ∑ �����
Ecuación 3
�� �� � �� − �������
253 353 -100,5 16512,25
519 355 163,5 18360,25
348 327 21 49
373 345 �(̅�) =28 ∑ �� − �������� =34921,5
Donde:
�=Diferencia de las variables aleatorias
�(̅�)=Promedio de las variables aleatorias
���������� = ∑ ���������������(���)
Ecuación 4
=5820,25
El intervalo de confianza es 100(1-α):
Esto quiere decir que se rechaza la hipótesis nula, Ecuación 6
��: �� = � Ecuación 6
A favor de la hipótesis alterna, Ecuación 7:
��: �� ≠ � Ecuación 7
�� ± $���,��&/�(����������) Ecuación 5
De la ecuación 5 se obtienen los límites superiores (*(&)) e inferior ((+(&)). Si 0
-.+(/), *(&) 0 se dice que es estadísticamente significante al nivel α.
Si 0 -.+(/), *(&) 0, cualquier diferencia observada entre �� y � no es estadísticamente
significante al nivel “α” y puede ser explicada por fluctuaciones aleatorias, aceptando que
el modelo es válido.
*(/) = 559,3
+(/) = −531,3
Como los límites superior e inferior incluyen el cero, cualquier diferencia observada no es
estadísticamente significativa a nivel “α” y puede ser explicada por fluctuaciones aleatorias,
es decir el modelo es válido.
Del proceso actual simulado (Figura 4-9) se obtuvieron las siguientes medidas de
desempeño:
Figura 4-9 Proceso productivo actual simulado
Fuente: [Captura de pantalla] Software Flexsim. El autor
Tabla 4-4 Medidas de desempeño proceso actual
Medida de desempeño Resultado Juegos producidos 6192 Tiempo de espera WA1123 (min) 1,07 Tiempo de espera WA1723 (min) 3,34 % Utilización WA1123 96,50% %Utilización WA1723 41,30%
Eficiencia del proceso productivo (Juegos/operario hora) 7,2
Fuente: El autor
4.8 Simulación del proceso productivo tras la implementación de mejoras
Con el objetivo de verificar el comportamiento que tendrían las medidas de desempeño
definidas tras la implementación de mejoras en el proceso productivo al implementar
herramientas Lean Manufacturing, se simulan tres escenarios, el primero la eliminación del
rectificado exterior final de las referencias de banda pesada perforada (desperdicio
asociado: reproceso), un segundo escenario en el que se sustituye la alimentación manual
que se realiza a los centros de mecanizado (desperdicio asociado: espera) y por último la
combinación de las dos mejoras
4.8.1 Simulación mejora 1: Eliminación del rectificado exterior
final del material perforado
Al realizar el diagnóstico del proceso productivo actual a través del mapeo de la cadena
de valor, se identificó que para las referencias perforadas se realiza un doble rectificado
exterior final, lo que representan traslados de material, desgaste prematuro de piedras
2 El througput (rendimiento) en el software Flexsim es de 354, teniendo en cuenta que la unidad de medida de la fuente fueron tejas, su equivalencia en juegos es de 619 (354x1,75=619) teniendo en cuenta la equivalencia mencionada en la sección de supuestos del modelo.
abrasivas, necesidad de mano de obra adicional. Al analizar el por qué se realiza esta
actividad, se identifica la causa raíz el estado del herramental (brocas) como el elemento
que al no encontrarse en óptimas condiciones genera que el perímetro del agujero
perforado sea de aspecto irregular y se realice un segundo rectificado para mejorar su
apariencia.
Se realiza la simulación en Flexsim (Figura 4-8) en la que se modifica el flujo del producto
perforado, ajustando en el primer paso de rectificado exterior el espesor final requerido del
segmento (lo que implica un mayor tiempo en ésta etapa) , trasladado al área de perforado,
una vez se termina de perforar es enviado a la estación de marcado y empaque, liberando
capacidad de la máquina de rectificado exterior para el procesamiento de material ciego.
Figura 4-8 Simulación mejora eliminación doble rectificado exterior.
Fuente: [Captura de pantalla] Software Flexsim. El autor
Las medidas de desempeño (Tabla 4-5) bajo este escenario se listan a continuación:
Tabla 4-5 Medidas de desempeño mejora rectificado exterior final
Medida de desempeño Resultado Juegos producidos 3703 Tiempo de espera WA1123 (min) 0,97 Tiempo de espera WA1723 (min) 3,28 % Utilización WA1123 98,00% %Utilización WA1723 44,00%
Eficiencia del proceso productivo (Juegos/operario hora) 7,6
Fuente: El autor
4.8.2 Simulación mejora 2: Sistema de alimentación semiautomático CNC perforado
Al realizar la toma de tiempos del proceso de perforado CNC, se evidencia que la actividad
de la máquina es de alrededor del 38%, es decir, del total del tiempo disponible la máquina
se encuentra detenida a la espera de ser alimentada (segmentos ubicados en matrices de
perforado) el 62% del tiempo. Aunque un operador alimenta dos centros de mecanizado,
el método para ajustar el segmento a la matriz de perforado consiste en utilizar una guaya,
lo que representa además de retrasos en el proceso un riesgo de generación de producto
no conforme, ya que el segmento puede quedar ubicado de forma tal que genere
perforaciones descentradas. Se propone como mejora la implementación de un sistema
semiautomático para la alimentación de segmentos, al incrementar la velocidad del
proceso de perforado en los centros de mecanizado, se incrementa su capacidad de
producción y no se requeriría la máquina de perforado manual (Figura 4-9), para éste caso
ello significa la reducción de mano de obra en 1 operador.
3 El througput (rendimiento) en el software Flexsim es de 370, teniendo en cuenta que la unidad de medida de la fuente fueron tejas, su equivalencia en juegos es de 647 (370x1,75=647) teniendo en cuenta la equivalencia mencionada en la sección de supuestos del modelo.
Figura 4-9 Simulación mejora alimentación semiautomática perforado CNC
Fuente: [Captura de pantalla] Software Flexsim. El autor
Las medidas de desempeño bajo éste escenario de mejora son las indicadas en la tabla 4-6:
Tabla 4-6 Medidas de desempeño sistema semiautomático alimentación perforado
Medida de desempeño Resultado Juegos producidos 6034 Tiempo de espera WA1123 (min) 1,09 Tiempo de espera WA1723 (min) 1,17 % Utilización WA1123 98,00% %Utilización WA1723 21,8%
Eficiencia del proceso productivo (Juegos/operario hora) 8,2
Fuente: El autor
4 El througput (rendimiento) en el software Flexsim es de 345, teniendo en cuenta que la unidad de medida de la fuente fueron tejas, su equivalencia en juegos es de 647 (370x1,75=647) teniendo en cuenta la equivalencia mencionada en la sección de supuestos del modelo.
4.8.3 Simulación implementación simultánea de mejoras 1 y 2
Las diversas herramientas de Lean pueden ser implementadas de forma paralela, en el
tercer escenario se simula el área de terminados banda bajo éste supuesto (Figura 4-10),
en éste caso se elimina el segundo rectificado final y el perforado manual, éste último
debido al incremento de la capacidad de perforado de los dos centros de mecanizado
(WA0114 y WA1723) que absorberían los juegos procesados por la el taladro manual tras
la implementación de un sistema semiautomático de simulación.
El proceso de fabricación de banda en el área de terminados bajo éste supuesto sería
reducido debido a la eliminación en las operaciones de Valor No Agregado que son
procesos necesarios, estas operaciones actúan como recursos para operaciones de
fabricación alternativas, incremento la eficiencia de producción de la línea de fabricación
en su conjunto.
Figura 4-10 Simulación integración de mejoras
Fuente: [Captura de pantalla] Software Flexsim. El autor
Los resultados de las medidas de desempeño al integrar las dos mejoras planteadas son
mejores en cuanto juegos producidos y porcentaje de utilización de la rectificadora
WA1123, (Tabla 4-7) esto último permite la realización de mantenimientos preventivos.
Tabla 4-7 Medidas de desempeño integración de mejoras
Medida de desempeño Resultado Juegos producidos 6605 Tiempo de espera WA1123 (min) 1,00 Tiempo de espera WA1723 (min) 1,07 % Utilización WA1123 39,60% %Utilización WA1723 17,30%
Eficiencia del proceso productivo (Juegos/operario hora) 8,6
Fuente: El autor
La simulación permite la comparación de implementación de mejoras, cuyos resultados
sirven como base para la toma de decisiones respecto a la ejecución de las mismas, (Tabla
4-8)
Tabla 4-8 Medidas de desempeño escenarios de simulación
Medida de desempeño Estado actual
Eliminación segundo
rectificado final
Alimentación semiautomática perforado CNC
Integración de mejoras
Juegos producidos 354 370 365 377
Tiempo de espera WA1123 (min) 1,07 0,97 0,98 1,00
Tiempo de espera WA1723 (min) 3,34 3,28 1,17 1,07
% Utilización WA1123 96,50% 98,00% 45,50% 39,60%
%Utilización WA1723 41,30% 44,00% 21,80% 17,30%
Eficiencia del proceso productivo (Juegos/operario hora) 7,2 7,6 8,7 8,6
Fuente: El autor
5 El througput (rendimiento) en el software Flexsim es de 377, teniendo en cuenta que la unidad de medida de la fuente fue tejas, su equivalencia en juegos es de 660 (377x1,75=66’) teniendo en cuenta la equivalencia mencionada en la sección de supuestos del modelo.
4.9 Análisis de la integración Lean y Simulación en Flexsim
De acuerdo a los resultados obtenidos, el cambio en el método de alimentación de los
centros de mecanizado resulta en una reducción de su utilización, es decir se tiene mayor
disponibilidad de máquina una ventaja teniendo en cuenta la tendencia al alza de la
demanda de material perforado, lo anterior sumado al cambio en el flujo del proceso
productivo incrementa el estándar de producción.
Respecto a la propuesta de mejora: Eliminación del rectificado exterior final del producto
perforado se realizó un piloto del cambio del flujo de proceso para la referencia 20185D, la
prueba consistió en realizar el rectificado final del producto a 5 juegos (20 segmentos) de
dicha referencia y a la evaluación de características cuantitativas y cualitativas desde la
perspectiva del área de aseguramiento de calidad. La Figura 4-11 corresponde a una
sección de un segmento de banda perforada con el cambio en el flujo de proceso
propuesto, los resultados son conformes en el aspecto que debe tener el contorno del
agujero perforado, libre de excesos de material (rebaba) u deformaciones.
Figura 4-11 Segmento sin rectificado exterior final
La Tabla 4-9 corresponde a los resultados de la revisión dimensional de las características
L.A.I (longitud de arco interior), ancho y espesor del segmento así como de los diámetros
mayor y menor del agujero perforado y el espesor de pared de la perforación.
Tabla 4-9 Resultados metrología prueba piloto referencia 20185D
SEGMENTO #
L.A.I (mm) Ancho (mm) Espesor (mm)
Diámetro mayor (mm)
Diámetro menor (mm)
Pared (mm)
(306,10 - 309,30)
(140,20 - 141,00)
(12,30 - 12,70) (12,75 - 13,25) (6,55 - 7,05) (2,37 -
2,63)
min - max min - max min - max min - max min - max min - max
1 320 - 321 139.70 - 139.90 12.54 - 12.68 12.76 - 12.91 6.67 - 6.95 2.34 - 2.37
2 320 - 321 139.75 - 140.38 12.56 - 12.67 12.87 - 12.94 6.63 - 6.76 2.33 - 2.36
3 319.5 - 320 139.67 - 140.63 12.59 - 12.71 12.82 - 12.93 6.67 - 6.75 2.28 - 2.33
4 319.5 - 320.5 140.69 - 140.75 12.57 - 12.72 12.83 - 12.92 6.75 - 6.85 2.30 - 2.35
5 320 - 320.5 140.29 - 140.38 12.37 - 12.55 12.68 - 12.93 6.70 - 6.78 2.32 - 2.38
6 319 - 320 139.99 - 140.22 12.43 - 12.65 12.81 - 12.90 6.71 - 6.80 2.29 - 2.36
7 319 - 320 140.35 - 140.47 12.51 - 12.60 12.78 - 12.91 6.71 - 6.78 2.27 - 2.35
8 318 - 319 140.36 - 140.48 12.58 - 12.70 12.82 - 12.90 6.68 - 6.76 2.25 - 2.32
9 320 - 320.5 140.52 - 140.65 12.56 - 12.61 12.81 - 12.89 6.65 - 6.72 2.24 - 2.37
10 319.5 - 320 139.94 - 140.37 12.56 - 12.70 12.82 - 12.87 6.70 - 6.71 2.26 - 2.35
11 320 - 320.5 140.26 - 140.43 12.54 - 12.61 12.85 - 12.93 6.66 - 6.74 2.30 - 2.38
12 320 - 320.5 140.20 - 140.45 12.56 - 12.64 12.77 - 12.86 6.69 - 6.78 2.29 - 2.35
13 320 - 320.5 140.13 - 140.72 12.54 - 12.67 12.80 - 12.84 6.71 - 6.77 2.30 - 2.33
14 320 - 320 140.46 - 140.57 12.46 - 12.60 12.82 - 12.88 6.70 - 6.75 2.29 - 2.36
15 319.5 - 320.5 140.61 - 140.69 12.53 - 12.61 12.91 - 12.96 6.68 - 6.71 2.30 - 2.37
16 319 - 320 140.34 - 140.48 12.37 - 12.53 12.78 - 12.85 6.72 - 6.75 2.28 - 2.34
17 319 - 320.5 140.68 - 140.74 12.38 - 12.52 12.86 - 12.91 6.69 - 6.73 2.35 - 2.40
18 319 - 320 140.66 - 140.80 12.57 - 12.69 12.83 - 12.90 6.66 - 6.75 2.30 - 2.35
19 319.5 - 320.5 140.04 - 140.37 12.43 - 12.53 12.89 - 12.94 6.69 - 6.76 2.29 - 2.36
20 319.5 - 320 140.61 - 140.68 12.45 - 12.55 12.87 - 12.92 6.68 - 6.72 2.29 - 2.35
Teniendo en cuenta los resultados satisfactorios del piloto realizado, tanto a nivel
cuantitativo como cualitativo (material sin desportillamiento) la organización adopta la
mejora propuesta en el flujo del proceso productivo. La Figura 4-12 representa el flujo del
material perforado de referencias con despunte, en donde se evidencia el exceso de
transporte de material, uno de los desperdicios desde la perspectiva Lean identificados.
Figura 4-12 Flujo del material perforado referencias con despunte
La Figura 4-13 representa la implementación de la mejora 1, que tras la prueba piloto y
teniendo como fundamento la mejora en la medida de desempeño juegos producidos de
la simulación en Flexsim, fue avalada y adoptada en la organización, para lo cual se
requirió que el herramental (brocas) utilizados en la operación de perforada estuvieran en
óptimas condiciones así como la divulgación al personal operativo del cambio propuesto y
la necesidad de mantener las especificaciones definidas por el cliente final.
Figura 4-13 Flujo de material de referencias con despunte tras la implementación de la mejora
Una vez realizado el cambio, se realizó una toma de datos al espesor final del producto
para la referencia 20101D133, la Tabla 4-10 contiene los datos de espesor final de 17
segmentos en tres puntos diferentes del mismo segmento de un lote procesado en la
rectificadora WA1131.
Tabla 4-10 Datos de espesor final del producto tras la implementación de la mejora
Muestra Lectura con pie de rey
1 11,98 12,01 11,96
2 12 12,14 12,08
3 12,1 12,18 12,09
4 12,05 11,95 11,93
5 12,09 11,92 11,95
6 12,14 11,96 11,86
7 12,19 12,03 11,94
8 12,02 11,97 12,01
9 12,05 12,03 12,09
10 12,17 12,01 11,98
11 12,08 12,10 12,05
12 12,20 12,06 11,81
13 11,95 11,92 11,91
14 12,22 11,89 11,89
15 12,09 12,09 12,08
16 12,20 11,96 12,04
17 11,99 11,94 12,03
Fuente: El autor
A partir de los datos anteriores, se realizó un análisis estadístico que se ilustra en la Figura
4-14, de acuerdo a los resultados del índice de capacidad del proceso (cpk) para el espesor
final del producto después de implementar la mejora 1 fue de 1,02, lo que indica que el
proceso tiende a una medida central y es capaz de producir segmentos dentro de los
límites de especificación tras la mejora, con un estimado total de PPM’s de 1168,5 inferior
al admisible para la línea de banda pesada que es de 6000 PPM.
Figura 4-14 Análisis de capacidad de proceso espesor final WA1131 (Mejora 1: Eliminación de una operación de rectificado)
Por otro lado, la implementación del sistema semiautomático de alimentación para los
centros de mecanizado (mejora 2) requiere de inversión, se presentó a la Gerencia de
Operaciones los beneficios potenciales de la implementación de dicho sistema, basados
en los resultados de las medidas de desempeño obtenidas en la simulación en Flexsim:
Juegos producidos, mejora en la eficiencia de producción y aumento en la capacidad de
máquina. En el Anexo K se incluye una sección de dicho formato avalado por las Jefaturas
de Planta y de Proyectos de Incolbest S.A para la implementación de la mejora 2
propuesta, el detalle del cronograma de implementación de la segunda mejora es el que
se ilustra en la figura 4-14.
Figura 4-15 Cronograma implementación sistema de alimentación automático (Stacker)
En cuanto a ejecución de ésta propuesta de implementación, teniendo en cuenta como hito
dentro del proyecto la fabricación de matrices de perforado, en la Tabla 4-10 Seguimiento
proyecto perforado banda se comparten secciones de los aspectos relevantes de las
reuniones que realiza el equipo multidisciplinario involucrado en el proyecto:
Tabla 4-11 Seguimiento proyecto perforado banda
PROYECTO IMPLEMENTACIÓN STACKER (Sistema de alimentación perforado banda)
Actividades 22-04-2021 04-05-2021 11-06-2021 28-06-2021 15-07-2021 26-07-2021
Fabricación de matrices y bandejas Sistema de alimentación
En seguimiento se revisó distancia para recorrido de la broca de 13mm a 50 mm mínimo, el proveedor modificará altura de mesa y altura de matrices. La inclusión del agujero para la extracción del polvillo y explicación de sujeción mesa a matriz (tornillo).
De acuerdo a prioridad se intervendrá primero FA0114 (Minimilll) y posterior WA1723, se proyecta compra de materiales e inicio de mecanizado la semana del 26 de mayo. Visita a proveedor en la que se realizó entrega de segmentos para validar sujeción.
Mecanizadas 6 matrices, se requieren muestras de segmentos para validar . Pendiente confirmar de acuerdo a visita confirmación parada Minimill
Retraso por abastecimiento de aceros (orden público, pandemia)
Evidencia fortográfica de avance en proveedor Tecnirol:
De acuerdo a fecha de entrega de matrices se coordinará con Ferrotérmicos el tratamiento
TGS: Pavonado Tratamiento térmico en proceso de cotización : nitruración y carbonitruración
Tratamiento térmico cotización por 4.5 MMCOP para las 19 matrices
Dimensiones de la mesa de acuerdo a la matriz más grande, tratamiento térmico por verificar qué clase se debe realizar
Análisis referencia a referencia de banda perforada
Del análisis de las 28 referencias, se encuentra que las referencias 1410 y 1434 por sus dimensiones es viable fabricarlas en planta Bloque Áméricas, se envía a Jefe de Planta solicitud de fabricación de muestras para absorber fabricación
Se entregaron a calidad 2 juegos de muestras de las referencias 1410 y 1434 fabricadas en bloque
1434D: Conforme 1410D: No conforme 1mm por encima de la especificación en su radio, verificar con zapata de ubicación
Se realiza segunda muestra referencia 1410
Criterio de espacio entre segmento y zapata de ubicación máximo de 0,4 mm, medido con galga de espesores ninguno de los 4 segmentos incumple dicha especificación.
Se efectuó reunión el 19 de julio para absorber fabricación de planta américas , a la espera de listado de codificación
Cambio de layout centros de mecanizado FA0114 y WA1723
Fecha propuesta de giro y mantenimiento CNC semana del 2 de mayo
Se revisará tiempo de parada mantenimiento de 4 eje
EMSAT informa que por problemas de orden público no realizó recogida de 4 eje de Minimill (WA1723) el día 3 de mayo, se reprograma fecha. Se realizó giro de CNC fin de semana 2 de mayo
Se programa recolección 4 eje WA1723 para el día viernes 9 de julio
Por parada de producción se reprograma para semana de 24 de julio, los dos 4 eje
Actividad cerrada
PROYECTO IMPLEMENTACIÓN STACKER (Sistema de alimentación perforado banda)
Actividades 22-04-2021 04-05-2021 11-06-2021 28-06-2021 15-07-2021 26-07-2021
Cambio de medio de control de altura de pared
Reevaluar diseño de control de altura de pared , comparado con el de planta américas
Se envió a cotización diseño final definido con Aseguramiento de Calidad
Se enviará a fabricación a Tecmec, se enviarán planos para fabricación en agosto
Se definió diseño de dispositivo
En proceso de fabricación, pendiente definir ubicación punto de control
En fabricación
proveedor
Sistema de colección
Análisis de capacidad del sistema de colección de terminados banda
Por escasez de acero, el proveedor actualizará cotización (presupuesto 20 MMCOP para sistema de colección de perforado)
De acuerdo a revisión, con gasto a proyecto perforado $15.162.000, saldo de 9 MMCOP absorbido por proyecto despuntadora
Se generaron solicitudes de pedido correspondientes, pendiente diseño de fuelle
Se tiene avance de consecución de elementos, para posibilidad de montaje finalizando mes
Actividad cerrada
Inventario de material perforado
Análisis de referencias a perforar para fabricar inventario y absorber demanda del cliente por puesta punto sistema automático de alimentación
Se incluyó en plan de fabricación N+1 para clientes de exportación, pendiente emitir órdenes de producción de mercado nacional
Se emitieron órdenes de fabricación de referencias mercado nacional
Impacto por parada cuarto eje, sin inventario, revisar adelanto de perforado por parada
Fabricación de N+1 para dos clientes de exportación, se mantendrá ubicación taladro manual como contingencia en la puesta a apunto
En proceso de fabricación pedidos N+1 IMFRISA y SERVIFRENO
4.9.1 Mapa de valor del estado futuro del proceso productivo
Como señalaron algunos investigadores (Quan et al., 2016) , la metodología Lean fue
inicialmente destinada a la producción en masa, caracterizado por producción repetitiva y
de alto volumen; documentar el flujo de valor a través de la técnica de lápiz y papel es
limitada al proporcionar una imagen estática del sistema, no se puede abordar la
complejidad y variabilidad del sistema y no prueba la viabilidad o el desempeño del
potencial estados futuros, por su parte la simulación de eventos discretos es un
complemento prometedor para el enfoque VSM tradicional ya que es posible evaluar la
eficacia de reorganizar procesos productivos y evaluación de mejoras del rendimiento de
la producción. En el caso de simulación del área de terminados de banda pesada el Takt
time es mayor al tiempo de ciclo de cada operación, es decir el proceso actual es capaz
de cumplir la demanda proyectada y la simulación del escenario 3 permite visualizar un
procesamiento de flujo continuo y la reducción del número de operadores requeridos, bajo
éste último escenario se propone el mapa de valor futuro con la implementación de las
mejoras implementadas en las zonas de mezclado y perforado (5’s) y también de las dos
mejoras integradas: eliminación del rectificado exterior final y el uso de un sistema de
alimentación semiautomático para los CNC de perforado, el mapa de valor futuro es
ilustrado en la Figura 4-16.
Tras la implementación de las mejoras, se espera una reducción en el tiempo total del ciclo
del proceso de 68 minutos (de 953,5 a 885,5 minutos), esto es una reducción del 7,2%. De
igual manera se estimó la reducción en un 9,81% del tiempo de valor no agregado del ciclo
total del proceso. Aunque dentro de las medidas de desempeño evaluadas no fueron
contempladas las de enfoque ambiental como consumo eléctrico por unidad producida,
consumo de agua por unidad producida, porcentaje de segregación de residuos o medidas
de enfoque social como porcentaje de ausentismo, nivel de accidentalidad, nivel de ruido
(Helleno et al., 2017) la eliminación de la operación de perforado manual en la que el
operador durante su jornada laboral percibe la vibración y el ruido generado de la remoción
del material, así como el levantamiento repetitivo de 400 movimientos de manipulación de
una carga de 12 kg se espera tengan impacto en la salud de los operadores del área.
Figura 4-16. Mapa de Valor Futuro
Tiempos de ciclo 885,25 36,4% Inventarios 1.050,00 43,2% Otros tiempos sin valor 495,75 20,4% Total 2.430,99
Fuente: El autor
En el capítulo 4 se integraron conceptos de simulación de eventos discretos a la filosofía
Lean Manufacturing, mejoras propuestas como cambio de layout y diseño y adquisición de
un sistema semiautomático de alimentación para los centros de mecanizado del área de
perforado fueron sustentadas utilizando los resultados que del área de terminados banda
pesada el software Flexsim generó. La mejora en las medidas de desempeño en througput,
ocupación de las máquinas y eficiencia en juegos operario hora sirvió como sustento para
la implementación de las mejoras propuestas. La eliminación de un segundo rectificado
exterior fue implementada y calculada la capacidad del proceso de rectificado final en un
solo paso (cpk=1,06), encontrándose adecuado para el trabajo bajo el cumplimiento de los
controles definidos por el área de aseguramiento de calidad. Por otra parte se avanza en
la implementación del sistema semiautomático de los centros de mecanizado, se estima
que al poner en marcha las mejoras propuestas, se obtenga una reducción del 7,2% del
tiempo total del ciclo del proceso productivo y disminución del 9,8% del tiempo de valor no
agregado.
5. Conclusiones y recomendaciones
5.1 Conclusiones
El uso de la herramienta Mapeo de la cadena de Valor destaca la necesidad de mejorar el
proceso de producción de banda pesada especialmente en el área de terminados debido
al elevado tiempo de espera (40 segundos por juego procesado) y los reprocesos
constantes (15 segundos por cada teja procesada), el uso de una metodología que incluye
instrumentos como DMAIC, Lean Manufacturing y Simulación de Eventos Discretos puede
implementarse en diferentes organizaciones de fabricación para apoyar el análisis y la
mejora del rendimiento del proceso.
Teniendo en cuenta que el primer objetivo de éste trabajo fue el de realizar una revisión
sistemática de literatura acerca de implementación de herramientas para la mejora de la
productividad, en el capítulo 2 se describieron: teoría de restricciones, TPM, TQM , Six
Sigma y Lean Manufacturing, siendo ésta última definida como una filosofía cuyas
prácticas de gestión tienen como objetivo acortar los plazos entre el pedido del cliente y el
envío del producto final con menores costos mediante la eliminación constante de
desperdicios (Modi & Thakkar, 2014) y reconocida como “el mejor principio para adoptar
en la industria manufacturera” (Mahendran & Senthil Kumar, 2018) en un caso de estudio
específico del sector automotriz .
El alcance del segundo objetivo: Diagnóstico del estado actual del proceso productivo a
través de la metodología Value Stream Mapping para la línea de producción de banda
pesada fue abordado en el capítulo 3, encontrando que en la cadena de valor las
operaciones de rectificado exterior final y perforado tienen los menores tiempos de valor
agregado (31,26% y 38,42% respectivamente) identificando como principales desperdicios
(actividades que no agregan valor) excesos de movimiento del operador (35 metros
recorridos de desplazamiento innecesario), transportes de los segmentos procesados y
sobreprocesamiento al realizar un segundo rectificado para ajustar el espesor final de la
banda, de ésta manera el principal valor de éste trabajo desde la perspectiva Lean fue que
basado en la recolección y análisis de la información de cada operación de un sistema
complejo de fabricación se definieron áreas específicas en las cuales enfocar mejoras para
el incremento de la productividad.
A partir de la consecución del segundo objetivo se abordó el tercero: Definir un conjunto
de herramientas para el incremento de la productividad en la operación cuello de botella,
siendo ésta la operación de perforado, el valor agregado de ésta trabajo fue la proposición
de la implementación de las herramientas Lean: Poka-yoke, 5S’s, entrenamiento
estandarizado y celdas de manufactura, ésta última herramienta planteada como el cambio
en la posición de los centros de mecanizado y de su método de alimentación: de manual
a semiautomático para la reducción de los tiempos de proceso. Sumado a ello el análisis
de causa de raíz para el sobreprocesamiento realizado en rectificado final fue descrito,
encontrando el estado de brocas y avellanadores como causa principal de la necesidad de
éste retrabajo, siendo el control del estado de los mismos la acción correctiva tomada para
eliminación de éste desperdicio.
La elaboración de un prototipo para la simulación del comportamiento del sistema
productivo bajo el supuesto de implementación herramientas Lean Manufacturing en el
software de simulación FLEXSIM fue abordado en el capítulo 4, en el que la simulación de
tres escenarios: la eliminación del segundo rectificado exterior al segmento, la
implementación de un sistema semiautomático de alimentación de centros de mecanizado
y la integración de éstas propuestas de mejora así como el cálculo de medidas de
desempeño fue descrito, se concluye que el tercer escenario representaría una mayor
cantidad de juegos producidos (377 juegos por turno) , una mayor eficiencia productiva
(8,6 juegos/operario hora) y el incremento de 38,4 a 47,6% de tiempo de valor agregado
en perforado.
Como resultado del presente trabajo, se implementó en la organización el cambio en el
flujo del proceso de las referencias perforadas de banda pesada y se presentaron las
mejoras en medidas de desempeño como juegos producidos e incremento de la eficiencia
de la producción de la implementación de un sistema semiautomático de alimentación
basado en la simulación de eventos discretos desarrollada en el software Flexsim.
La simulación de un proceso productivo permite plantear mejoras en el sistema real, la
tecnología de la simulación permite a las organizaciones en la industria analizar y
experimentar con sus procesos en un ambiente virtual así como mejorar la comprensión
de los mismos, reduciendo el tiempo y el costo asociado con pruebas físicas, resultando
en decisiones que pueden mantener o mejorar la eficiencia a menor precio, es decir la
simulación aumenta la capacidad de una correcta toma de decisiones por parte de
organizaciones Lean (Mohamad et al., 2016).
Finalmente, la simulación basado en Value Stream Mapping hace posible investigar
sistemas complejos, tanto simulación de eventos discretos como VSM proporcionan una
evaluación holística de un sistema (Aziz et al., 2017). Esta combinación ofreció información
que puede haber sido omitida si se hubiera utilizado sólo VSM, se observó que la
simulación de eventos discretos pudo mejorar VSM, el principal valor de éste trabajo es el
de presentar un caso de éxito de la integración de Lean Manufacturing y la simulación de
eventos discretos en un proceso de manufactura en el sector de autopartes, la tasa interna
de retorno calculada es de 26% en 2,3 años tras una inversión aprobada por 170 MMCOP.
5.2 Recomendaciones
Implementar la metodología de integración de herramientas Lean Manufacturing con
simulación de eventos discretos en el sector de manufactura, la recopilación de datos
considerando un período de tiempo más largo, además de la inclusión del análisis costo
beneficio de la implementación de herramientas Lean, como un soporte adicional a las
medidas de desempeño estimadas como resultado de la simulación para la toma de
decisiones pueden ser considerados en futuros trabajos de investigación para la mejora de
la productividad de la cadena de valor.
A las perspectivas de investigación y los desafíos existentes en la combinación de Lean
Manufacturing y simulación en el contexto actual de la Industria 4.0 y la integración con el
concepto de optimización, se le suma otra oportunidad de investigación como lo es la de
combinar la simulación de eventos discretos con otras técnicas de modelado (por ejemplo,
dinámica de sistemas) para analizar el efecto de factores estratégicos (internos y externos)
en los procesos de fabricación.
Las brechas y oportunidades de investigación futuras incluyen: la revisión de resultados de
la ejecución en la práctica de la combinación de Lean Manufacturing con simulación, la
identificación de tipos específicos de simulación, el establecer un marco general para las
evaluaciones de desempeño de la integración, el uso combinado de Lean y simulación con
fines educativos y plantear la combinación de Lean y simulación en todo el ciclo de vida
del producto.
A. Anexo: Diagrama de Flujo Banda Pesada
B. Anexo: Análisis ABC-XYZ respecto al volumen de ventas
C. Anexo: Análisis ABC-XYZ respecto al costo de producción
D. Anexo: Análisis ABC-XYZ respecto al volumen de ventas y al costo de producción
E. Anexo: Tiempos de proceso mezclado
F. Anexo: Tiempos de proceso
dosificado automático
G. Anexo: Tiempos de proceso
curado
H. Anexo: Tiempos de proceso corte
CNC, Rectificado Interior y Rectificado
Exterior Inicial
I. Anexo: Tiempos de proceso
perforado, rectificado exterior final,
marcado y empaque
J. Anexo: Pasos generales para la
simulación en Flexsim
Desarrollo un layout del modelo:
Conectar objetos con los puertos
Editar el aspecto y configurar el comportamiento de los objetos
K. Anexo: Formato de Proyecto
inversión en maquinaria, equipos y
mejoras en propiedad.
Bibliografía Alaze, N., Megerle, F., Wilde, W., & Kaes, G. (1992). Hydraulic brake system for motor vehicles.
Google Patents.
Aoun, M., & Hasnan, N. (2013). Lean production and TQM: Complementary or contradictory driving forces of innovation performance? International Journal of Innovation Science, 5(4), 237–243. https://doi.org/10.1260/1757-2223.5.4.237
Aziz, Z., Qasim, R. M., & Wajdi, S. (2017). Improving productivity of road surfacing operations using value stream mapping and discrete event simulation. Construction Innovation.
Belhadi, A., Sha’ri, Y. B. M., Touriki, F. E., & El Fezazi, S. (2018). Lean production in SMEs: literature review and reflection on future challenges. Journal of Industrial and Production Engineering, 35(6), 368–382. https://doi.org/10.1080/21681015.2018.1508081
Bevilacqua, M., Ciarapica, F. E., Mazzuto, G., & Paciarotti, C. (2013). Visual management implementation and evaluation through mental workload analysis. IFAC Proceedings Volumes (IFAC-PapersOnline), 46(7), 294–299. https://doi.org/10.3182/20130522-3-BR-4036.00065
Callender, G. (2008). Efficiency and management. In Efficiency and Management. https://doi.org/10.4324/9780203888957
Carrasco Tineo, E. (2019). Análisis comparativo del freno de tambor y freno de disco para optimizar la eficiencia del sistema de frenos en veh{\’\i}culo de servicio público de 800 cm3 de cilindrada.
Costa, L. B. M., Filho, M. G., Rentes, A. F., Bertani, T. M., & Mardegan, R. (2017). Lean healthcare in developing countries: evidence from Brazilian hospitals. International Journal of Health Planning and Management, 32(1), e99–e120. https://doi.org/10.1002/hpm.2331
Diuza Vallejo, R. D., & others. (2016). Diseño de una metodolog{\’\i}a para el uso de la simulación como herramienta para la enseñanza de la gestión de operaciones en la cadena de suministro. Universidad Autónoma de Occidente.
Dunna, E. G., Reyes, H. G., & Barrón, L. E. C. (2006). Simulación y análisis de sistemas con ProModel. Pearson Educación.
Galsworth, G. D. (2011). Work that Makes Sense: Operator-led Visuality: Creating and Sustaining Visuality on the Value Add Level. Visual-Lean Enterprise Press.
Gidey, E., Jilcha, K., Beshah, B., & Kitaw, D. (2014). The plan-do-check-act cycle of value addition. Industrial Engineering & Management, 3(124), 316–2169.
Hama Kareem, J. A., & Talib, N. A. (2015). A review on 5S and total productive maintenance and impact of their implementation in industrial organizations. Advanced Science Letters, 21(5), 1073–1082.
Harris, R., & Moffat, J. (2015). Plant-level determinants of total factor productivity in Great Britain, 1997–2008. Journal of Productivity Analysis, 44(1). https://doi.org/10.1007/s11123-015-0442-2
Helleno, A. L., de Moraes, A. J. I., & Simon, A. T. (2017). Integrating sustainability indicators and Lean Manufacturing to assess manufacturing processes: Application case studies in Brazilian industry. Journal of Cleaner Production, 153, 405–416.
Hidalgo, B.A (2009) Sistema de frenos hidráulico (Figura). Recuperado de https://www.monografias.com/trabajos72/sistema-frenos-hidraulicos/sistema-frenos-hidraulicos.shtml
Jacko, M. G., Tsang, P. H. S., & Rhee, S. K. (1984). Automotive friction materials evolution during the past decade. Wear, 100(1–3), 503–515.
Kchaou, M., Sellami, A., Elleuch, R., & Singh, H. (2013). Friction characteristics of a brake friction material under different braking conditions. Materials & Design (1980-2015), 52, 533–540.
Kotlyar, B. A. (2018). Management of manufacturing process and labour remuneration: Correlation and impact. Tsvetnye Metally, 4, 8–18. https://doi.org/10.17580/tsm.2018.04.01
Kovács, G. (2017). Application of lean methods for improvement of manufacturing processes. Academic Journal of Manufacturing Engineering, 15(2), 31–36. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85026538937&partnerID=40&md5=d9c9f5a2140e5a89dc6d76aaf90047bc
Kowalski, A., Królikowski, S., & Szafer, P. (2018). Methods and techniques for evaluating the productivity of production processes in the automotive industry. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 400(6). https://doi.org/10.1088/1757-899X/400/6/062017
Law, A. M. (2019). How to build valid and credible simulation models. 2019 Winter Simulation Conference (WSC), 1402–1414.
León, R. A. G., Pérez, M. A. A., & Solano, E. F. (2015). Análisis del comportamiento de los frenos de disco de los veh{\’\i}culos a partir de la aceleración del proceso de corrosión. Tecnura, 19(45), 53–63.
Mahendran, S., & Senthil Kumar, A. (2018). Implementing lean manufacturing principle in an automobile valve manufacturing industry with simulation analysis - A case study. Journal of the Balkan Tribological Association, 24(3), 600–607. https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85054973421&partnerID=40&md5=fb21dd672a59b7b1ed9fd817a3d6db53
Maluf, O., Angeloni, M., Milan, M. T., Spinelli, D., & Bose Filho, W. W. (2007). Development of materials for automotive disc brakes. Minerva, 4(2), 149–158.
Modi, D. B., & Thakkar, H. (2014). Lean thinking: reduction of waste, lead time, cost through lean manufacturing tools and technique. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 4(3), 334–339.
Mohamad, E., Ibrahim, M. A., Shibghatullah, A. S., Rahman, M. A. A., Sulaiman, M. A., Rahman, A. A. A., Abdullah, S., & Salleh, M. R. (2016). A simulation-based approach for lean manufacturing tools implementation: a review. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 11(5), 3400–3406.
Nallusamy, S. (2016). Lean manufacturing implementation in a gear shaft manufacturing company using Value Stream Mapping. International Journal of Engineering Research in Africa, 21,
Bibliografía 133
231–237. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/JERA.21.231
Nallusamy, S., & Adil Ahamed, M. A. (2017a). Implementation of lean tools in an automotive industry for productivity enhancement - A case study. International Journal of Engineering Research in Africa, 29, 175–185. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/JERA.29.175
Nallusamy, S., & Adil Ahamed, M. A. (2017b). Implementation of lean tools in an automotive industry for productivity enhancement - A case study. International Journal of Engineering Research in Africa, 29, 175–185. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/JERA.29.175
Naufal, A., Jaffar, A., Yusoff, N., & Hayati, N. (2012). Development of kanban system at local manufacturing company in Malaysia-Case study. Procedia Engineering, 41, 1721–1726. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.07.374
Ocampo, J., & Pavón, A. (2012). Integrando la metodolog{\’\i}a DMAIC de Seis Sigma con la Simulación de Eventos Discretos en Flexsim. Tenth LACCEI Latin American and Caribbean Conference for Engineering and Technology.
Oday, M (2020) Drum Brake Repair Services at Rice Tire (Figura). Recuperado https://ricetire.com/service/drum-brake-repair/
Palmer, S., & Torgerson, D. J. (1999). Definitions of efficiency. Bmj, 318(7191), 1136.
Piercy, N., & Rich, N. (2009). Lean transformation in th
e pure service environment: The case of the call service centre. International Journal of Operations and Production Management, 29(1), 54–76. https://doi.org/10.1108/01443570910925361
Quan, Y., Alfnes, E., & Brekken Håvard Gjengstøand Eide, M. M. (2016). A Simulation Enhanced VSM Approach for high-Mix Manufacturing Environment. 6th International Workshop of Advanced Manufacturing and Automation.
Rother, M., & Shook, J. (2003). Learning to see: value stream mapping to add value and eliminate muda. Lean Enterprise Institute.
Ruales Guzmán, B. V, Brun, A., & Castellanos Domínguez, O. F. (2019). Quality management as a determinant factor of productivity: A systematic literature review. International Journal of Productivity and Performance Management. https://doi.org/10.1108/IJPPM-07-2018-0251
Salah, S., Rahim, A., & Carretero, J. A. (2010). The integration of Six Sigma and lean management. International Journal of Lean Six Sigma.
Sanders, A., Elangeswaran, C., & Wulfsberg, J. (2016). Industry 4.0 implies lean manufacturing: Research activities in industry 4.0 function as enablers for lean manufacturing. Journal of Industrial Engineering and Management, 9(3), 811–833. https://doi.org/10.3926/jiem.1940
Saravanan, V., Nallusamy, S., & Balaji, K. (2018). Lead Time Reduction through Execution of Lean Tool for Productivity Enhancement in Small Scale Industries. International Journal of Engineering Research in Africa, 34, 116–127. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/JERA.34.116
Saravanan, V., Nallusamy, S., & George, A. (2018). Efficiency Enhancement in a Medium Scale Gearbox Manufacturing Company through Different Lean Tools - A Case Study. International Journal of Engineering Research in Africa, 34, 128–138. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/JERA.34.128
Schroeder, R. G., Linderman, K., Liedtke, C., & Choo, A. S. (2008). Six Sigma: Definition and underlying theory. Journal of Operations Management, 26(4), 536–554.
Shah, R., & Ward, P. T. (2007). Defining and developing measures of lean production. Journal of Operations Management, 25(4), 785–805. https://doi.org/10.1016/j.jom.2007.01.019
Simón-Marmolejo, I., Santana-Robles, F., Granillo-Mac\’\ias, R., & Piedra-Mayorga, V. M. (2013). La simulación con FlexSim, una fuente alternativa para la toma de decisiones en las operaciones de un sistema h{\’\i}brido. Cient{\’\i}fica, 17(1), 39–49.
Singh, J., & Singh, H. (2012). Continuous improvement approach: state-of-art review and future implications. International Journal of Lean Six Sigma, 3(2), 88–111.
Singh, R., Gohil, A. M., Shah, D. B., & Desai, S. (2013). Total productive maintenance (TPM) implementation in a machine shop: A case study. Procedia Engineering, 51, 592–599.
Stamm, M. L., Neitzert, T., & Singh, D. P. K. (2009). TQM, TPM, TOC, lean and six sigma-Evolution of manufacturing methodologies under the paradigm shift from Taylorism/Fordism to Toyotism.
Sunder, M. V. (2013). Synergies of lean six sigma. IUP Journal of Operations Management, 12(1), 21.
Temblador-Perez, C. (2018). ROADMAP FOR AN INTEGRATED LEAN SIX SIGMA MODEL. Proceedings of the International Annual Conference of the American Society for Engineering Management., 1–10.
Thürer, M., Tomašević, I., & Stevenson, M. (2017). On the meaning of ‘waste’: review and definition. Production Planning & Control, 28(3), 244–255.
Van Tonder, R. (2011). Critical evaluation of the Theory of Constraints Lean Six Sigma continuous improvement management approach. North-West University.
Verma, P. C., Ciudin, R., Bonfanti, A., Aswath, P., Straffelini, G., & Gialanella, S. (2016). Role of the friction layer in the high-temperature pin-on-disc study of a brake material. Wear, 346, 56–65.
Womack, J. P., Jones, D. T., Roos, D., & Carpenter, D. S. (1991). The machine that changed the world:[based on the Massachusetts Institute of Technology 5-million-dollar 5-year study on the future of the automobile]. Rawson Associates.
Yin, Y., Stecke, K. E., Swink, M., & Kaku, I. (2017). Lessons from seru production on manufacturing competitively in a high cost environment. Journal of Operations Management, 49–51, 67–76. https://doi.org/10.1016/j.jom.2017.01.003
