FRANCISCO REY SACRISTÁN

Reducción de los tiemposde cambios de utillaje en la producción

El mayor reto que se nos presenta en lostalleres de producción, sea cual sea suactividad, es mejorar cada día la produc-tividad de los medios integrados en el sis-tema de producción (máquinas, mano deobra, etc.). En este contexto, uno de losindicadores estrella es el rendimientooperacional, sobre el que existen múlti-ples factores que tienen influencia, comopuede ser el “excesivo tiempo que inver-timos en los cambios de formato-ráfagadebidos a la diversidad”. Pues bien, dis-ponemos de herramientas de mejorasobradamente contrastadas en las orga-nizaciones más avanzadas desde hace añoscomo puede ser el método SMED (Sin-gle Minute Exchange of Die).

El SMED es un método de trabajo desencilla aplicación, basado en la obser-vación, estudio y racionalización de aque-llas operaciones necesarias para permitirque un determinado medio de produc-ción pase de un tipo a otro de productoa fabricar.

Nuevos métodos de gestión de la producciónDesde hace años estos métodos se basanen responder a las necesidades de losclientes, obteniendo:

1. Máxima calidad de productos.2. Reducción de plazos de entrega y

diversidad de productos.3. Reducción de costes internos.Y todo ello envuelto por un equipo

humano motivado.

Reducción del plazo de entregaPara fabricar un producto, por ejemploun automóvil, el plazo de fabricación secalcula en función de las piezas a fabricarcon tiempos más largos. En general, eneste caso, se trata de piezas mecánicas(bloque de cilindros, culata, cigüeñal) queforman a su vez órganos-conjuntos mecá-nicos (un motor).

Si se combinan todas las versiones-diversidades de motores posibles solici-tadas por los clientes, podemos observarque no solucionamos el problema de losplazos largos de fabricación con una polí-tica de crear volúmenes de stocks de lasdiversidades citadas. La única solución será:“reducir de forma radical el plazo de fabri-cación de todos los componentes” de talforma que no vamos a fabricar más que laspiezas para las cuales tenemos un pedido.Este objetivo de conseguir un plazo defabricación muy corto debe ser nuestraprioridad junto con la absoluta necesidadde fabricar con calidad (cero defectos).

Por otra parte, si observamos lo quepasa en un taller se constata que las pie-

zas a fabricar están en curso demasiadotiempo, es decir: “hay muchos tiemposde espera entre operaciones”.

Reducción de los tiempos de esperaEl examen de los tiempos de espera entredos operaciones nos permite reagruparlas “causas” de la siguiente manera:

1. Falta de fiabilidad en los equipos deproducción. Esto puede ser debido a:

– averías– cambios de útiles-herramientas no

programados debidos a desgastes pre-maturos

– rotura de útiles-herramientas (bri-das, herramientas, etc.)

– intervenciones diversas y repetiti-vas

Las soluciones a este apartado pasanpor:

– crear stocks estratégicos entre má-quinas de un volumen inferior a 10 minu-tos de producción

– desarrollar métodos de mejora yresolución de problemas que permitanconseguir (aunque sea utópico) “cero ave-rías” y “cero paradas” en el sistema deproducción

2. Falta de calidad. Cada vez que apareceun problema de calidad en un proceso, elsistema de producción se para en la ope-ración que da el problema, produciéndoseunas veces la ruptura en el flujo de mate-riales procesados y otras una desviación dela producción a retoques y recuperacionesde piezas-materiales defectuosos.

Las soluciones a estos problemasserían:

– hacer seguimiento estadístico y fre-cuencial de la calidad obtenida en cadaoperación del proceso (lo llamamos, engeneral, “dominio del proceso”)

– atender con rigor y vigilar el com-portamiento de las máquinas en sus pará-metros y condiciones de utilización

– desarrollar métodos de mejora yresolución de problemas que nos llevenhacia el “cero defectos”

3. Cambios de larga duración de útiles-herramientas-formatos a la diversidad.Hasta hace no muchos años nos hemosconformado con calcular el “lote econó-mico”, bien por la fórmula de Wilson uotros procedimientos, con el fin de deter-minar el número de piezas a fabricar encada ráfaga-lote al objeto de optimizar elcoste del cambio de ráfaga por la diver-sidad (útiles-herramientas-formatos, etc.),así como el coste del stock de cada tipode pieza-material.

En general, de esta forma, cuando eltiempo de cambio a la diversidad es largo,

el lote económico es muy importante. Lasolución para este tipo de problemassería: – reducir los tiempos de cambiosde utillaje-formatos-ráfagas aplicandométodos de mejora. Es aquí donde seva a centrar este artículo desarrollandopara ello la práctica del SMED (SingleMinute Exchange of Die) que podemosdefinir como: método de cambio de úti-les-herramientas suficientemente corto(menor a 10 minutos).

4. Diferentes capacidades o volúmenes deproducción de cada máquina integrada en unproceso. En ocasiones tenemos procesosconformados por una sucesión de ope-raciones sobre máquinas-equipos condiferentes tiempos de ciclo. En estoscasos la producción máxima posibleestará limitada por el tiempo de ciclo máslargo, por lo que nuestra tendencia es acrear stocks intermedios entre máquinas.

La solución a este apartado sería:– buscar métodos de mejora o modi-

ficaciones en máquina con el fin de equi-librar las operaciones

– gestionar adecuadamente el flujo dela producción sincronizando todos losmedios

Técnicas SMEDEn el marco del análisis de los flujos demateriales sobre una línea de produccióny de su mejora, los cambios de moldes,útiles y herramientas son “etapas nece-sarias” pero, a la vez, fuertes consumi-doras de “tiempos”, por lo que hemos deminimizar su “duración”.

El siguiente ejemplo habitual en laFórmula 1 nos ilustra, de forma antici-pada, todo lo que vamos a ver: ¿cómoes posible haber llegado a cambiar lasruedas de los neumáticos y repostar com-bustible en 6-7 segundos? (Figura 1).

El SMED es un método de trabajo desencilla aplicación basado en la obser-vación, estudio y racionalización deaquellas operaciones que es necesariorealizar en una línea de producción fle-xible, para permitir pasar de la fabrica-ción de un tipo de producto A a otroproducto B.

Como ya hemos señalado, el SMEDes un método para reducir el tiempo decambio de pieza a fabricar (realizarloen el tiempo más breve posible) alcan-zando en las líneas de producción unmejor rendimiento-disponibilidad y unamejora de los flujos.

Por tanto, esta mayor disponibilidadla podemos utilizar según las necesida-des del momento:

1. Para ganar capacidad de produc-ción.

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PIC

TELI

A

2. Para aumentar, sin miedo, el nú-mero de cambios de moldes-útiles-herramientas reduciendo de esta maneralos tamaños de lotes y los “encursos”.

Todo cambio de utillaje-molde (for-mato) se compone de operaciones quepueden clasificarse en:

1. Operaciones de preparación: setrata de asegurar que todas las piezas,materiales, utillajes, etc. estén dondedeben estar y preparados para que fun-cionen correctamente.

2. Operaciones de desmontaje-mon-taje: comprenden el desmontaje de pie-zas-útiles ligados al último lote de fabri-cación del producto A y el montaje depiezas-útiles necesarios para fabricar elproducto B.

3. Operaciones de reglaje: correspon-den a todas las mediciones y calibradosque deben realizarse para comenzar lafabricación del producto B, como son:centrajes, reglajes de cotas, medidas detemperatura, de presión, etc.

4. Operaciones de ensayos y ajustes:en general, los ajustes se hacen por apro-ximaciones sucesivas después de fabricarlas primeras piezas de ensayo del pro-ducto B.

5. Operaciones internas: deben serrealizadas con máquina parada. Inte-rrumpen el tiempo de producción de lamáquina.

6. Operaciones externas: pueden rea-lizarse con la máquina en producción, yaque se ejecutan fuera de la máquina.

Para reducir los tiempos de cambiosde moldes-útiles-herramientas, y debidoa su diversidad, vamos a observar el cam-bio de referencia de pieza desde la paradade la máquina después de hacer la últimapieza de la referencia a retirar, hasta elcorrecto funcionamiento de la máquina

a cadencia normal para producir la nuevareferencia.

Como apoyo, podemos utilizar hoydía una cámara de vídeo debido a que:

1. Facilita la participación de todos enel análisis del trabajo.

2. Nos permitirá realizar una des-composición del trabajo en operacioneshomogéneas y calcular su duración.

Cuando tengamos descompuestas ycifradas las diferentes operaciones reali-zadas, las analizaremos “una a una” para:

1. Estudiar la posibilidad de efectuar-las “antes” de parar la máquina o despuésdel posterior arranque.

2. Buscar y poner en marcha “accio-nes técnicas y de organización” quereduzcan su duración.

De esta manera, prepararemos ejes de progreso que conforman un plan deacción.

Medición del tiempo de cambiode fabricaciónAsí pues, podemos dar como definiciónque el tiempo de cambio de fabricaciónes el “tiempo real” para pasar de la fabri-cación de un “producto A” a la fabrica-ción estabilizada de un “producto B”.

1. Tiempo de desmontaje de los mol-des-útiles-herramientas del producto A.

2. Tiempo de retirada de materiales ycontenedores de piezas del producto A.

3. Tiempo de montaje de los moldes-útiles-herramientas del producto B.

4. Tiempo de situar materiales y con-tenedores específicos del producto B.

5. Tiempo de los ensayos y ajustesnecesarios hasta la obtención de pro-ductos B conforme.

El principio del método SMED seapoya sobre cuatro etapas sucesivas(Figura 2).

Primera etapa: ObservarEsta etapa tiene dos fases:

1. Observar el proceso de cambio demoldes-útiles-herramientas.

Para hacer un primer estudio pilotoSMED en una determinada empresa,podemos elegir el cambio de productocon cierta importancia en cuanto a dura-ción del cambio de formato por la diver-sidad, con el fin de observar el mayornúmero posible de fenómenos.

2. Descomponer el proceso en opera-ciones elementales señalando sobre undocumento preparado al efecto:

– el número de la operación– la descripción cronológica de las

operaciones– la cuantificación de los tiempos de

cada operaciónLa anotación de las operaciones suce-

sivas se puede hacer:1. Observando y cronometrando sobre

el terreno.2. Filmando un vídeo y descompo-

niendo después, en trabajo en grupo, lasdiferentes operaciones (hoy más reco-mendado). En esta etapa se busca:

– distinguir entre operaciones inter-nas y externas

– identificar de la manera más precisaposible todos los acontecimientos delcambio

A continuación, visionando el vídeo,descomponemos el proceso del cambiode moldes-útiles-herramientas en ope-raciones elementales.

Para ello es necesario determinar:1. La naturaleza de las operaciones:– preparación de utillaje, de herra-

mientas, de piezas, de máquinas– desmontajes– montajes– reglajes de medios de control, de

máquinas– ensayos de piezas– reglajes complementarios2. En función de los tiempos obser-

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Figura 1. ¿Cómo es posible cambiar las ruedas de los neumáticos y repostar combustible en 6 o 7 segundos?

Reducir Observar

Convertir Extraer

2.aetapa

4.aetapa

3.aetapa

1.aetapa

Figura 2.

vados, se calcula el tiempo necesario paracada una de las operaciones.

La descomposición del proceso enoperaciones elementales y los tiemposobservados son llevados a una ficha de“Observación del SMED” (Figura 3) queservirá para el seguimiento del estudiodistinguiendo si las operaciones son inter-nas o externas.

Segunda etapa: ExtraerSe trata simplemente de reorganizar eltrabajo limitando la parada de la máquinaal tiempo necesario para realizar las ope-raciones internas definitivas, extrayendodel conjunto de operaciones la mayorcantidad posible para realizar en opera-ciones externas.

Denominamos operaciones externas alas que pueden ser efectuadas antes de laparada de la máquina o después de ponerlaen marcha tras el cambio de molde-uti-llaje-herramienta.

Podemos encontrar principalmenteoperaciones de:

1. preparación2. pre-reglajesEstas operaciones extraídas se ejecu-

tarán con la máquina en marcha (en pro-ducción).

1. Por operaciones de preparaciónse entiende:

– retirar las piezas y útiles de la ráfaga(formato) que se termina para dejar libreel sitio a la ráfaga siguiente

– disponer en la proximidad de lamáquina:

• los nuevos utillajes• las nuevas herramientas• el material de limpieza• el material de control• los materiales del nuevo producto a

fabricar• los productos consumibles (aceites,

tornillería, etc.)– prevenir a los servicios de manteni-

miento y calidad para reservar los tiem-

pos necesarios para su intervención2. Por operación de pre-reglaje se

entiende:– preparación de las herramientas

sobre su porta– reglaje de porta-herramientas– pre-reglaje de medios de control– toda operación realizada sobre los

útiles que nos permita un montaje rápidodel conjunto y una pieza buena al primergolpe

– verificar el estado de los útiles-mol-des después de cada desmontaje por si procede realizar un repaso-repara-ción

El resto de operaciones que no pue-den hacerse más que con la máquinaparada son las operaciones que llamamos“internas”.

Solamente tres operaciones necesitanen todos los casos la parada de máquina:

1. Desbloquear el útil-molde-her-ramienta a cambiar.

2. Cambiar el molde-útil-herra-

mienta.3. Bloquear el nuevo útil-molde-

herramienta.Se trata de analizar y examinar cada

operación interna identificada pregun-tándonos:

1. ¿Por qué es necesario parar lamáquina para efectuar esta operación?

2. ¿Se puede hacer fuera de máquinay con ésta en producción?

Ejemplo: Si debemos retirar un moldey montar otro para cambio de formato,lo lógico es pensar en disponer de doscarretillas con la sujeción correspon-diente, con el fin de acercar el nuevomolde a la máquina y montarlo sin pér-didas de tiempo en el transporte, suje-ción, etc. en cuanto el antiguo se des-monte.

Asimismo, es posible en ciertos casosmodificar la sujeción del molde de talmanera que podamos suprimir los anillosroscados, sustituyéndolos por ganchos consujeciones internas (Figura 4). Estaríamosasí realizando mejoras-modificaciones téc-nicas.

Tercera etapa: ConvertirEsta etapa consiste en convertir, mediantemodificaciones y “mejoras técnicas”,las operaciones internas en externas, lle-gando incluso a suprimir alguna de ellas.

Por tanto, debemos poner en marchalos medios necesarios para que las ope-raciones todavía efectuadas en internodespués de la segunda etapa del SMED(Extraer) se puedan preparar en externo(Figura 4).

Para ello es necesario:1. Identificar la parte funcional de la

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Ficha de observación SMED

Operación Tiempo Tipo de operación Acción a

n.o observado (min) Interna Externa Desarrollar

Figura 3. Ficha de observación del SMED para anotar el seguimiento.

Figura 4.

máquina, generalmente constituida porun motor o cualquier otro elemento queaporte energía mecánica necesaria pararealizar la operación del proceso.

Esta parte comprende los órganos queactúan sobre las piezas (matriz, taladro,etc.) los cuales son objeto de cambios yreglajes.

2. Que los órganos que reciben laenergía mecánica y actúan sobre las pie-zas puedan ser pre-montados y pre-regla-dos mientras la máquina está en produc-ción.

Así podremos instalar a pie de má-quina plantillas que permitan realizarestos reglajes y ajustes.

Todo esto necesita:– identificar los órganos-utillajes que

han sido objeto de reglajes sobre lamáquina parada

– prever estos órganos-utillajes en can-tidad suficiente para que un conjunto seareglado mientras que el otro está en fun-cionamiento

– prever cerca de la máquina todos losmedios necesarios para su pre-reglaje

El conjunto de estas medidas nos debepermitir la conversión en externo delos pre-reglajes efectuados en interno.

Cuarta etapa: ReducirSe trata de reducir, en primer lugar, laduración de las operaciones internas ydespués la de las operaciones externas.En otros casos podemos llegar inclusoa la supresión total de la operación.

Debemos racionalizar cada operacióntrabajando sobre los siguientes ejes:

1. Aprietes funcionales.2. Sincronización de tareas.3. Supresión de reglajes.Para ello es necesario:1. Eliminar los desplazamientos y

los gestos inútiles por:– aproximar más hacia la parte vital de

la máquina:• el material de desmontaje-montaje• las herramientas• el material de control– prever la intervención simultánea de

varias personas sobre la máquina2. Ordenar el material de forma prác-

tica en función de su peso y de la fre-cuencia de utilización:

– previendo herramientas situadas alpie de máquina

– duplicando si es necesario los uti-llajes

– pintando del mismo color los uti-llajes relativos a la misma pieza

3. Eliminar los reglajes y ajustes he-chos por tanteo:

– evitar los reglajes por tanteo equi-

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Figura 5.

Figura 6.

Figura 7.

Figura 8.

pando a la máquina con medios de posi-cionamiento de moldes-útiles seguros,como calas, microrruptores, apoyos, refe-rencias, etc. Con ello ganaremos en rapi-dez y precisión.

Los tiempos de cambio de formatoson largos por la necesidad de reglar-ajus-tar una y otra vez medidas a través deaproximaciones sucesivas con ensayos de piezas, etc.

Además, los reglajes delicados necesi-tan de la intervención de especialistas, porlo que es necesario llegar a suprimirlosutilizando marcas-referencias, centrado-res, calas intermedias, etc. (Figura 5).

4. Generalizar aprietes funcionales:– Sustituir el apriete con tornillo-

tuerca por pasadores, cuñas, bridas, aprie-tes excéntricos, etc. que requieren untiempo muy reducido de desmontaje-montaje (Figuras 6, 7 y 8).

5. Prever la posible sincronización detareas:

– Para ello, es necesario preparar so-bre una gama de trabajo el orden de lasoperaciones con la intervención de uno,dos o más operadores de manera simul-tánea. La ganancia puede ser doble:

• los tiempos de desplazamiento alre-dedor de la máquina se reducen

• el tiempo de máquina parada sereduce

Ejemplo de aplicaciónVeamos un ejemplo práctico de aplicacióndel método SMED sobre una máquina rec-tificadora de muñequillas de cigüeñal inte-grada en una línea automatizada de fabri-cación de cigüeñales de motor.

Informaciones previas1. Los cambios a la diversidad en la línease efectúan cada cuatro días por cálculode lote económico, lo que hace que,como mínimo, necesitemos ese stockequivalente por referencia.

2. La máquina tomada como ejemploes la de mayor duración en el cambio deutillaje-herramientas debido a la diversi-dad, con un total de parada de máquina de56 minutos

En las figuras 9, 10, 11 y 12 se mues-tran una parte de las fichas estudiadaspara cada una de las fases del SMED, yen la figura 13, los resultados obtenidos.Estos resultados mejoraron el rendi-miento operacional de la línea un 4,5%pasando de un 67% a un 71,5% para unobjetivo del 80%. Ni que decir tiene quefue una primera fase piloto de aplicacióndel SMED que habría que generalizardespués a todas las máquinas de la línea.Posteriormente, será necesario volver a

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Figura 9.

Figura 10.

Figura 11.

estudiar la máquina cuello de botella paraque con ayuda, entre otras herramientas,del SMED podamos ir aproximándonosa valores inferiores a 10 minutos en elcambio de formato a la diversidad.

Claves para el éxito del SMEDÉstas pueden ser algunas:

1. Información adecuada sobre elmétodo SMED como herramienta de pro-greso.

2. Implicación de todos los estamen-tos de la empresa relacionados con eltaller a mejorar.

3. Constituir un grupo de trabajo mul-

tidisciplinar que trabaje en transversalidady corresponsabilidad, estableciendo nor-mas de funcionamiento del grupo. Definirreparto de funciones y responsabilidades.

4. Impartir la formación necesaria a losintegrantes de dicho grupo sobre la meto-dología SMED y resolución de problemas.

5. Establecer un programa de reunio-nes de análisis y seguimiento.

6. Establecer criterios de priorizacióny analizar resultados finales.

7. Gestionar y conseguir las inversio-nes necesarias para llevar a cabo las mejo-ras encontradas.

8. Trabajar con rigor en su aplicación.

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Figura 12.

Figura 13.

AUTORFrancisco Rey Sacristán freysacristan@telefonica.net

Perito industrial por la Escuela de Valladolid(1964). Trabajó en Iveco Pegaso hasta que en1972 ingresó en la Factoría de Motores deRenault España en la que ha ocupado diferentespuestos de responsabilidad. Autor de varioslibros sobre mantenimiento industrial y produc-ción, ha dirigido multitud de seminarios por dife-rentes puntos y entidades de España sobre losmismos temas y productividad. Colaborador envarias revistas y ponente en varios congresosnacionales e internacionales.