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UNED. Sistemas Productivos, Fabricación y Métodos de la Calidad. Tema 5. Análisis del flujo del proceso productivo

TEMA 5. ANÁLISIS DEL FLUJO DEL PROCESO PRODUCTIVO

Introducción 5.1. Flujo del proceso productivo 5.2. Flujo lineal del proceso 5.3. Equilibrado de procesos de fabricación y montaje Resumen final Ejercicios resueltos Bibliografía Glosario Actividades

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INTRODUCCIÓN El tema 5 realiza un estudio de los diferentes flujos de procesos productivos implantados en las organizaciones industriales. La tarea consiste en seleccionar el proceso más acorde a las características de la planta de producción para posteriormente someterlo a un análisis de flujo productivo para comprobar el correcto equilibrado de cada uno de los puestos de trabajo, la eficiencia de cada una de las estaciones y el grado de flexibilidad presente en cada uno de loc componentes que forman el proceso productivo. Se trata de la elección entre las distintas alternativas disponibles de organización del sistema de producción necesario para suministrar el producto y el servicio. En esta decisión deben reflejarse tanto las características y prioridades competitivas de la empresa como las especificaciones técnicas y organizativas necesarias para la transformación de un volumen de productos en consonancia con las ventas previstas. Es decir, se decide cómo efectuar la transformación de los recursos productivos en bienes y servicios para dar lugar los bienes y servicios especificados según las necesidades de los clientes. Como se señaló en capítulos anteriores, la relación entre diseño del producto y el diseño del proceso es muy estrecha y ambas decisiones deben responder a las prioridades estratégicas fijadas por la empresa. Normalmente la elección de proceso tiene impacto económico importante en la empresa debido a los niveles de inversión que necesita, a su influencia en los costes unitarios de producción, a la infraestructura necesaria para la planificación y el control del sistema, a su relación con la forma de gestionar la capacidad, etc. y además tiene una influencia decisiva en la capacidad de respuesta de la empresa a las demandas del mercado. Por lo tanto si se quiere realizar una primera clasificación genérica que permita diagnosticar una situación determinada con vistas a la elección del proceso que se debe emplear y que permita analizar las características y los problemas a los que se deben enfrentar las empresas que elijan determinadas configuraciones de proceso se debe atender tanto a las características de la demanda del mercado como a las características internas estructurales del sistema. Para ello se realizara un estudio detallado del flujo de materiales a lo largo de un proceso productivo, haciendo hincapié en alcanzar un flujo lineal, en aras a obtener una planta de la mayor eficiencia posible, a través de metodologías como el equilibrado de la línea de fabricación o montaje.

5.1. FLUJO DEL PROCESO PRODUCTIVO Un proceso productivo es un sistema donde se fabrican unidades de productos, donde cada unos de los elementos que los compone recorre la secuencia de estaciones de trabajo necesarias para obtener el producto final.  Flujo de material según el caso será pieza a pieza o por lotes.  Las piezas terminadas en una estación de trabajo pasan a la siguiente sin opción de retorno.

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 El flujo de material a lo largo de la planta puede variar según la distribución adoptada en ella. Según lo expuesto, habrá que tomar una serie de decisiones para el buen funcionamiento de la planta y así como de la línea de montaje.  Diseño para la línea de montaje.  Grado de automatización implementado. Para ello es necesario definir algunos conceptos de interés para el diseño y funcionamiento de una línea de montaje: Eficiencia de la línea (E): es el cociente entre la carga de trabajo de la línea y la capacidad de abastecimiento, ésta última se define como el producto de número de estaciones por el tiempo de ciclo. Carga de trabajo de la línea: es la suma de los tiempos de proceso de todas las tareas. Carga de trabajo de la estación ( j): es la suma de los tiempos de todas las tareas asignadas a la estación de trabajo j. Tarea (i): es una parte del contenido de trabajo, que se considera indivisible. Tiempo de ciclo (C): es el tiempo que transcurre entre la salida de los productos acabados y consecutivos en la línea. Tiempo ocioso: es la diferencia entre el tiempo de ciclo y la carga de trabajo de la estación. Normalmente la elección de proceso tiene impacto económico importante en la empresa debido a los niveles de inversión que necesita, influencia en los costes unitarios de producción, infraestructura necesaria para la planificación y el control del sistema, relación con la forma de gestionar la capacidad, etc. y además tiene una influencia decisiva en la capacidad de respuesta de la empresa a las demandas del mercado y competitividad del mismo. Para realizar una primera clasificación genérica que permita diagnosticar una situación determinada con vistas a la elección del proceso que se debe emplear y que permita analizar las características y los problemas a los que se deberán enfrentar las empresas que elijan determinadas configuraciones de proceso se debe atender tanto a las características de la demanda del mercado como a las características internas estructurales del sistema. La organización del proceso productivo es esencial para determinar el tipo de distribución de planta que se requiere para la fabricación de los producto que el mercado exige o desea. Existen tres modelos básicos de distribución en planta: distribución por posición fija (configuración por Proyecto), distribución de proceso continuo (configuración continua) y distribución por proceso (configuración por lotes).  Distribución por posición fija (Configuración por proyecto). Se obtiene uno o unos pocos productos con una configuración productiva diseñada específicamente para ellos. 3

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 Distribución de proceso continuo (Configuración continua). La instalación se utiliza para producir de forma continuada grandes cantidades del mismo producto o de productos que introducen pequeñas variaciones sobre una misma estructura principal.  Distribución por proceso (Configuración por lotes). Con esta configuración se obtienen productos diferentes en las mismas instalaciones. 1. Distribución por posición fija (Configuración por Proyecto) Esta configuración se emplea para producir productos o servicios únicos (evento deportivo, construcción de barcos, edificios, instalaciones…) bajo especificaciones concretas de un cliente. Normalmente requiere de muchos y muy variados inputs. También es frecuente que sea necesario llevar los inputs transformados y los necesarios para efectuar la transformación, al lugar donde se elabora el producto o se presta el servicio, puesto que el producto suele ser demasiado grande o bien no puede moverse del lugar donde se fabrica. Una vez realizado el proyecto, los recursos de transformación suelen ser trasladados a otro lugar. Todas las actividades, incluyendo las de apoyo, se controlan conjuntamente por un equipo de coordinación que se preocupa de controlar la duración del proyecto, los costes que se van produciendo a lo largo del desarrollo del mismo y de la distribución de recursos entre actividades según las capacidades disponibles en cada momento, las relaciones de precedencia entre tareas y las restricciones tecnológicas. Básicamente consiste en coordinar un gran número de actividades y gestionar adecuadamente los recursos empleados para cumplir con las necesidades del cliente a un coste mínimo. Todos los inputs necesarios en la fabricación del producto así como la ubicación en el entorno tienen el propósito de no entorpecer ninguna otra tarea del programa y del mismo modo que sea fácilmente accesible cuando se requiera de su utilización.

Figura 5.1. Distribución en planta por posición fija. 4

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2. Distribución de proceso continuo (Configuración Continua) La fabricación de lotes se convierte en proceso continuo cuando el lote es infinito por lo que todos los productos van pasando por una serie de operaciones de forma automática hasta lograr el producto terminado. La elección de este proceso se basa en alto volumen de demanda y en la posibilidad de mover rápidamente los productos a través del proceso sin pérdida de tiempo. Ejemplos pueden darse con productos como fluidos, gases, alimentos, dispositivos electrónicos, etc. Si el proceso consiste en una secuencia de operaciones, la distribución en la planta resulta sencilla, ya que consiste en colocar cada estación lo más cerca posible de la siguiente. Toda la maquinaria y equipos necesarios para la obtención del producto final, es colocado junto a cada una de las estaciones de operaciones a lo largo de la línea de montaje, siendo el producto el que se traslada de una estación a otra mientras se van realizando las operaciones que se consideren oportunas para la fabricación del producto final. El alto volumen de la demanda justifica una inversión alta en el proceso, por lo que se suele diseñar para funcionar cada día con un mínimo de paradas debido al alto coste de arrancar y parar el proceso. El rango de productos fabricados suele ser bastante estrecho para favorecer el volumen. El ajuste del flujo de producción lo mismo que el control de calidad tienden a automatizarse por lo que las tareas manuales se suelen reducir llegando en las situaciones más automatizadas simplemente a monitorizar el funcionamiento del proceso automático. Las ventajas que aporta una distribución en planta por producto son las siguientes:  Tiempos de fabricación por estación mínimos.  Escasa existencia de trabajo en curso.  Nivel de stock reducido.  Simplificación de las operaciones.  Simplificación de los sistemas de planificación y control de la producción. Siendo las desventajas de dicha distribución los siguientes puntos:  Repetición del trabajo.  Elevada inversión inicial.  Escasa flexibilidad en los tiempos de operaciones.  Proceso de producción rígido.  Alta dependencia de cada una de las estaciones para el conjunto final.

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Figura 5.2. Configuración continua. 3. Distribución por proceso (Configuración por lotes). Se caracteriza por que se utilizan las mismas instalaciones para realizar distintos productos y porque cada vez que se obtiene la cantidad deseada de uno de ellos, se procede a ajustar la instalación o instalaciones para comenzar a procesar otra cantidad especificada de un producto diferente. La elección en este grupo resulta difícil puesto que dependiendo del tamaño de los lotes, de la variedad y de homogeneidad de los productos producidos, pueden presentarse configuraciones con características muy diferentes. Se pueden distinguir las siguientes:  CONFIGURACION JOB SHOP En esta configuración se producen lotes de amplia variedad de productos con poca o ninguna estandarización y se emplean equipos universales que pueden realizar diversas operaciones diferentes y que suelen agruparse según la función que desempeñan en Centros de trabajo denominados Talleres (shops). En la planta de trabajo se encuentran en cada momento tareas distintas de diferentes artículos producidos en lotes diferentes por lo que es difícil realizar una programación que permita un uso equilibrado de los recursos. Cada orden de trabajo (ya sea derivada de un pedido concreto del cliente o establecida por producción) se gestiona individualmente y por lo tanto la programación de la producción es esencial para evitar que se produzcan colas excesivas de distintas ordenes de trabajo que esperan a ser procesadas. Dentro de este tipo de configuración pueden distinguirse dos situaciones diferentes:  Producto hecho a medida (Talleres) En este caso para la obtención de cada producto requiere un número determinado de operaciones en distintos centros de trabajo, pero el producto es diseñado bajo especificaciones del cliente, por lo que la variedad es prácticamente ilimitada (el límite lo pone la capacidad técnica de la empresa únicamente). 6

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a) Cuando el producto requiere un número pequeño de operaciones poco especializadas, entonces un solo trabajador o por un grupo de ellos que se encarga normalmente de realizar todo el pedido utilizando los distintos equipos y herramientas que se necesitan para cumplimentar dicho pedido. Por ejemplo en una empresa fabricante de muebles a medida cada grupo de operarios se suele encargar de realizar completamente cada producto. En este tipo de procesos la sofisticación tecnológica y la automatización suele ser mínima y la preparación de los trabajadores abarca la gama de operaciones necesaria para servir el pedido, por lo que la flexibilidad es muy grande. b) El caso contrario ocurre cuando cada pedido requiere un elevado número de operaciones más complejas y donde un solo operario difícilmente las puede abarcar todas con una eficiencia aceptable. En estas situaciones cada operario es asignado a un centro de trabajo y sólo realiza las operaciones que se llevan a cabo en el mismo. Los pedidos discurren a través de los puestos de trabajo esperando en “cola” a ser atendidos, una vez que llega su turno y la operación se realiza pasan al puesto de trabajo siguiente, según se especifica en la “ruta” del pedido. En este caso el tiempo de espera en cola de los pedidos suele ser grande, especialmente cuando aumenta la carga de trabajo del sistema y aunque las tecnologías empleadas suelen ser universales, el grado de automatización suele ser algo mayor que en el caso anterior. En ambos casos la calidad lograda en el proceso viene influenciada muy directamente por la capacidad de entender las necesidades específicas del cliente y por la habilidad de los trabajadores en utilizar adecuadamente la tecnología, pero es difícil establecer procedimientos detallados puesto que cada pedido es por definición diferente. 

Producto de catalogo (configuración BATCH)

Un caso particular es el caso en el que el cliente ha de elegir entre diferentes versiones que están en catálogo por lo que el producto ya no es completamente a medida y por lo tanto admite cierto grado de estandarización. Aunque la variedad sigue siendo grande, existen limitaciones que permiten trabajar con lotes mayores y se pueden concentrar destrezas y conocimientos y equipos importantes para aumentar la utilización de los mismos. En este caso la mayor repetitividad de las operaciones permite estructurar los talleres no sólo en base a la función que desempeñan en el proceso, sino que, en ocasiones, partes del proceso comunes pueden dedicarse a fabricar grupos de productos. Por otra parte comienza a ser posible fijar algunos estándares de calidad, puesto que las operaciones tienen un carácter más repetitivo. Las ventajas de seleccionar este tipo de distribución en planta son las siguientes:  Flexibilidad en los procesos  Versatilidad de los equipos  Personal altamente cualificado 7

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 Baja inversión inicial  Trabajo poco repetitivo  Autonomía laboral y alta satisfacción de los trabajadores

Las desventajas encontradas en este tipo de distribución son las siguientes:  Tiempos de operaciones altos  Baja productividad  Altos costes de producción  Alta nivel de stock entre estación y estación  Compleja programación de las operaciones de producción, el cual aumenta con el número de operaciones.  Constantes cuellos de botella, tiempos de espera, retrasos de los plazos de entrega  Aumenta la complejidad del producto cuando se introducen elementos diversos  Alta incertidumbre de suministro de componentes,

A la hora de realizar el análisis de la distribución en planta se debe de llevar a cabo tres fases:  Fase 1: Recopilación de información del producto y del proceso. Conocer los requisitos de cada estación de trabajo así como identificar el espacio disponible en planta para cada una de ellas. Necesidades de espacio de cada estación (tipos y cantidades de productos y maquinaria, número de trabajadores necesarios y tamaño del lote) Uso de métodos cuantitativos en la distribución el planta: flujo de materiales, distancia entre secciones, coste de transporte del material Recoger información de tipo cualitativo relevante: Necesidad de cercanía o lejanía entre estaciones.

 Fase 2: Planificación de las estaciones de trabajo. Organización dentro de la planta de trabajo y determinar la forma que ocupa en ella para potenciar el flujo de material de una estación a otra. Determinar el tamaño de las estaciones Si existen múltiples posibilidades soluciones Minimizar el coste total de transporte de materiales entre estaciones 8

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 Fase 3: Diseño detallado de la distribución en planta Calcular el flujo de material a lo largo de la planta, importante para evitar los cuellos de botella en las estaciones de trabajo con tiempos de producción altos. Realizar una ordenación de los equipos y máquinas de cada estación, para obtener una distribución detallada de las instalaciones y todos sus elementos, (pasillos, puestos de trabajo, manejo de materiales). Realizar la distribución en detalle, las técnicas más útiles y plasmarlas en detalle en modelos a escala.  CONFIGURACIÓN EN LÍNEA (FLOW SHOP) Cuando se requieren grandes cantidades de productos se suelen realizar inversiones específicas para construir un proceso dedicado a las necesidades de un único producto o un rango pequeño de ellos. La amplitud de este rango debe ser prevista cuando se realiza la inversión y cuanto mayor es el rango de productos que se desea fabricar en la línea normalmente se necesita una inversión mayor para aportar al proceso la flexibilidad suficiente para hacer esos productos. Se suele fabricar todos los productos de forma estándar y continua, es decir, sin paradas en el proceso para adaptarse a necesidades especificas de los productos. Aunque se da el caso de que la línea tenga que pararse y efectuar determinadas preparaciones o ajustes para fabricar un lote diferente de productos. Ha de considerarse que la demanda no necesariamente procede de un único cliente. Por ejemplo, en una planta que fabrica automóviles los pedidos del consumidor son prácticamente individuales y el distribuidor envía pedidos a la planta de montaje uno a uno o acumula varios pedidos. Sin embargo, en términos de fabricación todos los pedidos son del mismo producto, por lo que la planta de montaje considera la cantidad total de los pedidos que recibe para un periodo de tiempo determinado. Por lo cual el alto volumen de demanda que hace al proceso en línea es apropiado para este tipo de negocio. Cuando el número de opciones y el coste de los productos son grandes la empresa es más proclive a lanzar programas de producción en base a los pedidos que recibe. En este tipo de configuración el producto pasa por la misma secuencia de operaciones (aunque a veces se puede saltar algunas y existan en otras variantes dependiendo del producto que se trate), y los cambios fuera del rango prescrito no pueden realizarse en la línea. El control de los productos se realiza a través de la medida del flujo de la línea no siendo necesario el control de cada pedido individual. Elección del proceso para la empresa Debe señalarse entonces que la elección del proceso es una deci...