INTRODUCCIÓN DE HERRAMIENTAS MÁS EFICIENTES

De la misma manera que continuamente se desarrollan nuevas técnicas de procesamiento, se debe considerar el empleo de un herramental novedoso y más eficiente. Las herramientas de corte con recubrimientos han mejorado de manera dramática la combinación crítica desgaste-resistencia/rupturaresistencia. Por ejemplo, las herramientas recubiertas con TiC (carburo de titanio) han proporcionado un aumento de 50 a 100% de velocidad con respecto a las de carburo sin recubrimiento, donde cada una tiene la misma resistencia a la ruptura. Entre las ventajas se encuentran superfi cies más duras, por lo cual se reduce el desgaste por abrasión; una excelente adhesión a los sustratos; un bajo coeficiente de fricción con la mayoría de los materiales de trabajo; un material químico inerte; y resistencia a temperaturas elevadas. 

Por lo general, en muchos trabajos, las herramientas de carburo son más atractivas en cuanto a costo que las de acero de alta velocidad. Por ejemplo, una compañía alcanzó 60% de ahorros con sólo modifi car la operación de fresado de una fundición de magnesio. Originalmente, la base era fresada totalmente en dos operaciones, utilizando cortadores para fresar de acero de alta velocidad. Un análisis dio como resultado que era más productivo emplear tres cortadores con punta de carburo montados en un soporte especial para fresar totalmente las partes. Se obtuvieron alimentaciones y velocidades más rápidas y no se dañó el acabado de la superficie. A menudo se pueden lograr ahorros mediante la alteración de la geometría de las herramientas. 

Cada configuración implica requisitos diferentes que pueden lograrse sólo mediante el diseño de un sistema de ingeniería que optimice el rango de alimentación para el control de rebabas, fuerzas cortantes y resistencia de bordes. Por ejemplo, se pueden diseñar geometrías de un solo lado y fuerza moderada con el fi n de proporcionar un buen control de la rebaba y una reducción de la fuerza. En este caso, se agrupan elevados ángulos de inclinación positivos con el fin de reducir el cociente del grosor de la rebaba, lo que proporciona bajas fuerza de corte y temperatura de cortado. Cuando se desee adquirir un herramental más efi ciente, el analista deberá desarrollar mejores métodos para sujetar el trabajo. 

Las piezas deben sujetarse de tal forma que puedan colocarse y quitarse rápidamente (vea la fi gura 3.12). A pesar de que la carga de las partes aún es una operación manual, se incrementará la productividad así como también la uniformidad.

UTILICE TODA LA CAPACIDAD DE LA MÁQUINA

Con frecuencia, una revisión cuidadosa de un gran número de trabajos revela posibilidades para utilizar una porción mayor de la capacidad de una máquina. Por ejemplo, una operación de molienda de una palanca de tiro se cambió de tal manera que las seis caras fresaban de manera simultánea mediante el uso de cinco cortadores. La vieja confi guración requería que el trabajo se realizara en tres etapas, lo cual signifi caba que la parte tenía que colocarse en una base diferente tres veces. La nueva redujo el tiempo total de maquinado e incrementó la precisión de la relación entre las seis caras maquinadas. 

Los analistas también deben tomar en cuenta el posicionamiento de una parte mientras que la otra está siendo maquinada. Esta oportunidad se presenta en muchas tareas de fresado en las cuales es posible fresar de manera convencional en un paso de la mesa y hacer el fresado de altura en el paso de regreso. Mientras el operador carga un accesorio en un extremo de la mesa de maquinado, un accesorio similar sujeta la pieza que está siendo maquinada por alimentación de energía. A medida que la mesa de la máquina regresa, el operador quita el primer pedazo de la máquina y recarga el accesorio. Mientras se lleva a cabo este trabajo interno, la máquina corta la pieza en el segundo accesorio. 

En vista del costo cada vez más elevado de la energía, es importante utilizar el equipo más económico para realizar la tarea. Hace varios años, el costo de la energía era una parte tan insignifi cante del costo total que se prestaba muy poca atención al hecho de que se utilizaran las máquinas a su máxima capacidad. Existen literalmente miles de operaciones donde sólo una fracción de la capacidad de la máquina se utiliza, con el consiguiente desperdicio de energía eléctrica. En la industria del comercio de los metales, el costo de la energía es de más de 2.5% del costo total, y existen indicios signifi cativos de que el precio de la energía aumentará al menos 50% en la próxima década. Es muy probable que una planeación cuidadosa en la utilización de proporciones mayores de la capacidad de una máquina para hacer el trabajo pueda representar un ahorro de 50% en el uso de la energía en una gran parte de nuestras plantas. Típicamente, para la mayoría de los motores, se cumple que si el porcentaje de la carga total estimada aumenta de 25 a 50%, cuando mucho se puede alcanzar 11% de aumento de efi ciencia.

TIEMPO DE CONFIGURACIÓN (SETUP) REDUCIDO - II

El tiempo invertido en la requisición de herramientas, en la preparación de la estación de trabajo para la producción real, la limpieza de la estación de trabajo y la devolución de las herramientas a su caja representan tareas que generalmente están incluidas en el tiempo de confi guración. Con frecuencia, dicho tiempo es difícil de controlar y por lo general el trabajo se realiza con una menor efi ciencia. En ocasiones, el control efi ciente de la producción puede reducir este tiempo. Hacer que la sección de despacho sea responsable de ver que las herramientas, calibradores, instrucciones y materiales sean entregados a tiempo y que las herramientas sean devueltas a sus respectivos lugares una vez que se ha realizado el trabajo, elimina la necesidad de que el operador abandone su área de tareas. El operador, entonces, sólo tiene que llevar a cabo la confi guración y el arranque de la máquina. 

La función administrativa y de rutina de proporcionar diagramas, instrucciones y herramientas puede realizarse por los trabajadores más familiarizados con este tipo de trabajo. Por lo tanto, un gran número de requisiciones se pueden realizar de manera simultánea y el tiempo de confi guración se puede minimizar. Aquí, de nuevo, la tecnología de grupos puede representar una ventaja. Para evitar que los operadores tengan que afi lar sus herramientas cada vez que las necesiten, se debe contar con herramientas de corte de repuesto de fácil disponibilidad. Cuando los operadores adquieran nuevas herramientas, las usadas deben ser devueltas al encargado del almacén de herramientas y ser reemplazadas por las nuevas. El afi lado de herramientas se convierte en una nueva función que permite que éstas puedan estandarizarse más fácilmente. Con el fi n de minimizar tiempos perdidos, cada operador debe contar con un registro del trabajo, pues es imprescindible que siempre sepa cuál será el siguiente trabajo.

Una técnica que se utiliza con frecuencia para mantener la carga de trabajo a la vista del operador, supervisor y superintendente es una pizarra sobre cada instalación de producción, con tres sujetadores o bolsas para recibir las órdenes de trabajo. El primer sujetador contiene todas las órdenes de trabajo programadas con antelación; el segundo sirve para tener las órdenes que se están realizando en un determinado momento; y el último para conservar todas las órdenes de trabajo terminadas. Cuando se generen órdenes de trabajo, el despachador las debe colocar en la estación de trabajo pendiente. Al mismo tiempo, tiene que recoger todos los reportes de órdenes terminadas de la estación de trabajo y entregarlos al departamento de programación para su registro. Este sistema garantiza que los operadores reciban trabajo de manera continua y hace innecesario que tengan que dirigirse al supervisor para recibir su siguiente asignación de trabajo. Elaborar un registro con las confi guraciones difíciles y recurrentes puede ahorrar un tiempo considerable de confi guración cuando se reciban trabajos repetidos. 

Quizá la forma más simple y, sin embargo, la más efi ciente de compilar un registro de una confi guración, sea tomarle una fotografía una vez que se haya terminado. Dicha fotografía debe engraparse y archivarse con la tarjeta de operaciones de producción o colocarse en una envoltura de plástico y pegarse en las herramientas antes de que éstas sean almacenadas en su caja.

TIEMPO DE CONFIGURACIÓN (SETUP) REDUCIDO - I

Las técnicas de justo a tiempo (JIT), la cuales se popularizaron en años recientes, hacen hincapié en la reducción de los tiempos de confi guración hasta el mínimo mediante su simplifi cación o eliminación. El Sistema SMED (cambio de dado en sólo un minuto) del sistema de producción Toyota, TPS (Shingo, 1981) representa un buen ejemplo de este método. Con frecuencia, una gran parte del tiempo de confi guración puede eliminarse si se garantiza que la materia prima respete las especifi caciones, que las herramientas estén afi ladas y que los accesorios estén disponibles y en buenas condiciones. En ocasiones, puede ser más efi ciente la producción en lotes más pequeños. Los tamaños de lote más pequeños pueden permitir que los inventarios sean más pequeños, con menos problemas de costos de transporte y de almacenamiento, tales como contaminación, corrosión, deterioro, obsolescencia y robo. El analista debe comprender que la reducción del tamaño de los lotes dará como consecuencia un incremento de los costos totales de confi guración de la misma cantidad total de producción en un periodo determinado. Cuando se intenta reducir el tiempo de confi guración se deben tomar en cuenta varios aspectos: 

1. El trabajo que pueda realizarse mientras el equipo esté en operación deberá hacerse en el momento. Por ejemplo, la preconfi guración de las herramientas del equipo de control numérico (NC) puede hacerse mientras la máquina se encuentre trabajando. 
2. Uso de elementos de sujeción más efi cientes. En general, los sujetadores de acción rápida que emplean acción de levas, palancas, cuñas, etc., son mucho más rápidos, proporcionan una fuerza adecuada y son generalmente una buena opción respecto a los sujetadores de rosca. Cuando sea necesario utilizar sujetadores de rosca (como fuerza sujetadora), las arandelas C o los agujeros rasurados se pueden emplear de tal manera que las tuercas y tormillos no tengan que ser quitados de la máquina y puedan reutilizarse, lo que reduce el tiempo de confi guración del siguiente trabajo. 
3. Eliminación del ajuste de la base de la máquina. El rediseño de los accesorios de las partes y la utilización de herramientas preconfi guradas puede eliminar la necesidad de emplear espaciadores o ajustes del bloque guía a la posición de la mesa. 
4. Empleo de patrones o calibradores de bloques con la fi nalidad de realizar ajustes rápidos a los topes de las máquinas.

CONFIGURACIÓN Y HERRAMIENTAS - III

Puesto que tanto el tamaño como la forma de las partes de una determinada familia varían de manera considerable, por lo general la línea está equipada con accesorios y soportes tipo universal y de acción rápida para fabricar piezas idénticas. Este método también es acorde con la eliminación de desperdicios (mudas) de un inventario excesivo y con el pilar de las 5S de la estandarización. Como ejemplo, la fi gura 3.11 muestra un sistema de agrupamiento subdividido en nueve clases de partes. Observe la similitud de las partes en cada columna vertical. Si fuéramos a maquinar un eje con rosca exterior y un agujero parcial en un extremo, la parte se identifi caría como Clase 206.

Figura 3.11 Subdivisión del sistema de agrupamiento para tecnología de grupos.

CONFIGURACIÓN Y HERRAMIENTAS - II

CONFIGURACIÓN Y HERRAMIENTAS - I

Uno de los elementos más importantes de todas las formas de elementos de sujeción, herramientas y confi guraciones del trabajo es la economía. La cantidad de herramental más ventajosa depende de 1) la cantidad de la producción, 2) las acciones repetidas, 3) la mano de obra, 4) los requisitos de entrega y 5) el capital que se requiere. El error más usual del personal que se encarga de la planeación y de los fabricantes de herramientas es invertir dinero en instalaciones o accesorios que generan un ahorro signifi cativo cuando están en uso pero que muy rara vez se utilizan. 

Por ejemplo, un ahorro de 10% en costos directos de mano de obra en un trabajo que se realiza de manera constante probablemente justifi que un mayor gasto en herramientas que ahorros de 80 o 90% en un pequeño trabajo que sólo aparece en el calendario de programación algunas veces al año. (Éste es un ejemplo del análisis de Pareto, del capítulo 2.) La ventaja económica de menores costos de mano de obra es el factor de control para determinar el herramental; en consecuencia, puede ser deseable el uso de guías para fabricar piezas idénticas y accesorios, aun cuando sólo estén involucradas pequeñas cantidades. 

Otras consideraciones, tales como un mayor intercambio, una mayor precisión o la reducción de problemas de mano de obra pueden ser las razones dominantes para emplear herramental elaborado, aunque éste generalmente no es el caso. En el capítulo 9, en la sección sobre diagramas de cobertura de gastos, se analiza un ejemplo del compromiso entre los costos de los accesorios y de las herramientas. Una vez que se ha determinado la cantidad necesaria de herramental (o si el herramental ya existe, una vez que la cantidad ideal necesaria se ha determinado), se deben evaluar las consideraciones específi cas para producir los diseños más favorables. Estas cuestiones se enumeran en la Lista de verifi cación para evaluar la confi guración y el herramental que se muestra en la fi gura 3.10. 

La confi guración va de la mano con el herramental, ya que éste invariablemente determina los tiempos de confi guración y arranque. Cuando hablamos del tiempo de confi guración, generalmente incluimos aspectos tales como ponerse de acuerdo acerca del trabajo a realizar; generar instrucciones, diagramas, herramientas y material; preparar las estaciones de trabajo de tal manera que la producción pueda comenzar de la manera prescrita (confi gurar herramientas; ajustar los topes; confi - gurar los alimentadores y la profundidad de corte; y así sucesivamente); desmontar la confi guración; y devolver las herramientas a su caja. Las operaciones de confi guración (setup) son especialmente importantes en los lugares de trabajo donde las corridas de producción tienden a ser pequeñas. 

Aun si este tipo de lugares cuentan con modernas instalaciones y dedican un gran esfuerzo, es probable que tengan problemas en igualar a la competencia si las confi guraciones son muy largas debido a una pobre planeación y un herramental inefi ciente. Cuando la relación entre el tiempo de confi guración y el tiempo de corrida de la producción es muy grande, un analista de métodos puede desarrollar varias formas para mejorar la confi guración y el herramental. Una opción signifi cativa es un sistema de tecnologías de grupos. 

La esencia de la tecnología de grupo radica en la clasifi cación de los diferentes componentes de los productos de la compañía, de tal manera que las partes similares en forma y en secuencia de procesamiento sean idénticas desde un punto de vista numérico. Las partes pertenecientes al mismo grupo de familia, como por ejemplo, anillos, mangas, discos y collares, están programadas para su producción durante el mismo intervalo en una línea de producción de propósito general confi gurada en la secuencia óptima de operación.

CONSIDERACIÓN DEL USO DE ROBOTS - II

Los fabricantes de automóviles otorgan una importancia particular en el uso de robots para efectuar las soldaduras. Por ejemplo, en Nissan Motors, 95% de las soldaduras que se realizan en sus vehículos se llevan a cabo por medio de robots; por su parte, Mitsubishi Motors reportó que aproximadamente 70% de sus procesos de soldado se llevan a cabo mediante robots. En estas compañías, los tiempos perdidos promedian menos de 1%.

CONSIDERACIÓN DEL USO DE ROBOTS - I

Por razones de productividad y costos, en la actualidad es importante considerar el uso de robots en muchas áreas de manufactura (vea la fi gura 3.9). Por ejemplo, las áreas de ensamblado incluyen trabajo que típicamente contiene un alto costo de mano de obra directa, que en algunos casos representa más de la mitad del costo de manufactura de un producto. La ventaja principal de integrar un robot moderno en el proceso de ensamblado es su inherente fl exibilidad. Estos mecanismos pueden ensamblar múltiples productos en un solo sistema y ser programados para manejar varias tareas con variaciones en las partes. Además, el ensamblado mediante el uso de un robot puede proporcionar una calidad repetida de manera permanente y predecir el rendimiento de la producción. El tiempo de vida típico de un robot es de 10 años. Si recibe un buen mantenimiento y se utiliza para mover pequeñas cargas, su vida puede extenderse hasta 15 años. Como consecuencia, la depreciación del costo de un robot puede ser relativamente insignifi cante. También, si el tamaño y la confi guración de un determinado robot son adecuados, puede utilizarse en una gran variedad de operaciones. 

Por ejemplo, podría utilizarse para cargar un troquel de fundición, para cargar un tanque de enfriamiento, para cargar y descargar una operación de forjado de una placa, para cargar un aparato para lavar placas de vidrio, etc. En teoría, un robot del tamaño y confi guración correctos puede ser programado para hacer cualquier tipo de trabajo. Además de las ventajas de la productividad, los robots también ofrecen ventajas en seguridad, pues pueden utilizarse en centros de trabajo donde existe peligro para el trabajador debido a la naturaleza del proceso. 

Por ejemplo, en un proceso de fundición con troqueles, puede existir una probabilidad considerable de peligro debido a las salpicaduras de metal hirviendo cuando el metal fundido se inyecta en la cavidad del troquel. Una de las primeras aplicaciones de los robots fue en el fundido de dados. En una compañía, un robot de cinco ejes desarrollado por la compañía Unimation, Inc., opera una máquina de fundido a troquel de 600 toneladas controlada por un microprocesador. En la operación, el robot se mueve de posición cuando el troquel se abre, toma la pieza fundida por su agarradera y la retira de la cavidad. Al mismo tiempo, comienza a rociar automáticamente el lubricante en el troquel. El robot despliega la pieza fundida a través de escáneres infrarrojos, después envía señales a la máquina fundidora para aceptar otro fl ujo de lubricante. El metal fundido se deposita por medio de un robot en una estación de salida para su recorte. En este punto, un operador, ubicado en un sitio lejano de la máquina fundidora, recorta con seguridad la pieza fundida y la prepara para operaciones subsecuentes.

FABRICACIÓN CERCANA A LA FORMA FINAL

Utilizando un proceso de manufactura que genere componentes más cercanos a la forma fi nal (manufactura de forma neta) se puede maximizar el uso de material, reducir el desperdicio, minimizar el procesamiento secundario tal como el maquinado y terminado fi nales y permite fabricar con materiales menos dañinos para el ambiente. Por ejemplo, la formación de partes con polvos metálicos (PM) en lugar del fundido y el forjado convencionales a menudo permite fabricar formas casi fi nales para muchos componentes, lo que genera ahorros económicos enormes, así como ventajas funcionales. En el caso de polvos metálicos forjados en forma de varillas, se ha reportado que éstos han reducido la masa recíprocante de alternativas en competencia, lo cual produce menos ruido y vibración así como mayores economías de costos.

OPERACIÓN DE INSTALACIONES MÉCANICAS DE MANERA MÁS EFICIENTE

Una buena consigna de los analistas de métodos es ésta: “Diseñe por dos al mismo tiempo”. En general, la operación de múltiples dados en el trabajo de prensado es más económica que la operación de una sola etapa. De nuevo, múltiples cavidades en el fundido de dados, moldeo y procesos similares son opciones viables cuando existe un volumen sufi ciente. En las operaciones con máquinas, los analistas deben asegurarse que se utilicen los alimentadores y las velocidades apropiadas. Ellos deben investigar el afi lado de las herramientas de corte para obtener un máximo benefi cio. Deben verifi car que las herramientas de corte se encuentran montadas adecuadamente, que se utilice el lubricante correcto y que la máquina herramienta esté en buenas condiciones y reciba el mantenimiento adecuado. Muchas máquinas herramienta trabajan a sólo una fracción de su efi ciencia. Promover que se trabajen las herramientas mecánicas de una manera más efi ciente casi siempre genera dividendos.

UTILIZACIÓN DE INSTALACIONES MECÁNICAS MÁS EFICIENTES

Si una operación se lleva a cabo mecánicamente, siempre existe la posibilidad de emplear medios más efi cientes de mecanización. En una compañía, por ejemplo, las bases de las aspas de las turbinas se maquinaban mediante tres operaciones independientes de fresado. Tanto el tiempo del ciclo como los costos eran elevados. Cuando se introdujo el punzón externo, las tres superfi cies podían terminarse de una vez, con los considerables ahorros en costo y tiempo. Otra compañía no vislumbró la posibilidad de utilizar una operación de prensado. Este proceso es uno de los más rápidos para el formado y el dimensionamiento de procesos. Un soporte estampado tenía cuatro agujeros que se perforaban después de que el soporte se había formado. Mediante el uso de un dado diseñado para perforar los agujeros, el trabajo pudo realizarse en una fracción del tiempo que se empleaba anteriormente.

La mecanización del trabajo se aplica a otras áreas, además del trabajo manual. Por ejemplo, una compañía de la industria alimenticia debía verifi car el peso de varias líneas de producto con una báscula. Este equipo requería que el operador observara el peso visualmente, lo registrara en un formulario y, posteriormente, llevara a cabo varios cálculos. Un estudio de ingeniería de métodos dio como consecuencia la introducción de un sistema estadístico para controlar el peso. Con este método mejorado, el operador pesa el producto en una báscula digital programada para aceptar el producto dentro de un cierto rango de peso. A medida que el producto se pesa, la información relativa al peso se transfi ere a una computadora personal que compila la información e imprime el reporte que se desea.

MECANIZACIÓN DE LAS OPERACIONES MANUALES - II

La mecanización se aplica no sólo a la operación de procesos, sino también al papeleo administrativo. Por ejemplo, las aplicaciones de los códigos de barras pueden ser invaluables para el analista de operaciones. Mediante los códigos de barras se pueden ingresar de manera rápida y precisa una gran variedad de datos. En consecuencia, las computadoras pueden manipular datos para alcanzar un objetivo deseado como, por ejemplo, el conteo y control de inventarios, el enrutamiento de artículos específi cos hacia o a través de un proceso, o la identifi cación del estado de avance o del operador que en ese momento trabaja en cada artículo en un proceso en marcha.

MECANIZACIÓN DE LAS OPERACIONES MANUALES - I

En la actualidad, todo analista de métodos práctico debe tener en cuenta el uso de equipo y herramientas automáticos de propósito especial, particularmente si las cantidades que se desean producir son grandes. Entre las últimas ofertas signifi cativas de la industria se pueden mencionar las máquinas controladas por programa, las de control numérico (NC) y las controladas por computadora (CNC) así como otros equipos. Todos ellos generan ahorros substanciales en costos de mano de obra y tienen las ventajas siguientes: reducción del inventario del trabajo en proceso, menos partes dañadas debido al manejo, menos desperdicios, menor utilización de espacio y un tiempo de producción menor. Por ejemplo (vea la fi gura 3.8), mientras que se necesitan dos operadores para usar una máquina herramienta operada manualmente, sólo se requiere uno para utilizar una máquina herramienta controlada por computadora. El uso de un brazo robotizado que opere una máquina herramienta totalmente automatizada ni siquiera requerirá de un operador, lo cual reduce de manera considerable los costos de mano de obra (con la salvedad de que los costos iniciales de capital serán mayores).

Entre otros equipos automáticos se incluyen las máquinas automáticas para destornillar; las perforadoras con múltiples brocas, perforadoras y máquinas de intrusión; máquinas herramienta de mesa indexada; equipo de fundición automática que combina la fabricación automática de moldes de arena, vertido, mezclado y esmerilado; y el equipo para dar el acabado de pintura y cromado. El uso de herramientas eléctricas para ensamblado, tales como los desarmadores eléctricos, los martillos neumáticos y eléctricos y los alimentadores mecánicos, es a veces más económico que el uso de herramientas manuales. 

Para ilustrar, una compañía que produce ventanas especiales utilizaba métodos manuales para prensar las guías sobre ambos extremos de la placa de vidrio de las ventanas que había sido cubierta con una envoltura de hule sintético. Las placas de vidrio se mantenían en posición mediante dos superfi cies acolchonadas que se mantenían unidos entre sí mediante métodos neumáticos. El operador levantaba la guía y la colocaba sobre el extremo del vidrio de una ventana y después levantaba el mazo y martillaba la guía para colocarla en su posición sobre el vidrio. La operación era lenta y traía como consecuencia que el operador sufriera de un gran número de lesiones músculo-esqueléticas relacionadas con su trabajo. 

Además, el desperdicio era considerable debido a la ruptura de vidrios producida por los golpes de las guías sobre el vidrio. Ante ello, se diseñó un nuevo método que de manera neumática aprisionaba las guías del vidrio de la ventana sobre una envoltura de hule sintético. Con mucho entusiasmo, los operadores aceptaron este nuevo método debido a que el trabajo era mucho más fácil; los problemas de salud desaparecieron, aumentó la productividad y la ruptura de vidrio descendió a niveles cercanos a cero.

MODIFICACIÓN DE OPERACIONES - II

Gráfica

 

MODIFICACIÓN DE OPERACIONES - I

Con frecuencia, la modifi cación de operaciones da como resultado ahorros. Como ejemplo, la pestaña de una caja de motor requería de la perforación de cuatro agujeros, uno en cada esquina. Asimismo, la base tenía que ser pareja y plana. Al principio, el operador comenzó por esmerilar la base y después taladró los cuatro agujeros utilizando una sierra. El trabajo de perforado generó rebabas, las cuales tuvieron que removerse como parte de otra etapa. Ante ello, se modifi có la operación de tal forma que los agujeros se perforaran primero y después se fi jara la base, con lo cual se eliminó la etapa de remoción de rebaba, debido a que el esmerilado de la base la expulsó de manera automática. Por lo general, mediante la combinación de operaciones se reducen los costos. Por ejemplo, un manufacturero fabricó el soporte de los motores y la caja de salida de sus ventiladores eléctricos. Después de pintar las partes por separado, los operadores las remacharon entre sí. Mediante el remachado de la caja de salida del soporte del motor antes de pintarla, los analistas redujeron apreciablemente el tiempo de la operación de pintado. De manera similar, mediante el uso de una máquina más compleja que combine varias operaciones, se puede reducir el tiempo para producir la pieza terminada e incrementar la productividad (vea la fi gura 3.7). A pesar de que la máquina puede ser más cara, se pueden lograr ahorros signifi cativos en la reducción de los costos de mano de obra. En otro ejemplo, el mercado de cabezas de cilindro de aluminio está creciendo, y las fundidoras están percatándose de que es productivo ir del proceso de fundición de moldes de acero al proceso de hule espuma perdido. Este último es un procedimiento de fundición invertida que utiliza un modelo desechable de espuma de poliestireno rodeado de una carcasa cerámica delgada. La fundición en moldes de acero requiere de un considerable maquinado subsecuente. En comparación, el procesobasado en el hule espuma perdido reduce la cantidad de maquinado y también elimina los costos de desecho de la arena normalmente asociados con la inversión de la fundición. 

Sin embargo, antes de modifi car cualquier operación, el analista debe tener en cuenta los efectos negativos en las operaciones subsecuentes a lo largo de la línea de producción. La reducción de costos de una operación podría resultar en costos más elevados de otras operaciones. Por ejemplo, un cambio en la manufactura de bobinas de campo de AC dio como resultado la elevación de los costos y, por lo tanto, no fue algo práctico. Las bobinas de campo estaban hechas de tiras pesadas de cobre, las cuales se formaron y después se aislaron con película de mica. Dicha película fue colocada a mano en las diferentes partes de la bobina. La compañía decidió envolver las tiras de cobre a máquina antes de colocarlas en las bobinas. Esta medida no mostró ser práctica, ya que la formación de las bobinas rompió la película de mica, por lo que se necesitaron reparaciones que consumieron mucho tiempo antes de que el producto fuera aceptado.

SECUENCIA Y PROCESO DE FABRICACIÓN

A medida que la tecnología de manufactura del siglo xxi elimina la manufactura de trabajo intensivo a favor de los procedimientos que requieren inversiones masivas de capital, el ingeniero de métodos se debe enfocar en el maquinado y ensamblado multieje y multifuncional. Los equipos modernos pueden cortar a velocidades más elevadas en máquinas más precisas, rígidas y fl exibles que utilizan controles avanzados y grandes herramientas. Las funciones de programación permiten la calibración durante y después del proceso en el que se prueba la sensibilidad y la compensación de la herramienta, lo cual permite un control de calidad fi able. 

El ingeniero de métodos debe comprender que el tiempo empleado en el proceso de manufactura se divide en tres pasos: control y planeación de inventarios, operaciones de confi guración (setup) y manufactura del proceso. Además, no es nada raro encontrar que la suma de estos procedimientos representa sólo cerca de 30% de efi ciencia desde el punto de vista de la mejora. 

Para mejorar el proceso de manufactura, el analista debe considerar 1) la modifi cación de las operaciones; 2) la mecanización de las operaciones manuales; 3) la utilización de recursos más efi - cientes en las operaciones mecánicas; 4) la operación de los recursos mecánicos de manera más efi ciente; 5) la fabricación cercana a la forma fi nal (manufactura de forma neta); y 6) la utilización de robots; todo lo anterior permite manejar el desperdicio (muda), resultado de un procesamiento inapropiado.

BÚSQUEDA DEL MEJOR PROVEEDOR

Muchos proveedores cotizan diferentes precios, ofrecen distintos niveles de calidad, tiempos de entrega y muestran diversa disposición para mantener inventarios de la gran mayoría de materiales, accesorios y partes. En general, es responsabilidad del departamento de compras seleccionar al mejor proveedor. Sin embargo, puede ser que el mejor proveedor del año pasado no sea el mejor este año. Los analistas de métodos deben estimular al departamento de compras a negociar los materiales, accesorios y partes de mayor costo para obtener mejores precios y calidad superior y con el fi n de incrementar la existencia de proveedores, y que ellos estén de acuerdo en mantener inventarios para sus clientes. No es raro que los analistas de métodos logren una reducción de 10% del precio de los materiales y una reducción de 15% de los inventarios si aplican este método de forma regular a través de los departamentos de compras. 

Quizá la razón más importante que explica el éxito continuo de los japoneses en el sector manufacturero sea el keiretsu. Ésta es una forma de organización de las empresas y la manufactura que mantiene unidos a los negocios. Se puede ejemplifi car como una telaraña de relaciones entrelazadas entre fabricantes, a menudo entre un fabricante grande y sus principales proveedores. Por lo tanto, en Japón, compañías como Hitachi y Toyota y otros competidores internacionales pueden adquirir partes de sus productos a sus proveedores regulares que producen con la calidad deseada y continuamente intentan introducir mejoras para poder cobrar menores precios a las fi rmas que integran sus redes. Con frecuencia, los departamentos de compras pueden crear relaciones con los proveedores comparables con la llamada producción keiretsu.

ESTANDARIZACIÓN DE MATERIALES

Los analistas de métodos siempre deben estar alertas ante la posibilidad de estandarización de materiales. Deben minimizar los tamaños, formas, calibres, etc. de cada material que se utilizan en los procesos de producción y ensamblado. 

Las economías que por lo general resultan de la reducción de los tamaños y calibres de los materiales empleados incluyen las siguientes: 

■ Las órdenes de compra se utilizan en grandes cantidades, las cuales casi siempre son menos caras que por unidad. 

■ Los inventarios son menores puesto que debe almacenarse menos material de reserva. 

■ En los registros del almacén se deben hacer menos ingresos de material. 

■ Se deben pagar menos facturas. 

■ Se necesita menos espacio para almacenar los materiales en la bodega. 

■ La inspección por muestreo reduce el número total de partes inspeccionadas. 

■ Se necesitan menos cotizaciones de precios y órdenes de compra. 

La estandarización de materiales, de la misma manera que otras técnicas para la mejora de métodos, es un proceso continuo. Requiere de la cooperación continua de los departamentos de diseño, producción, planeación y compras y se acopla de una manera sorprendente con el sistema 5S.

UTILIZACIÓN TOTAL DE LAS HERRAMIENTAS Y ACCESORIOS

La administración debe estimular el uso de todos los accesorios. Un fabricante de equipo para la industria lechera implantó la política de que no se entregaría soldadura a los trabajadores que no devolvieran las puntas viejas que tuvieran una longitud menor de 2 pulgadas. El costo de la soldadura se redujo de inmediato más de 15%. Por lo general el soldar o utilizar el proceso de soldadura brazing son las formas más económicas de reparar herramientas de corte costosas, tales como brochas, herramientas con forma especial y cortadores de molinos. Si ha sido una práctica de la compañía desechar herramientas rotas de esta naturaleza, el analista debe investigar los ahorros potenciales que representa la implantación de un programa de rescate de ellas. 

Los analistas también pueden encontrar utilidad a porciones no desgastadas de las sierras de pulido, discos de esmeril y así sucesivamente. Asimismo, artículos como guantes y trapos no deben ser desechados simplemente porque están manchados. Almacenar artículos sucios y después lavarlos es menos costoso que reemplazarlos. Los analistas de métodos pueden hacer una contribución real a una compañía si simplemente minimizan el desperdicio o las mudas mediante un sistema TPS (Sistema de Producción Toyota).

USO DE MATERIALES RESCATADOS

A menudo, los materiales pueden ser rescatados en lugar de venderse como desperdicio. En ocasiones, los productos derivados de una porción no trabajada o que se encuentran en la sección de desperdicios pueden proporcionar grandes posibilidades de ahorro. Por ejemplo, un fabricante de compartimientos para enfriar de acero inoxidable tenía que desechar secciones de 4 por 8 pulgadas de ancho como desperdicio de un corte. Un analista identifi có a las cubiertas de los contactos de luz como un posible producto derivado. Otro fabricante, después de rescatar la inserción de acero adherido a anillos de hule defectuosos, utilizó los rollos cilíndricos de hule como defensas para proteger lanchas de motor y veleros. 

Si no es factible desarrollar un producto derivado, los materiales de desecho deben separarse con el fi n de obtener pedazos grandes de desperdicio. Luego se deben colocar en contenedores independientes para el acero de herramientas, acero, latón, cobre y aluminio. Al personal que recoge la viruta y a los barredores se les debe instruir para que mantengan separado el desperdicio. Por ejemplo, para los focos eléctricos, la base de latón puede almacenarse en un área y después de que se rompa la bombilla de vidrio y se deseche, se quita el fi lamento de tungsteno y se almacena de manera independiente ya que tiene un gran valor residual. Muchas compañías guardan las cajas de madera de los embarques que llegan y después serruchan las tablas en longitudes estándar para utilizarlas en la manufactura de cajas para los embarques que van a enviar. Por lo general esta práctica resulta económica y en la actualidad muchas industrias así como centros de mantenimiento y servicio la han puesto en práctica. 

Existen también algunos ejemplos interesantes en la industria alimenticia. Un fabricante de tofu procesa los frijoles, separa el material proteico comestible y desecha toneladas de fi bra. En lugar de pagar para que la lleven a un basurero, la regala a los granjeros locales para alimentar cerdos siempre y cuando ellos vayan a recogerla. De manera similar, los empacadores de carne utilizan todas las partes de la res: pellejos, huesos y aun la sangre, todo menos el mugido.

USO MÁS ECONÓMICO DE MATERIALES - II

En la actualidad, los recubrimientos a base de polvos representan una tecnología probada que está reemplazando a muchos otros métodos de acabado metálico. Los polvos de recubrimiento son partículas fi nas fragmentadas de polímeros orgánicos (acrílico, epóxico, poliéster o mezclas) que generalmente contienen pigmentos, material de relleno y aditivos. El recubrimiento a base de polvo requiere la aplicación de una formulación apropiada a un substrato, el cual posteriormente se fusiona en una película continua mediante la aplicación de calor, lo cual forma un acabado protector y decorativo. En vista de que las leyes ambientales actuales afectan las operaciones tradicionales de acabado metálico, tales como el electro-cromado y la pintura por inyección, los recubrimientos a base de polvos permiten contar con un ambiente más seguro y limpio. 

Esta metodología también puede ofrecer un acabado durable, atractivo y económico a las superficies metálicas que se utilizan en muchos productos comerciales, tales como estantería de alambres, cajas de control, enganchado de tráilers, medidores de agua, pasamanos, cubiertas de botes, divisiones para las ofi cinas y palas para la nieve.

USO MÁS ECONÓMICO DE MATERIALES - I

La posibilidad de usar materiales de una manera más económica representa un campo fértil para el análisis. Si la relación entre el material de desecho y el que en realidad conforma el producto es alta, se debe buscar una mejor utilización del material. Por ejemplo, si el material que se coloca en un molde de compresión de plástico se pesa con antelación, es factible utilizar sólo la cantidad exacta que se requiera para llenar la cavidad y también eliminar la rebaba excesiva. 

En otro ejemplo, en la producción de estampados a partir de hojas metálicas se deben utilizar múltiples troqueles dispuestos con mucho cuidado con el fi n de garantizar el uso más efi ciente del material. Debido a la materia prima sólida y los troqueles de tamaño estándar, por lo general esta tarea se hace mediante una distribución asistida por CAD, que proporciona efi ciencias superiores a 95% (es decir, menos de 5% en desechos). Se utilizan métodos similares en la industria de la confección para diseñar patrones para ropa y en la industria del vidrio para cortar ventanas de diferentes tamaños. Sin embargo, si el material no es consistente, surgen problemas y es probable que el diseño deba ser realizado por un obrero. La producción de asientos de piel para automóviles requiere el diseño de troqueles de corte sobre un compartimiento de bronceado antes de entrar a una prensa rotatoria, la cual aplica presión en los troqueles para cortar la piel con los patrones adecuados. El operador requiere tener mucha habilidad para manejar cueros de vaca llenos de imperfecciones provenientes de marcas y alambres de púas, especialmente para maximizar el uso de la piel que es demasiado costosa (vea la fi gura 3.6). Muchos fabricantes de clase mundial se han percatado de que no sólo es deseable sino absolutamente necesario eliminar peso de sus diseños. 

Por ejemplo, los ingenieros de Ford tratan de reducir 40% del peso para que el Taurus pueda alcanzar una efi ciencia de 80 millas/galón. Esto va a requerir que un recubrimiento de acero inoxidable con aluminio de alta resistencia reemplace a las defensas de acero cromadas, así como un mayor uso de plásticos y que compuestos estructurales sustituyan a los componentes ferrosos. Una reducción de peso similar se está presentando en muchos otros productos de uso común como las lavadoras, las videocámaras, las grabadoras de video, las maletas y las televisiones.

BÚSQUEDA DE UN MATERIAL QUE SEA FÁCIL DE PROCESAR

En general, algunos materiales se procesan más fácilmente que otros. Remitirse a los datos de manuales acerca de las propiedades físicas generalmente representa una ayuda para los analistas porque con base en ellos pueden discernir qué material reaccionará más favorablemente a los procesos a los que deberán sujetarse en su transformación de materia prima en productos terminados. Por ejemplo, el maquinado varía en proporción inversa con la dureza y ésta generalmente varía en proporción inversa con la resistencia. 

En la actualidad, el material más versátil son los compuestos reforzados. El moldeado de transferencia de resinas puede producir partes más complejas, lo cual representa una ventaja desde el punto de vista de la calidad y cantidad de producción respecto a la mayoría de los demás procedimientos de formado de plástico y metal. Por lo tanto, si especifi ca un plástico elaborado con fi bras de carbón reforzado y epóxico, el analista puede sustituir un material compuesto por una parte metálica, con ventaja en cuanto a calidad y costo. Este paso también incluye el desperdicio o muda que representa un procesamiento inapropiado.

BÚSQUEDA DE UN MATERIAL MÁS LIGERO Y MÁS BARATO - Figura

Figura 3.5 Disminución del peso en las latas de bebidas. a) Todas las latas de acero desde el año 1970 pesaban 1.94 onzas (55 gramos). b) Lata de acero con tapa y base de aluminio desde el año 1975 pesaban 1.69 onzas (48 gramos). c) Todas las latas de aluminio desde el año 1980 pesaban 0.6 onzas (17 gramos). d ) Todas las latas de aluminio acanaladas desde el año 1992 pesan 0.56 onzas (16 gramos). (Cortesía de R. Voigt, Penn State.)

BÚSQUEDA DE UN MATERIAL MÁS LIGERO Y MÁS BARATO

La industria desarrolla de manera continua procesos para producir y refi nar materiales. Las publicaciones mensuales muestran el costo aproximado por peso (kg) de hojas de acero, barras y placas, así como el costo del hierro fundido, el acero fundido, al aluminio fundido, el bronce fundido, de las resinas termoplásticos y termoformados y de otros materiales básicos. 

Dichos costos pueden utilizarse como base a partir de la cual juzgar la aplicación de nuevos materiales. Un material cuyo precio que no era competitivo el día de ayer, puede ser competitivo en la actualidad. Una compañía utilizó las barras espaciadoras Micarta entre los devanados de las bobinas de transformadores. La separación de los devanados permitió la circulación de aire entre los devanados. Una investigación reveló que el tubo de vidrio podía ser sustituido por las barras Micarta con el subsecuente ahorro de dinero. Los tubos de vidrio eran más baratos y satisfacían mejor las necesidades de servicio debido a que el vidrio podía soportar temperaturas más elevadas. 

Además, los tubos ahuecados permitieron una mayor circulación de aire que las barras sólidas Micarta. Otra compañía utilizó un material más barato que aún satisfacía los requisitos de servicio de la producción y distribución de transformadores. Originalmente, una placa de porcelana separaba y mantenía las puntas del alambre que salían de los transformadores. La compañía descubrió que una placa resistía aun cuando el transformador estaba en operación, pero era signifi cativamente más barata. En la actualidad, uno de los muchos tipos de plástico disponibles brinda soluciones más baratas. 

Otra preocupación de los fabricantes, especialmente en la actualidad, debido a los elevados costos de transporte consecuencia de los aumentos continuos del precio del petróleo crudo, es el peso del producto en sí. Encontrar un material más ligero o reducir la cantidad de materia prima que se utiliza es la preocupación principal. Un buen ejemplo se puede encontrar en la naturaleza cambiante de las latas de bebidas (vea la fi gura 3.5). A principio de los años setenta, todas las latas de acero pesaban 1.94 onzas (55 gramos) (vea la fi gura 3.5a). Mediante el reemplazo de la tapa superior y la inferior con discos de aluminio se pueden lograr ahorros en peso de aproximadamente 0.25 onzas (7 gramos) (vea la fi gura 3.5b). Fabricar toda la lata de aluminio puede reducir el peso total a 0.6 onzas (17 gramos), lo cual representa ahorros muy signifi cativos en cuanto a peso (vea la fi gura 3.5c). Sin embargo, las paredes de la lata se hacen tan delgadas que pueden deformarse muy fácilmente. Este punto se resolvió mediante la creación de soportes en las paredes (vea fi gura 3.5d). 

Los analistas de métodos deben recordar que, por lo general, artículos tales como válvulas, relevadores, cilindros de aire, transformadores, partes de las tuberías, cojinetes, acopladores, cadenas, bisagras, hardware y motores pueden comprarse a un menor costo del que pueden ser fabricados.

MATERIAL

Una de las primeras cuestiones que un ingeniero debe tomar en cuenta cuando está en proceso de diseñar un nuevo producto es qué material debe utilizar. Debido a que la elección del material correcto puede ser compleja en razón de la gran variedad de productos disponibles, a menudo es más práctico incorporar un material mejor y más económico en un diseño existente. Los analistas de métodos deben considerar las posibilidades que se presentan a continuación para obtener los materiales directos o indirectos que utilizarán en un proceso: 

1. Buscar un material más ligero y menos costoso. 

2. Buscar materiales que sean fáciles de procesar. 

3. Utilizar materiales de manera más económica. 

4. Utilizar materiales recuperables. 

5. Utilizar materiales y herramientas de manera más económica. 

6. Estandarizar materiales. 

7. Buscar al mejor proveedor desde el punto de vista del precio y de la disponibilidad.

TOLERANCIAS Y ESPECIFICACIONES - II

Los diagramas de los fabricantes especifi can que los anillos de soporte del eje de un motor de CD deben tener una tolerancia de 0.0005 pulgadas. Las especifi caciones originales del diámetro interior defi nen una tolerancia de 1.8105 a 1.8110 pulgadas. Esta tolerancia tan estricta fue considerada necesaria debido a que el anillo de soporte se encuentra hundido en el eje del motor. Diversas investigaciones revelaron que la tolerancia adecuada para ese hundimiento era de 0.003 pulgadas. El diagrama fue modifi cado de inmediato con el fi n de especifi car un diámetro interior en el rango de 1.809 a 1.812 pulgadas. Este cambio signifi caba que la operación de rectifi cado debía eliminarse debido a que alguien cuestionó la absoluta necesidad de una tolerancia tan estricta. 

Los analistas deben tomar en consideración el procedimiento ideal de inspección, que consiste en una verifi cación de cantidad, calidad, dimensiones y funcionamiento. Por lo general, dichas inspecciones pueden llevarse a cabo a través de una variedad de técnicas: inspección a simple vista, inspección lote por lote o inspección del lote completo. La inspección a simple vista es una verifi cación periódica que garantiza el cumplimiento de los estándares establecidos. Por ejemplo, la confi guración de una operación de troquelado y perforado sin precisión en una prensa de golpe debe pasar por una inspección a simple vista con el fi n de garantizar que se conserve el tamaño y que no se presenten rebabas. A medida que el troquel comience a desgastarse o a presentarse defi - ciencias en el material con el que se trabaja, la inspección a simple vista puede detectar el problema a tiempo con el fi n de realizar los cambios necesarios, sin que se presente una cantidad de rechazos signifi cativa. 

La inspección lote por lote es un procedimiento de muestreo en el que se examina una muestra con el fi n de determinar la calidad de una corrida o de un lote. El tamaño de la muestra depende del porcentaje permitido de unidades defectuosas y del tamaño del lote de producción que se somete a revisión. Una inspección total implica la inspección de cada unidad producida y el rechazo de las unidades defectuosas. Sin embargo, la experiencia ha demostrado que este tipo de inspección no garantiza un producto perfecto. La monotonía de la inspección tiende a generar fatiga, lo que hace que la atención del operador disminuya. El inspector puede dejar pasar algunas partes defectuosas o rechazar algunas que estén bien. Debido a que un producto perfecto no puede garantizarse a través de este tipo de inspección, se puede lograr una calidad aceptable mediante el uso de métodos considerablemente más económicos como la inspección a simple vista o la inspección lote por lote. Por ejemplo, en una tienda, una cierta operación de pulido automático tenía una cantidad de rechazo normal de 1%. Realizar una inspección total a cada lote de bienes pulidos hubiera sido muy costoso. Por lo tanto, la administración decidió, con ahorros signifi cativos, considerar que el porcentaje permitido de artículos defectuosos sería de 1%, cantidad que pasaría a las etapas de cromado y acabado, desechándose sólo en la inspección fi nal antes de su embarque.

Mediante la investigación de tolerancias y especifi caciones y la aplicación de medidas correctivas cuando sea necesario, las compañías pueden reducir los costos de inspección, minimizar el desperdicio, reducir los costos de reparación y mantener una elevada calidad. Al mismo tiempo, resuelven el problema de los desperdicios resultado de los productos defectuosos.

TOLERANCIAS Y ESPECIFICACIONES - I

El tercero de los nueve puntos del análisis de operaciones se refi ere a las tolerancias y especifi caciones que se relacionan con la calidad del producto, esto es, su capacidad para satisfacer determinadas necesidades. A pesar de que las tolerancias y especifi caciones se consideran siempre cuando se revisa el diseño, en general esta medida no es sufi ciente: se deben considerar de manera independiente los diferentes aspectos de los métodos del análisis de operaciones. 

Los diseñadores suelen tener la tendencia a incorporar especifi caciones más rígidas de lo necesario cuando desarrollan un producto. Este sesgo se puede deber a una falta de conocimiento acerca del costo y a la idea de que es necesario especifi car tolerancias y especifi caciones más cercanas de las que en realidad se necesitan con el fi n de hacer que los departamentos de manufactura produzcan dentro del rango de tolerancia realmente requerido. 

Los analistas de métodos deben ser muy versados en los detalles del costo y estar conscientes de cómo las tolerancias demasiado estrechas o los rechazos innecesarios impactan al precio de venta. La fi gura 3.4 muestra la pronunciada relación que tiene el costo con el incremento de la severidad de las tolerancias de maquinado. Si los diseñadores son innecesariamente estrictos cuando establecen las tolerancias y especifi caciones, la gerencia debe implantar un programa de entrenamiento en el que se prueben de manera clara las economías de las especifi caciones. 

El desarrollo de productos de calidad de una manera que reduzca los costos representa el postulado principal del método de calidad instituido por Taguchi (1986). Este método involucra la combinación de métodos de ingeniería y estadísticos con el fi n de alcanzar mejoras en costo y calidad mediante la optimización del diseño del producto y de los métodos de manufactura. Este paso tiene por objetivo reducir el desecho que representa un procesamiento inapropiado.