La fabricación celular es un proceso de fabricación que es una subsección de la fabricación justo a tiempo y la fabricación ajustada que abarca la tecnología de grupo . El objetivo de la fabricación celular es avanzar lo más rápido posible, fabricar una amplia variedad de productos similares y generar la menor cantidad de desperdicio posible. La fabricación celular implica el uso de múltiples "células" en forma de línea de montaje . Cada una de estas células está compuesta por una o varias máquinas diferentes que realizan una determinada tarea. El producto pasa de una celda a la siguiente, y cada estación completa parte del proceso de fabricación. A menudo, las celdas están dispuestas en un diseño en "forma de U" porque esto permite que el supervisor se mueva menos y tenga la capacidad de vigilar más fácilmente todo el proceso. Una de las mayores ventajas de la fabricación celular es la cantidad de flexibilidad que tiene. Como la mayoría de las máquinas son automáticas, se pueden realizar cambios sencillos muy rápidamente. Esto permite una variedad de escalas para un producto, cambios menores en el diseño general y, en casos extremos, cambiar completamente el diseño general. Estos cambios, aunque tediosos, se pueden lograr de manera extremadamente rápida y precisa. [1]
Una celda se crea consolidando los procesos necesarios para crear un resultado específico, como una pieza o un conjunto de instrucciones. Estas células permiten la reducción de pasos superfluos en el proceso de creación del resultado específico, facilitan la identificación rápida de problemas y fomentan la comunicación de los empleados dentro de la célula para resolver los problemas que surjan rápidamente. Se ha dicho que una vez implementada, la fabricación celular crea de manera confiable ganancias masivas en productividad y calidad y, al mismo tiempo, reduce la cantidad de inventario, espacio y tiempo de entrega necesarios para crear un producto. Es por esta razón que la celda de flujo de una sola pieza ha sido llamada "lo último en producción ajustada". [1]
La fabricación celular deriva de los principios de la tecnología de grupo, propuestos por el industrial estadounidense Ralph Flanders en 1925 [2] y adoptados en Rusia por el científico Sergei Mitrofanov en 1933 (cuyo libro sobre el tema [3] fue traducido al inglés en 1959). . Burbidge promovió activamente la tecnología grupal en la década de 1970. [4] "Aparentemente, las empresas japonesas comenzaron a implementar la fabricación celular en algún momento de la década de 1970", y en la década de 1980 las células migraron a los Estados Unidos como un elemento de producción justo a tiempo (JIT). [5]
Uno de los primeros libros en inglés que analizó la fabricación celular, el de Hall en 1983, se refirió a una celda como una “línea U”, por la configuración común o ideal en forma de U de una celda [6] —ideal porque esa forma pone todos los procesos y agentes celulares en un grupo, lo que proporciona alta visibilidad y contacto. En 1990, las células habían llegado a ser tratadas como prácticas fundamentales en la fabricación JAT, hasta el punto de que Harmon y Peterson, en su libro Reinventing the Factory , incluyeron una sección titulada "Cell: Fundamental Factory of the Future". [7] La fabricación celular continuó en la década de 1990, cuando el sistema justo a tiempo pasó a denominarse fabricación ajustada. [8] Finalmente, cuando JIT/lean se volvió ampliamente atractivo en el sector de servicios, los conceptos celulares encontraron su camino en ese ámbito; por ejemplo, el último capítulo de Hyer y Wemmerlöv está dedicado a las celdas de oficina. [9]
Las células se crean en un lugar de trabajo para facilitar el flujo. Esto se logra reuniendo operaciones, máquinas o personas involucradas en una secuencia de procesamiento del flujo natural de un producto y agrupándolas cerca unas de otras, distintas de otros grupos. Esta agrupación se llama célula. Estas celdas se utilizan para mejorar muchos factores en un entorno de fabricación al permitir que se produzca un flujo de una sola pieza . [1] [10] Un ejemplo de flujo de una sola pieza sería la producción de una pieza de caja metálica que llega a la fábrica desde el proveedor en piezas separadas, que requieren ensamblaje. Primero, las piezas se trasladarían del almacén a la celda, donde se soldarían, luego se pulirían, luego se recubrirían y finalmente se empaquetarían. Todos estos pasos se completarían en una sola celda, a fin de minimizar varios factores (llamados procesos/pasos sin valor agregado ), como el tiempo requerido para transportar materiales entre pasos. Algunos formatos comunes de celdas individuales son: la forma de U (buena para la comunicación y el movimiento rápido de los trabajadores), la línea recta o la forma de L. El número de trabajadores dentro de estas formaciones depende de la demanda actual y puede modularse para aumentar o disminuir la producción. Por ejemplo, si una celda normalmente está ocupada por dos trabajadores y la demanda se duplica, se deben colocar cuatro trabajadores en la celda. De manera similar, si la demanda se reduce a la mitad, un trabajador ocupará la celda. Dado que las células tienen una variedad de equipos diferentes, es un requisito que cualquier empleado tenga habilidades en múltiples procesos. [1]
Si bien existen muchas ventajas en la formación de células, existen algunos beneficios obvios. Al observar las células, resulta rápidamente evidente dónde se encuentran las ineficiencias, como cuando un empleado está demasiado ocupado o relativamente inactivo. Resolver estas ineficiencias puede aumentar la producción y la productividad hasta en un 100% o más en muchos casos. Además de esto, la formación de celdas libera constantemente espacio en el entorno de fabricación/ensamblaje (al tener inventario solo donde es absolutamente necesario), mejora la seguridad en el entorno de trabajo (debido a que se manejan cantidades más pequeñas de producto/inventario), mejora la moral (al impartir sentimientos de logro y satisfacción en los empleados), reduce el costo del inventario y reduce la obsolescencia del inventario. [1]
Cuando la formación de una celda sería demasiado difícil, se aplica un principio simple para mejorar la eficiencia y el flujo, es decir, realizar procesos en una ubicación específica y recolectar materiales hasta ese punto a un ritmo dictado por un promedio de la demanda del cliente ( esta tasa se llama takt time ). Esto se conoce como el proceso del marcapasos. [10]
A pesar de las ventajas de diseñar para flujo de una sola pieza, la formación de una celda debe considerarse cuidadosamente antes de su implementación. El uso de equipos costosos y complejos que tienden a averiarse puede causar retrasos masivos en la producción y arruinar la producción hasta que puedan volver a estar en línea. [1]
"Una célula es una pequeña unidad organizativa... diseñada para explotar similitudes en la forma de procesar información, fabricar productos y atender a los clientes. Las células de fabricación [ubican de cerca] a las personas y los equipos necesarios para procesar familias de productos similares. [Antes de la celularización, piezas] pueden haber viajado millas para visitar todo el equipo y la mano de obra necesarios para su fabricación... Después de la reorganización, familias de piezas similares se producen juntas dentro de los límites físicos de las celdas que albergan la mayoría o todos los recursos necesarios,... facilitando el flujo rápido y el procesamiento eficiente de material e información... Además, los operadores de células pueden recibir capacitación cruzada en varias máquinas, participar en rotación de trabajos y asumir responsabilidades por tareas [que] antes pertenecían a supervisores y personal de apoyo [incluidas] actividades tales como planificación y programación, control de calidad, resolución de problemas, pedido de piezas, interacción con clientes y proveedores y mantenimiento de registros". [11]
Las cortas distancias de viaje dentro de las células sirven para acelerar los flujos. Además, la compacidad de una celda minimiza el espacio que podría permitir acumulaciones de inventario entre las estaciones celulares. Para formalizar esa ventaja, las células suelen tener reglas diseñadas o dispositivos físicos que limitan la cantidad de inventario entre estaciones. Esta regla se conoce, en el lenguaje JIT/lean, como kanban (del japonés), que establece un número máximo de unidades permitidas entre una estación de trabajo proveedora y una usuaria. (La discusión y las ilustraciones de celdas en combinaciones con kanban se encuentran en [12] ). La forma más simple, los cuadrados kanban, son áreas marcadas en pisos o mesas entre estaciones de trabajo. La regla, aplicada a la estación productora: "Si todos los cuadrados están llenos, para. Si no, llénalos". [13]
Una célula de oficina aplica las mismas ideas: grupos de miembros del equipo celular ampliamente capacitados que, en conjunto, manejan rápidamente todo el procesamiento para una familia de servicios o clientes. [14]
Una celda virtual es una variación en la que todos los recursos de la celda no se reúnen en un espacio físico. En una celda virtual, como en el modelo estándar, los miembros del equipo y sus equipos están dedicados a una familia de productos o servicios. Aunque las personas y los equipos están físicamente dispersos, como en un taller de trabajo, su estrecho enfoque de producto apunta y logra un rendimiento rápido, con todas sus ventajas, como si el equipo se trasladara a un grupo celular. [15] Al carecer de la visibilidad de las células físicas, las células virtuales pueden emplear la disciplina de las reglas kanban para vincular estrechamente los flujos de un proceso a otro.
Una descripción simple pero bastante completa de la implementación celular proviene de un folleto de 96 páginas de 1985 de Kone Corp. en Finlandia, productor de ascensores, escaleras mecánicas y similares. Siguen extractos:
"El primer paso implicó la creación de células en los departamentos de montaje, pruebas eléctricas y químicas. En abril de 1984 se crearon seis células, identificadas por diferentes colores... Todos los dispositivos fabricados en células se identifican por el color de la célula, y todas las retroalimentación del control de calidad se dirige directamente a los trabajadores de la celda en cuestión... El segundo paso, en el verano de 1984, fue "celularizar" la fabricación de los subconjuntos del analizador [que son] necesarios en las celdas del analizador, y probarlos si necesaria. hay un buffer que consta de dos piezas para cada subunidad (aproximadamente 25 diferentes). Cuando se ensambla una pieza, se solicita una nueva desde la celda unitaria correspondiente. El pedido se realiza [usando] un [kanban] magnético. ], que identifica la celda de pedido (por color), la unidad (por código) y la fecha del pedido... Cuando la celda de fabricación ha completado el pedido, la unidad se lleva con el botón [kanban] a su lugar en el pedido. estante celular. Las órdenes de las celdas unitarias a las subceldas se basan en el mismo principio. La única diferencia es que el tamaño del búfer es de seis subunidades. Este [procedimiento] se implementó en agosto de 1984." [16]
Para implementar la fabricación celular, se deben realizar una serie de pasos. En primer lugar, las piezas a fabricar deben agruparse por similitud (en requisitos de diseño o fabricación) en familias. [17] Luego se debe realizar un análisis sistemático de cada familia; normalmente en forma de análisis de flujo de producción (PFA) para familias de fabricación, o en el examen de datos de diseño/producto para familias de diseño. [17] Este análisis puede llevar mucho tiempo y ser costoso, pero es importante porque es necesario crear una celda para cada familia de piezas. La agrupación de máquinas y piezas es uno de los métodos de análisis del flujo de producción más populares. Los algoritmos para la agrupación de piezas de máquinas incluyen agrupación por orden de clasificación, agrupación por orden de clasificación modificada [18] y coeficientes de similitud.
También hay una serie de modelos matemáticos y algoritmos para ayudar en la planificación de un centro de fabricación celular, que tienen en cuenta una variedad de variables importantes como "múltiples ubicaciones de plantas, asignaciones de múltiples mercados con planificación de producción y varias combinaciones de piezas". [19] Una vez que estas variables se determinan con un nivel dado de incertidumbre, se pueden realizar optimizaciones para minimizar factores tales como "costo total de mantenimiento, manejo de materiales entre celdas, transporte externo, costo fijo para producir cada pieza en cada planta, salarios de máquinas y mano de obra." [19]
La clave para crear flujo es la mejora continua de los procesos de producción. Tras la implementación de la fabricación celular, la dirección suele "encontrar una fuerte resistencia por parte de los trabajadores de producción". [1] Será beneficioso permitir que el cambio a la fabricación celular se produzca gradualmente. En este proceso.
También es difícil luchar contra el deseo de tener algo de inventario a mano. Es tentador, ya que sería más fácil recuperarse de que un empleado tuviera que tomar repentinamente una baja por enfermedad . Desafortunadamente, en la fabricación celular, es importante recordar los principios principales: "Se hunden o nadan juntos como una unidad" y que "el inventario esconde problemas e ineficiencias". [1] Si los problemas no se identifican y posteriormente se resuelven, el proceso no mejorará.
Otro conjunto común de problemas surge de la necesidad de transferir materiales entre operaciones. Estos problemas incluyen "elementos excepcionales, número de huecos, distancias entre máquinas, máquinas y piezas con cuello de botella, ubicación y reubicación de máquinas, enrutamiento de piezas, variación de carga de celdas, transferencia de material entre e intracelulares, reconfiguración de celdas, demandas dinámicas de piezas y tiempos de operación y finalización". ". [20] Estas dificultades deben considerarse y abordarse para crear un flujo eficiente en la fabricación celular.
La fabricación celular reúne procesos dispersos para formar caminos cortos y enfocados en un espacio físico concentrado. Así construida, por lógica una celda reduce el tiempo de flujo, la distancia de flujo, el espacio, el inventario, el manejo, la programación de transacciones y el desperdicio y el retrabajo (esto último debido al rápido descubrimiento de no conformidades). Además, las celdas conducen a un cálculo de costos de validez simplificado y mayor, ya que los costos de producción de artículos están contenidos dentro de la celda en lugar de estar dispersos en la distancia y el paso del tiempo de presentación de informes. [21] [22]
La fabricación celular facilita tanto la producción como el control de calidad. [17] Las células que tienen un rendimiento deficiente, ya sea en volumen o calidad, pueden aislarse fácilmente y centrarse en mejoras. La segmentación del proceso productivo permite localizar fácilmente los problemas y tener más claro qué partes se ven afectadas por el problema.
También hay una serie de beneficios para los empleados que trabajan en la fabricación de celulares. La estructura de células pequeñas mejora la cohesión del grupo y reduce el proceso de fabricación a un nivel más manejable para los trabajadores. [17] Los trabajadores pueden ver más fácilmente los problemas o posibles mejoras dentro de sus propias células y tienden a estar más motivados para proponer cambios. [17] Además, estas mejoras que son instigadas por los propios trabajadores causan cada vez menos necesidad de gestión, por lo que con el tiempo se pueden reducir los costos generales. [17] Además, los trabajadores a menudo pueden rotar entre tareas dentro de su celda, lo que ofrece variedad en su trabajo. Esto puede aumentar aún más la eficiencia porque la monotonía laboral se ha relacionado con el ausentismo y la reducción de la calidad de la producción. [19]
Los estudios de caso sobre fabricación ajustada y justo a tiempo están repletos de medidas cuantitativas impresionantes en ese sentido. Por ejemplo, BAE Systems, Platform Solutions (Fort Wayne, Indiana), que produce monitores y controles para motores de aviones, implementó celdas para el 80 por ciento de la producción, reduciendo el tiempo de entrega al cliente en un 90 por ciento, el inventario de trabajo en proceso en un 70 por ciento, el espacio para uno. familia de productos de 6,000 pies cuadrados a 1,200 pies cuadrados, al mismo tiempo que aumentó la confiabilidad del producto en un 300 por ciento, capacitó a la fuerza laboral del taller sindical y fue designada como la Mejor Planta de la Semana de la Industria para el año 2000. [23] Cinco años después, reelaboración y la chatarra se había reducido en un 50 por ciento, los ciclos de introducción de nuevos productos en un 60 por ciento y las transacciones en un 90 por ciento, al mismo tiempo que se había triplicado la rotación de inventario y los tiempos de rotación de servicios en un 30 por ciento, y se le había otorgado el Premio Shingo para el año 2005. [24]
Parece difícil aislar cuánto de esos beneficios se derivan de la propia organización celular; Entre los muchos estudios de caso investigados para este artículo, pocos incluyen intentos de aislar los beneficios. Una excepción es el conflicto de Steward, Inc. (Chattanooga, Tennessee), que produce piezas de ferrita de níquel-zinc para la supresión de interferencias electromagnéticas. Según los autores de los estudios de caso, las celdas dieron como resultado reducciones en el tiempo del ciclo de 14 a 2 días, en los inventarios de productos en proceso en un 80 por ciento, en los inventarios terminados en un 60 por ciento, en los retrasos en un 96 por ciento y en el espacio en un 56 por ciento. [25]
Otro estudio de caso celular incluye estimaciones cuantitativas de hasta qué punto las células contribuyeron a los beneficios generales. En Hughes Ground Systems Group (Fullerton, California), que produce tarjetas de circuitos para equipos de defensa, se lanzó en 1987 la primera célula, que comenzó como un proyecto piloto con 15 voluntarios. Un mes más tarde comenzó una segunda célula, y en 1992 todos Los empleados de producción, unos 150, estaban integrados en siete células. Antes de las celdas, el tiempo del ciclo de la tarjeta de circuito, desde la liberación del kit hasta el envío al cliente, era de 38 semanas. Después de que las células se encargaron de toda la secuencia de producción (ensamblaje mecánico, soldadura por ola, ciclo térmico y revestimiento conformado), el tiempo del ciclo se redujo a 30,5 semanas, de las cuales el director de producción, John Reiss, atribuyó 20 semanas al uso de un "sistema de gráficos WIP". " por los equipos celulares y las otras 10,5 semanas a la propia organización celular. Más tarde, cuando parecía que las células eran demasiado grandes y engorrosas, el tamaño de las células se redujo en dos tercios, lo que dio como resultado "microcélulas" que redujeron el tiempo del ciclo en otras 1,5 semanas. Finalmente, al adoptar otras mejoras, los tiempos de ciclo se redujeron a cuatro semanas. Otras mejoras incluyeron la reducción del inventario de trabajo en proceso de 6 o 7 días a un día y el porcentaje de defectos de 0,04 a 0,01 [26]. Cambiar de un diseño funcional (taller de trabajo) a celdas a menudo tiene un costo neto negativo, ya que la celda reduce los costos de transporte, el trabajo en proceso y el inventario terminado, las transacciones y el retrabajo. [27] Sin embargo, cuando se deben mover equipos grandes, pesados y costosos (a veces llamados “monumentos” en la jerga lean), los costos iniciales pueden ser altos hasta el punto de que las células no sean factibles. [28]
Hay una serie de posibles limitaciones para implementar la fabricación celular. Algunos sostienen que la fabricación celular puede conducir a una disminución de la flexibilidad de la producción. [17] Las celdas generalmente están diseñadas para mantener un volumen de flujo específico de las piezas que se producen. Si la demanda o la cantidad necesaria disminuyen, es posible que sea necesario realinear las celdas para que coincidan con los nuevos requisitos, lo cual es una operación costosa y que normalmente no se requiere en otras configuraciones de fabricación. [17]