Introducción al Diseño de Instalaciones de Manufactura y Manejo de Materiales PDF

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01 meyers.qxd 16/1/06 11:35 AM Página 1 C A P Í T U L O 1 Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales LA IMPORTANCIA DEL DISEÑO DE INSTALACIONES DE MANUFACTURA Y MANEJO DE MATERIALES El diseño de las instalaciones de manufactura y manejo de materiales afecta casi siempre a la productividad y a la rentabilidad de una compañía, más que cualquiera otra decisión cor- porativa importante. La calidad y el costo del producto y, por tanto, la proporción de sumi- nistro/demanda se ve afectada directamente por el diseño de la instalación. El proyecto de distribución de la planta (diseño de la instalación) es uno de los más desafiantes y gratifi- cantes que un ingeniero industrial o de manufactura pueda enfrentar. El ingeniero de pro- yecto o, en un nivel más elevado, el gerente de proyectos, después de recibir la aprobación corporativa, será responsable de gastar una gran cantidad de dinero. En cuanto a los cos- tos, también se responsabilizará al gerente de proyectos por alcanzar oportuna y eficazmen- te las metas enunciadas en la propuesta del proyecto y en el presupuesto de los costos. Las responsabilidades de un gerente de proyectos se parecen a las del presidente de la compa- ñía, y sólo los gerentes de proyectos que alcancen o superen las metas establecidas recibi- rán proyectos más grandes. El diseño de instalaciones de manufactura se refiere a la organización de las instalacio- nes físicas de la compañía con el fin de promover el uso eficiente de sus recursos, como per- sonal, equipo, materiales y energía. El diseño de instalaciones incluye la ubicación de la planta y el diseño del inmueble, la distribución de la planta y el manejo de materiales. La ubicación de la planta o las decisiones de la estrategia de localización se toman en el nivel corporativo más alto, con frecuencia por razones que tienen poco que ver con la eficiencia o eficacia de la operación, pero en las que hasta cierto grado influyen factores como la 1 01 meyers.qxd 16/1/06 11:35 AM Página 2 2 CAPÍTULO 1 proximidad de las fuentes de materias primas, mercados y sistemas de transporte tales como vías fluviales, ferrocarriles y carreteras. La selección del sitio quizá sea un tema más apropia- do para una clase de ciencias políticas que para una de diseño de instalaciones. Cada país, estado, municipio y ciudad cuenta con un programa de desarrollo económico para atraer industrias nuevas. Los incentivos financieros para atraer una compañía hacia una localidad específica pueden ser muy notables. Por lo tanto, la ubicación no siempre es una decisión de ingeniería. Otra razón, que no tiene que ver con la ingeniería, para ubicar las instalacio- nes en sitios específicos puede ser de tipo personal. El presidente de la empresa es de cier- ta ciudad, por lo que es ahí donde se construirá la instalación. En un capítulo posterior se estudiará la localización de la planta. El diseño del inmueble es un trabajo arquitectónico, por lo que para el proyecto de di- seño de las instalaciones tiene importancia extrema la experiencia del despacho de arqui- tectos en cuanto al diseño de edificios y técnicas de construcción. La compañía arquitectó- nica reportará al gerente del proyecto de diseño de las instalaciones. La distribución es el arreglo físico de máquinas y equipos para la producción, estaciones de trabajo, personal, ubicación de materiales de todo tipo y en toda etapa de elaboración, y el equipo de manejo de materiales. La distribución de la planta es el resultado final del proyecto de diseño de la instalación de manufactura, y es el tema principal de este libro. Además de la necesidad de desarrollar nuevas instalaciones de fabricación, las plantas ya existentes experimentan cambios continuos. En promedio, cada 18 meses ocurren redistri- buciones importantes en las plantas, como resultado de modificaciones en el diseño del producto, métodos, materiales y proceso. El manejo de materiales se define sencillamente como mover material. Las mejoras en el manejo de materiales han tenido un efecto positivo sobre los trabajadores más que cual- quier otra área de diseño del trabajo y la ergonomía. En la actualidad, los trabajos físicos pesados se han eliminado de las tareas manuales gracias a los equipos para el manejo de materiales. Cada gasto que se haga en el negocio debe justificar su costo, y el equipo para manejar materiales no es la excepción. El dinero para pagar dicho equipo debe provenir de las disminuciones en mano de obra, materiales o costos indirectos, y los gastos deben re- cuperarse en dos años o menos [con 50 por ciento de rendimiento sobre la inversión (ROI, por las siglas de return of investment) o más]. En los capítulos 10 y 11 se estudiarán los siste- mas de manejo de materiales, sus procedimientos y equipos. El manejo de materiales está tan involucrado con la distribución física del equipo que, en la práctica, es usual tratar los dos temas, planeación de las instalaciones y manejo de materiales, como uno solo. Como resultado, el manejo de materiales es parte de casi todas las etapas del proceso de diseño de una instalación y la selección del equipo para ese manejo afectará la distribución. La construcción de una nueva planta de manufactura siempre es uno de los gastos más grandes que puedan ser emprendidos por una compañía, y la distribución afectará a los em- pleados durante los años por venir. El costo de los productos de la planta también se verá afectado. Serán necesarias mejoras continuas para mantener a la compañía actualizada y competitiva. A lo largo de todo el texto se analizará la necesidad de la mejora continua y la implantación de conceptos de manufactura esbelta. Se dice que si se mejora el flujo del material, en forma automática se reducen los cos- tos de producción. Entre más corto es el flujo a través de la planta, mayor es la reducción de costos. El manejo de materiales ocasiona, aproximadamente, el 50 por ciento de todos los accidentes, y entre el 40 y el 80 por ciento de todos los costos de operación. El costo del equipo también es elevado, pero puede obtenerse un ROI apropiado. Hay que recordar que muchos problemas industriales pueden eliminarse con equipo de manejo de materiales. En 01 meyers.qxd 16/1/06 11:35 AM Página 3 Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 3 ningún área de la historia industrial se han obtenido más mejoras que con el uso de equi- po de manejo de materiales. Hoy día, es posible incorporar con facilidad sistemas de ma- nejo de materiales con tecnologías de punta en los equipos para capturar datos en forma automática, y en sistemas de inspección automática con varios propósitos de calidad y pro- ductividad. Como parte de los procedimientos para manejar materiales, pueden implemen- tarse sistemas de rastreo de las unidades y de control de inventarios. La fórmula de reducción de costos es valiosa cuando se trabaja en el diseño de instala- ciones de manufactura y manejo de materiales. A continuación se presentan algunos ejem- plos de fórmula de reducción de costos: Pregunta Para todo Por tanto se puede ¿Por qué? Operación Eliminar ¿Quién? Transporte Combinar ¿Qué? Inspección Cambiar la secuencia ¿Dónde? Almacenamiento Simplificar ¿Cuándo? Retraso ¿Cómo? Los planeadores de las instalaciones hacen las seis preguntas (columna 1) acerca de to- do lo que pueda suceder a un elemento que fluya a través de la instalación manufacturera (columna 2) para eliminar etapas, combinarlas, cambiar su secuencia o simplificarlas (co- lumna 3). Esto requiere estudiar a profundidad los productos de la compañía con el fin de identificar cada etapa del proceso. El mejor consejo es no tomar atajos o saltarse etapas en el procedimiento de diseño de la instalación de manufactura. Existen muchas herramien- tas y técnicas que ayudan a identificar las etapas del proceso. Éstas se describen con detalle en las secciones siguientes. Implantar los cinco (5) principios y los cinco porqués también ayudará a reducir los costos. Los cinco principios son los siguientes: 1. Sacar sólo lo necesario (organización). Mantener el mínimo de lo que se requiere ahorra- rá espacio (afecta a la distribución de instalaciones), inventario y dinero. 2. Acomodar (arreglo). Un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar es una filosofía vi- sual de administración que afecta a la distribución de la instalación. 3. Barrer (limpieza). Una planta limpia es resultado de una distribución de la instalación pensada para dar un lugar a todo. 4. Limpiar y ordenar (higiene). Una planta segura es resultado de una buena planeación de la distribución. 5. Ser estrictos (disciplina). Seguir procedimientos y métodos estandarizados hasta conver- tirlos en hábitos hará que la planta opere de manera eficiente y segura. Los cinco porqués garantizarán que la solución de un problema no sea síntoma de és- te, sino su causa básica. Por ejemplo: una máquina falló. 1. ¿Por qué? 2. La máquina se atascó. ¿Por qué? 3. La máquina no se limpió. ¿Por qué? 4. El operador no la limpió a intervalos regulares. ¿Por qué? 5. ¿Fue debido a la falta de capacitación? ¿Por qué? 01 meyers.qxd 16/1/06 11:35 AM Página 4 4 CAPÍTULO 1 6. Los supervisores lo olvidaron. Habían elaborado instrucciones por escrito que debían montarse en la máquina. No volverá a pasar. Los planeadores podrían haber preguntado seis o siete porqués. La cuestión importante es llegar a una solución final que evite que el problema ocurra otra vez. PENSAMIENTO ESBELTO Y MANUFACTURA ESBELTA En los últimos años se ha desarrollado un vocabulario nuevo, proveniente del sistema de producción Toyota y de un libro titulado Lean Thinking, de James Womack y Daniel Jones. La manufactura esbelta es un concepto mediante el cual todo el personal de producción trabaja en conjunto con el fin de eliminar el desperdicio. Los ingenieros industriales, tec- nólogos de la industria, y otros grupos dentro de la administración, han estado intentando lo anterior desde el comienzo de la revolución industrial, pero con el advenimiento de una fuerza de trabajo de producción bien educada y motivada, la administración moderna de la manufactura ha descubierto las ventajas de buscar ayuda en la eliminación del desperdi- cio. El término japonés para desperdicio es muda, que es el gran centro de atención en to- do el mundo. ¿Quién sabe mejor que el empleado de producción —que pasa ocho horas diarias en su trabajo— cómo reducir el desperdicio? El objetivo es aprovechar este recurso dando a los empleados de producción las mejores herramientas disponibles. Muda (desperdicio) se define como cualquier gasto que no ayuda a producir valor. Hay ocho clases de muda: sobreproducción, desperdicio, transporte, procesamiento, inventa- rio, movimiento, repeticiones, y utilización deficiente del personal. La meta es tratar de eli- minar o reducir estos costos. Una de las técnicas para lograrlo consiste en preguntar “por qué” cinco veces (cinco porqués). Preguntar el “porqué” de cualquier problema o costo al menos en cinco ocasiones tiene por objeto llegar a la causa original del problema. A los empleados de Toyota se les anima a detener la línea de producción o proceso si existe algún problema. Se coloca un tablero indicador luminoso (llamado andon) sobre la línea de producción. Cuando las operaciones son normales, permanece encendida una luz verde. Una luz amarilla indica que un operador necesita ayuda, y si el operador requiere detener la línea, una luz roja centellea. Se acuñó el término autonomización (jidoka) para indicar la transmisión del elemento humano a la automatización. Un ejemplo de lo ante- rior es la detención de una línea de producción hecha por un trabajador que detecta un problema. En la cultura de la mejora continua, kaizen es otra herramienta efectiva que puede apli- carse con facilidad a aspectos diferentes de la planeación de instalaciones y manejo de mate- riales. Kaizen es la palabra japonesa para mejora constante o continua. El elemento principal de kaizen es la gente involucrada en el proceso de mejora. Kaizen incluye a todos los niveles de la organización y requiere de la participación de todos los empleados —desde la alta direc- ción hasta los distintos niveles del organigrama y los equipos de producción. Se anima a ca- da persona de la compañía a buscar nuevas ideas y oportunidades para mejorar aún más la organización y sus procesos, incluso la reducción del desperdicio. Uno de los requerimientos de kaizen que resulta particularmente efectivo, es la necesi- dad de comenzar las mejoras de inmediato, en vez de esperar hasta que haya un plan espec- tacular. Kaizen difiere de la reingeniería en el nivel de cambio que ocurre a la vez, pues no hay modificaciones grandes. Algunos critican kaizen porque el proceso realiza sólo mejoras pequeñas a la vez, lo que en algunos casos podría conducir a otros problemas. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:35 AM Página 5 Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 5 Kanban es otra técnica que afecta el diseño de las instalaciones de manufactura. Kan- ban es un tablero de señales que comunica la necesidad de material e indica en forma visual al operador que produzca otra unidad o cantidad. El sistema kanban, también conocido como sistema que “jala”, difiere de los sistemas tradicionales de inventario que “empujan”, tales como el justo a tiempo (JIT) o la planeación de requerimientos de materiales (MRP). Con los sistemas que empujan, las partes se producen sólo cuando se necesitan y tienen que ser solicitadas o hay un “jalón” de las operaciones de producción. El mapeo de la corriente de valor (MCV) es una herramienta importante para mejorar la productividad y la reducción del desperdicio que una organización puede emplear para evaluar sus procesos. El mapeo de la corriente de valor se define como el proceso de evaluación de cada componente o etapa de la producción, con fin de determinar el grado en que con- tribuye a la eficiencia operacional o a la calidad del producto. El mapeo de la corriente de valor se vincula claramente con la manufactura esbelta y es uno de sus componentes impor- tantes. Con el uso de las herramientas y los recursos del MCV, una compañía puede docu- mentar y desarrollar el flujo de información y material a través del sistema como una ayu- da para eliminar las operaciones o componentes sin valor agregado, reducir los costos y efectuar las mejoras necesarias. Este proceso de mejora continua pasa por tres etapas repe- titivas: evaluación, análisis y ajuste. A lo largo de éstas se efectúan cambios y modificaciones con el fin de mejorar aún más el proceso y eliminar el desperdicio. Son numerosas las ventajas de usar el mapeo de la corriente de valor. Éstas incluyen la elevación de la rentabilidad, la eficiencia y la productividad de la compañía o institución. En particular, en el diseño de instalaciones y manejo de materiales, el MCV reduce o elimi- na en forma evidente el exceso de manejo de materiales, elimina espacios desperdiciados, crea un mejor control de todas las formas de inventarios (p. ej., materias primas, artículos en proceso y bienes terminados), y hace más eficientes varias etapas de la producción. METAS DEL DISEÑO DE INSTALACIONES DE MANUFACTURA Y MANEJO DE MATERIALES El conjunto correcto de metas garantiza un diseño exitoso de las instalaciones. Sin metas, los planeadores de las instalaciones se encuentran sin dirección y el primer paso es el enun- ciado de la misión principal. Un enunciado de misión bien pensado asegura que el inge- niero o gerente de proyectos y la dirección de la empresa comparten las mismas visiones y objetivos. También abre líneas de comunicación entre la dirección y el diseñador: la retroa- limentación y los cambios sugeridos en esta etapa temprana ahorran mucho trabajo e in- cluso dolores de cabeza posteriores. Un enunciado de misión comunica las metas primarias y la cultura de la organización al planeador de las instalaciones. El enunciado de misión define el propósito para el cual existe la empresa. El enunciado debe ser suficientemente breve para que su esencia no se pierda y sea recordado con facilidad, y debe ser intemporal, de modo que se adapte con fa- cilidad a los cambios organizacionales. En su mayor parte, el enunciado de misión consiste en una declaración filosófica que establece el tono cultural de la organización. La misión de una corporación va más allá de las expectativas de utilidades y rentabilidad para sus ac- cionistas; como miembro de la sociedad, pugna por expandir dichos beneficios a sus con- sumidores y empleados. Una compañía podría enunciar su misión de la forma siguiente: “ACME busca fabricar las bicicletas más seguras, más confiables y de la mejor calidad, al 01 meyers.qxd 16/1/06 11:35 AM Página 6 6 CAPÍTULO 1 mismo tiempo que mantiene el precio más bajo posible y la dedicación más intensa a la sa- tisfacción del cliente. ACME reconoce que nuestra misión sólo puede alcanzarse con la de- dicación completa de nuestros empleados”. Aunque el enunciado de misión es desarrollado por la dirección corporativa, propor- ciona una señal clara y una guía luminosa para el desarrollo de estrategias en todos los ni- veles de actividad de la empresa, inclusive el diseño de las instalaciones físicas. Por ejemplo, un enunciado de misión que indique una dedicación fuerte al desarrollo y la capacitación de los empleados, comunica la necesidad de instalaciones propicias para ello en el diseño conjunto de la distribución de la planta. Las metas y los objetivos de la producción en consistencia con la misión de la corpora- ción pueden deducirse del enunciado de ésta. Se agregan submetas para ayudar a alcanzar metas específicas. Las metas potenciales podrían incluir las siguientes: 1. Minimizar los costos unitarios y del proyecto. 2. Optimizar la calidad. 3. Promover el uso eficaz de a) el personal, b) el equipo, c) el espacio, y d) la energía. 4. Proporcionar a los empleados a) conveniencia, b) seguridad, y c) comodidad. 5. Controlar los costos del proyecto. 6. Alcanzar la fecha de inicio de la producción. 7. Dar flexibilidad al plan. 8. Reducir o eliminar los inventarios excesivos. 9. Alcanzar varias metas. Un enunciado de misión debe ser sencillo y usarse para mantener encarrilado al pla- neador de las instalaciones y auxiliarlo en todas las decisiones del proyecto. Como planea- dor, su meta es proporcionar un número específico de unidades de calidad por periodo de tiempo al costo más bajo posible —no demostrar su conocimiento avanzado de la manufactura o tener un lugar para lucir sus computadoras y robots. El enunciado inten- ta recordarle que permanezca en el camino y ayudarle en su toma de decisiones durante el proceso. A continuación se echará un vistazo más cercano a las submetas: 1. Minimizar los costos unitarios y del proyecto. Esto significa que cada dólar gastado sobre el método más económico de la producción, debe justificar su costo. No significa comprar la máquina más barata porque la más cara produciría el costo unitario más bajo. Cuando los productos son nuevos, el volumen de producción puede ser bajo. No se puede gastar mucho en tecnología avanzada de manufactura, pero aun se necesita equipo. Entonces es cuando compra la más barata disponible. 2. Optimizar la calidad. La calidad es crítica y difícil de medir. Todos saben que se encuentra disponible un carro casi perfecto —el Rolls-Royce—, pero ¿cuántos pueden venderse? Usted podría hacer un producto mejor si comprara materiales mejores, usara tolerancias más estrechas para las máquinas y agregara opciones adicionales, entre otras medidas. Pero, ¿habría mercado suficiente para este artículo de alta calidad y elevado costo? La producción en masa es posible gracias a que proporciona productos a los que las multitudes pueden tener acceso. Esto propicia la disminución de la resistencia de diseño del material, el costo de la producción y, por tanto, de la calidad real del producto terminado. La alta dirección de la industria automotriz podría enunciar esto como un estándar de calidad: 01 meyers.qxd 16/1/06 11:35 AM Página 7 Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 7 Diseñaremos un automóvil utilitario que durará lo suficiente para recorrer 160,000 ki- lómetros. Si quisiéramos una calidad mayor, ¿por qué no diseñarlo para 320,000 kilómetros? El costo es el “porqué”. ¿Cuánta gente podría adquirir este automóvil más costoso? Una vez establecido el criterio de diseño, los expertos diseñarán cada parte con esos objetivos en mente. Con más claridad, podrían establecer que el 95 por ciento de los autos durarán 160,000 kilómetros o más. Por tanto, el promedio sería más alto, pero cualquier costo que se dedique a crear cualquier parte de mejor calidad será dinero mal gastado. Los diseñadores de instalaciones de manufactura luchan por satisfacer los criterios de diseño mediante la selección de equipo, el diseño de estaciones de trabajo y el estableci- miento de métodos para trabajar que produzcan partes y ensambles de calidad. La calidad y el costo son los dos principales frentes competitivos. Controlar uno sin el otro llevará al fracaso. Usted debe balancear en forma constante el costo y la calidad. En el diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales, el planeador debe tomar en cuenta la calidad en cada fase, y no hacer nada para que ésta disminuya. Debe proveerse espacio para las instalaciones de control de calidad. 3. Promover el uso eficaz de personal, equipo, espacio y energía. Ésta es otra manera de decir “reducir costos” o “eliminar muda”. Personal, equipo, espacio y energía son los recursos de una compañía. Son caros y quiere usarlos con eficiencia. La productividad es una medida del uso y es la razón de la salida a (dividida entre) la entrada. Para incrementar la productividad, necesita aumentar la salida, reducir la entrada o hacer una combinación de ambas. La ubicación de servicios tales como sanitarios, salas para casilleros (lockers), cafeterías, almacenes de herramientas y otros servicios, afectará la productividad de los empleados y, por tanto, la utilización o eficiencia de éstos. Se dice que puede estirarse el tubo y el alambre, pero no a las personas. Proporcionar ubicaciones convenientes para los servicios incrementará la productividad. El equipo puede ser muy caro y los costos de operación deben recuperarse cargando a cada parte producida en una máquina una porción del costo. Entre más partes se trabajen en una máquina, menor es el costo unitario asignado a cada una de ellas. Entonces, para alcanzar el segundo objetivo principal, es decir, reducir el costo, debe lucharse por obtener tanto como sea posible de cada máquina. Calcule cuántas máquinas se requieren al principio para su máximo uso. Recuerde, la localización de la maquinaria, el flujo de los materiales, el manejo de éstos y el diseño de las estaciones de trabajo, todos, afectan, el uso del equipo. El espacio también es costoso, por lo que los diseñadores necesitan promover su uso efectivo. Los procedimientos correctos para la distribución de las estaciones de trabajo incluirán todo lo que se requiere para la operación de éstas, pero no espacio adicional. Es normal que los planeadores hagan una buena labor respecto del uso del espacio de trabajo, pero, ¿qué pasa con las demás zonas? a. El subsuelo (sótanos) es un buen lugar para túneles de maquinaria, corredores entre edificios, bandas subterráneas para distribuir materiales o retirar la basu- ra, y tanques de almacenamiento bajo el piso. Utilice su imaginación y ahorre espacio de trabajo costoso. b. Las partes superiores (de 2.30 metros a las vigas del techo) son espacios útiles. Éstos pueden usarse para bandas elevadas, literas, mezzanines, repisas o tambos para almacenar, oficinas elevadas, sistemas neumáticos de distribución, se- cadoras y hornos, entre otros. De nuevo, use su imaginación y ahorrará es- pacio de trabajo. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:35 AM Página 8 8 CAPÍTULO 1 c. El espacio superior abajo del techo (en las vigas o trabes) puede usarse para he- rramientas, calefacción y enfriamiento, sistemas contra incendios, pasillos para caminar gateando, y ciertos almacenamientos. d. Sobre el techo, el espacio puede utilizarse para estacionamientos, para probar productos si fuera el caso, como unidades de utilería, hornos, golf, canchas de tenis, etcétera. Como se dijo, los diseñadores desean promover el uso de todo el espacio de la planta. Este concepto se conoce como “utilización del cubo de construcción”. Consiste en utilizar las dimensiones verticales de la instalación tanto como las horizontales. No hay que olvidar que mientras la tierra se compra con base en unidades cuadradas, el espacio se obtiene en unidades cúbicas. Muchas veces la administración solicita a la ingeniería industrial que ayude a justificar más espacio de construcción, y después del estudio inicial se encuentra que hay espacio en abundancia con sólo recurrir al vertical. El espacio de piso concentra la mayor atención, pero existe mucho más espacio disponible. Los planeadores deben usar su imaginación y crear espacio, centrándose, en primer lugar, en usar el ya existente de un modo más eficiente. Los costos de la energía pueden ser excesivos: son comunes los presupuestos de millones de dólares para la operación. Usted puede promover el uso eficiente de la energía por medio de técnicas apropiadas de diseño de instalaciones. La apertura de las puertas de los andenes permite que escape la energía de la calefacción y el aire acondicionado. Colocar el equipo caliente donde sea posible aislar la energía, podría reducir los requerimientos de ésta. Un ejemplo “extremo” sería mantener en funcionamiento el aire acondicionado mientras se tiene fuego en la chimenea; sin embargo, esto es lo que se hace todo el tiempo en las instalaciones de manufactura. Aislar éstas y controlar el calor puede ahorrar mucho dinero. Otro ejemplo es que el calor asciende, por lo que las secadoras podrían colocarse cerca del techo a fin de reducir el calor que necesitan. Electricidad, gas, agua, vapor, aceite y teléfono deben ser utilizados con eficiencia. La distribución de la planta influye mucho en estos costos. 4. Proporcionar a los empleados conveniencia, seguridad y comodidad. Aunque ya se habló de la conveniencia, además de ser un factor de la productividad, también es tema de las relaciones laborales. Si usted diseña plantas con servicios inconvenientes para los empleados, les está diciendo todo el tiempo que la compañía no se preocupa por ellos. Las fuentes de sodas, el diseño y la ubicación de estacionamientos, las entradas de empleados, así como sanitarios y cafeterías deben ser convenientes para todos los trabajadores. La seguridad de los empleados es una responsabilidad moral y legal del diseñador de instalaciones de manufactura. Elementos que afectan su seguridad son el peso de las herramientas y los productos, el ancho de pasillos, el diseño de estaciones de trabajo y la limpieza del lugar. Toda decisión que se tome al diseñar instalaciones de manufactura y manejo de materiales debe incluir consideraciones y consecuencias en la seguridad. El equipo de manejo de materiales ha reducido las exigencias físicas del trabajo y, por tanto, ha mejorado la seguridad industrial. Pero el equipo para manejar materiales puede ser peligroso por sí mismo. Las estadísticas de seguridad industrial indican que el 50 por ciento de todos los accidentes industriales ocurren en los andenes de embarque y recepción, mientras se manipulan materiales. Los diseñadores deben continuar la lucha para reducir las lesiones con todos los medios a su alcance. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:35 AM Página 9 Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 9 La limpieza del lugar significa tener un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar. La expresión “cada cosa” incluye todo —herramientas, materiales, insumos, contenedores vacíos, residuos, basura, etcétera. Si el diseño de las instalaciones de manufactura no con- sidera cada uno de estos conceptos, habrá un problema en la limpieza y este hacinamien- to es peligroso y costoso. “Comodidad” es un término que podría sugerir ambientes afelpados y costosos, pero en cuanto al diseño de estaciones de trabajo y ergonomía hace alusión a trabajar a la altu- ra correcta, con iluminación suficiente y levantarse o sentarse en forma alternada, entre otros factores. Usted no quiere cansar de más al operario. Si los trabajadores se encuentran en un receso, es deseable proporcionarles un ambiente agradable, de modo que puedan re- cuperarse y regresar al trabajo frescos y, por tanto, más productivos. 5. Controlar los costos del proyecto. El costo del diseño de las instalaciones y proyecto del manejo de materiales debe determinarse antes de presentar el plan a la dirección pa- ra que lo apruebe. La alta administración aprueba “dedicar dinero a”. El gerente respon- sable queda autorizado a gastarlo una vez que se aprueba. Solicitar más dinero podría ser perjudicial para su trayectoria. Presupuestar y después funcionar con el presupuesto son dos cosas que los administradores e ingenieros exitosos aprenden a hacer en una fase temprana de sus carreras. 6. Alcanzar la fecha de inicio de la producción. La fecha de arranque de la producción se establece en una etapa temprana del ciclo de vida del producto. El éxito del proyecto depende de que el producto entre a tiempo al mercado. Así, quien planea debe cumplir dichos objetivos. Si hay un comienzo tardío, los empleados quizá no puedan hacer nada por la producción perdida. Esto es cierto, en especial para productos de temporada, de hecho, si se pierde la estación, se pierde el año entero. Las compañías de productos de circulación rápida para el consumidor, como las empresas jugueteras, fijarán la fe- cha de inicio de la producción y programarán hacia atrás para establecer un calendario para el producto. La figura 1-1 muestra un calendario como el mencionado. En la prime- ra columna se identifica y lista un suceso importante del proyecto. Las demás columnas se usan para rastrear cada producto. El número del producto, su nombre, y el ingeniero res- ponsable del proyecto en el encabezado de la columna identifican a cada producto. Por ejemplo, la tercera columna se usa para rastrear el producto 1810, conocido como Gizmo. El ingeniero de proyecto para este producto se identifica como Stephens. Para cada pro- ducto, la fecha de terminación programada se enlista a través de cada etapa del proyecto. Por ejemplo, para el producto 1810, todos los estándares de tiempo se van a establecer el 5 de abril, que se denota como 4-5. Después de completar cada etapa, se coloca una X en seguida de la fecha de término. En este ejemplo, las etapas 10 y 11 tienen un retraso respecto de lo programado para el producto número 1670, conocido como Wizbang. Observe que la fecha de este reporte es el 11 de marzo. Tanto la etapa 10 como la 11 del producto 1670 iban a concluirse el 10 de marzo, de acuerdo con la fecha programada para la finalización. La falta de la X después de la fecha de término programada indica que estas etapas están retrasadas para este producto. Por otro lado, las etapas 5 y 6 están adelantadas respecto de la programación para el producto 1810, como lo indica la presencia de la X enseguida de las fechas programadas para finalizar. Note que para este producto la fecha de conclusión que se programó para las etapas 5 y 6 es el 1 de abril, que está adelantada en comparación con la real (la fecha del reporte) del 11 de marzo. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:35 AM Página 10 10 CAPÍTULO 1 Ingeniero: Fecha: 3/11/XX 1. Obtener el número del producto 1670 1810 1900 1700 2. Crear el nombre del producto Wizbang Gizmo 3. Seleccionar al ingeniero del proyecto Meyers Stephens 4. Determinar la tasa de producción por turno 1,500 1,750 5. Terminar el plan de manufactura 3-1 X 4-1 X 6. Concluir el plan de manejo de materiales 3-1 X 4-1 X 7. Establecer los estándares de tiempo 3-5 X 4-5 8. Determinar el número de: 3-6 X 4-6 a. máquinas de fabricación necesarias 3-6 X 4-6 b. estaciones de ensamble requeridas 3-6 X 4-6 9. Elaborar el diagrama de flujo 3-10 X 4-10 10. Diseñar estaciones de trabajo 3-10 4-10 11. Seleccionar equipo para manejo de materiales 3-10 4-10 12. Preparar el plan de presupuesto 3-12 4-15 13. Preparar el plan de distribución 3-14 4-15 14. Presentación a la dirección 3-15 4-15 15. Escribir órdenes de trabajo para construir estaciones 3-25 4-15 16. Emitir órdenes de compra 3-15 4-15 17. Desarrollar requerimientos de control de calidad 4-1 5-1 18. Probar las primeras estaciones de trabajo 4-1 5-1 19. Instalar equipos 4-14 5-14 20. Escribir láminas de métodos de trabajo 4-14 5-14 21. Corrida piloto de producción 4-15 5-15 22. Inicio de la producción 5-1 5-30 23. Revisar todo Nota: la X significa que se ha concluido esa etapa. Figura 1–1 Reporte para el avance del trabajo del producto nuevo que deberá ser llenado por un ingeniero. Los programas de trabajo, como el que se muestra en la figura 1-1, se utilizan para mantener informada a la alta dirección. Si algo se encontrara retrasado, la administración querrá saber lo que se está haciendo para corregirlo. Si necesitara ayuda, solicítela, pero no pierda la fecha de arranque de la producción. Nunca será demasiado insistir en que los programas deben cumplirse. 7. Dar flexibilidad al plan. Es seguro que las cosas cambiarán y los diseñadores necesi- tan anticipar hacia dónde van a expandirse, seleccionar equipo versátil y móvil, y diseñar construcciones que sean capaces de albergar una gran variedad de usos. 8. Reducir o eliminar los inventarios excesivos. Los costos de llevar inventario son aproxi- madamente de 35 por ciento anual para una compañía. Estos costos incluyen lo siguiente: a. Costo del espacio y su costo de apoyo. b. Costo del dinero inmovilizado en el inventario. c. Costo de los empleados que se requieren para mover y administrar el inventario. d. Pérdidas por daños, obsolescencia y otras mermas. e. Costo del equipo para manejar materiales. Todos estos costos suman una cantidad importante, por lo que hay que minimizar to- das las formas (materias primas, trabajos en proceso, bienes terminados) del inventario. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:36 AM Página 11 Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 11 9. Alcanzar varias metas. Aquí se incluyen metas y objetivos adicionales del plan de ins- talaciones y manejo de materiales. Éstos deben agregarse conforme usted y la dirección de- cidan que algo es importante. Por ejemplo, tal vez quisiera algo de lo siguiente: a. Restringir las veces que el operador sube algo a determinado sitio. Esto requeri- rá que el diseñador seleccione equipo de manejo de materiales que elimine el levantamiento de cajas por parte del operario a un área de trabajo y fuera de la estación. Esto también redundará en menos problemas por lesiones en la espalda. b. Usar celdas de trabajo. Esto reducirá el inventario y el manejo de materiales. c. Utilizar equipo que se ensamble y desensamble para permitir a los trabajadores moverlo con facilidad y flexibilidad. d. Minimizar el trabajo en proceso porque el inventario es caro. e. Imbuir la filosofía kanban (tablero de señales o tarjeta de instrucciones) o del in- ventario justo a tiempo en el diseño de instalaciones de manufactura. f. Construir sistemas de administración visual en el diseño, con el fin de mejorar el manejo de la fábrica. g. Diseñar sistemas de control de inventarios del tipo primeras entradas-primeras salidas. Todo lo que piense que es importante y quiera conseguir mediante su diseño de insta- laciones nuevas debe establecerse como una meta. Las metas son para alcanzarse pero no siempre para lograrse a la perfección. Sin embargo, sin metas, los diseñadores tienen mu- cha menos oportunidad de alcanzar lo que quieren. Dos últimos comentarios sobre las me- tas: deben ser mensurables y asequibles. PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO DE INSTALACIONES DE MANUFACTURA La calidad del diseño de una instalación de manufactura (plano de la distribución de la planta) depende de lo bien que el planeador recolecta y analiza los datos básicos. El plano es la etapa final del proceso de diseño y aquella con la que los novatos en planeación quie- ren comenzar. Esto es como primero leer la última página de un libro. Resista la tentación de pasar a la fase de distribución antes de reunir y analizar los datos básicos. Si tiene fe y si- gue el procedimiento, aparecerá en forma automática, como por arte de magia, un gran di- seño. La siguiente es una forma sistemática de pensar en un proyecto. 1. Determinar lo que se producirá; por ejemplo, una caja de herramientas, un estuche de dados o una podadora. 2. Calcular cuántos artículos se fabricarán por unidad de tiempo; por ejemplo, 1,500 por turno de 8 horas. 3. Definir qué partes se fabricarán o comprarán terminadas —algunas compañías ad- quieren todas las partes y se denominan plantas de ensamble. Las partes que la em- presa fabrique requieren equipo de manufactura y una considerable cantidad adicio- nal de trabajo de diseño. 4. Determinar cómo se fabricará cada parte. Esto se denomina planeación del proceso y ge- neralmente es realizado por un ingeniero de manufactura, pero en muchos proyectos el diseñador de instalaciones de manufactura también es responsable del diseño de herramientas, equipo y estaciones de trabajo. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:36 AM Página 12 12 CAPÍTULO 1 5. Determinar la secuencia de ensamblado. Esto se llama balanceo de la línea de ensamble. Este tema se trata con profundidad en todo el libro. 6. Establecer estándares de tiempo para cada operación. Es imposible diseñar una dis- tribución de planta sin estándares de tiempo. 7. Determinar la tasa de la planta (tiempo de procesamiento). Esto es, qué tan rápido se necesita producir. Por ejemplo, requiere hacer 1,500 unidades en ocho horas (480 minutos), por lo que 480 minutos divididos entre 1,500 unidades son igual a.32 mi- nutos. La velocidad de la planta y de cada operación dentro de ella deben fabricar una parte cada.32 minutos (aproximadamente tres partes por minuto). 8. Calcular el número de máquinas necesarias. Una vez que se conoce la tasa de la plan- ta y el tiempo estándar para cada operación, hay que dividir el tiempo estándar entre la tasa de línea y el resultado es el número de máquinas. Por ejemplo, usted tiene una operación con tiempo estándar de.75 minutos y una tasa de línea de.32 minu- tos. ¿Cuántas máquinas se necesitan (.75 dividido entre.32 es igual a 2.34 máquinas)? Necesitará comprar tres máquinas. Si sólo adquiriera dos nunca produciría 1,500 unidades por turno sin trabajar tiempo extra. Esto causará un cuello de botella. 9. Balancear líneas de ensamble o celdas de trabajo. Esto es dividir el trabajo entre los ensambladores u operadores de celda de acuerdo con la tasa de línea. En la medida de lo posible, trate de dar a cada uno la misma cantidad de trabajo. 10. Estudiar los patrones de flujo del material para establecer cuál es el mejor (la distan- cia más corta a través de la instalación). a. Diagrama de cadena. b. Gráfica de proceso de productos múltiples. c. Gráfica origen-destino. d. Gráfica del proceso. e. Gráfica del flujo del proceso. f. Diagrama de flujo. 11. Determinar las relaciones entre actividades —¿qué tan cerca necesitan estar los departamentos uno de otro a fin de minimizar el movimiento de personas y de materiales? 12. Hacer la distribución de cada estación de trabajo. Estas distribuciones conducirán a las del departamento, y después a la de toda la instalación. 13. Identificar las necesidades de servicios para el personal y la planta, y proporcionar el espacio requerido. 14. Identificar las necesidades de oficina y hacer la distribución necesaria. 15. Desarrollar los requerimientos de espacio total a partir de la información anterior. 16. Seleccionar el equipo de manejo de materiales. 17. Asignar el área de acuerdo con el espacio necesario y las relaciones de actividades es- tablecidas en el punto 11. 18. Desarrollar un plan gráfico y la forma de la construcción. ¿Cómo se ajusta la instala- ción al terreno? 19. Construir un plan maestro. Éste es el diseño de la instalación de manufactura —la última página del proyecto y el resultado de todos los datos recabados y las decisiones tomadas durante los meses anteriores. 20. Buscar fallas y ajustar. Pida a sus colegas ingenieros y administradores del mismo nivel que el suyo que revisen su plan para ver si pueden detectar errores en el diseño antes de que lo presente a la dirección para que lo apruebe. 21. Buscar las aprobaciones, acepte los consejos y cambie lo necesario. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:36 AM Página 13 Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 13 22. Instalar la distribución. En esta etapa, el plan se materializa y es uno de los momentos más satisfactorios y también uno de los más tensos. 23. Comenzar la producción. Anticipar que muchas cosas marcharán mal. Nadie ha co- menzado alguna línea de producción sin ningún problema; no espere ser el primero. Cada vez lo hará mejor, pero nunca será perfecto. 24. Ajuste lo que se requiera y finalice el reporte del proyecto y desempeño presupuestal. Muchos profesores de ingeniería y empresas de consultoría industrial intentan desarro- llar una fórmula computacional para diseñar instalaciones de manufactura. Hasta hoy, han obtenido algoritmos y simulaciones de computadora para ciertas partes del análisis. Los pla- neadores de instalaciones usarán dichas herramientas como cualquier otra, pero la calidad del diseño depende de lo bien que se analicen los datos, no de la habilidad de una máqui- na para resolver problemas. Por tanto, es mejor adoptar un enfoque sistemático, una etapa a la vez, y agregar información en cada una. Al finalizar de este modo, el resultado surge mágicamente (resulta una gran distribución de planta). El técnico con experiencia en dis- tribuciones sabe que un buen resultado es inevitable si se sigue el procedimiento. El procedimiento de diseño de instalaciones de manufactura es un plan general del proyecto. Cada etapa incluirá algunas técnicas que no se usarán en todas las situaciones. Sal- tarse etapas está permitido si se considera que no son necesarias. El procedimiento de 24 etapas que se presentó antes es el lineamiento básico para el resto del libro. Si está elabo- rando un proyecto de distribución, debería utilizar esta lista como guía. TIPOS Y FUENTES DE LOS PROYECTOS DEL DISEÑO DE INSTALACIONES DE MANUFACTURA 1. Instalación nueva. Éste es por mucho el trabajo más divertido y en donde puede tener la mayor influencia en el proyecto de una instalación de manufactura nueva. En un proyecto nuevo hay pocas restricciones y limitantes porque no tiene que preocuparse de las instalaciones antiguas. 2. Producto nuevo. La compañía asigna una esquina de la planta para un producto nuevo. El producto nuevo debe incorporarse al flujo del resto de la planta, y ciertos equipos en común tal vez se compartan con los productos ya existentes. 3. Cambios en el diseño. Los cambios en el diseño del producto siempre se hacen para me- jorar su costo y su calidad. La distribución podría verse afectada por dichos cambios y el diseñador de instalaciones debe revisar cada modificación del diseño. 4. Reducción del costo. El diseñador de las instalaciones de la planta podría encontrar una distribución mejor que produjera más unidades con menos esfuerzo de los trabajado- res. Otras personas de la empresa podrían hacer sugerencias de mejoras y reduccio- nes de costos que afecten la distribución. Todo esto debe tomarse en cuenta. 5. Retroajuste. Debido a que muchas plantas antiguas tienen distribuciones deficientes, los diseñadores de instalaciones de manufactura viejas quizá pasen la mayor parte de su tiempo trabajando en hacerlas más productivas. El procedimiento para el retro- ajuste es el mismo que para una planta nueva —excepto que hay más restricciones. Entre éstas se incluyen: paredes que ya existen, fosos, techos bajos y cualesquiera otros arreglos permanentes que representen un obstáculo para el flujo eficiente de los materiales. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:36 AM Página 14 14 CAPÍTULO 1 En toda área donde hay actividad humana existen flujos de materiales o personas. El flujo en Disney World es de gente; los hospitales tienen flujos de pacientes, suministros mé- dicos y servicio de comidas; las tiendas tienen flujos de consumidores y mercancías; en las cocinas hay flujos de alimentos y bebidas. Si los diseñadores estudian el flujo, pueden me- jorarlo cambiando la distribución de las instalaciones. Las oportunidades están en todas partes. Aunque se dice que sólo la muerte y los impuestos son seguros, existe una tercera cer- teza: la distribución de una planta cambiará. Algunas industrias están más sujetas al cam- bio que otras. Por ejemplo, una compañía juguetera puede tener cada mes nuevos productos que se agreguen a su línea de artículos. En una compañía como ésta, el trabajo de distribu- ción de planta sería continuo. En un molino de papel, la distribución cambiaría muy poco de un año al otro, por lo que el trabajo de distribución de planta sería mínimo. LAS COMPUTADORAS Y LA SIMULACIÓN EN EL DISEÑO DE INSTALACIONES DE MANUFACTURA Con rapidez, la simulación y el modelado por computadora están adquiriendo importancia en el segmento de manufactura y servicios de la industria estadounidense. Como resultado de la dinámica de mercado y la feroz competencia global, las empresas manufactureras y de servicios se ven forzadas a proporcionar un producto o servicio de mejor calidad sobre una base de costo más eficaz, al tiempo que tratan de reducir el tiempo de inicio de la produc- ción o el servicio. La búsqueda de la ventaja competitiva requiere mejora continua y cam- bios en el proceso y la implantación de tecnologías nuevas. Desafortunadamente, aun los sofisticados sistemas de manufactura planeados con el mayor de los cuidados y con alto gra- do de automatización, no son inmunes a los errores de diseño (garrafales y costosos) o a fallas imprevistas. Entre los ejemplos más comunes de estas costosas equivocaciones se en- cuentran el espacio insuficiente para colocar el inventario en proceso, fallas en el cálculo de las capacidades de las máquinas, flujo ineficiente del material y trayectorias congestionadas para los vehículos guiados automáticamente (VGA). Aunque la simulación y modelado por computadora no son herramientas nuevas para resolver problemas matemáticos complicados o para proyectar distribuciones estadísticas sofisticadas, el poder de la nueva generación de software ha incrementado dramáticamen- te la aplicación del modelado por computadora como herramienta para solucionar proble- mas en el campo del diseño de instalaciones. Los paquetes de simulación que hoy se en- cuentran disponibles ya no requieren una formación sólida en matemáticas o lenguajes de programación con el fin de realizar simulaciones del mundo real. Está disponible cierto nú- mero de paquetes de simulación avanzada amigables con el usuario, que permiten simular el trabajo de una fábrica, el ambiente del inventario justo a tiempo, un problema de alma- cenamiento y logística, o el comportamiento de un sistema de tecnología grupal. Se ha demostrado que dichos paquetes de simulación son de valiosa ayuda en los procesos de to- ma de decisiones. También requieren una inversión relativamente pequeña de tiempo por parte del aprendiz, con el fin de desarrollar el conocimiento funcional del proceso de simu- lación. La simulación puede usarse para predecir el comportamiento de un sistema de manu- factura o servicio mediante el registro real de los movimientos y la interacción de los com- ponentes del sistema, y ayuda en la optimización de éste. El software de simulación genera 01 meyers.qxd 16/1/06 11:36 AM Página 15 Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 15 reportes y estadísticas detallados que describen el comportamiento del sistema en estudio. Con base en dichos reportes, pueden evaluarse distribuciones físicas, selección de equipo, procedimientos de operación, asignación y utilización de recursos, políticas de inventario y otras características importantes del sistema. El modelado con simulación es dinámico, en el sentido de que el comportamiento del modelo se registra conforme transcurre el tiempo. En segundo lugar, la simulación es un proceso estocástico, lo cual significa que se puede estudiar la ocurrencia de los aconteci- mientos de forma aleatoria. En el terreno de la planeación y el diseño de instalaciones, la simulación en computado- ra puede utilizarse para estudiar y optimizar la distribución y la capacidad, las políticas de in- ventario JIT, los sistemas de manejo de materiales y la planeación del almacenamiento y la lo- gística. La simulación por computadora permite comparar alternativas diferentes y estudiar escenarios diversos con objeto de seleccionar la opción más apropiada. En la actualidad, se encuentra disponible cierto número de paquetes de simulación avanzados y amigables con el usuario con el fin de ayudar a los planeadores de instalacio- nes a lograr los mejores resultados posibles. La simulación por computadora y su aplicación se estudian detalladamente en el capítulo 15. ISO 9000 y la planeación de instalaciones ISO 9000 y otros estándares de calidad se han convertido en un factor importante de con- tribución en las operaciones de muchas empresas de manufactura y servicios. La serie ISO de estándares internacionales fue publicada por vez primera en 1987 por la International Organization for Standardization (ISO). Una organización puede adoptar todos o una par- te de los estándares, en función del tamaño y el alcance de la operación de la empresa. Gran número de corporaciones demandan que sus representantes de ventas se registren con és- te u otros estándares de calidad similares, por lo que ahora dicho registro es un prerrequi- sito primordial para muchos de ellos. Los estándares y requerimientos de ISO 9000 pueden tener influencia directa en el diseño de las instalaciones. Con objeto de incorporar y facili- tar la implantación de dichos estándares, deben tomarse las providencias necesarias duran- te la planeación inicial de las instalaciones. La revisión más reciente del estándar ISO 9000 pone énfasis en “el enfoque en el proceso” para la organización de la empresa. Al analizar la planeación de las instalaciones con un enfoque macroscópico, todos y cada uno de los as- pectos de la empresa —desde la recepción hasta el embarque, con todas las funciones y los apoyos intermedios de la instalación— deben funcionar como un sistema integrado y cohe- sivo que apoya el proceso. Algunas particularidades son las siguientes. La distribución de una instalación sólo es tan eficaz como el equipo administrativo y el plan que éste sigue para operar la compañía. Un sistema eficaz de administración por cali- dad refuerza y complementa los aspectos físicos de las instalaciones y permite maximizar el rendimiento de la inversión en los activos físicos de la organización, como el equipo para la producción. La compañía debe desarrollar, documentar, implantar y mantener un siste- ma eficaz de administración por calidad. Dicho sistema necesita definir los procesos y los registros críticos por mantener. El sistema documentado de calidad necesita controlarse pa- ra garantizar que la compañía esté operando sobre estándares actuales y procedimientos correctos. La compañía debe tener el compromiso de la alta dirección para producir un ar- tículo de calidad. Deben definirse y comprenderse las responsabilidades del personal de to- dos los niveles. La alta dirección debe garantizar que los requerimientos del cliente están determinados y comprometerse a promover la satisfacción de los mismos. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:36 AM Página 16 16 CAPÍTULO 1 La dirección debe revisar en forma regular el sistema de la compañía de administra- ción por calidad con el fin de garantizar que las prácticas actuales aún se apegan a las po- líticas establecidas y que los estándares actuales son adecuados para las capacidades de la empresa. Esto incluye el análisis de la capacidad del equipo, el personal y los recursos de es- pacio de la organización. La administración debe vigilar continuamente las operaciones en busca de oportunidades de mejora. Además, la compañía debe asegurar que tiene recursos adecuados. Estos recursos son los siguientes, pero no se limitan a ellos: personal calificado, equipo adecuado y niveles su- ficientes de inventario. La compañía debe determinar y proporcionar los recursos adecua- dos para implantar y mantener el sistema de administración por calidad e incrementar la satisfacción del cliente. El ambiente de trabajo requiere ser apropiado para lograr la con- formidad con el producto y alcanzar los requerimientos del consumidor. La responsabili- dad y el papel del planeador de las instalaciones son de vital importancia para determinar el nivel requerido de dichos recursos. Una compañía debe tener un sistema bien definido y estructurado para administrar su inventario con objeto de asegurar que las partes se están terminando conforme a lo progra- mado y dentro de las especificaciones del cliente. La organización debe tener un plan por escrito, bien documentado, de la forma en que se dará seguimiento a los productos y com- ponentes, desde la recepción, a través de todas las etapas de procesamiento, hasta, finalmen- te, su entrega. Cuando se requiera el seguimiento de un lote o producto, debe generarse la capacidad de recabar datos en el equipo de manejo de materiales, y también incorporarse como parte del diseño de la estación de trabajo. Como parte del diseño de la estación de tra- bajo y la planeación de las instalaciones deben diseñarse escáneres portátiles o estacionarios con propósitos de recolección de datos y seguimiento de artículos. La compañía debe planear y desarrollar los procesos necesarios para la venta del pro- ducto. Hace falta que los requerimientos del consumidor se consideren, y deben determi- narse procesos específicos para lograr la satisfacción de éste. Dichos requerimientos del consumidor deben revisarse y ser aprobados antes de su aceptación a fin de garantizar que existen el equipo y las capacidades del proceso necesarios para satisfacerlos. También debe tomarse en cuenta el proceso de diseño y desarrollo. Desde las especifi- caciones del consumidor hasta las salidas de la instalación, todos los procedimientos y los procesos deben ligarse para lograr la satisfacción del cliente. Se requiere que la compañía garantice que la producción del artículo se mantiene en condiciones controladas. Este re- querimiento puede ligarse en forma directa al JIT, al MRP, al kanban y a otros sistemas de control de la producción. Además, los planeadores deben poner atención en las etapas ini- ciales del diseño de instalaciones para incorporar procedimientos que aseguren la calidad o la verificación al recibir, los trabajos en proceso (WIP, por las siglas de Work in Process) y, por último, durante la etapa final de la producción. Hay procesos específicos que necesitan ser medidos y analizados para que se apeguen a los requerimientos del cliente. Un ejemplo es la prueba de la dureza del acero para ase- gurar que es acorde con lo que pidió el consumidor. Estos procesos necesitan identificarse, y el análisis, documentarse. Internamente, la compañía debe vigilar sus procesos y procedi- mientos con el fin de asegurar que coinciden, lo cual es manejado por medio del proceso de auditoría interna. Este proceso también permite que la alta dirección identifique las oportunidades para mejorar, ya sea en cuanto a la actualización del equipo o el cambio de procesos para incrementar la eficiencia. Los estándares ISO ponen énfasis en la mejora con- tinua, que implica que el sistema de administración de la calidad cambiará constantemen- te, conforme lo haga la compañía y surjan oportunidades para mejorar. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:36 AM Página 17 Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 17 Además, en cualesquiera etapas, debe haber procedimientos para manejar todo proce- so o producto fuera de lo planeado. Deben desarrollarse sistemas para identificar, docu- mentar, evaluar y segregar los acontecimientos que ocurran fuera de lo establecido. Deben proveerse los medios de manejo y las instalaciones adecuadas para situar los productos fue- ra de lo establecido hasta que se determine su adecuada disposición. Ésta tal vez incluya la repetición de trabajos o su aceptación, con o sin más labor adicional, o bien, el rechazo y desecho del artículo. Debe haber mecanismos adecuados para asegurar el manejo, el almacenamiento, el empaque, la preservación y la entrega apropiados del producto. Los planeadores de las instalaciones tienen muchas oportunidades para incorporar es- tos procedimientos en las etapas iniciales del diseño de la planta. GLOSARIO DE LOS TÉRMINOS IMPORTANTES EN LA PLANEACIÓN DE INSTALACIONES andon Es el método de tableros indicadores para detener el trabajo que están arriba de la línea de producción y que sirven como control visual. Cuando las operaciones son norma- les, está encendida la luz verde. Se enciende una luz amarilla cuando un operador quiere ajustar algo o solicita ayuda. Si la línea debe detenerse para resolver el problema, se encien- de una luz roja. Vea también concepto de detención de una línea de producción. autonomización (jidoka) La autonomización, o automización con toque humano, significa transferir inteligencia humana a una máquina. Se construyen en una máquina dispositivos capaces de elaborar juicios. En el sistema esbelto este concepto se aplica no sólo a la maqui- naria, sino también a la línea de producción y a los operadores. Si ocurre un problema, se requiere que un operario detenga la línea. Los defectos se atienden en la línea de produc- ción, lo cual permite que la situación se investigue. causa original En todos los problemas existen síntomas que mantendrán oculta su causa raíz. Preguntar “por qué” cinco veces puede ayudar a encontrarla. De otro modo no se pue- den emprender acciones y los problemas no se resolverán de verdad. cinco (5) principios Estos conceptos se usan para describir con más detalle lo que signi- fica la limpieza apropiada: 1. sacar sólo lo necesario, 2. acomodar, 3. barrer, 4. limpiar, ordenar e higiene, y hacer que las cosas estén impecables, y 5. ser estrictos, mantener la dis- ciplina. cinco porqués Cada vez que hay un problema, se pregunta “por qué” cinco veces o más. Cuando se repite “por qué” cinco veces, aparece con claridad la causa raíz, así como la so- lución, del problema, en vez de sólo un síntoma de éste. concepto de detención de una línea de producción (andon) Permite que un operador de- tenga la línea de producción si es necesario. Siempre que hay un problema, el trabajador detiene la línea, lo identifica, resuelve y restablece el flujo tan pronto como sea posible. Este enfoque reclama disciplina para responder a los problemas y resolverlos con rapidez. diseño de instalaciones Esto incluye la selección del sitio, el diseño del inmueble, la distribución de la planta, y el manejo de materiales. Con frecuencia, se usa diseño de ins- talaciones como sinónimo de distribución de la planta; esto es, la organización de las insta- laciones físicas de la compañía para promover el uso eficiente de sus recursos, tales como personal, equipo, material y energía. diseño de instalaciones de manufactura Ver diseño de instalaciones. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:36 AM Página 18 18 CAPÍTULO 1 enunciado de misión Es el establecimiento de la meta principal del proyecto e incluye sub- metas. Estandarización Es el registro del método y los procedimientos para llegar al mismo re- sultado en forma consistente. La estandarización es muy importante para un programa de mejora; sin ella, las cosas regresarán a los procesos antiguos. Una vez que se establecen mé- todos estándares, deben ser revisados para que reflejen las actividades de mejora. fórmula de reducción de costos Ésta es una forma de pensar sobre la eliminación del des- perdicio (muda) del proceso mediante las preguntas por qué, qué, dónde, cuándo y cómo en cada operación, transporte, inspección, almacenamiento y retraso por eliminar, combi- nar, cambiar, encaminar o simplificar. ISO 9000 Ésta es una serie (ISO 9000, ISO 9001, ISO 9002, ISO 9003 e ISO 9004) de están- dares internacionales que fueron publicados por primera vez en 1987 por la ISO. Fueron pensados para usarse en el establecimiento de acuerdos contractuales entre dos partes; sin embargo, después de su adopción por la Comunidad Europea, tuvieron aceptación univer- sal. Una organización puede adoptar todos o algunos de estos estándares en función del ta- maño y el alcance de sus operaciones. kaizen Palabra que significa mejora continua. El kaizen es realizado por un equipo de em- pleados o uno sólo. Es la búsqueda constante de formas de mejorar la situación existente. kanban Un kanban (tablero de señales) es una forma sencilla y directa de comunicación que siempre se coloca en el punto donde se necesita. Generalmente, el kanban es una tar- jeta pequeña dentro de una envoltura de plástico, en ella se encuentra escrita información tal como el número de parte, la cantidad por contenedor, el punto de entrega, etcétera. La tarjeta kanban dice al operador que produzca la cantidad surgida del proceso anterior. La tarjeta es una herramienta usada para administrar y asegurar la producción JIT. Para ob- tener los resultados requeridos, pueden usarse contenedores o un cuadrado kanban en lu- gar de tarjetas. mapeo de la corriente de valor (MCV) Representación pictórica de un proceso, que per- mite la evaluación sistemática de cada uno de sus componentes o etapas. manejo de materiales Esto significa manipular material, e incluye tanto los principios co- mo el equipo. manufactura esbelta Es una continuación del pensamiento esbelto, en el que menos de todo es mejor. La filosofía que se sigue es la del valor agregado, por medio de la cual se eliminan los elementos de costo que no agregan valor al producto final. nivelación de la producción También se conoce como balanceo de línea, las fluctuaciones en el flujo de productos incrementan el desperdicio. Para impedirlo, las fluctuaciones al fi- nal de la línea de ensamblado deben llevarse a cero. La producción se nivela mediante la fabricación de un modelo, después la de otro, y así sucesivamente. ocho clases de muda (desperdicio) Los tipos de muda incluyen: 1. sobreproducción, 2. desperdicio, 3. transporte, 4. procesamiento, 5. inventario, 6. movimiento, 7. repetición, y 8. utilización del personal. La idea de mejorar es trabajar con más facilidad, rapidez, eco- nomía, inteligencia y seguridad. Al tratar de eliminar el desperdicio, pregunte si puede eli- minarlo, después combínelo con otro costo, cambie la ruta o simplifíquelo. pokayoke (a prueba de tontos) Con el fin de garantizar el cien por ciento de productos de calidad, debe impedirse que haya defectos. Pokayoke son las innovaciones que se hacen en las herramientas y los equipos para instalar dispositivos que prevengan los defectos. Algu- nos ejemplos son los siguientes: 1. Cuando una operación sea olvidada, no comenzará la siguiente. 01 meyers.qxd 16/1/06 11:36 AM Página 19 Introducción al diseño de instalaciones de manufactura y manejo de materiales 19 2. Los problemas de las operaciones anteriores se revisan en las posteriores para dete- ner el producto defectuoso. 3. Cuando haya problemas con el material, la máquina no arrancará. 4. Las herramientas y los aditamentos se diseñan para que sólo admitan una parte en la dirección correcta. retroajuste Significa volver a trabajar en el plan de las instalaciones y forma parte del plan de mejoramiento continuo (kaizen) o gran esfuerzo que se realiza cuando la situación se sa- le de control. Simulación Éste es un medio de experimentación con un modelo detallado que represen- ta las características de los sistemas reales, para determinar cómo responderá el sistema a varios cambios en sus componentes, ambiente y estructura. Para nuestros propósitos, pue- de definirse un sistema como celda de trabajo, línea de ensamblado, grupo de máquinas, o instalación completa de manufactura. La simulación proporciona la oportunidad de tener una serie de juegos del tipo “qué pasaría si...” y de observar los efectos de distintos cambios o manipulaciones en el modelo para optimizar o mejorar el sistema real. sistema de producción Toyota Es el inicio del concepto de pensamiento esbelto y manu- factura esbelta. tiempo de procesamiento El tiempo de procesamiento, o valor R, se determina sobre la base de los requerimientos de producción periódica y la cantidad de tiempo de operación durante el periodo. Establecer el tiempo de procesamiento para cada actividad es la clave para reunir todas las partes diferentes en todas las etapas de ensamblado, exactamente en el tiempo correcto. Cada estación de trabajo necesita mantener el tiempo de procesamien- to. Si cada actividad se hace de acuerdo con su tiempo de procesamiento, la producción se- rá exactamente la necesaria cuando se requiere. Producir con el tiempo de procesamiento garantiza que toda la producción coincidirá en el proceso de ensamblado final. Tiempo total de operación diaria Tiempo de procesamiento  Requerimiento total de producción diaria trabajo con valor agregado Es el que en realidad transforma los materiales, cambiando su forma o calidad, por medio de actividades como ensamblar, moler, soldar, tratar con calor o pintar. En una fábrica común es frecuente que el 95 por ciento del tiempo de un opera- dor no sea usado para agregar valor al producto. Pueden hacerse las preguntas siguientes al analizar el trabajo con valor agregado: 1. ¿Estas actividades son absolutamente necesarias para los trabajos de producción? 2. ¿Estas actividades agregan valor al producto en lugar de costo? 3. ¿Las actividades están relacionadas con aspectos que el consumidor observa o qui- zá no le importan? 10 meyers.qxd 16/1/06 12:20 PM Página 306 306 CAPÍTULO 10 PREGUNTAS 1. ¿Qué es el manejo de materiales? 2. ¿Cuáles son algunos de los sistemas para manejo de materiales? 3. ¿Cuál es el mejor elemento de equipo para manejar materiales para un trabajo espe- cífico? 4. ¿Cuáles son los objetivos del manejo de materiales? 5. ¿De dónde provienen los 20 principios de manejo de materiales? 6. ¿Cuáles son los 20 principios para manejar materiales? 7. ¿Cuál es la ecuación del manejo de materiales? 8. ¿Cuál es el procedimiento para resolver problemas de manejo de materiales? 9. ¿Cómo puede combinarse el manejo de materiales con otras actividades de la pro- ducción? 10. ¿En qué forma se incorporaría la identificación y captura de datos automáticas (ICDA) a los sistemas para manejar materiales? 11. Mencione algunas situaciones industriales en las que la ICDA mejoraría la eficiencia si se incorporara a un sistema de manejo de materiales. 12. ¿Cuáles factores, aparte del costo, se considerarían de importancia al seleccionar equipo para manejar materiales? 13. ¿Cuáles son las dos categorías de costo que se asocian con la selección y adquisición de equipo de manejo de materiales? 14. ¿Cuál sería un ejemplo de consideración ergonómica cuando se seleccionara equipo para manejo de materiales? 15. ¿Cómo incrementaría el uso del espacio de la planta el equipo para manejar materia- les? ¿Cómo reduciría el inventario de trabajos en proceso (WIP)? 16. ¿Cuáles son las cinco dimensiones de un sistema de manejo de materiales? 17. ¿Qué significa desorden de trauma acumulado (DTA)? 18. ¿Cómo se reducen los riesgos del DTA por medio del uso de sistemas para el manejo de materiales? 11 meyers.qxd 16/1/06 12:21 PM Página 307 C A P Í T U L O 11 Equipo para el manejo de materiales Literalmente, existen miles de tipos de equipos para manejar materiales. Varían de las he- rramientas de mano más básicas a los sistemas de manejo de materiales más sofisticados con- trolados por computadora, que incorporan un vasto conjunto de diferentes funciones de manufactura y control. Las estrategias y métodos de clasificación del equipo de manejo son variados y numerosos. Por tradición, el equipo de manejo de materiales ha sido agrupado en cuatro catego- rías generales. La primera es el de ruta fija o de punto a punto. Esta clase de equipo atiende la necesidad de manejar el material a lo largo de una trayectoria predeterminada o fija. El ejemplo más común y familiar de sistema de ruta fija es el tren y su vía férrea. El tren viaja de un punto a otro y atiende cualquier lugar que se encuentre a lo largo del sistema de vía. En esta clasificación se encuentran los sistemas de transportador, de transportador energi- zado, por gravedad, u otros que se operan con sabiduría. Los sistemas de ruta fija para ma- nejar materiales también se conocen como sistemas de flujo continuo. En este grupo se hallan los vehículos de guía automática (VGA). El sistema de manejo de materiales de área fija atiende a cualquier punto dentro de un cubo o zona tridimensional. Ejemplos de éstos son las grúas de travesaño o puente. Una grúa de este tipo instalada en un pedestal sobre el piso mueve partes y otros materiales de un punto a otro en las direcciones x, y y z; sin embargo, esta capacidad se restringe al ran- go de alcance del equipo. En esta categoría también están los sistemas de almacenamiento y recuperación automatizados. El equipo para manejar el material que se mueve a cualquier área de la instalación se conoce como de ruta variable y área variable. Todos los carros de mano, vehículos motoriza- dos y montacargas se empujan, arrastran o conducen a través de la planta. ¿Cómo se llama- ría entonces a una grúa de travesaño que se instalara sobre un pedestal móvil? Es obvio que se trata de un sistema compuesto para manejar materiales. La grúa es un sistema de área fi- ja y el pedestal es un vehículo de ruta variable. Una vez que se estaciona la base, la grúa que- da limitada a su alcance. 307 11 meyers.qxd 16/1/06 12:21 PM Página 308 308 CAPÍTULO 11 La cuarta categoría consiste en todas las herramientas y equipos auxiliares tales como pla- taformas, patines, sistemas automáticos de obtención de datos y contenedores. En las secciones siguientes de este capítulo se estudiará cada categoría de los sistemas para manejar materiales en varias aplicaciones y áreas de la instalación. Se observará que cualquier dispositivo para ello tiene varias aplicaciones en departamentos diferentes de la instalación de manufactura, y que se inserta con facilidad en una de las cuatro clasificacio- nes mencionadas. ¿Cómo elegir el elemento apropiado de equipo entre los miles que existen? Para el in- geniero o gerente de proyectos experimentado éste problema no es tan grande como lo es para el principiante. El nuevo planeador de instalaciones debe utilizar un enfoque organi- zado para determinar las necesidades de equipo, el cual sigue el flujo desde la recepción del material hasta la bodega. 1. Recepción y envíos. 2. Almacenes. 3. Fabricación. 4. Ensamblado y pintura. 5. Empaque. 6. Embodegar. Por su importancia, es necesario estudiar dos áreas adicionales del manejo de materia- les: los sistemas de manejo de material a granel y los de almacenamiento y recuperación au- tomáticos. El principio de los sistemas de manejo de materiales establece que todos los dispositi- vos para el efecto deben usarse en tantas áreas como sea posible, y que todo se ajusta (tra- baja) junto. En el análisis que sigue del equipo para manejar materiales, se estudiará cada elemento de equipo en el área principal en que se usa. RECEPCIÓN Y ENVÍO Es frecuente que el equipo de manejo de material para recibir y hacer envíos sea el mismo. A veces, la recepción y el envío se llevan a cabo a través de la misma puerta de la plata- forma. A fin de ahorrar tiempo, se estudiarán a la vez a ambos departamentos, que son de suma importancia. Plataformas de recepción y envío Existen plataformas para recibir y hacer envíos de distintos tamaños y configuraciones. El término plataforma proviene de la industria naviera, en la que las naves se remolcan a puer- to, atracan, amarran y descargan. Las plataformas de las plantas industriales tienen el mis- mo propósito. Los camiones, trenes y barcos llegan a ellas para dejar o retirar material. El tipo más común de plataforma es el que se conoce como de descarga, que son puer- tas en una pared exterior. El camión o tren llega de frente o de reversa a la puerta. Los camiones suelen operar por la puerta trasera, pero algunos de ellos y la mayor parte de vagones lo hacen por las laterales. Las plataformas de descarga se diseñan tanto para el servicio por la parte posterior como por la lateral. La altura del piso de la planta en la zona de circulación o de vías férreas debe ser de 46 pulgadas (1.17 metros) para los camiones y de 54 (1.37 metros) para los vagones. Los accesos deben tener pendiente hacia el lado 11 meyers.qxd 16/1/06 12:21 PM Página 309 Equipo para el manejo de materiales 309 contrario de la planta a fin de impedir que el agua dañe los cimientos del inmueble. Las plataformas con pendiente hacia la planta por lo general se realizan después de levantada ésta, o se hacen para construcciones baratas de corta duración. Las plataformas con pen- diente negativa serán fuente continua de problemas, aun con drenaje. Pareciera que todo fluye y llega a las tuberías. La figura 11-1a muestra la vista lateral de una plataforma de des- carga por la puerta posterior. Observe la altura que tiene, la pendiente hacia fuera de la planta, los topes, los letreros y la plataforma. También observe las ruedas frontales del camión. Esas ruedas pequeñas aplicarán gran peso al piso, por lo que hay que asegurarse de que éste soporte camiones enormes. La figura 11-1b es la vista superior de la misma Figura 11-1a Plataforma de descarga —vista lateral. PLANTA Figura 11-1b Plataforma de descarga —vista superior. 11 meyers.qxd 16/1/06 12:21 PM Página 310 310 CAPÍTULO 11 Figura 11-1c Plataforma de descarga —vista superior del servicio lateral. plataforma, mientras que la 11-1c muestra la vista superior de una plataforma de servicio la- teral. Estas figuras se ajustarían con facilidad a las ilustraciones de una vía férrea y un vagón. Las plataformas en cuyo interior se conduce son similares a las de descarga, excepto porque cuando la puerta se abre, el camión retrocede hacia la planta y la puerta de ésta se cierra. Este tipo de plataforma es muy caro pero es útil con mal tiempo. Las plataformas in- teriores atienden a los vehículos tanto por el extremo posterior como por sus lados. Algu- nas plantas grandes cuentan con vías férreas laterales en las que los trenes acomodan sus vagones. Caterpillar Tractor Company lleva sus productos nuevos desde el piso de la plan- ta directo a la plataforma de un vagón. Las plataformas de paso directo consisten en un par de puertas a través de la planta. El camión llega a ésta, la puerta se abre, el camión (por lo general, de plataforma) se descar- ga o carga, la otra puerta se abre y el camión sale. En general, el piso del acceso y de l