Optimización de Sistemas de Producción: Distribución en Planta y Gestión de Mantenimiento Industrial

Sistemas de Producción y Plantas Industriales

Definición de Planta Industrial

Una planta industrial es un conjunto formado por máquinas, aparatos y otras instalaciones dispuestas convenientemente en edificios o lugares adecuados, cuya función es transformar materias o energías de acuerdo con un proceso básico preestablecido.

Factores Clave en la Distribución en Planta

Para la correcta disposición de los elementos que componen el sistema productivo, se deben considerar los siguientes factores:

1. Materiales

   Desde la perspectiva del sistema productivo, y la disposición de los elementos que lo componen, en torno a los materiales se deben considerar los siguientes factores: Tamaño, Forma, Volumen, Peso.

2. Maquinaria

   La importancia de los procesos radica en que estos determinan directamente los equipos y máquinas a utilizar y ordenar. En lo que se refiere a la maquinaria, se habrá de considerar su tipología y el número existente de cada clase, así como el tipo y cantidad de equipos y utillaje.

3. Mano de Obra

   La mano de obra debe ser ordenada en el proceso de distribución, englobando tanto la directa como la de supervisión y demás servicios auxiliares. Al hacerlo, debe considerarse la seguridad de los empleados, junto con otros factores, tales como luminosidad, ventilación, temperatura, ruidos, etc.

4. Movimiento

   En relación con este factor, hay que tener presente que las manutenciones no son operaciones productivas, pues no añaden ningún valor al producto. Debido a ello, hay que intentar que sean mínimas y que su realización se combine en lo posible con otras operaciones, sin perder de vista que se persigue la eliminación de manejos innecesarios y antieconómicos.

5. Espera

   Uno de los objetivos que se persiguen al estudiar la distribución en planta es conseguir que la circulación de los materiales sea fluida a lo largo de la misma, evitando así el costo que suponen las esperas y demoras que tienen lugar cuando dicha circulación se detiene.

6. Servicios Auxiliares

   De los cuales podemos encontrar los siguientes:

   • Servicios auxiliares relativos al personal: (por ejemplo: vías de acceso, protección contra incendios, primeros auxilios, supervisión, seguridad, etc.).
   • Servicios auxiliares relativos al material: (por ejemplo: inspección y control de calidad).
   • Servicios auxiliares relativos a la maquinaria: (por ejemplo: mantenimiento y distribución de líneas de servicios auxiliares).

7. Edificio

   La consideración del edificio es siempre un factor fundamental en el diseño de la distribución, pero la influencia del mismo será determinante si este ya existe en el momento de proyectarla.

8. Cambios

   Uno de los objetivos que se persiguen con la distribución en planta es su flexibilidad. Por tanto, es necesario prever las variaciones futuras para evitar que los posibles cambios en los restantes factores que hemos enumerado lleguen a transformar una distribución en planta eficiente en otra anticuada que merme beneficios potenciales. En virtud de lo anterior, es de suma importancia la identificación de los posibles cambios y su magnitud, buscando una distribución capaz de adaptarse dentro de unos límites razonables y realistas.

Estrategias del Proceso

La estrategia del proceso hace referencia específicamente a la forma adaptada para transformar los recursos en bienes y servicios.

Su objetivo es encontrar la forma de producir bienes y servicios que cumplan con los requerimientos del cliente y las especificaciones del producto en cuanto a costos y otras restricciones de la administración.

Existen cuatro categorías principales:

1. Enfoque en el Proceso: Productos de bajo volumen y alta variedad. Las instalaciones se organizan alrededor de actividades o procesos específicos.
2. Enfoque Repetitivo: Un proceso repetitivo se clasifica entre los procesos que se enfocan en el producto y el proceso. Los procesos repetitivos usan módulos, los cuales son partes o componentes que se preparan previamente, a menudo en procesos continuos.
3. Enfoque en el Producto: También se conocen como procesos continuos porque tienen corridas de producción grandes y continuas. Son procesos de alto volumen y poca variedad. Las instalaciones se organizan alrededor de productos. Solo mediante la estandarización y el control efectivo de la calidad las empresas han podido establecer instalaciones enfocadas en el producto.
4. Enfoque en la Personalización Masiva: La personalización masiva es la producción rápida y a bajo costo de bienes y servicios que satisfacen de manera creciente los deseos personales del cliente.

Ingredientes Esenciales de la Personalización Masiva

• Diseño modular.
• Programación efectiva.
• Flexibilidad de personal e instalaciones.
• Cadenas de suministro confiables.
• Resultados rápidos.

Planificación de Fábricas y Configuraciones de Distribución

La planificación de la distribución en planta incluye decisiones acerca de la disposición física de los centros de actividad económica dentro de una instalación. La configuración de la distribución de plantas para sistemas productivos está orientada por:

• Posición fija.
• Orientada al proceso.
• Células de trabajo.
• Orientada al producto.

Configuración por Posición Fija

Cuando en un proceso de transformación los insumos, la mano de obra, las herramientas y la mayoría de los equipos y maquinarias se dirigen hacia un sitio específico a fin de darle al producto el acabado final, decimos entonces que el proceso obedece a una configuración por posición fija.

Configuración Orientada al Proceso (I)

Es la forma tradicional de apoyar una estrategia de diferenciación del producto. Resulta más eficiente cuando se elaboran productos con distintos requerimientos o cuando se manejan clientes, pacientes o consumidores con distintas necesidades. Cada producto o cada pequeño grupo de productos pasa por una secuencia de operaciones distinta.

Configuración Orientada al Proceso (II)

El equipo, las habilidades y la supervisión se organizan alrededor de estos procesos. Una gran ventaja de la distribución orientada al proceso es su flexibilidad para la asignación de equipo y mano de obra.

Configuración de Células de Trabajo

Una célula de trabajo reorganiza personas y máquinas, que generalmente estarían dispersas en diferentes departamentos, en un grupo de manera que se puedan enfocar en la fabricación de un solo producto o de un grupo de productos relacionados.

Configuración Repetitiva y Orientada al Producto

Las distribuciones orientadas al producto se organizan alrededor de productos o familias de producto similares de alto volumen y baja variedad. Se basa en los siguientes supuestos:

1. El volumen es adecuado para la utilización exhaustiva del equipo.
2. La demanda del producto es lo suficientemente estable como para justificar una gran inversión en equipo especializado.
3. El producto es estandarizado o se acerca a una fase de su ciclo de vida que justifica la inversión en equipo especializado.

Gestión del Mantenimiento

Conceptos Fundamentales

Mantenimiento

Comprende todas las actividades involucradas en la conservación en buen estado del equipo de un sistema.

Confiabilidad

Probabilidad de que un producto o las partes de una máquina funcionen adecuadamente durante un tiempo especificado y en las condiciones establecidas.

Fórmula de la Gestión: Participación de empleados + procedimientos = resultados.

La Variabilidad

La variabilidad corrompe los procesos y crea desperdicio. El gerente de operaciones debe eliminar la variabilidad.

Tácticas de Confiabilidad y Mantenimiento

• Tácticas de confiabilidad: Mejorar los componentes individuales. Proporcionar redundancia.
• Tácticas de mantenimiento: Implementar el mantenimiento preventivo. Incrementar las capacidades o la velocidad de reparación.

Cálculo de Confiabilidad del Sistema

Si algún componente falla, por la razón que sea, el sistema en su totalidad puede fallar.

Mejora de Componentes Individuales

R_s = R₁ x R₂ x R₃ x … x R_n

• R₁: Confiabilidad del componente 1.
• R_n: Confiabilidad del componente n.

La confiabilidad de un componente individual no depende de la confiabilidad de los otros componentes. Las confiabilidades se presentan como probabilidades: Una confiabilidad de 0.90 significa que la unidad funcionará debidamente el 90% del tiempo.

Tipos de Mantenimiento

Existen dos tipos principales de mantenimiento:

Mantenimiento por Falla (Correctivo)

Ocurre cuando el equipo se descompone y debe repararse con un alto nivel de prioridad o emergencia.

Mantenimiento Preventivo

Inspecciones y servicios rutinarios para mantener las instalaciones en buen estado.

1. Se necesita determinar cuándo un sistema requiere servicio o es probable que falle.
2. Una tasa de falla inicial alta se conoce como “mortalidad infantil”. Muchas empresas ejecutan una serie de pruebas para detectar problemas de “arranque” antes del embarque.
3. Una vez que el producto se “asienta” es posible realizar un estudio de la distribución del tiempo medio entre fallas. Esto suele seguir una distribución normal.
4. Un buen reporte y el registro de información pueden ayudar a decidir cuándo se debe realizar el mantenimiento preventivo.

Costos de Mantenimiento

La visión tradicional busca balancear los costos de mantenimiento preventivo y por fallas. Este enfoque normalmente fracasa al no considerar todos los costos reales de las fallas.

Mejoramiento de Capacidades de Reparación

1. Personal bien capacitado.
2. Recursos adecuados.
3. Capacidad para establecer un plan de reparación y prioridades.
4. Capacidad y autoridad para realizar la planificación de materiales.
5. Capacidad para identificar la causa de las fallas.
6. Capacidad para diseñar formas de alargar el tiempo medio entre fallas.

Mantenimiento Productivo Total (TPM)

El TPM (Total Productive Maintenance) es un sistema enfocado en maximizar la eficiencia del equipo.

Seis Grandes Pérdidas (Causas de Ineficiencia)

• Falla en los equipos.
• Preparaciones y ajustes (tiempos muertos normalmente inferiores a 10 minutos).
• Esperas y detenciones menores (averías menores).
• Velocidad de operación reducida (equipo no funciona a su máxima capacidad).
• Defectos en el proceso (reproceso).
• Pérdidas de tiempo en la puesta en marcha de un proceso nuevo.

Conceptos Asociados al TPM

Mantenimiento Autónomo

Participación del personal de producción en las actividades de mantenimiento.

Mejoras Enfocadas

Actividades orientadas a eliminar las pérdidas existentes en el proceso productivo y maximizar la efectividad global.

Pilares Fundamentales del TPM

• Mantenimiento Planificado: Su propósito es alcanzar la meta de “cero averías” en la planta.
• Gestión Temprana del Equipo: Tiene como objetivo mejorar la tecnología del equipo para reducir los costos de operación.
• Mantenimiento de la Calidad: Estrategia de mantenimiento que tiene como propósito establecer las condiciones del equipo en el punto óptimo.