IMPLANTACIÓN DEL SISTEMA JALAR EN LA INDUSTRIA DE LA FABRICACIÓN DE MUEBLES DE MADERA PARA LA ELIMINACIÓN DE DESPERDICIOS.

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1 IMPLANTACIÓN DEL SISTEMA JALAR EN LA INDUSTRIA DE LA FABRICACIÓN DE MUEBLES DE MADERA PARA LA ELIMINACIÓN DE DESPERDICIOS. Luis Arnulfo Guerrero Chávez 1, José Acosta Cano de los Ríos 1, Alfredo Villalba Rodríguez 1 Pedro Sánchez Santiago 1 Jaime Fernando Gómez Gaytan 1 1 División de Estudios de Posgrado e Investigación: Maestría en Sistemas de Manufactura Instituto Tecnológico de Chihuahua Avenida Tecnológico No Chihuahua, Chih., lguerrer@itchihuahua.edu.mx avillalb@itchihuahua.edu.mx jacosta@itchihuahua.edu.mx sanchezsantiago.pedro@gmail.com Abstracto: Mejorar la eficiencia productiva de las empresas del ramo de manufactura de muebles de madera en ciudad Delicias, Chihuahua fue el problema planteado. Para este efecto se aplican herramientas de ingeniería industrial y de organización de la producción. Se realiza un diagnostico previo donde se determina que la mayoría de las empresas no aplican estas herramientas a sus sistemas de producción, quedando en desventaja competitiva ante compañías trasnacionales. Se implementa la generación de flujo continuo de piezas dentro del área de producción, basado en un Sistema Jalar en una empresa de la AUFMD que facilitó la investigación. Se genera la distribución de planta layout, luego su diagrama de procesos, el tiempo de ciclo total de manufactura. Después se procedió a realizar el balanceo de cargas que mejorara el estado actual de la empresa. Se realiza una simulación parcial del sistema integrado por: áreas utilizadas; distancia de recorridos; cantidad de operadores e inventarios, contrastando el estado actual del sistema con el propuesto, obteniendo la misma producción con solo el 60% de operadores. La producción se incrementaría 2.6 veces dado que se puede aumentar de 36 a 125 recamaras fabricadas al día. 1. INTRODUCCIÓN El manejo de herramientas de producción, diseño y calidad en las empresas de manufactura hace el trabajo más sencillo, productivo y eficaz. Generalmente las empresas de fabricación de muebles de madera contemplan las etapas de acopio y almacenamiento de materia prima, habilitado y maquinado, ensamble, pulido, acabados, pintura, empaque y embarque. Tomando como base estudios previos (Ontiveros, Burciaga, Santana. 2008), se ha identificado que la aplicación de herramientas de ingeniería industrial y manufactura esbelta en este tipo de procesos es mínima. El objetivo del presente trabajo es utilizar herramientas tradicionales de ingeniería industrial y de manufactura esbelta, con el fin de desarrollar una propuesta integral que pueda ser utilizada por las empresas de fabricación de muebles de madera para mejorar su productividad. El trabajo deberá contener para las condiciones actuales y propuestas, en el área de habilitado y maquinado, una distribución de planta, un diagrama de flujo, diagrama de recorridos, toma de tiempos por operación y rebalanceo de las cargas de trabajo, así como la identificación de desperdicios en cuanto a tiempo, área productiva y cantidad de operadores. 2. ANTECEDENTES La industria del mueble y productos de madera, es una de las actividades manufactureras más importantes del país. Esta industria, controlada principalmente por compañías nacionales, es un pilar importante de la fabricación destinada al consumo interno, a la vez que ha aportado al crecimiento de las exportaciones que anualmente hace el país de productos terminados. Por su localización, las empresas del sector de la industria de la madera se asientan principalmente en los

2 estados de Jalisco, Puebla, Nuevo León, Chihuahua, Michoacán, Baja California, México, San Luis Potosí, Distrito Federal, Durango y Sonora. (Camacho. 2008). Actualmente en el estado de Chihuahua se encuentran registradas 457 empresas dedicadas a la fabricación de muebles y se localiza principalmente en Ciudad Delicias donde se constituye un aglomerado industrial, así como en la ciudad de Chihuahua, Cuauhtémoc, Juárez y Parral, Tabla 1, (Camacho. 2008). Tabla 1. Distribución de las empresas fabricantes de muebles en el Estado de Chihuahua La mayor parte de los fabricantes de muebles de madera producen en series limitadas para hacer frente a la demanda de temporada, por lo tanto la manufactura de sus productos es por lote cuya distribución de las áreas productivas obedece a una distribución por proceso. Existen cuatro tipos principales de distribución de planta los cuales se clasifican de acuerdo a la disposición de las maquinas y departamentos, estos son: por componente principal fijo, por producto, por proceso y por células (Muther. 1981). La distribución por proceso se adopta cuando la producción se organiza por lotes (Schonberger, 1988) donde el personal y los equipos que realizan una misma función se agrupan en una misma área, y cada una de las partes o unidades se mueven de una área a otra dependiendo de la secuencia de operaciones. Este tipo de distribución que ha sido adoptada por la mayoría de las fábricas de muebles de madera debido a la variedad de productos y la demanda. Figura 1. Distribución por proceso de fabrica de muebles de madera de Cd. Delicias.

3 Los sistemas tipo jalar son el derivado de una técnica de control de la producción desarrollada en Toyota Motor Company en Japón. Para la aplicación del Kanban se requiere realizar una descripción previa del proceso. Los diagramas de procesos sirven para recoger la información de un proceso en forma resumida, a fin de adquirir un conocimiento superior del mismo y poder mejorarlo, presentado en la Figura 2. (Muther y Niebel (1971). Los diagramas de procesos sirven para recoger la información de un proceso en forma resumida, a fin de adquirir un conocimiento superior del mismo y poder mejorarlo, presentado en la Figura 2. Los Diagramas de Flujo representan gráficamente las fases que atraviesan la ejecución de un trabajo o una serie de actos, (Barnes. 1979). Generalmente el diagrama se inicia con la entrada de la materia prima en la fábrica, siguiéndola a través de todas las fases tales como transporte, almacén, inspección, operaciones mecánicas y montajes, hasta quedar convertida en una unidad terminada. El estudio cuidadoso de este diagrama sugerirá mejoras. Figura 2. Diagrama de Flujo del Proceso Con el fin de identificar las distancias recorridas por la materia prima en el piso de producción, los posibles congestionamientos en algunas rutas, los anchos de pasillos entre otras características, se utiliza el Diagrama de Recorridos, ya que a veces se obtiene una visión menor del proceso, las líneas de recorrido en un esquema del edificio o zona en que tiene lugar la actividad. En ocasiones, ambos diagramas, el de proceso y el de recorrido son necesarios para ver con claridad las fases seguidas en un proceso de fabricación, trabajo de oficina u otra actividad (Barnes. 1979). La Figura 3 muestra un Diagrama de Recorridos típico.

4 Figura 3. Diagrama de Recorridos Otra técnica para el análisis de procesos es la creada y utilizada por Toyota, denominada mapa de la cadena de valor o mapa de flujo de material de información, Rother y Shook (1999). El mapa de cadena de valor permite identificar cada proceso en el flujo, extraerlos del fondo de la organización y construir una cadena de valor completa acorde a los principios de la manufactura esbelta, Fig. 4. Es una herramienta que debe ser usada cada vez que se hagan cambios dentro de la cadena de valor, Shook y Dan (2004). Figura 4. El mapa de cadena de valor Para determinar el tiempo total que tomará un proceso en desarrollarse el muestreo de trabajo es necesario la toma de tiempos es, con mucha frecuencia, un método mejor y más económico para obtener el conocimiento de los hechos que los estudios de tiempo realizados durante todo el día. Cuando se vaya a realizar un estudio de tiempos de una serie de operaciones similares, es conveniente definir con cuidado cada uno de los elementos, a fin de que se puedan determinar los datos de los tiempos tipo para cada elemento (Barnes. 1979). La Figura 5 muestra un Diagrama de Flujo que incluye las distancias recorridas y los tiempos por operación.

5 Figura 5. Diagrama de Flujo con Toma de Tiempos por Operación. Una vez determinados los tiempos de ciclo de cada operación es necesario revisar si cada operación tiene tiempos semejantes, pero, Cómo se puede evitar reducir el costo por pérdida de tiempo? Si los tiempos productivos que se requieren en todas las estaciones de trabajo fuesen iguales no existirían tiempos muertos, y la línea estaría perfectamente equilibrada. El problema de diseño de encontrar formas para igualar los tiempos de trabajo en todas las estaciones se denomina problema de balanceo de la línea. El procedimiento para mejorar el diseño implica seis etapas: 1. Definir las actividades elementales en el Diagrama de Flujo del Proceso. 2. Identificar los requisitos de la precedencia en el mismo Diagrama de Flujo 3. Calcular el número mínimo de estaciones de trabajo necesarias. Número teórico de estaciones = Contenido total de trabajo (tiempo)/unidad X Número deseado de Unidades/día Tiempo productivo total disponible/día 4. Aplicar una heurística de asignación para especificar el contenido de trabajo de cada estación (Heurística: En algunas ciencias, manera de buscar la solución de un problema mediante métodos no rigurosos, como por tanteo, reglas empíricas, etc.). Aplicar la regla del tiempo de operación más largo (cuando no se cumplan con el takt time): a. Asignar las actividades a la estación siguiente de acuerdo con el tiempo de operación que se disponga para cada trabajo; primero se asigna la actividad que tiene el tiempo de operación más largo. Se deben de mantener las relaciones de precedencia (secuencia). b. Después de asignar una actividad a una estación, determinar cuánto tiempo aún no asignado queda en la estación. c. Determinar si se pueden asignar otras actividades a la estación. Si esto es posible, hacer la asignación. Es necesario mantener las relaciones de precedencia. Si esto no es posible, regresar al paso a y añadir una nueva estación. Continuar con el proceso hasta que todas las actividades hayan sido asignadas a todas las estaciones de trabajo. 5. Calcular la eficacia y la eficiencia (página 15 La eficiencia )

6 . Producción de la mano de obra Eficiencia de la = mano de obra Insumo de la mano de obra x 100% 6. Buscar mejoras subsecuentes (Adam, Ebert ) 3. DESARROLLO 3.1 Se desarrolla un diseño experimental donde las variables relacionadas con la investigación son las siguientes: Demanda de producto terminado. Esta depende de la época del año en que se esté trabajando y planeando la producción. Tiempo de ciclo de operación. Tiempo que se ocupa en desarrollar una operación. Cantidad de operadores que hacen la operación. Este depende de la carga de trabajo que los trabajadores tengan, también depende de la producción programada y del atraso que se lleve en cumplir dicha producción. Tiempos de transporte. Éstos entran como variable ya que dependiendo de cómo este de lleno los almacenes se pierde tiempo en transporte. Áreas de almacenamiento y producción. Esta es una variable pues no tienen asignada un área de almacenes específica y se va apilando el material en donde se puede. Inventarios (en proceso y en almacén). Tiempo equivalente a la cantidad de piezas relacionadas con el rate. Distancias de recorrido tanto de operadores como de materiales. Depende de la demanda del cliente o de la cantidad del producto que se requiera. 3.2 Caracterización del área de habilitado y maquinado con respecto a las variables seleccionadas. Análisis de las condiciones actuales de la empresa en el área de habilitado y maquinado. A continuación se detallan las actividades realizadas para determinar el estado actual del proceso productivo del área de habilitado y maquinado, relacionadas con los objetivos específicos propuestos: - Generación del LayOut del área de habilitado y maquinado de la empresa bajo condiciones actuales. - Realización del diagrama de flujo del área de habilitado y maquinado bajo condiciones actuales (Al ya tener plasmado el diagrama en hojas de trabajo se comenzó a localizar las áreas de oportunidad y así poder hacer propuestas de mejora). - Elaboración del diagrama de recorridos del área de habilitado y maquinado bajo condiciones actuales y propuestas. - Descripción de las operaciones realizadas en formato de carta de proceso del área de habilitado y maquinado bajo condiciones actuales y propuestas. - Toma de tiempos por operación actuales y rebalanceo de las cargas de trabajo. - Una vez recopilados los datos se procedió al análisis de los tiempos de proceso actuales. Se observó que algunos operadores no utilizaban todo su tiempo en actividades productivas y que otros excedían los tiempos de actividades productivas, esto de acuerdo al cálculo del Takt Time: Datos: Piezas necesarias al día = 50. Segundos totales al día: La fórmula anterior dio un total 623 segundos para hacer una recamara. - Identificación de desperdicios en cuanto a espacio, tiempo y cantidad de operadores Desarrollo de la propuesta que contenga: mejora en las áreas de habilitado y maquinado, tanto de espacio, transporte, mano de obra y tiempo de producción entre otras Generar en layout propuesto del área de habilitado y maquinado de la empresa Elaborar el diagrama de recorridos del área de habilitado y maquinado bajo condiciones propuestas Describir operaciones realizadas en formato de carta de proceso del área de habilitado y maquinado bajo condiciones propuestas.

7 3.2.5 Toma de tiempos por operación actuales y rebalanceo de las cargas de trabajo en las condiciones propuestas (simulación). Este proceso se llevó tomando en cuenta las nuevas operaciones y ya que se tenían los tiempos divididos en actividades se fueron empatando de la nueva manera, utilizando la fórmula del Takt Time se pudieron calcular las recámaras que la fabrica podría fabricar con la capacidad actual, como lo describe la siguiente fórmula: Datos: Takt Time: 247 segundos Segundos totales en el día: El resultado del análisis anterior fue 126 piezas, lo que significa que implantando el sistema de producción propuesto, en vez de producir 50 piezas, que es la demanda que se intenta cumplir, el proceso será capaz de aumentar en casi un 400% la producción actual Identificación de desperdicios en cuanto a espacio, tiempo y cantidad de operadores de la propuesta de mejora. Y por lo tanto, Determinar los valores ideales de las variables basado en la propuesta. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Los resultados obtenidos se reflejan en las figuras, tablas y gráficos siguientes, en donde se denotan la disminución considerable de espacio, la reducción de la cantidad de operadores, las distancias recorridas, y la reducción de inventarios entre los principales. Al observar ambos LayOuts existe un gran cambio en cuanto a apreciación del espacio entre ambos planos, además de mostrar una distribución diferente de áreas a las que se tenía en el original, se puede manejar que el LayOut se modificó en un 100% en lo que al acomodo de las maquinas y de las áreas de habilitado y maquinado con respecto al LayOut anterior. Después en la realización del diagrama de flujo de los departamentos de habilitado y maquinado se procedió al análisis, indicandonos que se tienen demasiados inventarios en almacenes temporales entre las operaciones que se realizan para la construcción de una recámara, siguiendo las instrucciones que se revisaron en la sección de marco teórico, el siguiente paso es eliminar los inventarios del diagrama de flujo. Los inventarios ínter operacionales, que en total eran 23, se redujeron a 2, lo que nos da una mejoría de un 91%, haciendo la comparación en días se almacena un promedio de 8 días y se redujo a menos de 1 día de inventario. Estos son el resultado del análisis hecho al diagrama de flujo: Se logró eliminar la mayoría de los inventarios, conservando solo los necesarios (el de materia prima y el de producto terminado del área de habilitado y maquinado). Se pudieron distinguir dos flujos principales, el de madera de pino y el de los demás materiales, dígase MDF, Triplay, metal. Se puede ver el flujo para ordenar el flujo de las maquinas y que éste se ajuste al flujo de las piezas. El diagrama de recorridos del estado actual del proceso de las áreas de habilitado y maquinado, mostró muchas oportunidades de manejo de materiales, en una de las cuales se tienen que recorrer largas distancias cargando material, otra es que no se cuentan con pasillos de circulación especificados y existe el peligro de sufrir algún accidente. El producto con más movimientos tiene muchas probabilidades de sufrir daño, el diagrama mostró que existen cruces en los flujos de material, lo que a veces no es apreciado por los trabajadores, al hacer el análisis con un diagrama de recorrido actual midiendo las distancias, se encontró que se puede reducir en un 40% las distancias recorridas de los materiales; lo anterior se documentó en el Lay Out propuesto ( la distribución actual no permitía la reducción de recorridos). La toma de tiempos se realizó con cronómetro, con el fin de conocer la producción y la capacidad productiva de la planta. El formato utilizado es el especificado, los tiempos por operación se pueden ver en la Figura 8.

8 En el análisis se puede ver que para poder hacer las 50 recamaras en un día se requieren alrededor de 623 segundos. Según los cálculos posteriores es posible un aumento de la producción de alrededor de un 250%, no es solo en la producción, sino también una disminución en la cantidad de operadores necesarios para llevarla a cabo, ya que es posible reducir la planta laboral en un 40% gracias a la utilización de la técnica de rebalanceo Yamazumi, que permite cargas de trabajo de manera más ordenada, y que también refleja un aumento en la calidad, gracias a la disminución de manejo de materiales. Al momento en que se hizo el balanceo se pudieron identificar problemas de control, de entrega de desperdicio y de calidad, en cuanto al desperdicio, es decir, la cantidad de tiempo que los operadores tienen libre para hacer las piezas de las recámaras, esto da paso a que no se utilice en su totalidad la capacidad de la planta destinada para producción. En cuanto al control, los trabajadores hacen su trabajo, pero no se cuenta con métricos que ayuden a ver que tan bien lo hacen, no se mide el tiempo de operación de cada máquina y no se tiene un registro de cuanto ha trabajado cada operador. En el área del desperdicio de recursos no se lleva un inventario de piezas que vienen mal de fabrica ni que al momento de procesarlas se pudiesen echar a perder, así como tampoco se lleva un control del desperdicio de aserrín que pudiese servir para la realización de otras actividades que diesen utilidades a la empresa En cuanto al desperdicio de espacio al ver la propuesta se ve el ahorro del mismo y éste puede ser aprovechado para otra actividad, como lo son las oficinas o empezar a incursionar en nuevos ramos de la manufactura de muebles de madera. Figura 6. Lay Out Propuesto Tabla 2. Descripción de Operaciones de Lay Out propuesto # Operación Herramienta # Operación Herramienta 1 Corte a lo largo Sierra de mesa banco 10 Agujerado Taladro de pie 2 Corte a lo ancho Sierra de mesa banco 11 Lijado Lijadora 610

9 # Operación Herramienta # Operación Herramienta 3 Corte a lo ancho o largo Sierra de banco auxiliar 12 Lijado Lijadora Corte de estructura de pino Péndulo 13 Pulido Trompo pulidor 5 Corte Péndulo 14 Corte Corte pino una sola pieza 6 Pulido Trompo pulidor 15 Corte Corte de pino múltiple 7 Desvastado de forma Trompo 16 Corte Péndulo para tubo 8 Ranurado de forma Router manual 17 Lijado de ranuras Mesas de lijado 9 Desvastado de cajón Trompo 18 Lijado Lijadora 210 Figura 7. Lay Out Propuesto (al detalle) Tabla 3. Resultados Antes y Después de la Propuesta de mejora Datos Actuales Datos Propuestos Concepto Valor Concepto Valor Diferencia Total de operadores 16 a 18 Total de operadores 8 a 9 7 a 10 Total de piezas que componen la recámara 89 Total de piezas que componen la recámara 89 0 Número total de inventarios en el área de producción 21 Número total de inventarios en el área de producción 2 19 Tiempo total de inventarios 8 días Tiempo total de inventarios 8 días 0 Tiempo de inventarios entre operaciones 5 días Tiempo de inventarios entre operaciones 25 a min. ó 4.97 min. días Área total m 2 Área total m 2 0 Área total operativa 45 m 2 Área total operativa m 2 3 m 2 Recorrido total promedio por piezas 39 m Recorrido total promedio por piezas 20 m 18 m Área total de almacenes 67 m 2 Área total de almacenes 36.1 m 2 32 m 2 Tiempo de ciclo de manufactura 0.01 días (15 min.) Tiempo de ciclo de manufactura días (4.5 min.) 10.5 min. por producto

10 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones. Los cambios en la distribución de planta dieron como resultado la disminución del espacio necesario para la producción de muebles de madera, esto se ve reflejado en la utilización de espacio, tanto de las maquinas, pues sólo se dejaron las necesarias, como la reorganización del flujo del proceso. Otro ahorro que se presenta es la disminución del número de operadores requeridos por el proceso, esto se logró gracias a la redistribución antes mencionada, así como con la aplicación de herramientas de balanceo de cargas de trabajo y de técnicas de medición de tiempos. Otros cambios en la distribución de planta son: la inclusión de maquinaria de transporte, implantando estándares de producción (tiempos de operación), mejorando los recorridos de los materiales y aprovechando al máximo la capacidad productiva de los operadores, de acuerdo a los análisis realizados, aumentan la capacidad de producción de la planta, la calidad de los productos, y disminuyen el tiempo de ciclo de producción. El manejo de la materia prima para el trabajo se facilita y la condición de la calidad en dicho material se considera casi intacta. Otra mejora es la eliminación de la mayoría de los inventarios que se crean en las operaciones lo que significa un ahorro tanto en espacio como en costo de tener el material en stock, una vez implantadas las sugerencias de mejora Recomendaciones. En esta investigación se desarrolló el tema de la posible aplicación de conocimientos de ingeniería industrial, de las herramientas de manufactura esbelta y de las técnicas de mejora continua en las empresas que se dedican al ramo de fabricación de muebles de madera, pero la empresa no pudo llevar a cabo la implantación de las mejoras propuestas, por lo que la primera recomendación es que se apliquen estas mejoras a la industria de construcción de muebles de madera. En el caso de este proyecto solo se pudo hacer el análisis de las secciones de habilitado y maquinado dada la extensión de los procesos de producción y la cantidad de piezas por lo que se propone extender el análisis a las demás áreas de producción de la empresa. Se necesita el desarrollo de las habilidades de los trabajadores, entrenamiento y capacitación, así como implementar mejora continua en los procesos, esto llevará tiempo, pero a largo plazo se verán los resultados. Como se muestra en la sección de limitaciones no hay estudios que nos den tolerancias tanto de cansancio en los trabajadores en este ramo de la producción de muebles de madera, por lo que se recomienda llevar a cabo un proyecto que nos genere esas tolerancias. Se desarrolló un sistema de simulación utilizando tan solo 2 piezas por las limitaciones de la versión estudiantil del programa utilizado (PROMODEL R ) con el propósito de corroborar los resultados de la propuesta. Se sugiere desarrollar el modelo de simulación completo como una investigación, ya que por los motivos expresados con anterioridad no fue posible desarrollarlo. 6. REFERENCIAS. Adam Everett E.; Ebert, Ronald J Administración de la Producción y las Operaciones. Prentice Hall. Barnes, Ralph M Estudio de Movimientos y Tiempos. Aguilar. Págs. 65, 66 y 423. ISBN Camacho, 2008, Benchmarking de la Industria del mueble para AUFMD. Tesis de Maestría. Instituto Tecnológico de Chihuahua Delgado Ontiveros, María Elena; Burciaga García, Alfredo; Santana Portillo, Héctor Homero de Octubre de El Crecimiento de los Negocios. 1er Congreso Internacional de Investigación, Cd. Juárez, Chih. México. CIPITECH ISBN: García Francisco Antonio, Abril

11 Lima Elvis, 2009, Disponible en: Meyers Fred E., Stephens Mateehew P., Diseño de Instalaciones de manufactura y manejo de materiales, 2006, Tercera Edición. Muther, Richard, 1981, Distribución en Planta. 4ª. Ed. España. Hispano Europea S.A. Render Barry, Heizer Jay, Principios de Administración de Operaciones, 2004, Quinta Edición. Schonberger, Richard J. (1988) Técnicas Japonesas de Fabricación. 1ª Ed. México. LIMUSA Sule Dileep R., Instalaciones de manufactura, 2001, Segunda Edición.

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