Conectando el Montaje a los Procesos por Lotes mediante Sistemas de Jalar Básicos

Traducción al portugués de Diogo Kosaka.

Los sistemas pull son una parte fundamental de la manufactura lean y con frecuencia se malinterpretan y se consideran difíciles de implementar. En concreto, creo que un área de dificultad frecuente es encontrar la conexión adecuada entre los procesos de la línea de montaje y los procesos por lotes, como estampado, inyección, pintura u operaciones como el mecanizado, por ejemplo.

Existen tres tipos básicos de sistemas de producción jalada (pull): el sistema pull con supermercado, el sistema pull secuencial y el sistema pull mixto, que combina elementos de los otros dos (vea el glosario al final del artículo). En los tres casos, los elementos técnicos importantes para que el sistema tenga éxito son:

1. Productos que fluyen en lotes pequeños (creando “one piece flow” donde sea posible).

2. Jalar los procesos de acuerdo con el tiempo takt (sin permitir la sobreproducción).

3. Señalizar la reposición mediante un kanban.

4. Nivelar el mix de productos y la cantidad.

Para conectar los procesos por lotes con la línea de montaje se utiliza el sistema de producción jalada, junto con un tipo específico de kanban conocido como kanban de señal. Hay al menos tres tipos diferentes de kanban de señal, y su uso adecuado depende de la naturaleza de su proceso y de su manufactura. Los tres tipos de kanban de señal son:

1. Kanban de producción estándar

2. Kanban de fabricación por lotes

3. Kanban triangular

El kanban de Producción Estándar establece un orden de producción fijo y algunas reglas básicas sobre el tamaño del lote, que puede variar un poco según la necesidad. Sin embargo, el patrón fundamental, u orden de producción, siempre se mantiene. Esto crea una secuencia de producción fija (es decir, estándar) que se repite continuamente. Generalmente este estilo de producción es necesario en procesos de tratamiento térmico, pintura u otros procesos con secuencias de cambio específicas. Aunque en estos casos la secuencia de productos debe ser fija, la cantidad real producida en cada ciclo no lo es y varía según las necesidades del cliente. Esto se conoce como ciclo de reposición de pedido fijo/cantidad variable.

Por ejemplo, en un ciclo de ocho horas, las piezas siempre van de la A a la F (la dificultad de los cambios puede dictar este orden). El inventario del supermercado central es función del patrón del ciclo de reposición. Así, un ciclo de un día implica un inventario mínimo de un día que debe mantenerse en el supermercado; un ciclo de una semana significa un inventario de una semana. La principal desventaja del Kanban de Producción Estándar es que la secuencia es fija; no se puede saltar de la pieza C a la pieza F.

El Kanban de Producción Estándar establece un ritmo y una secuencia de producción. Mientras el ritmo de toda la producción se mantenga cerca del tiempo takt y el supermercado comande el jalado entre los dos procesos, el sistema funciona. Es el primer paso, y el más básico, para establecer el control de la producción y el sistema pull entre dos procesos separados por un supermercado.

Los pros son que crea un orden establecido donde antes no existía. También permite la mejor secuencia de producción para facilitar el cambio, si es necesario. Los contras son que no es un sistema just-in-time perfecto, ya que se debe esperar el turno en el orden en que avanza la fila, lo que implica cierto retraso. Desafortunadamente, tampoco tiende a presionar al sistema para reducir los tiempos de cambio, el tiempo de inventario o el lead time (salvo por intervención de la gerencia).

Tablero de control de lotes

Producir por lotes con un tablero de control de lotes requiere crear un kanban físico para cada contenedor de piezas del sistema. En cuanto el material se consume del supermercado, el kanban se retira de inmediato y periódicamente se lleva de vuelta al proceso anterior de producción por lotes, a un tablero que muestra todas las piezas y el espacio vacío entre cada tarjeta kanban del sistema. Este es un ejemplo del estilo de reposición pull de cantidad fija/pedido variable.

El retorno del kanban al espacio vacío del tablero indica que el inventario se ha consumido del supermercado; los kanbans no devueltos representan inventario que aún está en el supermercado. Una vez que se alcanza el punto de disparo predefinido, el operador de producción sabe que debe comenzar a fabricar el producto para reponer el material en el supermercado. Si se alcanzan varios puntos de disparo a la vez, producción debe establecer reglas sobre qué se debe producir primero (en este escenario el patrón o secuencia no es fijo) y dónde producirlo. De lo contrario, los supervisores decidirán qué hacer con base en la información disponible.

Este método tiene varias ventajas. Una es que la secuencia de programación es más flexible que con el Kanban de Producción Estándar. Otra es que proporciona una representación visual del consumo de inventario y pone de relieve los problemas emergentes en el supermercado central.

Este tipo de kanban también tiene desventajas. Requiere muchos kanbans si se tienen muchos tipos de pieza, y los kanbans deben devolverse a tiempo y de manera confiable para que el tablero de control de lotes sea preciso. Además, existe el problema inherente de que varias piezas alcancen el punto de disparo al mismo tiempo. En esas circunstancias, se necesita el juicio humano para decidir qué producir entre dos o más productos que alcanzaron el punto de disparo. Se requiere disciplina por parte de los programadores y supervisores para no permitir que se forme inventario antes de que sea necesario.

Kanban Triangular

El método que Toyota seguiría la mayor parte del tiempo para conectar los procesos por lotes con el proceso posterior de montaje se denomina kanban triangular. A continuación se presenta un ejemplo, sin muchos detalles, de cómo utilizar este método en la implementación lean (vea el manual Creating Level Pull del LIB para explicaciones más detalladas). El ejemplo supone que usted tiene un departamento de mecanizado por lotes que alimenta una línea de montaje final. El departamento de mecanizado tiene cinco máquinas que fabrican 11 variaciones de productos totalmente diferentes. La demanda de cada producto varía significativamente, al igual que el embalaje estándar de cada pieza. El tiempo de setup (cambio) es de aproximadamente tres horas.

1. Tome las 11 piezas y dedíquelas a las cinco máquinas. (Idealmente, por ejemplo, cuatro máquinas tendrían dos tipos de pieza que fabricar y una máquina tendría tres tipos de pieza que fabricar, pero eso depende del volumen y del mix, etc.)

2. Ahora tomemos una máquina dedicada que tiene varias piezas asignadas para fabricar. 

3. Cree un único kanban triangular para cada pieza, que incluya la siguiente información.

a. Número de la pieza

b. Descripción de la pieza

c. Ubicación en el inventario

d. Máquina en la que se fabricará

e. Espacio para registrar la fecha del disparo

f. Número de la herramienta

g. Tamaño del lote

h. Punto de disparo

4. Determine la cantidad diaria que se debe fabricar de cada pieza. Calcule su demanda media diaria para cada pieza. Si no ha nivelado la línea de montaje final, prepárese para agregar una cantidad adicional que cubra la variación de la demanda. Supongamos que usted dispone de dos turnos de ocho horas para la producción, lo que equivale a 16 horas de producción (el caso más sencillo). Si tiene dos piezas en una máquina, puede dimensionar el tiempo de producción con base en la demanda media diaria y el tiempo de ciclo para fabricar la pieza. Por ejemplo, digamos, para facilitar los cálculos, que el tiempo de producción necesario es de 10 horas.

5. Determine el tiempo disponible para los cambios. En este caso, 16 horas de producción y 10 horas de demanda dejan seis horas diarias para cambios. Debe incorporar cualquier tiempo de inactividad y desperdicio (scrap) en el corto plazo – pero eliminarlos en el largo plazo. Así, en nuestro caso (ignorando el “downtime”, etc.) usted tiene tiempo disponible para dos cambios diarios, o aproximadamente uno por turno, según los cálculos actuales.

6. Determine el tamaño del lote para cada pieza. Hay varias maneras diferentes de hacerlo, pero para simplificar describiré solo la más fácil. En este caso, el tamaño de su lote es de solo un día de producción, ya que tiene dos tipos de pieza para esta máquina y tendrá en promedio dos cambios por día. En resumen, está fabricando cada pieza todos los días. Si tuviera 10 tipos de pieza en esta máquina, tendría tamaños de lote de cinco días.

7. Determine su punto de disparo para la reposición. Para ello, sume el tiempo para fabricar el componente más demorado, sume los tiempos de cambio y sume el tiempo para fabricar el primer contenedor y devolverlo al supermercado. Ese es el nivel mínimo que puede establecer como punto de disparo para la reposición de un producto. (Un punto de disparo medio podría ser de 300 unidades.)

El sistema funciona colgando un único kanban triangular en el punto de disparo del inventario. Cuando se alcanza el punto de disparo, el encargado del movimiento de materiales lleva el kanban de vuelta a la máquina para que produzca. El kanban se cuelga en la máquina y dicta qué se debe producir y el tamaño del lote.

El sistema pull triangular tiene muchas ventajas. Funciona por sí solo una vez establecido, siempre que la demanda media no cambie. Si cambia, modifique el tamaño de su lote según sea necesario. El sistema triangular también ayuda a establecer la calidad, ya que el producto está dedicado a una máquina, y absorbe cierta variación, aunque todavía se puede optar por fabricar el producto en otras máquinas.

El lado negativo es que el inventario del supermercado no es visible en todo momento, ya que no hay un tablero de control de lotes con tarjetas. Sin embargo, usted verá cuántos kanbans están colgados en la máquina, lo que es un buen indicador de que el inventario se está agotando y también una herramienta de control visual. Además, solo hay un kanban por pieza que controlar. Otros desafíos menores incluyen, por supuesto, comprender cuál debe ser la fecha límite para programar el mantenimiento (en algunos tipos de máquina) y qué impacto tendrá eso en la programación. También debe estar atento a una señal sencilla para llevar a la máquina cualquier materia prima necesaria.

Al final, usted debe decidir cuál es el objetivo principal al implementar el sistema pull. Cada una de las tres formas descritas funciona para programar procesos por lotes junto con el supermercado, pero cada una enfatiza un punto principal. Vale la pena calcular el nivel de inventario, los tiempos de ciclo y las reglas de operación para cada una de las tres formas. Construya una matriz sencilla, evalúe cada una de ellas según sus prioridades y elija la que mejor se ajuste a las necesidades de su empresa.

Glosario (adaptado del Léxico Lean)

Existen tres tipos básicos de sistema pull:

Sistema Pull con Supermercado
Es la forma más básica y difundida de producción jalada, también conocida como sistema de reposición o sistema pull tipo A. En un sistema pull con supermercado, cada proceso tiene una tienda, un supermercado, que almacena una cantidad de cada artículo producido. Cada proceso produce solo lo necesario para reponer lo que se retira de su supermercado. Normalmente, cuando el proceso aguas abajo retira material del supermercado, se envía aguas arriba un kanban u otro tipo de información al proceso proveedor, que entonces repondrá lo que se retiró. Cada proceso es responsable de reponer su supermercado, de modo que la gestión diaria del lugar de trabajo es relativamente sencilla y las oportunidades de kaizen son relativamente fáciles de percibir. La desventaja de un sistema con supermercado es que un proceso necesita mantener un inventario de todas las piezas que produce, lo que puede no ser práctico si la variedad de piezas es muy grande.

Sistema Pull Secuencial
También conocido como sistema pull tipo B, el sistema pull secuencial puede emplearse cuando hay una variedad de piezas demasiado grande para almacenarse en un supermercado. Los productos se fabrican básicamente bajo pedido y el inventario total del sistema se minimiza.
En un sistema secuencial, el departamento de programación debe establecer el mix correcto y la cantidad de productos que se deben producir. Esto puede hacerse colocando tarjetas kanban en un Heijunka Box, generalmente al inicio de cada turno. Estas instrucciones de producción se envían entonces al proceso inicial del flujo de valor. Es común que esto se haga en forma de una “lista secuencial”. Cada uno de los procesos siguientes produce en secuencia los artículos que le llegan, procedentes del proceso anterior.
El FIFO de cada producto debe mantenerse de forma continua.
Un sistema secuencial crea presión para mantener lead times cortos y previsibles. Para que este sistema funcione eficazmente, el patrón que siguen los pedidos de los clientes debe comprenderse bien.
Si los pedidos son difíciles de prever, el lead time de producción debe ser muy corto (menor que el lead time del pedido) o se debe mantener un supermercado adecuado de productos terminados.
Un sistema secuencial requiere una gestión rigurosa para sostenerse, y las mejoras en el piso de la fábrica pueden ser un desafío difícil.
 
Sistema Pull Mixto Secuencial y con Supermercado
Los sistemas pull con supermercado y secuenciales pueden emplearse conjuntamente en un sistema mixto, también conocido como sistema pull tipo C. Un sistema mixto puede ser apropiado cuando se aplica una regla 80/20: un pequeño porcentaje de la gama de piezas (tal vez el 20%) representa la mayor parte (tal vez el 80%) del volumen de producción diario.
Generalmente se realiza un análisis para segmentar las piezas por volumen, según la frecuencia de pedidos: (A) alta, (B) media, (C) baja y (D) poco frecuente. El tipo D puede representar pedidos o piezas especiales de reposición. Para tratar los artículos de poca rotación, se puede crear un kanban especial para el tipo D que represente no una pieza específica, sino una determinada cantidad de capacidad. La secuencia de producción de los productos D se establece entonces mediante el método que utiliza el departamento de programación para las piezas del sistema pull secuencial.
Un sistema mixto de este tipo permite aplicar selectivamente los sistemas con supermercado y secuencial, obteniendo los beneficios de cada uno de ellos, incluso en entornos donde la demanda es compleja y variada. Los dos sistemas pueden darse al mismo tiempo, lado a lado, horizontalmente, a lo largo de un flujo de valor completo, o pueden usarse para una determinada pieza en algunos tramos de su flujo de valor específico.
Un sistema mixto puede dificultar el balanceo del trabajo y la identificación de condiciones anormales. También puede hacer más difícil la conducción y la gestión del kaizen. Por lo tanto, para que el sistema mixto funcione eficazmente, se exige una gestión muy rigurosa.