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Máquinas, automatización y robots en el lean management (1)

El diseño de procesos, su desarrollo e implementación pueden realizarse con enfoques diversos, de los que resultan implantaciones muy distintas, siempre de acuerdo con los principios de gestión adoptados.

En este sentido, destaca lo concerniente a la distribución en planta en flujo en un entorno lean, frente a la distribución batch and queue con un enfoque más tradicional.

Uno de los aspectos clave de la ingeniería de procesos es la elección de la tecnología y las máquinas más adecuadas, lo cual, para la implantación lean, se traduce en pequeñas máquinas, simples, exentas de toda automatización innecesaria en relación con el procesado del producto, aunque dotadas de capacidad para detenerse automáticamente ante cualquier anormalidad. Ello supone:

  • Flexibilidad: limitando la automatización para que no condicione el control del operador sobre el proceso, deja a éste el ajuste del ritmo del mismo a la demanda
  • Eficiencia: la capacidad de autocontrol de las máquinas, supone evitar fallos de cualquier tipo, pero sin que los operadores tengan que ocuparse de ello.
    Esta particular forma de gestionar cuanto se refiere a las máquinas, se conoce como autonomización, sustentada en el concepto de Jidoka o “automatización con toque humano”, que implica la utilización de máquinas de forma que su ciclo final sea gobernado por el trabajador —no constituyendo, pues, una “automatización total”— con el mencionado objetivo de que éste pueda adaptar el ritmo del proceso a la demanda. También se sustenta en el concepto de jidoka, que las máquinas paren por si mismas ante cualquier anormalidad, especialmente si aparecen problemas de calidad.

Todo ello, nada tiene que ver con el enfoque tradicional del rol de las máquinas, para el cual, el objetivo sería elevar al máximo la capacidad de producción y extender la automatización hasta donde sea posible. Asimismo, no habría ningún interés en tener el control del ritmo del proceso por parte del trabajador, dado que el objetivo es obtener la máxima capacidad de producción y operar de acuerdo con ella.

A modo de ejemplo de los importantes cambios en relación con las máquinas y la gestión de los procesos en que operan, que supuso el advenimiento del sistema de Toyota, reproduzco aquí un relato de Taiichi Ohno, el ingeniero que dirigió del desarrollo del mismo, acerca de cómo lo enfocaron con su sistema:

“A modo de experimento, distribuí las diferentes máquinas entre la cadena de procesos de fabricación. Este fue un cambio radical en comparación con el sistema convencional, con el que se fabricaban grandes cantidades de una misma pieza en un proceso que, a continuación, las trasladaba al siguiente proceso.”
“…distribuimos las máquinas en líneas paralelas en forma de L, e intentamos asignar un trabajador al cuidado de tres o cuatro máquinas a lo largo de la línea de fabricación.”
“…la redistribución de las máquinas para establecer un flujo de producción eliminó la pérdida de tiempo en el almacenamiento de piezas”.
“…no hay pérdida más terrible que la del exceso de producción [generado por la falta de control sobre el ritmo del proceso, al que han de adaptarse las máquinas]”

En estas pocas frases se destaca la importancia de disponer el layout en flujo, de no reunir piezas para enviarlas conjuntamente a la siguiente operación, de asignar a un trabajador varias máquinas —gracias al layout en flujo— y de no incurrir en un exceso de producción.ç

Así pues, para las máquinas, la capacidad de producción ya no es, en la actualidad, lo más importante, desde el momento que lean le da la vuelta al paradigma tradicional: en lugar de primar la cantidad de producto por unidad de tiempo, le interesa la cantidad de tiempo por unidad de producto, de forma que se ajuste al ritmo de la demanda; es decir a la velocidad que exige la demanda y no a la máxima posible. Por ello, lo que realmente interesa de las máquinas es su capacidad de autocontrol (Jidoka), de cambiar fácil y rápidamente de producto (SMED) y otros aspectos relacionados con la calidad y la flexibilidad, todo ello antes que su capacidad de producción. Pero la flexibilidad —exigida por una demandaque fluctúa—se ve fácilmente afectada por la automatización, que impone ritmos más rígidos.

La automatización y la robotización, tal y como se entiende en el mundo tradicional, no constituyan un concepto asumible sin más, puesto que, además de ser muy poco adecuadas para la producción en pequeñas series, comportan una gran inflexibilidad, la que tienen los ciclos automatizados, lo que no ocurre con el trabajo humano. Para Toyota, la persona humana es la “máquina” más flexible que existe…

La reducción de costes que pueden aportar los robots, por ejemplo, es muy posible que sea a costa de la necesaria flexibilidad del sistema y de la no menos necesaria exigencia de limitar la producción a la demanda. Taiichi Ohno insistió mucho en ello y, además, tachó de “moda” en muchos casos, la implementación de robots en las líneas de producción, al tiempo que consideraba un error identificar la utilización de los mismos con la reducción “automática” de costes, sin más. Llegó incluso a decir que para qué querrían los chinos implementar robots en sus procesos, si la población humana del país era tan grande… Pero también admitió que implantarlos estaba justificado si las tareas eran peligrosas.

Las máquinas en procesos productivos lean: los “monumentos”.
En los procesos productivos con máquinas, pero exentos de automatización, los operadores se ocupan cargar y descargar las máquinas con el producto a procesar, así como de su preparación, puesta en marcha y paro. En la medida que los procesos y sus máquinas se automatizan, algunas de estas funciones pasan a ser efectuadas por la propia máquina (por ejemplo, la alimentación de materiales a procesar) y, como consecuencia, el papel del operador se reduce.

Por otra parte, las tareas que los trabajadores realizan con las máquinas, puede simplificarse enormemente cuando los procesos se dotan de sistemas que facilitan la operativa y el control de las mismas. Es el caso de los sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) que mejoran la capacidad de los trabajadores para operar con las máquinas, hasta el punto de que uno sólo puede monitorizar todo un conjunto de ellas sin pérdida alguna de capacidad de producción.

Además de la automatización, hay otrosfactores que influyen en el tipo de máquinas adecuadas para la operativa lean que corrientemente se lleva a cabo en células flexibles en las que solo tienen cabida pequeñas máquinas conectadas en flujo. Este aspecto también tiene, pues, una gran relevancia en relación con el tipo de máquinas usado: la producción en masa tradicional, con implantación en talleres, tiende a utilizar grandes, sofisticadas y costosas máquinas de gran capacidad, que Toyota denominaba “monumentos”, claramente incompatibles con la operativa en células flexibles que, además, no precisan la gran capacidad de los llamados monumentos.

Evidentemente, hay procesos que precisan grandes máquinas o equipamientos por una cuestión de tecnología —como puede ser el caso de los tratamientos térmicos— o bien por el tamaño del producto —caso de las prensas de conformación de carrocerías de automóvil. En tal caso deberán ubicarse aparte, enlazándolas adecuadamente con el resto de los procesos, por ejemplo, con un sistema kanban.

Sin embargo, muchas máquinas utilizadas en plantas tradicionales de producción en masa, son verdaderos monumentos. No es raro, por ejemplo, que una máquina grande cueste más dinero que varias pequeñas que realizan el mismo proceso, incluso, para lograr la misma capacidad de producción; además, éstas últimas permitirían hacer un uso flexible de la capacidad disponible, de acuerdo con el número de ellas que se hallen operativas; ello es así porque la variación de la capacidad y, en definitiva, el takt time, tiene como consecuencia la variación del número de operadores, lo que puede suponer también, la del número de máquinas con las que trabajen.

Asimismo, el mantenimiento de una gran y compleja máquina puede ser mayor que la de varias pequeñas y sencillas. Las grandes máquinas suelen acumular, además, volúmenes elevados de stock, por la forma en que operan y las distancias a recorrer hasta ellas. En efecto, la disposición funcional en talleres obliga a mantener alejadas las operaciones de un mismo proceso lo cual, por otra parte, es obligado cuando se llevan a cabo en una máquina de tipo monumento. Esto conlleva operar con grandes lotes —que generan stock— para reducir el número de transportes.

Las grandes máquinas, en fin, al acumular la producción de diversos tipos de componentes o productos, requieren muchos cambios de preparación, mientras que las pequeñas máquinas, además de cambios más sencillos, pueden requerir muchos menos si se distribuyen los distintos componentes o productos entre ellas que, por tanto, se especializarían en determinados productos.

Así pues, los procesos de producción que triunfan en la actualidad, están constituidos, en general, por una inteligente combinación de pequeñas y sencillas máquinas y operadores polivalentes, en procesos que, de justificar cierto nivel de automatización, lo adoptan ajustándose al concepto de jidoka, es decir con “inteligencia humana” que permita que sea el operador el que fije el ritmo de producción, pero de forma que las máquinas controlen su propia operativa, parando ante cualquier anormalidad.

En este sentido, la automatización de la tarea de la máquina y la descarga del producto procesado no presentan problemas para el control del ritmo de producción, pero la automatización de la alimentación de una máquina o de la transferencia del producto a otra, puede suponer el final del control del ritmo de producción por parte del operador.
El concepto de jidoka bien implementado cede a la máquina el protagonismo que el pensamiento lean le otorga: eficiencia máxima y, por tanto, ausencia de desperdicios en forma de problemas que no controle por si misma, que supondrían vigilancia por parte del operador, pero, en cambio, cediendo a éste el control del ritmo del proceso. Taiichi Ohno decía que si el Just in Time se podía comparar con las reglas de un deporte (él se refería al béisbol), jidoka sería la inteligencia, técnica y capacidad para jugarlo eficientemente.

Así pues, el control autónomo o Jidoka, puede llegar a dotar a las máquinas de sistemas para arrancar o parar o informar automáticamente de su situación, a fin de evitar tiempos improductivos. Bajo el control autónomo, una máquina debe parar por sí sola si se halla en una situación que le impida continuar la operativa correctamente, incluidos muy especialmente, los fallos de calidad. Ello se completa instalando luces de diferentes colores en las máquinas, en un lugar muy visible, de forma que si está encendida la luz verde, la máquina no requiere ninguna atención, mientras que si se enciende la roja, la máquina ha parado y la requiere.

Por su parte, el control del ritmo de producción que, hemos acordado que ha de mantenerse en manos del operador, se traduce para las máquinas, en un tiempo de paro ajustado a dicho ritmo, es decir, que al tiempo de ciclo generalmente fijo de una máquina, se le ha de añadir un tiempo de paro de la misma hasta que llegue el operador y vuelva a ponerla en marcha. Así, si el takt time es de 3 minutos y éste es el tiempo que tarda un operador a volverse a ocupar de una máquina, aunque ésta tenga un ciclo de 2 minutos, habrá de esperar otro minuto antes de que el operador la ponga de nuevo en marcha completando así un ciclo de 3 minutos, ajustado al takt time. Es decir que, operando en lean, se prioriza el equilibrado y la flexibilidad a forzar que la operativa de las máquinas se realice a plena capacidad. 

Lluís Cuatrecasas
Presidente del Instituto Lean Management de España