Optimización de Procesos: Decisiones Estratégicas, Diseño para Fabricación y Estandarización

Decisiones Estratégicas y Operativas en la Ingeniería de Procesos

Decisiones Estratégicas: Son decisiones que se toman para relacionar la empresa con su entorno. Son decisiones de gran trascendencia en cuanto que definen los objetivos y las líneas de acción a seguir en la empresa. Suelen ser a largo plazo y tienen un carácter no repetitivo. La información que se tiene para realizar este tipo de decisiones es escasa, y los efectos que producen estas decisiones pueden comprometer el desarrollo de la empresa e incluso su supervivencia.

• Selección y diseño de productos
• Selección de equipos y procesos
• Diseño de artículos procesados en la producción
• Diseño de tareas
• Localización de la explotación
• Distribución interna de las instalaciones

Decisiones Operativas: Las decisiones operativas son las que se toman en el nivel más bajo de los directivos de la empresa. Estas decisiones son repetitivas por lo que la información necesaria para tomar la decisión es fácilmente disponible. Los errores se pueden corregir fácilmente, ya que su grado de manifestación es a corto plazo.

1. Programación y control de la producción: Se ha de decidir la cantidad de producto dependiendo de la demanda estimada y del nivel de los inventarios. También si se fabrica el producto o se compra elaborado o semi-elaborado a otras empresas, todo esto considerando el coste.
2. Mantenimiento de equipos: Se ha de decidir el revisar, reparar o sustituir los bienes de equipo y demás equipamiento atendiendo a las averías, al coste que ocasionan las mismas y a la obsolescencia de los equipos.
3. Control de calidad: Deben fijarse los niveles de riesgo de rechazar productos buenos y aceptar productos defectuosos. El coste de inspección de la producción debe equilibrarse con las pérdidas probables derivadas de aceptar productos defectuosos.
4. Control del factor trabajo: Es fundamental el estudio del trabajo, su medición y remuneración.
5. Control de costes: El sistema de costes ha de permitir conocer en cada momento en qué medida contribuye cada factor al coste final del producto.

Fases del Proceso de Diseño y Desarrollo

Este proceso conlleva la realización de un conjunto complejo de actividades, en las que deben intervenir la mayoría de las áreas funcionales de la organización. Generalmente este proceso de desarrollo se suele dividir en cinco fases o etapas:

1. Identificación de oportunidades.
2. Evaluación y selección.
3. Desarrollo e ingeniería del producto y del proceso.
4. Pruebas y evaluación.
5. Comienzo de la producción.

Diseño para la Fabricación (DFE)

Diseño para la Excelencia (DFE): Comprende las siguientes técnicas:

1. Diseño para el ensamblaje (DFA): El Diseño para el Ensamblaje o Design for Assembly se centra en simplificar el proceso de ensamblaje, con lo que se reduce el ciclo de fabricación y se mejora la calidad del producto.
2. Diseño para la fabricación (DFM): Esta técnica trata de facilitar el proceso de fabricación, simplificando el diseño del nuevo producto por medio de una reducción de los componentes que lo integran. Esta reducción en el número de componentes facilita la fiabilidad del producto, disminuye los costes del ciclo de vida del producto, reduce el número de horas de ingeniería de diseño necesarias, reduce las compras, los inventarios y el espacio para almacenar los componentes.
3. Diseño para las pruebas: El objetivo de esta técnica es diseñar un producto de forma que las pruebas, a las que va a ser sometido antes de su lanzamiento y fabricación, puedan realizarse fácilmente y en el menor período de tiempo.
4. Diseño para el servicio: Esta técnica, también conocida como Design for Service o Design for Serviceability, permite tener en cuenta en el diseño del producto aquellos factores que facilitan la prestación de los servicios asociados al uso del producto (Ej.: productos fáciles de mantener y reparar, ofreciendo a sus clientes varios años de garantía, durante los cuales todas las reparaciones y tareas de mantenimiento corren por cuenta del fabricante).
5. Diseño para la internacionalización: El objetivo de esta técnica es gestionar el proceso de diseño, de modo que el producto resultante pueda ser adaptado con facilidad a las características particulares de cada país donde vaya a ser introducido.
6. Diseño para el medio ambiente: Esta técnica pretende integrar factores medioambientales en el proceso de diseño de nuevos productos. En concreto, los factores ambientales que han de tenerse en cuenta a la hora de proceder al diseño de un nuevo producto, son los siguientes: uso de materiales, consumo de energía, etc.

Diseño para la Manufactura (DFM)

Una de las metodologías de diseño utilizadas, relacionada con la productividad, es el diseño para manufactura (Design for Manufacturing DFM), que se puede definir como una colección de programas, técnicas, métricas, herramientas y métodos para mejorar la fabricación de partes o simplificar el ensamble de productos, analizando valores, tolerancias, movimiento, complejidad y conveniencia para el ensamble manual, automático o flexible (robótico) para que encaje de manera óptima en un sistema de manufactura particular que resulta en costo y calidad excelente.

Mediante esta metodología se pretende que además del diseñador, personas del equipo de producción, e inclusive los proveedores, participen en el proceso de diseño, a fin de garantizar la manufacturabilidad. Sin embargo, no solo se utiliza, como se mencionó anteriormente, sino que es una herramienta de benchmarking que permite estudiar los productos de la competencia y cuantificar las dificultades de manufactura y ensamble.

El diseño para manufactura utiliza información de muchos tipos como: planos, especificaciones del producto y alternativas de diseño, un entendimiento detallado de los procesos de producción y ensamble, y una estimación de costos y volúmenes de producción, para lograr su objetivo último, que es obtener un artículo de alta calidad con el mayor aprovechamiento de los recursos. Por lo tanto, es necesaria la colaboración de miembros del equipo de desarrollo, así como de expertos externos a él (Ulrico, K., 1995).

Para la aplicación de DFM, en general, se debe tener en cuenta los siguientes elementos:

1. Estimar el coste de manufactura.
2. Reducir el coste de componentes.
3. Reducir el coste de los ensambles.
4. Reducir el coste de producción.
5. Considerar el impacto de las decisiones de DFM sobre otros factores.

El objetivo de aplicar DFM a un proceso en particular, es crear durante la etapa de diseño productos que sean fáciles de mantener, confiables, en menor tiempo y que sean más simples (Vernon, C., 2001), es decir, menos costosos para manufacturar, manteniendo la calidad de los mismos. Para alcanzar la meta, hay algunos principios que el equipo de diseño debe tener en mente (Tien-Chien, Wysk, y Hsu-Pin, 1998, pp 596-598). Es decir, crear en la etapa de diseño un producto fácil de fabricar.

Principios de DFM

• Reducir el número total de partes
• Desarrollar un diseño modular
• Usar materiales y componentes estandarizados
• Diseñar partes multifuncionales
• Diseñar para fácil fabricación
• Evitar partes separadas
• Minimizar las operaciones de manipulación
• Utilizar tolerancias amplias
• Minimizar el número de operaciones
• Evitar operaciones secundarias.
• Rediseñar componentes para eliminar pasos de proceso.
• Minimizar las operaciones que no añadan valor.
• Diseñar para el proceso.

Antes de llevar a cabo la selección del proceso, es necesario hacer algunas consideraciones en cuanto a los factores que afectan la selección del mismo, como:

• Factores de material, específicamente las propiedades mecánicas y físicas
• Factores geométricos, entre los que se encuentran la forma, el tamaño y el peso de la pieza, y las tolerancias y acabados superficiales de la misma.
• Factores de producción, entre los que están el tiempo de mercadeo y la cantidad y la tasa de producción.

Diseño para el Montaje (DFA)

El montaje de un producto se logra al hacer variaciones en su forma para facilitar la manipulación e inserción de los componentes del producto y reducir el número de partes del mismo para que el mismo adquiera la funcionalidad para la cual ha sido concebido. En el montaje confluyen, pues, un conjunto complejo de operaciones que hay que distinguir cuidadosamente en el momento de su análisis:

1. Manipulación de piezas y componentes:
   • Reconocimiento de una pieza o componente
   • Determinación de la zona de prensión
   • Realización de la operación de prensión
   • Movimientos de posicionamiento y de orientación
2. Composición de piezas y de componentes:
   • Yuxtaposición de piezas
   • Inserción (eje en un alojamiento, corredera en una guía)
   • Colocación de cables y conducciones
   • Llenado de recipientes y depósitos (engrase, líquidos, gases)
3. Unión de piezas y de componentes:
   • Uniones desmontables (roscadas, pasadores, chavetas)
   • Encaje por fuerza (calado de piezas, unión elástica)
   • Uniones por deformación (remaches, rebordonado)
   • Uniones permanentes (soldadura, encolado)
4. Operaciones de ajuste:
   • Retoque de piezas (rebabas, lima, ajuste por deformación)
   • Operaciones de ajuste mecánico (conos, micro ruptores)
   • Operaciones de ajuste eléctrico (potenciómetros, condensadores)
5. Operaciones de verificación:
   • Puesta a punto (regulaciones, inicialización informática)
   • Verificación de la funcionalidad del producto

A pesar de que se podría argumentar que las operaciones de puesta a punto y verificación no corresponden propiamente al montaje, lo cierto es que están íntimamente ligadas (aseguran la funcionalidad del conjunto), por lo que es conveniente incluirlas aquí.

El montaje tiene un carácter integrador por excelencia en el seno del proceso productivo. Es el «momento de la verdad», cuando queda de manifiesto que todas las piezas y componentes encajan y se interrelacionan correctamente para proporcionar la función para la cual ha sido concebido el producto. Se detectan de forma inmediata muchos de los defectos de concepto en su diseño, así como los de ejecución durante su fabricación.

El DFM y el DFA están inseparablemente acoplados:

• DFM:
  • Identifica materiales
  • Procesos de Producción de los componentes del producto
  • Diseño de un producto pensando en la fabricación.
• DFA:
  • Integración de los componentes dentro del sistema
  • Garantiza la fabricación de un producto funcional y en el menor tiempo posible

Despliegue de la Función de Calidad (QFD)

Esta técnica pretende trasladar o transformar los deseos del cliente en especificaciones técnicas correctas, que ayuden a proceder al diseño de un producto que satisfaga las necesidades del cliente. Se pueden considerar varias fases:

1. Estudio de necesidades del cliente
2. Transformación de las necesidades en requisitos de diseño.

Diseño Modular

Es un tipo de estandarización que se usa para crear variedad sin caer en los costes de la producción por pedido. Se crean módulos o submontajes que son intercambiables y que permiten obtener diferentes combinaciones. Cada módulo está formado por un conjunto de componentes que pierden su identidad, no aparecen como elementos individuales en las listas de materiales, no se venden como piezas de repuesto, no se fabrican a no ser que exista un pedido de los módulos de los que forma parte.

Ventajas del Diseño Modular

• Los fallos son más fáciles de diagnosticar y remediar.
• Las reparaciones son más sencillas y rápidas, lo que supone una reducción de costes y de tareas de mantenimiento.
• Facilita la formación de técnicos cualificados.
• Permite una planificación y programación del proceso productivo más simple.

Inconvenientes del Diseño Modular

• Dificultad de desensamblar los módulos.
• Reutilización de las piezas no dañadas (difícil).
• Los clientes deben pagar el módulo entero, aunque sólo esté parcialmente dañado.

Estandarización

Ventajas de la Estandarización

• Minimizar el número de piezas diferentes en almacén.
• Minimizar el número de cambios necesarios en los equipos de producción.
• Simplificar los procedimientos operativos y de control.
• Poder realizar volúmenes de compra superiores (rappels).
• Minimizar los problemas de servicio y reparación.
• Facilitar la automatización (producción en serie).
• Ventaja para el cliente (al poder encontrar los artículos en cualquier tienda).

A la hora de estandarizar deberemos tener en cuenta lo siguiente:

• Los diseños propios son difíciles de estandarizar (lista de materiales comunes).
• Los componentes adquiridos en el exterior son fáciles de estandarizar, localizar modelo en el mercado y adquirir siempre el mismo (tornillería, herramientas, etc.).
• Materias Primas es el componente más común, y conseguir estandarizar (acuerdos con proveedores) sería muy beneficioso.

Desventajas de la Estandarización

• Problemas de Calidad.
• Falta de flexibilidad, rigidez.