UNIVERSIDAD DE PIURA – CAMPUS LIMA PROGRAMA ACADÉMICO INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
DE
INGENIERIA
DISEÑO DE OPERACIONES CICLO 2011 - I
Sistemas de Producción
Introducción Proceso de producción: Toda actividad que produce valor añadido. Su objetivo básico es satisfacer requerimientos de capacidad, tiempo y calidad de la forma más económica.
Se debe definir qué producir, cómo producir y cuánto producir. El diseño del sistema de producción debe ser flexible para adaptarse a cambios futuros en el diseño de los productos, en la demanda, en la tecnología de procesos y en otras restricciones financieras y físicas de la empresa. El tipo de producción, tanto en bienes como en servicios, dependiendo del grado de estandarización de los productos y del volumen de producción, puede dividirse fundamentalmente en tres: • única, • intermitente y • continua.
Introducción Características de las operaciones unitarias: o o
o o o
Muy baja cantidad de productos y muy alta variedad. Maquinaria de tipo universal. Mano de obra muy cualificada en todos los niveles. Productos hechos “a la medida”. Alto contacto con el cliente.
Características de las operaciones intermitentes: o o
o o o
Bajo a mediano volumen de producción. Equipo de uso general. Operaciones de mano de obra intensiva. Gran mezcla de productos. Cambios frecuentes en el programa.
Introducción Características de las operaciones continuas: o o o
o o
Alto volumen de producción. Equipos de uso especializado. Operaciones de capital intensivo. Mezcla de productos restringida. Productos estandarizados para formación de inventarios
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO TIPOS DE PRODUCCIÓN BÁSICOS 1. Producción por piezas, por unidad o posición fija Operaciones unitarias, con distribución en planta “en posición fija”. El producto no se desplaza, debido a su tamaño, conformación, etc. Las herramientas, el equipo, los materiales y la mano de obra se llevan hasta el producto, para ejecutar las etapas apropiadas de elaboración. Fabricación uno por uno (se completa uno antes de comenzar el siguiente), los artículos son generalmente especiales y con especificaciones técnicas de los clientes. En algunos casos el tamaño del producto es pequeño pero requiere para su manufactura mucha experiencia y precisión, por ello se encomienda la tarea a un solo operario muy cualificado.
Ejemplos: barcos, molinos de arroz, centrales telefónicas grandes, piezas ortopédicas, ternos a la medida, plataformas petroleras, platos de comida en restaurante gourmet, salón de belleza, consultorio médico, dentista, etc.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO 2. Producción por lotes o por procesos Operaciones intermitentes, con una distribución orientada al proceso ( “funcional”). Sistema usado cuando los flujos de trabajo no están normalizados para las actividades de producción. Los flujos de trabajo no normalizados se presentan cuando se fabrican productos diferenciados o un tipo de producto básico con muchas posibles variantes de proceso.
La característica primordial de este tipo de producción es la flexibilidad: en la ruta o recorrido a través de la planta, en el diseño de piezas y en el volumen. En las mismas instalaciones se pueden fabricar y ensamblar diversos tipos de piezas. Bajo volumen de piezas o tamaño del lote, y ninguna secuencia de operaciones se podrá emplear en muchas piezas. En la disposición “por procesos” se agrupar máquinas, servicios y equipos similares en una misma área de trabajo. Es un modelo de distribución para sistemas que procesan pequeñas cantidades de una gran variedad de productos, donde la distribución física de los departamentos o centros de trabajo busca minimizar el acarreo de materiales (en este caso el transporte de materiales es en lotes y generalmente se realiza en carretillas o con montacargas).
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO Ejemplo: maquinaria pesada, envases de cartón con logotipo impreso, talleres de metal-mecánica, confecciones, algunos hospitales y clínicas que tienen una típica disposición funcional: consultorios de pediatría, de ginecología, cardiología, etc., también los bancos, las universidades, etc.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO 3. Producción en serie, en línea, por producto, en cadena Distribución en planta orientada al producto (distribución en línea). Fabricación de productos estandarizados de gran volumen de producción. Cada unidad requiere la misma secuencia de operaciones, las estaciones de trabajo y los equipos auxiliares se disponen de acuerdo con la secuencia de operaciones que deben seguir los productos, de manera que quedan alineados idealmente.
Operaciones frecuentemente rutinarias y repetitivas con costo de manufactura muy bajo. Características: volumen adecuado para una utilización razonable del equipo, demanda del producto bastante estable, homogeneización del producto, posibilidad de intercambiar partes, suministro continuo de materia prima.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO Ventajas significativas: Ciclo de producción (tiempo desde que entran las materias primas hasta que salen los productos terminados) disminuye (flujo de materiales continuo). Muy poco manejo manual y costo del acarreo de materiales bajo (generalmente muy automatizado). Inventarios de bienes en proceso menores porque los materiales no se mueven en hornadas o lotes y debido a la rapidez del ciclo de manufactura. Control del flujo de trabajo (control de producción) muy simplificado: las rutas se vuelven directas y mecánicas; no requiere ninguna programación detallada del trabajo para puestos de trabajo y máquinas individuales (cuando se programar la línea se programan automáticamente todas sus operaciones componentes).
Desventaja: Requiere "equilibrado o balanceo de la línea" (el tiempo de operación en todas las estaciones de trabajo debe ser el mismo para mantener un flujo constante de los productos sin la presencia de cuellos de botella). Ejemplos: ensamble de vehículos y electrodomésticos, fabricación de conservas de pescado, embotellado de gaseosas, desabollado, masillado, secado y pintado de carros.
Distribución por procesos frente a distribución en línea Área total requerida en una distribución de línea es generalmente menor que en una distribución por procesos equivalente (a pesar de que se pueden requerir más piezas de equipo) dado que no se usan pasillos para el movimiento de material y se minimiza el espacio de almacenamiento de bienes en proceso. En caso que una máquina se averíe en la distribución de proceso, sólo esa operación resulta afectada. En una línea de producción las descomposturas afectan a toda la secuencia de operaciones, lo que a su vez afecta a todo el sistema (máquinas y personal parados, etc.). Si se cambian los diseños de los productos, las distribuciones de línea se vuelven obsoletas. La línea es poco flexible y no soporta cambios en el ritmo de producción o en los procesos. Estudiando la secuencia de operaciones de los productos de mayor volumen de producción, se pueden ordenar las secciones de la fábrica de manera que se obtenga una disposición por “procesos alineados”.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO TIPOS DE PRODUCCIÓN ESPECIALES: 1. Producción por proyectos Un proyecto se basa en una idea concebida acerca del potencial de un producto o mercado. Generalmente un proyecto se ejecuta en posición fija. Es una actividad única para tomar decisiones, donde los conocimientos de ingeniería y administración, la habilidad y la experimentación se conjugan transformar los recursos naturales en productos que satisfagan las necesidades humanas. El sistema de producción por proyectos, pasa a través de una serie de fases; generalmente secuenciales. Cuando un proyecto es largo, parte del personal de desarrollo, asesorando todas las fases del proyecto: "gerencia de producción por proyectos" (líder que supervisa todas las fases que cubre el proyecto). La secuencia de operaciones es vital y debe prestársele especial atención y seguimiento. Para la planificación y control de las tareas y la optimización de los costos de proyectos grandes se emplean las técnicas de PERT (Program Evaluation and Review Technique) y CPM (Critical Path Method).
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO Ejemplos: obras civiles como puentes o represas, diseño y fabricación de una turbina especial o de un transbordador espacial libre de tanques, etc.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO 2. Producción modular Se puede definir como "el intento de fabricar estructuras permanentes de conjunto a costa de hacer menos permanentes las sub-estructuras". Consiste en diseñar, desarrollar y producir aquellas partes que pueden ser consideradas en un número máximo de formas.
Cada módulo es un sub-conjunto, el armado de estos sub-conjuntos produce el artículo final. La variación de un sub-conjunto o módulo arroja un artículo diferente, así con una variedad de módulos se puede conseguir una gran variedad de productos finales, si varían dos módulos a la vez el resultado será mayor variedad de productos y así se puede ir variando los módulos hasta tener una gama de productos para el mercado. Ejemplos: carrocería de automóvil que puede llevar encima tres tipos diferentes de chasis (de dos puertas, de cuatro puertas, etc.) con sistema de cambios automático o manual, con frenos de poder o de disco, muebles de madera modulares, estantería metálica, etc.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO 3. Sistema de Manufactura Flexible (SMF) El entorno de fabricación con series cortas y repetitivas resulta difícil de gestionar. A finales de los setenta se llega a un consenso en los países industrializados aceptando que la Tecnología de Grupos proporciona la base para una mejor gestión de factorías con series pequeñas de fabricación. En la Tecnología de Grupos, se agrupan piezas basándose en similitudes geométricas y de proceso con el objeto de conseguir economías de escala en un entorno de fabricación de series cortas asociado generalmente a una producción en serie. Cuando se lanzan series de fabricación pequeñas, no es práctico hacer grandes desembolsos en desarrollo. La tecnología de grupos, agrupa piezas similares en familias de productos, para que el total correspondiente a E4 E5 una familia sea suficientemente grande para justificar inversiones con objeto de reducir los costos de diseño y E3 E6 fabricación. Cada familia de piezas se fabrica en una célula de manufactura (conjunto de máquinas). E2 E7 E1
E8
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO Como las piezas de una misma familia son parecidas, los tiempos de cambio se reducen considerablemente, por ello se procesan lotes diferentes con costos menores y una eficiencia similar a la línea de producción. La distribución de una línea de producción tiende a ser lineal (aunque puede tener forma de L, C o S), pero la célula tiende a ser circular o en forma de U. Esto permite reducir al mínimo la distancia de transporte para el operador (humano o robot). La forma de U también mejora la relación entre muchas máquinas y el operador. E4
E5
E3
E6
E2
E7
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO Los sistemas de manufactura flexibles (SMF o SFF), aplican computadoras al concepto de tecnología de grupos. Los tres componentes del SMF son las máquinas de fabricación, los dispositivos para manejo de materiales y las máquinas de control. El componente estructural básico es la máquina de control numérico (CN), que es usualmente una máquina herramienta programable con almacén de herramientas. Estos sistemas, con máquinas de control numérico directo (CND) o de control numérico computarizado (CNC), tienen una computadora que hace de programador. Esta computadora supervisa el trabajo de las máquinas e indica a cada una qué tarea hacer y en qué secuencia. El manejo de los materiales está también computarizado; usan sistemas automáticos de almacenamiento y recuperación, transportadores con interruptores, vehículos guiados automáticamente y robots, y el producto se rastrea mediante sensores.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO 4. Producción en Batch Es muy similar a la producción por lotes pero se diferencia en el hecho que no se procesa unidad por unidad sino toda la masa para todo un lote a la vez. En la producción por procesos para maquinar 30 carcazas de bomba, cada una pasa por turno por un taladro vertical, mientras que en la producción en batch los ingredientes para un lote de 1000 paquetes de galletas de soda son vertidos en una paila y mezclados a la vez, luego dejados en reposo para la fermentación y posteriormente enviados a la moldeadora para darles forma cuadrada. Mientras estas están en reposo, otra masa para galletas dulces es preparada y así sucesivamente. La producción en batch coexiste con la producción por lotes y con la producción en serie. Un ejemplo del primer caso es la etapa de fundición en una fábrica de componentes metálicos, la fundición se hace en batch para luego colarla en muchos moldes diferentes. Un ejemplo del segundo caso es el de una cervecería que cocina todos los insumos para un tipo de cerveza en una paila, luego pasa todo a fermentación (en batch) y finalmente a embotellado (línea de llenado).
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO 5. Grupos Semi-Autónomos Se basa en operarios muy cualificados y con experiencia. Es un proceso que aprovecha las bondades tanto de posición fija como de línea. Un grupo de operarios, entre 6 y 10, se encarga de ensamblar un vehículo de principio a fin encima de una plataforma que avanza por estaciones que tienen los equipos y componentes necesarios. El grupo goza de gran autonomía: programa su trabajo, se reparte las tareas libremente y se ayudan y capacitan mutuamente. Este sistema fue diseñado por la compañía VOLVO de Suecia en su nueva planta de Kalmar.
Debido a que las tareas monótonas de la línea de ensamble no motivaban a sus operarios, los cuales tenían alto nivel de cualificación, se decidió alargar su tarea dándoles la posibilidad de ensamblar todo el vehículo o buena parte de él. El resultado fue un gran aumento de la moral de los operarios y un mejoramiento de la calidad de los productos terminados.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL PROCESO 6. Procesos continuos automáticos Se emplea para la fabricación de productos básicos (como harina, gasolina, etc.) de muy alto volumen de consumo y muy estables en el tiempo. Son procesos de producción altamente automatizados, en los cuales las instalaciones son una compleja red de máquinas, tanques, reactores, etc., conectados entre sí por tuberías o conductos adecuados que constituyen una serie de caminos continuos por los que la materia prima fluye hasta convertirse en los diferentes productos terminados. Requiere pocos operarios directos, que accionan y supervisan indicadores de procesos, realizan operaciones de mantenimiento y reparación, control de entrada de materias y salida de productos. Durante el proceso, los operarios no entran en contacto con el producto. Todo el proceso es realizado por una sola máquina. Ejemplo: las refinerías de petróleo, las fábricas de cemento, fábricas de aceite comestible y en general las fábricas de productos químicos.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN LA PROGRAMACION 1. SISTEMAS DE PRODUCCION A PEDIDO Se trabaja A PEDIDO cuando cada cliente establece las especificaciones técnicas del producto o pide que se diseñe para una función particular. El fabricante no puede producir el/los producto/s sino hasta después de hacer el contrato con el cliente. Normalmente dicho contrato incluye el precio, los materiales y el plazo de entrega. En estos casos hay que "producir a la medida", es decir, producir cumpliendo unos requerimientos que varían de uno a otro cliente. La producción sobre pedido suele emprenderse para bajo volumen de artículos.
Ejemplos: el sastre, las obras civiles, los restaurantes a la carta, el taller de metalmecánica, fábrica de conservas de pescado sin marca propia (cuando se produce conservas para Gloria, A1, Florida, etc., de acuerdo a los requerimientos especificados por ellos, los cuales pueden repetirse o cambiar con frecuencia), etc.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN LA PROGRAMACION 2. SISTEMAS DE PRODUCCION PARA EXISTENCIAS (STOCK) Se trabaja para STOCK cuando el fabricante diseña el/los productos de manera que satisfagan las necesidades de los clientes y por tanto se puede emprender la producción antes de recibir el/los pedidos. El productor fabrica los artículos anticipándose a la demanda según un plan de producción (basándose en una previsión de ventas). Las necesidades de materias primas por unidad del producto son determinadas por adelantado (antes de recibir los pedidos). Las compras son hechas sin referencia directa a las ventas de productos terminados; la adquisición se realiza para existencias debido a la certeza de los detalles de las especificaciones técnicas de los artículos. Ejemplos: fábricas de ropa de marca, de galletas, de zapatos, de computadoras (Dell, Compaq, Toshiba), de hilados, de cemento, de cerveza, de carros, etc.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN LA PROGRAMACION 3. SISTEMAS DE PRODUCCION MIXTOS Es una combinación de los dos casos anteriores. Puede ocurrir que ambas formas se den en secciones diferentes dentro de la misma planta; pero lo general una de ellas domina y la otra se da esporádicamente. Este es el caso de una imprenta que recibe pedidos especiales pero que también fabrica papel continuo para computadoras de tipo estándar y lo comercializa. Otros ejemplos son: los talleres de metal-mecánica grandes, una cafetería-dulcería, una fábrica de envases de cartón sin logotipo impreso, etc.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN LA EMPRESA
PRIMARIOS AGRICULTURA GANADERIA SILVICULTURA CAZA Y PESCA MINERÍA PETRÓLEO
SECUNDARIO INDUSTRIA QUÍMICA INDUSTRIA ALIMENTICIA INDUSTRIA FARMACEÚTICA INDUSTRIA CONSTRUCCIÓN INDUSTRIA METÁLICA INDUSTRIA REFINACIÓN
TERCIARIO COMERCIO BANCA EDUCACIÓN TRANSPORTE TURISMO SERVICIOS PERSONALES COMUNICACIÓN SALUD PROFESIONALES HOTELERIA COMUNICACIÓN FINANCIERAS LUZ Y FUERZA
Actividad económica Sectores
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN LA EMPRESA 1. INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Engloba todas aquellas actividades tecnológicas aplicadas directamente a la explotación de la naturaleza; normalmente se refiere a instalaciones fabriles móviles de gran flexibilidad y versatilidad (barcos factorías, cosechadoras, mineras a tajo abierto, etc.).
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN LA EMPRESA 2. INDUSTRIAS DE PROCESO Son aquellas en que el producto final resulta de la aplicación de un tratamiento químico o de un acondicionamiento de las materias primas. Tiene dos categorías. 3.2.1. Industria de proceso químico Comprende la unión de materias primas en estado químico para conseguir un producto. Ejemplo: la obtención de aluminio, fábrica de cemento, de papel, de plástico, etc. 3.2.2. Industria de proceso mecánico Cuando la materia prima atraviesa distintos procesos de transformación, por ejemplo cuando al latón de una fundición se le hace pasar por distintas laminadoras y luego se cortan las planchas hasta conseguir las dimensiones deseadas. Otros ejemplos: procesos de embutido, doblado, corte, soldadura, fabricación de botellas de plástico, de zapatos, de ropa, etc.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN LA EMPRESA 3. INDUSTRIAS DE MONTAJE (ensamble) Toman las materias primas, transformadas previamente y arman un producto final. Por ejemplo, las acerías (tratamiento químico) producen la materia, las laminadoras (tratamiento mecánico) le dan forma y la fábrica de ensamble (montaje) crea un armario o escritorio. Ejemplos: ensambladoras de computadoras, autos, electrodomésticos.
4. INDUSTRIAS DE FABRICACION Y MONTAJE Industrias con procesos de transformación y ensamble, parcial o total, por ejemplo una fábrica de refrigeradores y congeladores (tiene proceso mecánico y de montaje). También, una empresa que hace chasis para ómnibus o camiones con procesos mecánico y de ensamble. 5. EMPRESA DE SERVICIO Abarca todas las empresas que tienen por objetivo la prestación de un servicio. Ejemplos: transportes, seguros, entidades inancieras, restaurantes, teatros, hospitales, comunicaciones, comercialización de bienes, etc. La elaboración del servicio exige el conocimiento de las funciones de producción.
TIPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN LA DEMANDA Esta clasificación ayuda para ubicar las empresas en el tipo de proceso de producción adecuado en función de la demanda. Clasificación de los procesos: Variedad Muy alta Alta Media Baja
Cantida d Uno o pocos Muy Baja Baja Media
Proceso
Programación
Máquinas
Operarios
Inversión
Flexibilidad
Unitario – Por proyectos Taller
A pedido
Universales
Depende
Muy alta
A pedido
Universales
Muy Cualificados Cualificados
Muy baja
Alta
Lote – Batch1 SFM – Modular2
A pedido Para stock
Universales Universalesespecíficas Específicas Específicas
Cualificados Cualificados
Baja Media
Media Media
Alta Muy alta
Baja Muy baja
Muy baja Alta Línea 1 y 2 Para stock Especializados Uno o Muy alta Continuo Para stock Sólo de pocos Automático mantenimiento 1 Batch: se puede dar también en procesos en línea como en la fabricación de cerveza. 2 Modular: es un concepto de diseño que se aplica tanto en SFM como en línea.
