Del caos del taller de trabajos al orden esbelto

Jeff Gleich estaba frustrado. Era el año 2007 y Gleich había hecho todo lo que él pensaba que debía hacer para implementar los principios de la manufactura esbelta; habían pasado dos años desde su regreso a The G&G Manufacturing Company, un taller de trabajos fundado por su abuelo, Kurt Gleich. Un programa Kaizen estaba andando, los equipos de alistamiento habían sido puestos en sitio para mejorar los tiempos operativos de husillo, y el 5S y otros programas de esbeltez habían ayudado a identificar y reducir desperdicio. Sin embargo, el taller se había golpeado contra una pared cuando se trató de continuar con las ganancias de eficiencia logradas al principio de esta jornada de manufactura esbelta. “Parecía que hubiésemos dado un paso hacia adelante sólo para dar otro paso atrás”, recuerda Gleich.

Recuperarse de la caída requería dos puntos de vista clave sobre la naturaleza de la manufactura esbelta y cómo aplica al taller de trabajo, en oposición a los ambientes de producción (Toyota es el ejemplo clásico). Primero fue el entendimiento de que la vasta mayoría de prácticas esbeltas, generalmente aceptadas, están diseñadas para optimizar el flujo, es decir, cómo se dirige el producto a través de la operación de manufactura. Segundo, y el más crítico, fue darse cuenta de que la forma más efectiva de suavizar el flujo en una operación de bajo volumen y variada es organizar los trabajos en familias de proceso más que en familias de partes.

Armado de estas nociones y con una herramienta de análisis con software que ayudó a identificar patrones en las rutas de trabajo, G&G logró mejoras en productividad y tiempos totales de 25% y 50%, respectivamente. Por supuesto, era más fácil decir que hacer la implementación de lo que Gleich llama “celdas de flujo flexibles” y otras estrategias asociadas con esta idea de esbeltez. De la misma forma, los puntos de vista descritos arriba no surgieron de su cabeza espontáneamente. El siguiente es un breve repaso de la evolución del pensamiento de esbeltez de G&G, los retos que enfrentó y el software que apalancó su transformación en un modelo ejemplar de cómo lo esbelto puede ser adaptado a un ambiente de taller de trabajos.

La jornada de miles de kilómetros…
…comienza con un solo paso, como reza el dicho, y G&G ha recorrido un largo camino desde sus primeros pasos tentativos hacia la implementación de la manufactura esbelta en 1998. Ese año, un buen cliente recomendó al papá de Gleich, el señor Kurt Gleich II, propietario y presidente de la compañía en ese tiempo, un libro llamado Pensamiento Lean, de James T. Womack y Daniel T. Jones. Era fundamentalmente una exigencia a “vuélvase esbelto o busco otro proveedor”. “Papá tiró el libro en mi escritorio y dijo: ‘¡Necesito que leas esto y busques cómo podemos hacerlo!’”, recuerda Gleich.

Después de leer el libro, Gleich juntó algún material de capacitación y arregló el inicio de la jornada esbelta del taller. G&G se apartó de hacer departamentos de máquinas y otros equipos por tipo, y se movió hacia sus primeras disposiciones celulares. El taller logró algunos beneficios, pero al final su compromiso con la esbeltez se debilitó. Las nuevas celdas, organizadas para completar trabajos específicos tan eficientemente como fuera posible, carecían de la flexibilidad requerida para acomodar los inevitables cambios en la demanda y en la mezcla de productos del taller. Si un contrato no era renovado, la celda se volvía inútil y debía ser fragmentada.

La diferencia en el taller de trabajos
Estos esfuerzos iniciales con la producción celular ilustran la dificultad de aplicar una estrategia de prácticas esbeltas “que ajuste a cualquier talla”. Una operación variada de bajos volúmenes, como la de G&G, no es exactamente lo que los ingenieros de Toyota tenían en mente cuando desarrollaron su famoso sistema de producción en el despertar de la segunda Guerra Mundial para suavizar la producción de automóviles. En lugar de ello, el Sistema de Producción Toyota (TPS), que forma la base para mucho del pensamiento esbelto de hoy, está enfocado hacia grandes plantas de ensamble dedicadas al procesamiento, con altas producciones, de un número relativamente limitado de partes o familias de partes. En contraste, un taller de trabajos típico trata de ser “todas las cosas para toda la gente”, dice Gleich.

Eso es cierto de alguna forma para G&G, que atiende una amplia variedad de industrias con partes de todos los tamaños y formas, desde sus instalaciones de 30.000 pies cuadrados en Cincinnati, Ohio. Los materiales mecanizados aquí incluyen acero y acero inoxidable; aleaciones más duras como titanio e inconel y cobre, bronce y plástico, por nombrar unos pocos. Además de un arreglo de fresadoras, tornos, centros de mecanizado y máquinas de tornillo, el taller aloja equipo usado para procesos secundarios tales como rectificado, lapeado y afilado. La compañía produce aproximadamente 1000 partes diferentes en tamaños de lote, que van desde cientos hasta miles para más de 120 clientes regulares.

Realizar esa mezcla dinámica de trabajos presenta un gran número de problemas en la implementación de la manufactura esbelta, que sería completamente extraño para una operación grande del tipo ensamble. Muchas partes comparten relativamente pocos recursos de mecanizado. Los cambios de diseño son comunes, la demanda fluctúa y los contratos pueden cambiar de un año a otro. Las fechas de entrega, los tamaños de lote, los requerimientos de equipos y los tiempos de ciclo también son altamente variables. Como resultado de estos y otros factores, las celdas dedicadas, las ayudas visuales Kanban que “halan” la producción y otras prácticas diseñadas para el flujo continuo, simplemente no se trasladan con facilidad a este ambiente.

No hay duda de que muchos talleres de trabajos han divagado en sus esfuerzos por ser esbeltos. Esto no significa que la filosofía central de esbeltez —mejorar la eficiencia alejando todos los procesos o prácticas que no agregan valor al cliente— no apliquen al taller de trabajos. En lugar de ello, el asunto es una falta de métodos bien definidos para implementar esa filosofía en una operación variable de bajos volúmenes.

Mapeo del ADN del taller de trabajos
Shahrukh Irani, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería de Sistemas Integrados de la Universidad del Estado de Ohio, ha intentado cambiar eso. Un proyecto reciente en su investigación de manufactura esbelta en talleres de trabajos fue el desarrollo de un Kit de Herramientas de Análisis y Simplificación de Flujo de Producción (PFAST). El PFAST es una biblioteca de programas de software diseñados para evaluar y simplificar los flujos de material, que ayuda a los fabricantes a desarrollar familias de partes y grupos de máquinas.

En un taller de trabajos, puede parecer que dos partes no se parecen en función de cómo ellas siguen a través de la cadena de proceso. Sin embargo, al final, todas se mueven en un número relativamente limitado de estaciones de trabajo. El PFAST ayuda a identificar patrones comunes en estas rutas. Acoplado con datos relativos a la frecuencia de un trabajo, su volumen y los ingresos que genera, estos patrones ayudan a los fabricantes a diseñar configuraciones eficientes del taller, que facilitan el flujo óptimo y priorizan el trabajo más importante.

Gleich da crédito a esta herramienta de software para ayudar a G&G a sobrepasar un gran obstáculo en su jornada de esbeltez. Sin embargo, él nunca habría conocido al doctor Irani o descubierto el PFAST de no haberse dado cuenta de por qué el taller necesitaba tal herramienta. Así, cuando se lleva a su esencia, la esbeltez es realmente toda sobre flujo. Si un taller de trabajo fuese un organismo vivo, las rutas de parte serían su ADN —la huella genética para saber cómo funciona—. Enfocar las operaciones en este nivel básico es imperativo para cambiar el arreglo esencial del taller y sacar lo máximo de la esbeltez. Sin optimizar rutas, un taller sólo puede ir tan lejos como puedan ser útiles las estrategias alternativas para aumentar la eficiencia.

Lograr una epifanía
Por supuesto, Gleich llegó a esta conciencia por el camino duro. Cuando conoció a Irani en la Conferencia Anual de Esbeltez para Talleres de Trabajos de OSU, en noviembre de 2007, el taller había perseguido la esbeltez de una y otra forma por cerca de una década. Luego de fallar con la configuración celular en los noventa, esos esfuerzos comenzaron de nuevo a principios de 2005, cuando Gleich regresó al negocio de su familia, después de trabajar como emprendedor punto com, para dirigir los esfuerzos por la esbeltez.

Un año después, la compañía contrató a un consultor externo de Definity Partners para asistir con la implementación de un completo sistema Kaizen. Por primera vez comenzó a registrar y revisar métricas críticas para hacer y entender el impacto de los cambios. Los programas de reducción de alistamiento y la organización 5S contribuyeron aún más a la eficiencia. Al principio, todo esto se pagó con grandes tiempos. “Mi mandato era ‘10 años en 2’. Necesitábamos recuperar 10 años de andar con dudas sobre la esbeltez, que corrían para ser relevantes”, apunta Gleich. Durante ese período, la productividad se incrementó 20%, los tiempos totales se redujeron 40% y los desperdicios y reprocesos bajaron a la mitad.

Sin embargo, por el otoño de 2007, el taller había alcanzado casi una meseta. Después de estas significativas ganancias iniciales, la productividad había subido sólo 2%. Como se mencionó, todo regresaba al flujo. Registrar métricas y suavizar procesos hacían poco para alivianar las inconsistencias y los cuellos de botella que resultaban del hecho de que las cargas de trabajo en las máquinas del taller —cada una de las cuales es responsable por diferentes trabajos—, tendían a cambiar con la demanda.

Gleich recuerda observar al tablero de programa, pensando que debía existir algo sencillo, un denominador común para todos los trabajos del taller, que proveería la base de unas rutas más eficientes de las partes. De repente tuvo la percepción de que quizás el negocio no era tan complicado e impredecible, después de todo. De hecho, la operación completa podía ser reducida a más o menos ocho flujos de proceso centrales, que involucraban varias secuencias de fresado, torneado y similares. En lugar de organizar miles de trabajos diferentes en miles de familias de partes, ¿no sería más eficiente organizar el trabajo de acuerdo con los comparativamente pocos procesos de mecanizado que se requerían para producirlos?

Gleich pensó que sí. Pero aún después de ingresar las rutas para unas 100 partes en una hoja de cálculo de Excel —un esfuerzo dispendioso, por decir lo menos— tuvo la dificultad de determinar la mejor forma de organizar las máquinas en el taller de trabajos. Mientras que había ganado un mejor entendimiento de las cargas de trabajo variables en cada máquina y cómo fluyen las partes entre máquinas, identificar similitudes entre tantas rutas diferentes parecía una tarea insuperable.

Descifrar la mezcla de producto
Eso fue en agosto de 2007, tres meses antes que Gleich atendiera la conferencia de OSU sobre esbeltez en talleres de trabajos, donde conocería al doctor Irani, un moderador en el evento de tres días. Después de eso, Gleich se convenció de que estaba en la ruta correcta con su idea de familias de proceso. “La presentación de Irani aclaró todo en mi mente, y realmente nos entendimos”.

La relación pagó sus dividendos. En febrero de 2008, Irani visitó G&G varias veces para evaluar la operación y conducir seminarios de esbeltez. En la primavera, el taller había implementado PFAST y comenzó el proceso de organizar sus máquinas en celdas de flujo híbridas para asegurar rutas eficientes de sus diversas partes. El PFAST ayuda a priorizar los trabajos más importantes, segmenta esas partes en familias de proceso y da una serie de reportes que ayudan en el desarrollo de una configuración de taller eficiente. El primer paso es ingresar los datos necesarios, incluido el número de cada parte, la secuencia de ruta, la cantidad de producción anual y los retornos anuales.

En un caso como el de G&G, que involucra un gran número de trabajos diferentes, el PFAST analiza una muestra representativa que prioriza el trabajo más importante, contrario a la mezcla completa. Para ayudar a seleccionar tal muestra, el software segmenta la mezcla de partes a través de un proceso conocido como Análisis PQ$, donde ‘P’ representa la parte, ‘Q’ la cantidad de producción anual y ‘$’ los retornos anuales. Cada parte es mostrada en su posición apropiada en un diagrama de dispersión, que grafica cantidad a lo largo del eje X y retornos a lo largo del eje Y. Al dividir el diagrama en cuatro cuadrantes se revela qué partes son de alta cantidad/altos retornos, cuáles son baja cantidad/alto retorno, y así. Cada grupo amerita una configuración y una estrategia de manufactura diferentes.

Entonces, el PFAST usa una serie de algoritmos para comparar las secuencias de ruta de cada parte en la muestra. El software forma grupos de partes que comparten rutas similares, en familias de proceso potenciales; estas partes podrían ser producidas más eficientemente al colocalizar ciertas máquinas o estaciones de trabajo en una configuración celular. Los reportes que genera el PFAST de este análisis sugieren si un taller estaría mejor con una configuración celular tradicional o con una configuración celular híbrida (más sobre esto, abajo). Si hay un traslapo significativo entre celdas potenciales, y si ese traslapo involucra máquinas costosas que deberían compartirse entre ellas, las celdas híbridas son probablemente la mejor opción. Este es típicamente el caso para talleres de trabajos variados de bajos volúmenes, como era para G&G.

Enfoque en el valor
Sin embargo, algunos trabajos en G&G ocurren con suficiente frecuencia para ameritar su producción en una celda tradicional con forma en U. Por ejemplo, una celda como tal, está dedicada a la producción de un componente forjado en hierro de alto silicio para la industria de ferrocarriles. Partes como esta, que involucran normalmente 35 semanas por año o más de tiempo de producción, se clasifican como “corredoras”.

Sin embargo, las corredoras son raras en G&G. Los trabajos en el otro lado del espectro, conocidos como “extraños”, se caracterizan por una demanda errática e impredecible y no son aptos para invertir grandes esfuerzos en aumentar la eficiencia. La columna vertebral del trabajo del taller —y el foco principal de sus esfuerzos por la esbeltez— son los “repetidores”, trabajos cuya demanda es más o menos regular, pero no lo suficientemente periódica para justificar celdas dedicadas.

Los repetidores constituyen la mayoría de la muestra de partes que G&G seleccionó con la ayuda del Análisis PQ$. Las celdas híbridas del taller, organizadas alrededor de las rutas de parte más frecuentes en la muestra, estandarizan el proceso para producir estos trabajos. El hecho de que G&G enfatizara en mejorar el proceso para los repetidores ilustra un punto clave: la muestra seleccionada por análisis PFAST debería consistir en partes que representen el mayor valor para el taller. Cualquier cambio de configuración debería dirigirse a suavizar la producción de partes que generan la mayor rentabilidad. “Algunas veces, las prácticas esbeltas pueden forzarlo a usted a hacer todas las cosas correctas alrededor de todo el material incorrecto —dice Gleich—. No es sólo la esbeltez, se trata de manejar un negocio y proveer una oferta competente al mercado”.

Visto por encima, basar la configuración de las instalaciones sólo en una porción de la mezcla total de productos parece ir en contra de la intuición. Si se compararan las rutas de todas las partes, ¿no resultaría en una configuración general más eficiente? Esta lógica falla al no tener en cuenta el hecho de que la muestra seleccionada de trabajos de alto valor representa normalmente una porción desproporcionada tanto del volumen total de producción como de los retornos totales. Ese fue el caso en G&G. Más aún, los productos no incluidos en la muestra podían tener rutas similares o idénticas a las de sus primos de mayor prioridad.

Una clase diferente de celda
El resultado final de los esfuerzos de G&G para suavizar el flujo fue la implementación de configuraciones celulares híbridas. Este arreglo combina la flexibilidad de una configuración de proceso, en la cual las máquinas de tipos similares se agrupan juntas, con los tiempos de producción bajos y los niveles de trabajo-en-proceso de configuraciones celulares dedicadas. La idea es lograr las ventajas de producir en celdas familias de partes identificadas por PFAST, mientras se mantiene también la flexibilidad con tipos de máquinas compartidas cerca la una de la otra. La operación de G&G contiene seis de estas celdas flexibles, cada una arreglada para una familia de proceso separada identificada por PFAST.

Una celda como tal, usada para trabajo de fresado y torneado de tamaño mediano a grande y de mayor valor para G&G, es quizás el mejor ejemplo. La diferencia más obvia entre esta celda y sus hermanas dedicadas más comunes, es que la celda no tiene la forma de una ‘U’. En su lugar, consta de dos líneas paralelas de máquinas, cada una con equipo idéntico (en todo, la celda contiene dos VMC opuestos y dos tornos opuestos, y la familia de proceso comparte un solo HMC). En vez de estar agrupadas, como en el caso de la mayoría de celdas dedicadas, las máquinas están suficientemente separadas para permitir el flujo hacia dentro y hacia fuera en varios puntos.

La lógica detrás de este diseño es evitar el conjunto de puntos de entrada y salida, común a la mayoría de celdas. Esto permite suavizar la producción de varias partes que comparten rutas similares —no necesariamente idénticas—. Por ejemplo, una parte puede fluir del torno a la fresadora, mientras otra puede hacerlo de la fresadora al torno. Si una de esas máquinas está ocupada, la parte puede ser procesada en la máquina idéntica del lado opuesto de la celda. Permitir que los trabajos entren a la celda en cualquier punto, fluyan hacia un lado o hacia otro y crucen la isla como sea necesario, ayuda a asegurar una producción oportuna y eficiente de una variedad de partes con sólo una cosa en común: los procesos usados para producirlas.

Otro ejemplo indica una celda para trabajos de torneado y fresado más pequeños. Esta celda consta de dos tornos alimentados por barra en cada extremo, con una máquina fresadora y un torno de mandril en la mitad. De forma similar a la celda “espejo” descrita arriba, el trabajo puede entrar y salir de cada lado, y una gran variedad de miniceldas puede crearse según la demanda. El tener múltiples tipos de las mismas clases de máquinas ayuda a asegurar que otras opciones estén disponibles si una máquina permanece ocupada. “Sea que estemos torneando o fresando, están organizadas para que las partes fluyan entre cada máquina en el área, con una mínima cantidad de parada del trabajo”, dice Gleich.

Cotizar inteligentemente
Organizar celdas híbridas alrededor de familias de proceso, con base en las similitudes de las rutas de partes, ha llevado a mejoras en el tiempo total entre 40% a 50% y mejoras de productividad entre 20% y 25%, según el trabajo. Sin embargo, la reorganización esbelta de G&G ha incluido también varios beneficios intangibles. Un primer ejemplo es el hecho de que el taller tiene mayor seguridad de poder producir trabajo que entra tan eficientemente como los trabajos largos.

Eso porque las celdas híbridas de G&G son suficientemente flexibles para producir una gran variedad de partes, como lo evidenciaron los beneficios ya logrados en el trabajo pasado y actual. Considerando el limitado número de operaciones de mecanizado alrededor de las cuales se basan estas celdas, cualquier trabajo nuevo probablemente ajustará en una familia de proceso existente. Con esto en mente, la compañía ha buscado enseñar a su fuerza de ventas cómo evaluar los trabajos potenciales a la luz del sistema esbelto que ha implementado. Además de ayudar a desarrollar una cotización apropiada, esto puede mantener las celdas alimentadas con trabajo que seguramente tiene el precio correcto para el cliente y el margen de rentabilidad adecuado para G&G, incluso cuando cae la demanda de trabajos en ciertas familias de proceso.

Por supuesto, esto también asegura que el taller se arraigue con trabajos que puede producir con una ventaja competitiva, mientras que provee la flexibilidad para perseguir una mezcla diversa de trabajos. “Entre más trabajo encontramos que podemos producir exitosamente en estas celdas, mejor —dice Gleich—. Conózcase. Es muy importante ser buenos en ‘no’ cotizar y rechazar trabajos que no se ajustan, esto nos mantiene enfocados en lo que hacemos mejor”.

Más allá del flujo
Organizar partes en familias de proceso e implementar celdas híbridas para suavizar las rutas ha transformado fundamentalmente el negocio de G&G, y no hay razón para que otros fabricantes por contratos no puedan seguir estrategias similares de implementación de la esbeltez. Sin embargo, mientras que la optimización de flujo es la base de la manufactura esbelta en talleres de trabajos, mayores ganancias de eficiencias están disponibles para los talleres que desean dar el siguiente paso, dice Andy Glaser, de Ellison Technologies (West Chester, Ohio).

Glaser dice que el siguiente paso es la automatización. A primera vista, la automatización puede ser benéfica sólo para partes similares producidas en grandes cantidades. Glaser anota que —de forma similar a la manufactura esbelta— este no es necesariamente el caso. La implementación puede ser diferente que en una operación grande tipo ensamble, pero las metas esenciales de los procesos automatizados se siguen aplicando. “La automatización no tiene que ser un robot de seis ejes —explica—. Puede ser cualquier cosa que limite la intervención del operador, como incorporar sondeo de partes en un proceso de mecanizado, cambiar una fijación de manual a hidráulica o instalar un alimentador de barras a un centro de torneado existente, por nombrar unos pocos ejemplos”.

Sin embargo, enfatiza que el flujo debería ser el primero. Automatizar un proceso proveería un beneficio limitado si ocurriese un cuello de botella durante la jornada de una parte hacia o desde esa etapa en su producción. En otras palabras, una vez un taller ha suavizado el flujo de sus partes, puede identificar esas tareas manuales, como desbarbado, soldadura, medición y similares, que podrían constituir buenos candidatos para la automatización. Otra opción puede ser incorporar máquinas-herramienta multipropósito para combinar operaciones desarrolladas en máquinas separadas.

Como Gleich en G&G, Glaser conoció a Irani en una de las jornadas anuales de esbeltez para talleres de trabajos de OSU. Él terminaría colaborando con Irani a incorporar sus ideas, en futuras conferencias, sobre la implementación de automatización como un paso siguiente para optimizar el flujo. Quizás de mayor significado, Glaser se esforzó por traer el mensaje de manufactura esbelta para talleres de trabajos, a los clientes, mediante su rol en Ellison, que distribuye y sirve equipo de Mori Seiki y Fanuc Robotics. Esto se hizo para mantener un principio clave que guía el negocio del distribuidor. “Ellison está comprometido en educar a los fabricantes sobre estrategias para mejorar la productividad antes de venderles nuevos equipos —dice—. Una vez ellos reciben el mensaje fundamental, entonces hablamos sobre nuevos equipos y automatización”.