En un mundo altamente dinámico, los sistemas de producción juegan un papel crítico en la competitividad de una organización, debido a los cambios tecnológicos, económicos, políticos y sociales en el entorno.
Introducción a la Producción Esbelta
La producción esbelta es una teoría fundamental para el mejoramiento de la productividad y la competitividad de las empresas de manufactura y servicios. La globalización de mercados exige a las organizaciones mantener estándares de clase mundial en sus procesos, entendiendo que toda ventaja competitiva es temporal y existe la necesidad de someterse a constantes procesos de adaptación por parte de todos los miembros de la red de valor.
La adopción de paradigmas de producción, aplicación de metodologías, técnicas y herramientas a través del tiempo han mostrado tener una tendencia hacia el reduccionismo y se han enfocado a resolver situaciones específicas, aunado a lo anterior han dejado de considerar en determinados momentos el factor humano, considerado como uno de los desperdicios descritos en la teoría de producción esbelta.
Estableciendo que los sistemas de producción no solo responden a las restricciones cuantitativas bien definidas, sino también a las variaciones cualitativas que el factor humano introduce en su operación, y que la identificación y eliminación de desperdicios (entendido como desperdicio toda aquella actividad que no agrega valor, pero sí un costo y trabajo) requieren la implementación de un proceso continuo y sistemático a través de un modelo.
Se identifica que uno de los problemas fundamentales al que se enfrentan las organizaciones es la necesidad de diseñar procesos con base en una visión sistémica que les permita identificar características emergentes y mejorar toda área de oportunidad en el sistema, a través de mejoras tecnológicas, económicas, sociales y políticas en sus procesos de gestión y producción.
La aportación de esta investigación es ofrecer una solución a la problemática mencionada, mediante la propuesta de un modelo sistémico a los responsables de la gestión de sistemas productivos, que caracterice un conjunto de estructuras a través de redes de Petri, el cual puede ser empleado como una herramienta que apoya en el proceso de estudio, análisis y toma de decisiones, para la mejora estratégica del sistema, empleando métodos, técnicas y herramientas eficientes propuestas en la teoría de producción esbelta.
El modelo permite identificar los diferentes tipos de relación que pueden establecerse entre los elementos y la sensibilidad que las variables tienen mediante la interacción y evolución a través del tiempo. Lo antes mencionado se obtiene en función del conjunto de decisiones estratégicas a través de las cuales se va a configurar la estructura productiva de la organización, estas incluyen el conjunto de decisiones tendentes a la mejora continua, mediante la elección, configuración y distribución de los factores productivos fijos y variables, instalaciones, sistemas de información, recurso humano y materiales, para que la capacidad de creación de valor, como medida de eficiencia del sistema productivo, sea la máxima posible.
El trabajo parte definiendo conceptualmente la relación que existe entre la ciencia de sistemas y la cadena de suministro, posteriormente el diseño del modelo se ubica en el contexto del eslabón de manufactura.
Análisis Sistémico de la Cadena de Suministros
En su acepción más amplia, la teoría general de sistemas se presenta como una forma sistemática y científica de aproximar y representar la realidad. Al mismo tiempo, juega un papel muy importante en la investigación para orientar los análisis desde una perspectiva holística e integradora.
Hasta la aparición de la teoría de sistemas, los diferentes planteamientos formulados para el estudio de las organizaciones se realizaban desde una concepción limitada al entenderla como un sistema cerrado. Sin embargo, una concepción integral de dicho planteamiento rompió con este paradigma tradicional introduciendo el concepto de sistema abierto.
Desde esta perspectiva el estudio de las organizaciones supone una necesaria interrelación entre el sistema estudiado y su entorno, de tal manera que se asume la existencia de una serie de relaciones de interinfluencia constante e intercambio continuo de elementos.
Desde el punto de vista sistémico, una cadena de suministro se define como un sistema integrado por diversas empresas relacionadas entre sí, que trabajan en armonía con el propósito de alcanzar objetivos comunes tanto de la organización como de sus integrantes, que mantienen una constante dinámica de interacción con su medio ambiente.
En la Figura 1 se muestran los elementos principales que conforman una cadena de suministro, se encuentran por una parte los procesos de transformación, abastecimiento y almacenamiento tanto de insumos como de productos terminados, y por otra, los de distribución, colocación y entrega final del producto.
Producción Esbelta y el Sistema de Producción de Toyota (TPS)
El paradigma de producción esbelta está basado en su totalidad en el Sistema de Producción de Toyota (TPS), nació en Japón y fue concebido por los grandes gurús, entre ellos: Sakichi Toyoda, Kiichiro Toyoda, Eijy Toyoda, Taiichi Ohno, Shigeo Shingo y W. Edwards Deming. En 1990 James P. Womack, Daniel T. Jones y Daniel Roos, del Massachusetts Institute of Technology (MIT) analizaron la evolución de los sistemas de gestión de producción, y a través de esto definen un conjunto de principios y conceptualizan el paradigma de producción esbelta.
Producción esbelta es un paradigma que tiene como base un proceso continuo y sistemático de identificación y eliminación de desperdicios. Establece una filosofía de gestión enfocada a la creación de valor, para poder entregar el máximo valor para los clientes, utilizando para ello los mínimos recursos necesarios. Esta eliminación sistemática se lleva a cabo mediante trabajo con equipos de personas bien organizados y capacitados.
La creación de valor se focaliza en la reducción de los ocho tipos de desperdicios en productos manufacturados eliminando el desperdicio, mejorando la calidad y reduciendo el tiempo de producción y el costo.
Se han identificado ocho tipos de desperdicios que no agregan valor al proceso de manufactura, estos desperdicios son: sobreproducción, inventario, reparación y rechazos, movimientos innecesarios, procesamiento incorrecto, tiempo de espera y talento humano.
En la Tabla 1 se clasifican los métodos, herramientas y técnicas que se proponen en la teoría de producción esbelta, con el objetivo de eliminar los desperdicios.
Tabla 1. Metodologías, Herramientas y Técnicas en Producción Esbelta
(Aquí iría la tabla clasificando las metodologías, herramientas y técnicas de la producción esbelta)
Metodología de Simulación
Un proyecto de simulación es de naturaleza dinámica, para llevarla a cabo se proponen las siguientes fases:
- Formulación del problema.
- Diseño del modelo conceptual.
- Recolección de datos.
- Construcción del modelo.
- Validación del modelo.
Redes de Petri (RdP)
El modelo se desarrolló empleando la metodología de redes de Petri (RdP). Una RdP es un grafo orientado en el que intervienen dos clases de nodos, llamados lugares y transiciones, unidos por arcos orientados, de manera alternada. Un lugar puede tener un número positivo o nulo de marcas.
Las RdP proporcionan una herramienta matemática y gráfica de modelado para la descripción formal de sistemas de eventos discreto, tienen un alto potencial descriptivo y permiten una representación clara de sistemas cuya dinámica se caracteriza por la concurrencia, sincronización, exclusión mutua y conflictos, facilitando con ello la descripción y la elaboración de modelos, así como la posterior implantación de sistemas.
Como herramienta gráfica, las RdP son empleadas como una representación de los sistemas, utilizando marcas para simular la dinámica y las operaciones concurrentes; como herramienta matemática, las RdP permiten obtener modelos gobernados por el comportamiento del sistema.
Definición formal: Una red de Petri generalizada es una cuádrupla R=<P, T, α, β> tal que:
- P es un conjunto finito y no vacío de lugares.
- T es un conjunto finito y no vacío de transiciones.
- PT=Φ; es decir, lugares y transiciones son conjuntos disjuntos.
- β: TxPN es la función de incidencia posterior.
Definición gráfica: Una RdP se representa esquemáticamente por lugares y transiciones en una gráfica orientada. Tal como se observa en la Figura 2, los lugares se representan por circunferencias y las transiciones por barras. Existe un arco que va del lugar pi a la transición tj si y sólo si α (pi, tj) 0. Análogamente, existe un arco que va de la transición tk al lugar pi si y sólo si β (tk, pi) 0. Cada arco se etiqueta con un entero natural, α(p, t) o β(t, p), que se denomina ponderación del arco. Por convención, un arco no etiquetado posee una ponderación unitaria.
Modelo del Sistema de Producción de Neumáticos
El diseño del modelo consiste en la propuesta de un conjunto de estructuras que caracterizan los desperdicios identificados a través de la teoría de producción esbelta, los cuales se presentan en diferentes etapas de un sistema productivo. El modelo tiene como objetivo identificar y representar componentes, flujos de información y flujos de materiales a través del formalismo de RdP, y eliminar aquellos desperdicios mediante la reconfiguración de la red.
La reconfiguración está en función de un conjunto de indicadores de desempeño. Estos permiten evaluar el desempeño de la red de forma global y permiten tener una visión para decidir si la mejora establecida es una propuesta viable.
Descripción del Sistema de Producción de Neumáticos
El sistema en estudio es una planta de producción de neumáticos localizada en Ciudad de México. El proceso debe garantizar que cada neumático reúna los más altos estándares de calidad, motivo por el que la presente investigación integra el paradigma de producción esbelta al proceso.
De forma breve, el proceso se describe a través de las siguientes etapas:
- El caucho natural y sintético es cortado en piezas pequeñas y sometido a calentamiento, con la finalidad de simplificar y acelerar el proceso de mezcla.
- Esta mezcla, que consiste en el recorte longitudinal, molienda, es realizada después de añadir varios aditivos como azufre, óxido de zinc y carbón negro.
- En este punto el caucho puede ser procesado en una de las cinco formas diferentes de producción para manufacturar uno de los tres tipos de productos que forman parte del neumático. Estos 3 elementos son:
- Alerón: Los alerones son producidos colocando el caucho mezclado en un estrujador para formar tiras de caucho que luego son cortados a las longitudes deseadas, y endurecidos en una prensa de curado para formar los alerones.
- Cámaras: Ya que las propiedades físicas del caucho usado para producir las cámaras difieren del caucho usado para producir los neumáticos y los alerones, se requerirá de un proceso adicional. El caucho mezclado es pasado a través de un colador antes que sea colocado en la mezcladora de rodillos. Después de mezclado, un estrujador forma las tiras de caucho que son unidas y prensadas para formar la cámara del neumático.
- Neumáticos: La línea de manufactura de neumáticos contempla las siguientes fases:
- Huella o banda de rodadura: El caucho mezclado es alimentado en un estrujador para formar la huella o banda del neumático. Después de este proceso, la huella o banda es enviada a la máquina formadora de neumáticos.
- Capas: El material usado como la capa de los neumáticos es una tela engomada hecha del caucho y cordones de nylon en una calandria de rodillos múltiples. Después que cada capa de este material es cortada en un ángulo específico, es enviado a la máquina formadora de neumáticos.
- Listones: Los listones en forma de anillo usados para formar los listones de las llantas son hechos automáticamente por una serie de máquinas que usan alambres recubiertos...
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