Escenarios de producción en una Planta procesadora de acero: Un análisis de tiempos muertos vs tiempos productivos, enero 2013
Escenarios de producción en una planta procesadora de acero Un análisis de tiempos productivos vs tiempos muertos Revisión Abril 2016 Por: Leonardo León 1
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n toda planta industrial una de las mayores preocupaciones de la gerencia está relacionada con su productividad y el reto que representa ser cada vez más eficiente para lograr aumentarla.
La productividad de una planta podría especificarse en términos de cantidad de producto realizado (masa, volumen, unidades, etc.) por unidad de tiempo, y puede variar de acuerdo del tipo de industria. En las industrias metalmecánicas y dentro de esta categoría, las plantas procesadoras de acero, es decir, aquellas que toman la materia prima y realizan en ella algún tipo de servicio (alisado, corte, plegado, etc.), la unidad comúnmente empleada para especificar su productividad es la tonelada producida por hora, día, mes o año. En este artículo se aborda un procedimiento para estimar una proyección de producción de algunas máquinas procesadoras de acero, haciendo énfasis en los tiempos productivos y tiempos muertos implícitos como criterios básicos, y se comentan algunos resultados. A partir de esta proyección es posible definir índices o estándares de producción apropiados, los cuales resultan de gran utilidad para jefes de Línea, supervisores, y gerentes de producción. Definiciones Dentro del contexto de una Planta procesadora de acero, se plantean algunas definiciones muy puntuales que serán usadas en este artículo: Ratio de ocupación de máquina.- Se refiere al porcentaje neto de su tiempo que una máquina ocupa para realizar trabajo. No debe confundirse con el tiempo que una máquina permanece encendida (que por lo general es todo el turno). Tiempo muerto.- Se refiere a todas las paras que el operador tiene que realizar, ya sea para realizar trabajos propios de máquina o proceso (p.e.: calibración, traslado y colocación de materia prima, control de calidad, evacuación de producto terminado, etc.) o paras ajenas al proceso productivo (p.e.: no disponibilidad de puente grúa, alimentación y necesidades personales del operador, reprocesos, etc.), en algunos casos inevitables; los tiempos muertos se subdividen en fijos y variables. Tiempo productivo.- Tiempo total requerido para obtener una determinada cantidad de producto. Se podría entender como la suma del tiempo de ocupación de la máquina más los tiempos muertos asociados. Tiempo ocioso.- Tiempo en el que una persona o máquina está parada, teniendo trabajo disponible. No corresponde a un período de descanso o de parada por mantenimiento de la máquina, sino a un tiempo desaprovechado.
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Leonardo León Parra es ingeniero mecánico de la Escuela Superior Politécnica (ESPOL) en Guayaquil, Ecuador. Además cuenta con un Máster en Gestión en Proyectos por la ESPAE, y un Certified Welding Inspector (CWI) por la American Welding Society (AWS). Si desea ponerse en contacto con el autor lo puede hacer al correo electrónico personal:
[email protected]
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Tiempo ocioso unitario.- Corresponde al tiempo ocioso dividido entre la cantidad del producto realizado. Producción.- Cantidad de producto realizado por una máquina. Puede expresarse en diferentes unidades dependiendo de las características específicas de la máquina, pero suele estar asociado a las unidades de la velocidad de la máquina, por ejemplo:
máquina: conformadora de panel de acero ondulado velocidad nominal de conformado: 30 metros/minuto producción: x metros de panel conformado
Producción equivalente.- Es una manera recurrente y práctica de expresar la producción de una máquina en unidades más comunes o manejables. Para el ejemplo anterior la producción equivalente podría especificarse como:
cantidad de bobinas procesadas, cantidad de paneles conformados, producción diaria (en toneladas), y/o producción mensual (en toneladas), etc.
Procedimiento El primer paso es definir algunos datos de entrada tales como la velocidad de la máquina, el tiempo total del turno (en este caso el turno es de 8 horas o 480 minutos), número total de operadores, numero de turnos, días laborables del periodo a evaluar. Además, datos dimensionales de la materia prima y del producto terminado. En esta primera parte se trabajará bajo los siguientes supuestos: i. El análisis está enfocado a un producto tipo, es decir, aquel producto de mayor demanda en una determinada máquina. ii. La velocidad del proceso es constante, y obviamente se establece en base a las dimensiones (especialmente el espesor) del producto tipo definido. La tendencia es que a medida que aumenta el espesor de la materia prima, la velocidad del proceso disminuye. iii. El resto de datos de producción no varían en el período de tiempo evaluado. Bajo estos supuestos, el siguiente paso consiste en definir los tiempos muertos implícitos en el proceso. Como referencia o punto de partida, se puede utilizar tiempos reales, no obstante, esta información generaría una proyección muy conservadora, por lo cual se requerirá de cierta experiencia para afinar objetivamente esta información. Tabla 1. Seteo de Tiempos Muertos en una Máquina Conformadora de Paneles
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En la Tabla 1 se ilustra el seteo de los tiempos muertos fijos y variables para el proceso de conformado de panel de acero ondulado, uno de los productos de la línea de negocio Paneles. Nótese que a pesar de que el objetivo es generar una proyección lo menos conservadora, tampoco se hace una abstracción total de las distorsiones reales del proceso productivo de la Planta, ejemplo de aquello es tomar en cuenta las paras por la indisponibilidad de un puente grúa. Incluir esta distorsión puede resultar útil para analizar la situación ideal en que siempre está disponible el puente grúa y ver cómo afecta la producción (evaluar la sensibilidad). Con la información precedente es posible elaborar una plantilla de cálculo como la que se muestra en la Tabla 2, en la cual como primera columna se fijan arbitrariamente ratios de ocupación de máquina en intervalos apropiados. En una segunda columna se calcula automáticamente el tiempo equivalente en minutos tomando como referencia 480 minutos para un turno de ocho horas. Por ejemplo, en la primera fila de la Tabla 2, el tiempo de máquina equivalente a un 5% es igual a 0.05 multiplicado por 480 minutos, lo que da como resultado 24 minutos. En una tercera columna se calcula el tiempo muerto total requerido para 24 minutos de tiempo de máquina, el cual es igual a la suma de los 80 minutos de tiempo muerto fijo más los tiempos muertos variables que dependen, como se puede observar en la tabla 1, de la cantidad de bobinas que se coloquen, de la cantidad de pallets que se retiren, y de la cantidad de planchas conformadas, por lo tanto se requiere de este cálculo previo. Un tiempo muerto inevitable y muy importante para garantizar la calidad del producto es el “tiempo ocupado para realizar control de calidad”. Normalmente está actividad consiste en: realizar un control dimensional y un control visual, y además anotar dicha información en un registro. La magnitud final de este tiempo depende del tamaño de muestra definido para el proceso. Para el caso particular de la conformadora de paneles, se establece (ver Tabla 1) que cada medición debería tomar tres minutos. En una cuarta columna se calcula el tiempo productivo, que consiste en la suma del tiempo de máquina más los tiempos muertos. Automáticamente es posible calcular a que ratio corresponde el tiempo productivo obtenido respecto a los 480 minutos del turno (columna 5). Aquí es importante notar la diferencia que hay entre el ratio de máquina y el ratio productivo incluido los tiempos muertos. Tabla 2. Proyección de Producción para Conformadora de Paneles*
Nota. Datos usados para el cálculo: velocidad de conformado=30m/min; bobina de 5.7 ton; panel de 3.6 m de longitud; No. planchas por pallet=400 un.
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Nótese en la columna 4 de la Tabla 2 que el tiempo productivo no alcanza los 480 minutos disponibles por turno, esto es, queda un “tiempo ocioso”, que como era de esperarse, disminuye a medida que el ratio de máquina aumenta, es decir el proceso es más eficiente (ver columna 6). Podría resultar útil definir una octava columna para calcular el tiempo ocioso unitario. En este caso se calcula el tiempo ocioso que hay entre cada bobina para tener una idea del tiempo que se estaría perdiendo al pasar de una bobina consumida a otra bobina recién puesta. En la novena columna se calcula la correspondiente producción obtenida para un determinado tiempo de máquina. En la Tabla 2, la producción se expresa en metros conformados ya que la velocidad de la máquina está especificada en metros por minutos. A partir de estos valores de producción se calculan otras cuatro columnas para mostrar una producción equivalente en unidades más útiles y más sencillas de controlar, tales como:
cantidad de bobinas procesadas, cantidad de paneles conformados, producción diaria (en toneladas), producción mensual (en toneladas)
En la última parte de la tabla, con los datos de la columna de producción diaria se calculan dos tipos de índices de producción: (a) los kilogramos producidos por hora de máquina, y (b) las horashombre requeridas para producir una tonelada de producto. Aplicación real En enero del año 2013 se presentó una demanda de paneles ondulados que representaba procesar 417 toneladas (aproximadamente 73 bobinas) de acero galvanizado en un plazo de 10 días. Para cumplir con este pedido se trabajó en dos turnos con horarios extendidos de 10 horas. En la práctica, este tonelaje fue procesado en 13 días lo que equivale haber trabajado a un ratio de máquina del 62% versus el 72% físicamente disponible para esta máquina (ver Tabla 4) según las condiciones definidas, y a un 85% de ocupación global. Discusión de Resultados y Conclusiones A partir de los resultados obtenidos en la proyección de producción mostrados en la Tabla 2, es posible definir un intervalo de producción apropiado, tomando como criterio de selección el tiempo ocioso (que debería tender a cero) y con menor ponderación, la producción equivalente (por ejemplo: número de bobinas procesadas). A partir de esto se puede conocer índices de producción apropiados como se muestra en la Tabla 3, los cuales podrían servir como referencia para evaluar la gestión de la Línea de producción. Tabla 3. Rango hh/ton Máquina Slitter Perfiladoras Conformadora de paneles Alisadora p. Cizalla 6m Plasma Oxiacetileno Plegadora Ensambladora Pórticos SAW Pintura
Rango 0,15 1,04 1,11 0,13 0,94 1,62 1,54 2,42 1,94 5,41 0,44
Producto tipo 0,16 1,14 1,20 0,15 0,99 1,68 1,61 2,53 2,08 5,78 0,46
Bobina CRC 1220x2 mm /17,2 ton Correa G-60x30x10x2x6000 mm Panel 800x3600x0,2mm Plancha 1500x6000x6 mm Fleje 150x6000x8 mm Fleje 150x6000x10 mm Fleje 250x12000x12 mm Canal C-250x100x5x6000 mm Viga I 350x150x6x10x6000 mm Viga I 350x150x6x10x6000 mm Viga I 350x150x6x10x6000 mm
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Como se puede observar a partir de los resultados de la última fila de la Tabla 2, para el proceso de conformado de paneles ondulados, y en general para todos los procesos, los ratios de ocupación de la máquina no alcanzan el 100% debido básicamente a las distorsiones o tiempos muertos inevitables en el proceso. En el caso presentado, unos de los tiempos muertos más significativos es el requerido para trasladar y colocar la bobina. Para contrastar con otros procesos se indican algunos ratios máximos de ocupación de máquina:
conformadora de paneles ondulados, 72% corte en caliente con plasma, 60% corte en caliente oxiacetileno, 78% soldadura SAW-pórtico, 63%
Esta plantilla de cálculo de producción resulta útil para estimar la producción mensual o evaluar la factibilidad de cumplir con un pedido en particular bajo ciertas condiciones específicas (del cliente o estrategias internas). Por ejemplo puede presentarse el caso en el que dado un determinado tonelaje de materia prima, se plantee su procesamiento en un tiempo específico; aquí se podría hacer ajustes (iterar) a los datos de entrada para determinar bajo qué condiciones es posible alcanzar tal producción. La plantilla de cálculo descrita se enfoca a un tipo de producto predefinido. Si se tuviera el caso en que la máquina fabricara varios tipos de productos, como normalmente ocurre, se podría calcular un promedio ponderado de índices de producción conociendo el porcentaje de pedidos de los productos de interés. Desde un punto de vista de mejora continua la información proporcionada en esta proyección resulta útil pues permite visualizar las sensibilidad de ajustes (reducción) realizados a los tiempos muertos, de modo que se pueda concluir cuantitativamente si dicho ajuste produciría un aumento relevante o sustancial de la producción por ejemplo.
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