Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Autora: Blanca Martínez Cardeso Tutor: Alejandro Escudero Santana Dpto. DOIGE II Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Autora: Blanca Martínez Cardeso Tutor: Alejandro Escudero Santana Dpto. DOIGE II Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 v Proyecto Fin de Carrera: Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Autora: Blanca Martínez Cardeso Tutor: Alejandro Escudero Santana El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2020 El Secretario del Tribunal vii A mi familia A mis maestros ix Agradecimientos Este trabajo ha sido posible gracias a los conocimientos adquiridos en la asignatura Sistemas Integrados de Producción, impartida por Alejandro Escudero Santana en la Universidad de Sevilla, y al apoyo de mis compañeros del departamento de Hipercompetitividad (CAP) de la Factoría de Renault de Sevilla 2, los cuales generosamente han compartido conmigo su experiencia y su tiempo. Gracias a mi familia, en especial a mi madre, por ayudarme a superar las malas rachas e impulsarme a lograr todos mis objetivos. No puedo olvidar a mis amigos y compañeros Javier Pamos Serrano, Sara Velasco Aguilar e Inmaculada García Díaz, quienes me han acompañado durante mi trayectoria en la Universidad y mi etapa en el equipo de Formula Student de Sevilla (ARUS) y han sido una fuente de inspiración, motivandome a sacar lo mejor de mi. Blanca Martínez Cardeso Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales Sevilla, 2020 xvii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2-1: Operarios en 1914 5 Figura 2-2: Operarios en la actualidad 5 Figura 2-3: Cronología de la historia de Lean Manufacturing 6 Figura 2-4: Diagrama TPS 6 Figura 2-5: Muda, Muri y Mura 7 Figura 2-6: Diagrama Hoshin Kanri 8 Figura 2-7: Ilustración del efecto del Stock 9 Figura 2-8: Diagrama de espina de pez 10 Figura 2-9: Ciclo de Deming 10 Figura 2-10: Ejemplo VSM 16 Figura 2-11: Ilustración 5S 18 Figura 2-12: Célula de fabricación 20 Figura 2-13: Tarjeta Kanban 20 Figura 2-14: Diagrama Kanban de transporte 21 Figura 2-15: Ilustración Kanban de producción 21 Figura 2-16: Ilustración Heijunka 22 Figura 2-17: Ilustración OEE 26 Figura 2-18: Ejemplo Pokayoke 27 Figura 3-1: Polimerización de resina 29 Figura 3-2: Sintetización de polvo por láser 30 Figura 3-3: Inyección de material 30 Figura 3-4: Interfaz del software Cura 31 Figura 3-5: Efecto de la altura de capa 32 Figura 3-6: Tipos de mallado 32 Figura 3-7: Efecto del porcentaje de relleno 32 Figura 3-8: Soportes en la impresión 33 Figura 4-1: Primer anuncio de Renault 34 Figura 4-2: Marcel Renault 1902 35 Figura 4-3: Primer rombo de Renault 35 Figura 4-4: Alianza con Nissan 36 Figura 4-5: Spark-Renault SRT 01E, 2014 37 Figura 4-6: Megane y Kadjar 37 Figura 4-7: Un operario en la línea de montaje J en la factoría de Sevilla 38 Figura 4-8: Layout de Montaje J 39 Figura 4-9: Líneas de mecanizado del TFA 39 Figura 4-10: Layout montaje TLX 40 Figura 4-11: Despiece caja de velocidades TL4 40 Figura 4-12: Herramienta de las 4 cajas 42 Figura 4-13: Sistema sincronizado APW 43 Figura 4-14: Sincronización con el cliente por etapas 44 Figura 4-15: Trayectoria de la mejora contínua 45 Figura 5-1: Anycubic I3 Mega 46 Figura 5-2: Creality CR10 47 Figura 5-3: Mecanismos de unión 48 Figura 5-4: Excel de producción 50 Figura 5-5: Muestra del indice del catálogo 51 Figura 5-6: Ejemplo documentación del catálogo 52 Figura 6-1: Mesa de trabajo TFA 54 Figura 6-2: Etiquetado de las piezas 54 Figura 6-3: Antes y después mesa de retoque TLX 55 Figura 6-4: Cesta de recambios 55 Figura 6-5: Impresión en vertical 56 Figura 6-6: Antes y después mesa de trabajo 56 Figura 6-7: Serigrafiado de los moldes 57 Figura 6-8: Distribución obsoleta de los útiles 57 Figura 6-9: Reagrupación de los útiles 58 Figura 6-10: Pinza para guantes 58 Figura 6-11: Antes y después de la señalización de producción 59 Figura 6-12: Antes y después isla de mecanizado 60 Figura 6-13: Prueba de prototipo 60 Figura 6-14: Prueba del primer perchero 61 Figura 6-15: Antes del perchero 61 Figura 6-16: Después del perchero 62 Figura 6-17: Notificación cambio 63 Figura 6-18: Prueba con las diversidades de carter 64 Figura 6-19: Prueba con las diversidades de CSC 64 Figura 6-20: Espacio libre en el pallet y elemento a reubicar 65 Figura 6-21: Primeros diseños del transportador 65 Figura 6-22: Kiting final 66 Figura 6-23: Probando la ergonomía 67 Figura 6-24: Diana de impresión 3D 68 Figura 6-25: Soporte con hueco para detector 68 Figura 6-26: Soporte con detector 69 xix Figura 6-27: Ejemplo de pokayoke 70 Figura 6-28: Reposición de la carcasa del sensor 70 Figura 7-1: Columnas del control económico 72 Figura 7-2: Esquema del flujo de la información 75 5 1 INTRODUCCIÓN l fin de este trabajo es estudiar los beneficios que trae consigo la aplicación de herramientas Lean en la industria, concretamente en el sector de la automoción. A pesar de no ser un fenómeno novedoso en la literatura, las herramientas Lean son aún un instrumento poco explotado en España, es por ello que su aplicación suscita un gran interés. Estas herramientas surgen en el sector automovilístico, donde presentan muy buenos resultados, pero su aplicación es extrapolable a cualquier otra industria ya que el objetivo de esta práctica es optimizar los recursos disponibles para obtener mejores resultados, por ello, cualquier actividad comercial o cotidiana puede ser objeto de estudio y mejora. Además de estudiar el resultado que ofrecen las herramientas Lean, con este trabajo se pretende analizar el beneficio de involucrar la tecnología de impresión 3D en el desarrollo de las herramientas. Esta tecnología es realitvamente nueva y comienza cada vez más a tomar protagonismo en muchas industrias. El escenario de este trabajo es la factoría de Renault de Sevilla, en este taller se producen cajas de velocidades y algunos de los componentes que la conforman. La poca variabilidad en los procesos y el voluminoso flujo de producción hacen del escenario un objeto idóneo de estudio. 1.1 Objetivos El objetivo principal del trabajo es demostrar cómo las herramientas Lean ayudan a economizar la producción de las cajas de velocidades de la factoría Renault de Sevilla de forma directa e indirecta. Este ahorro será consecuencia de la suma de pequeñas acciones en distintas áreas de la planta de producción. También se tiene como punto de mira analizar las distintas aplicaciones que ofrecen las impresoras 3D, así como la gestión optima de trabajos que manufactura cada impresora para aprovechar bien los recursos: tiempo y material de impresión. El fin de este trabajo es también poder ofrecer al lector unas nociones de lo que consolida la filosofía Lean, así como la tecnología de impresión 3D. A través de este documento se pretende demostrar como la buena práctica de estas herramientas ofrecen un gran beneficio. E Si he podido ver más lejos es porque estoy sentado sobre hombros de gigantes. - Isaac Newton - Introducción 2 Finalmente se quiere dar a conocer la dinámica de la empresa, la cual lleva implementando en su día a día estas herramientas desde hace muchos años y es el ejemplo perfecto de cómo haciendo buen uso de la filosofía Lean se obtienen grandes resultados no solo a largo plazo, si no también de forma inmediata. 1.2 Estructura Este documento está compuesto por 7 capítulos que se detallan a continuación: • En el primer capítulo se expresa la motivación que ha encauzado el desarrollo del trabajo y los objetivos que se persiguen con el mismo. A su vez se presenta cómo está estructurado el trabajo y los distintos capítulos que lo componen. • En el segundo capítulo se presentan las herramientas Lean, que son la base del desarrollo de la actividad documentada. Lo común sería empezar el documento presentando la empresa y su estado actual pero se ha alterado el orden para poder entender mejor la dinámica de Renault puesto que, al inicio del trabajo, ya implementaba herramientas Lean en la factoría objeto de estudio. Por este motivo y para ofrecer al lector un mejor entendimiento del escenario es interesante comenzar estudiando qué son las herramientas Lean en primer lugar. El capítulo comienza con el nacimiento de la filosofía Lean, recorriendo todos los acontecimientos que han ido perfilando esta corriente de trabajo. Tras estudiar el contexto histórico-social se procede a profundizar punto por punto en qué consisten estas herramientas y el modus operandi. • A continuación se desarrolla en el tercer capítulo la tecnología de impresión 3D. Se presentan las distintas variantes que ofrece esta herramienta y sus aplicaciones. Finalmente se muestra la técnica de impresión que se ha implementado en el desarrollo del trabajo. • En el cuarto capítulo se presenta la empresa, la factoría Renault de Sevilla. El capítulo comienza haciendo un recorrido por la historia de la compañía, y a continuación se presenta la dinámica de trabajo de la factoría de Sevilla. Finalmente se trata con detalle el APW, que es el estándar de actuación Lean con el que trabaja Renault en todas sus fábricas. • En el quinto capítulo se explica cómo las impresoras 3D del departamento de hipercompetitividad de la empresa ayudan a implementar las herramientas Lean, también se presenta la dinámica de trabajo con la que se procura optimizar los recursos de esta tecnología: el tiempo y los materiales. • El sexto capítulo desarrolla proyecto por proyecto la implementación de las herramientas en las distintas áreas de trabajo y los resultados que se han obtenido. • Finalmente, en el séptimo y último capítulo, se hace una pequeña reflexión de los resultados obtenidos y se plantean líneas futuras de mejora. 5 2 LEAN MANUFACTURING l principal objetivo de cualquier industria es aumentar los beneficios que proporciona el desarrollo de su actividad. Para ello es crucial minimizar los gastos que genera la producción ya que: 𝐵𝑒𝑛𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜 =𝐼𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑜𝑠 −𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜𝑠 Para minimizar estos costes es interesante realizar acciones de mejora que no demanden ningún coste adicional, o que este sea mínimo. Es por ello que cuando surgen problemas en la industria es interesante analizar las causas que lo ha generado y llegar al origen del mismo para evitar que vuelva a suceder en un futuro y, posteriormente, solucionar el conflicto. Esta práctica no es común en muchas industrias que, cuando se encuentran con un problema, más allá de estudiar su origen y aplicar estratégias más sofisticadas para solucionarlo, acuden a una solución rápida -no necesariamente sencilla ni barataque les permita seguir con la producción lo antes posible. Lean Management puede concebirse como una filosofía de mejora contínua que pretende sacar el máximo provecho de la actividad comercial, para ello hace uso de unas serie de herramientas que solventan los problemas con los que puede encontrarse la empresa e intenta prevenir futuros altercados para así evitar enfrentarse con una gran crisis durante el desarrollo de la producción. A lo largo este capítulo se explicaran detalladamente estas herramientas, así como los aspectos más importantes de esta forma de trabajo. 2.1 Contexto 2.1.1 ¿Qué es LEAN Manufacturing? El significado de ‘Lean’ en español es magro, desgrasado. Los términos ‘Producción desgrasada’, ‘Manufactura esbelta’ o ‘Producción ajustada’, ejemplos de cómo se ha traducido al Castellano el término en inglés, hacen referencia a una forma de trabajar basada en la eliminación de aquellos elementos que no aportan valor a la producción. Se define Lean manufacturing como una cultura de gestión que, haciendo uso de una serie de herramientas, persigue la mejora contínua en la producción mediante la identificación y eliminación del despilfarro. Se identifica como despilfarro todo elemento o proceso que no aporta valor al producto o que no es absolutamente esencial para fabricarlo. Esta práctica se sustenta en el valor de las personas y en el trabajo en equipo. Los objetivos que persigue son: • Eliminar los despilfarros • Alcanzar un suministro just in time • Crear un compromiso a largo plazo con los proveedores, basando la relación en la confianza y la transparencia • Fomentar el trabajo en equipo valorando la participación de los empleados en decisiones de producción • La calidad total E Lean Manufacturing 4 Esta metodología tiene muchos términos adoptados del Japones y el Inglés y, aunque en su gran mayoría se han traducido al Castellano, a lo largo de este trabajo se respetaran generalmente las nomenclaturas originales de dichos términos. Es por ello por lo que se hablará de ‘Lean mannufacturing’ en lugar de ‘Manufactura esbelta’ 2.1.2 Contexto histórico. 2.1.2.1 1880-1914: Avances Industriales Para poder contextualizar el nacimiento del Lean mannufacturing es importante remontarse a la Segunda revolución industrial. Impulsado por la Primera guerra mundial, comenzó un proceso de industrialización con un gran foco en Estados Unidos, que fue expandiendose rápidamente por muchos países. Este cambió fue posible gracias a la introducción de nuevas fuentes de energía como la electricidad y el petróleo y a la explotación de nuevos materiales como el acero. Es en esta época cuándo comienzan a desarrollarse las primeras máquinas automáticas que sustituyen parcial o totalmente el trabajo del operario y suministran materia prima transformada, lista para complementar otro producto o para ser utilizada. Coetánea a la Segudnda revolución industrial, comienza a su vez la primera globalización. Gracias a nuevos medios de transporte, como el automóvil y el avión, y al uso de nuevos canales de comunicación, como el teléfono y la radio, se agiliza el comercio internacional y surgen grandes migraciones de personas. Frederik Taylor contribuyo notablemente al avance del desarrollo industrial cuando en 1911 concivió un nuevo sistema de organización laboral, en el que los procesos de fabricación se dividían en tareas más simples para poder ser repartidas entre todos los trabajadores. Como consecuecia aumentó notablemente la productividad y bajaron los tiempos de proceso. Esta nueva práctica recibe el nombre de Taylorismo y no solo trajo con ella un aumento en la eficiencia de la producción al eliminar movimientos innecesario de los operarios y disminuir los tiempos de producción, si no que, además, permitió la especialización de los obreros en tareas concretas. La propuesta de Taylor está basada en el método científico. En el marco histórico del final de la Primera guerra mundial, Hernry Ford revolucionó la forma de trabajar cuando en 1914 presenta un innovador proceso de producción, la línea de ensamblaje. En sus inicios, Ford manufacturaba los coches de uno en uno, empleando una media de 8 días en fabricar un automóvil. Esto hacía que valor final del producto fuera inalcanzable para muchas personas – y proocaba que cada automóvil fuera distinto ya que no se fabricaban igual –. Con el afán de abaratar el precio del modelo T para que mucha más gente pudiera adquirilo, Ford ideó la producción en cadena. La dinámica del trabajo es la siguiente: se divide el proceso de fabricación en tareas menores y, siguiendo una misma secuencia, se va transportando el producto por un recorrido predefinido. Durante este recorrido el producto va sufriendo distintas transformaciones según la estación de montaje en la que se encuentre. Así a finales de 1914 el modelo T de Ford se ensamblaba en 1 hora y 33 minutos. El impacto que tuvo la línea de montaje y la evolución que supuso fue tal que hoy en día se sigue fabricando con la misma dinámica que entonces. 5 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Figura 2-1: Operarios en 1914 Figura 2-2: Operarios en la actualidad 2.1.2.2 Familia Toyoda: Historia del sistema de producción Toyota o Toyotismo Es a la familia Toyoda a la que se le da mayor reconocimiento en cuanto a Lean se trata, pues este sistema está muy inspirado en el Toyotismo. Sakichi Toyoda fue un gran inventor Japonés. Uno de sus inventos más importantes tuvo lugar en 1890, cuando creo telares automáticos y asimismo automatizó la detección de la rotura del hilo en el telar, haciendo que la máquina se detuviera y visualmente advirtiera al operario. A esta forma de trabajar la denomino jidoka: automatización de los defectos. Kiichiro Toyoda, hijo de Sakichi, fue el precursor de lo que hoy en día se conoce como suministro just in time. En 1933 comenzó la Toyota Motor Corporation, cuyo sistema de producción just in time responde a la necesidad que había entonces de aprovechar los escasos recursos que quedaron tras la guerra de la forma más eficiente posible. Es por eso que Kiichiro se centró en producir pequeños volúmenes de cada modelo de automóvil para poder tener la opción de ser más flexible ante un cambio en alguno de los modelos o en la tendencia de la demanda o bien por estar desprovisto de algún material. El gran auge de Toyota tuvo lugar cuando más adelante Eiji Toyoda y Taiichi Onho tomaron las riendas de la compañía al suceder a Kiichiro. Llevaron la empresa al éxito y reconocimiento internacional haciendo buena práctica de la producción just in time. Lean Manufacturing 12 El coeficiente de despilfarro es un indicador del nivel de despilfarro en la actividad de estudio. En la teoría de medición de despilfarro se desenglosa este valor en tres fuentes distintas: • Improductividad causada por mano de obra directa (Cact) • Negligencas en la gestión (Cg) • Despilfarro por absentismo (Cabs) Dicho esto se tiene que: 𝐶𝑑 = 1 + 𝐶𝑎𝑐𝑡 +𝐶𝑔 +𝐶𝑎𝑏𝑠6 Para determinar el nivel de despilfarro asociado a cada causa se introducen los siguientes parámetros, medidos en [horas/operario]: • Tiempo a control (TC): es el tiempo durante el cual los operarios han producido con normalidad. • Tiempo a no control (TNC): durante este tiempo los operarios no han podido producir con normalidad debido a fallos de gestión tales como falta de material o de programación de la producción. • Tiempo de presencia (TP): mide el tiempo total que el operario ha empleado en su jornada, es la suma del tiempo a control y el tiempo a no control. Es el tiempo que la empresa remunera. El cálculo de los parámetros que componen el coeficiente de despilfarro es el siguiente: 𝐶𝑎𝑐𝑡 =𝑇𝐶 𝐶𝑀𝑇𝑁 − 16 𝐶𝑔 =𝑇𝑁𝐶 𝐶𝑀𝑇𝑁6 El cálculo del coeficiente de despilfarro por absentismo (Cabs) no es tribial. Es el tiempo que emplean los operarios en realizar actividades no relacionadas con el proceso productivo tales como ir al servicio o salir a fumar. Cuantificar estos tiempos es tarea árdua. Hoy en día algunas empresas utilizan herramientas de control para poder medirlo, algunos ejemplos de estas herramientas son: fichar las horas no trabajadas con tarjetas electrónicas, huella digital u hojas de firmas, videovijilancia, etc. El artículo 20.3 del Estatuto de los trabajadores establece que: El empresario podrá adoptar las medidas que estime más oportunas de vigilancia y control para verificar el cumplimiento por el trabajador de sus obligaciones y deberes laborales, guardando en su adopción y aplicación la consideración debida a su dignidad humana y teniendo en cuenta la capacidad real de los trabajadores disminuidos, en su caso. El objetivo de esta teoría es ser capaces de, no solo medir si no, determinar la fuente del despilfarro para poder tener más acotados los posibles fallos que han desembocado en la mala praxis de aquella tarea. Tiempo no Control Tiempo Estándar (CMTN) Tiempo extra por bajo desempeño Tiempo extra por fallos de gestión Tiempo a Control Tiempo total de ejecución de la tarea 13 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción 2.3.2 7+1 despilfarros A continuación se van a definir aquellos elementos que encarecen el proceso productivo. Todos ellos generan un coste directo a la empresa e impiden la mejora continua. Se dividen en 8 categorías: • Sobreproducción. Durante muchos años en la historia, e incluso en muchas industrias a día de hoy, se ha mantenido la costumbre de fabricar contra stock (ya sea intermedio o final), es decir, mantener unos niveles de producción superior a la demanda, esto es denominado despilfarro por sobreproducción. Este despilfarro además de ser costoso, pues se tiene mercancía almacenada, consume recursos que podrían haberse empleado en otras tareas más necesarias como mano de obra o materia prima. Agunos motivos que llevan a esta mala praxis pueden ser una mala planificación o la producción de más unidades de porducto ‘por si acaso’ o por miedo a tener al personal desocupado. Esto se puede solventar mejorando la planificación de la empresa. • Sobreproceso. Es decir, trabajar de más. Este es un error que puede deberse a una mala visión de la producción a nivel global, es decir, muchas veces se hace énfasis en una fase de la producción, procurando optimizar dicho proceso, sin mantener la visión global del proceso de manufactura, por lo que es probable que se repitan acciones a lo largo de la cadena de producción. Para poder evitar este despilfarro es importante mantener una visión global del proceso y fomentar la comunicación interdepartamental dentro de la misma empresa, de esta forma se evita realizar dos o más veces una misma acción. • Tiempo de espera. Esto es aplicable a cualquier parte del proceso productivo, ya sea la espera de un material que se necesita, la espera de recibir el objeto bajo producción de un puesto a otro, etc. Las esperas además generan normalmente un efecto domino aguas abajo del proceso. Es interesante en este punto introducir el término ‘cuello de botella’ pues es una forma de denominar aquel proceso que al ser más lentro que el resto, ralentiza el takt time de la cadena de producción. El takt time es el ritmo al que se produce una unidad de producto. Midiendo al final de la cadena de producción sería el tiempo que transcurre desde el momento que sale el producto n hasta que finaliza el producto n+1. El takt time lo define el cliente, puesto que es el resultado del cociente de la demanda entre el tiempo que dispone la empresa para abastecerla. 𝑇𝑎𝑘𝑡6𝑡𝑖𝑚𝑒 =𝐷𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛6𝑑𝑒𝑙6𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜6𝑑𝑒6𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 −𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜6𝑛𝑜6𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛6𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 6 Las esperas pueden ser resultado de un mal equilibrado de la línea productiva, una mala planificación, desperfectos aguas abajo del puesto, pausas por mantenimiento, etc. • Transporte. Es importante tener en cuenta que cada vez que se transporta materia, ya sea producto terminado o bruto, se esta exponiendo a ser dañado. Si a esto se le suma el hehco de que el tiempo que el producto pasa transportándose, además de costar dinero (combustible y mano de obra), es tiempo que se va acumulando al lead time. Todo el tiempo que se emplea transportando material es tiempo perdido puesto que este no aporta valor al producto final. Es común que el despilfarro por transporte este ocasionado por una mala distribución de la planta de trabajo o layout. Lean Manufacturing 14 • Movimientos innecesarios. Cuando el operario invierte tiempo de su jornada moviéndose de una estación a otra, transportando material o buscando útiles se considera que está realizando moviemientos innecesarios. Toda esta actividad que el operario emplea en desplazarse, además de no generar valor en el producto final, hace que se canse antes. Además expone al operario al peligro de dañarse y tener un accidente. Esto es debido principalmente a un mala distribución de los puestos de trabajo en el layout y a desorden en la zona de trabajo. • Exceso de inventarios. Ya sea entre etapas de la cadena de producción o al final de la misma, cuando se genera stock inncesario se está cometiendo un despilfarro. Es una mala inversión de los activos de la empresa ya que, en lugar de invertir ese dinero en una actividad que le genere valor o guardarlo como activo líquido, lo invierte en material que puede dañarse y que está paralizado sin generarle ningún beneficio. Además de lo mencionado anteriormente, el exceso de stock consume espacio libre de la zona de trabajo que podría ser empleado para otra actividad. Causas que conllevan a este despilfarro son tales como una mala planificación de la producción, planificar ‘por si acaso’, una mala comunicación, etc. • Defectos. Los defectos son un tipo de despilfarro muy costoso ya que además de no aportar retribución económica consumen muchos recursos y bajan el nivel de producción establecido. Es un defecto que, dependiendo de donde salga a la luz, puede afectar en mayor o menor medida ya que si el defecto se detecta durante la cadena de producción, puede ser solventado (aunque ya ha generado una pérdida). Sin embargo si este defecto llega al cliente la cosa se complica puesto que, en primer lugar, se pierde confianza y fidelidad, aspectos muy valorados en Lean, pero además, estos defectos pueden costarle mucho dinero a la empresa si no cumple con las especificaciones esperadas por el cliente. Para poder evitar los defectos es importante poner énfasis en el control de la calidad durante el proceso productivo así como una buena planificación en el mantenimiento preventivo de las instalaciones. Estos defectos pueden provenir de un mal diseño o de una formación insuficiente de los empleados. • Talento no utilizado. Esto sucede cuando se cuenta con una buena plantilla de profesionales a la cual no se es capaz de atender de forma correcta, es talentro desaprovechado. También puede darse cuando no se escuchan las sugerencias de los empleados, pues son ellos los que conocen de buena mano el trabajo que realizan, pudiendo dar así buenas sugerencias de mejora. Esto puede estar precedido por una mala planificación de las necesidades de la empresa a la hora de contratar nuevos empleados, así como por la desconfianza del conociemiento profesional de los operarios. 2.4. Herramientas Como se ha desvelado anteriormente, Lean propone una serie de herramientas que facilitan la eliminación de los despilfarros ya mencionados anteriormente. Estas herramientas son independientes unas de otras pero se complementan de manera que una correcta aplicación conjunta de todas acarrearan mejores resultados. Lean mannufacturing no es una cultura de trabajo rígida y acotada, ya que -como su aplicación demuestraadmite mejora contínua de sus propias técnicas para ajustar el sistema a las tecnologías que vayan surgiendo y al contexto en el que se apliquen sus herramientas. 15 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Por ello se procederá en este apartado a definir las 7 herramientas principales y más importantes que han demostrado progresos en la exterminación de lo despilfarros, admitiendo que pudieran existir otras técnicas también válidas. 2.4.1 Estandarización Como se ha tratado anteriormente, la estandarización conforma también uno de los pilares de este sistema, siendo a su vez una herramienta muy importante en la práctica. Estandarizar es determinar un plan de actuación puntualizado y bien definido en cada etapa de la secuencia que define. Es una herramienta que complementa el resto y se contabiliza como un paso más dentro de otras herrmientas, de manera que uno de los procesos de 5S y SMED, por ejemplo, es estandarizar la ejecución. Como ya se ha definido con anterioridad el concepto de estandarización, se procederá a detallar la forma de ejecutar esta herramienta y los beneficiois que acarrea. Los pasos a seguir serán: • Hacer un estudio de la situación actual bien definido. Una forma de denominar esta etapa es: definir el ‘As is’ (como es ahora). Estas descripciones han de ser completas y simples. • A continuación se definen los nuevos puntos del estándar, el plan de ejecución, que como ya se ha mencionado, es una manera de actuar sistemática en la que hasta que no se ha finalizado un punto no se pasa al siguiente. Por ello hay que tener muy claro el orden de la secuencia que se va a seguir y la división de las tareas. Este punto también es conocido como construir el ‘To be’. • Otro punto muy importante de esta aplicación es la verificación. Se procede a controlar que el plan es correcto y es el mejor de todas las soluciones que pudiera haber. • Finalmente se genera un documento donde se recogen los puntos determinados del ‘To be’. Es importante que la redacción sea clara e inequívoca, de manera que se cerciore que el plan de acción pueda ser implementado por personas ajenas a las encargadas de su redacción, esto garantizará la correcta implementación del estándar en un futuro. Esta situación final será el punto de partida de nuevas mejoras. Como consecuencia de un buen estándar se obtiene un sistema que es: • Repetible: Al estar bien detallado paso por paso y tener una redacción sencilla el proceso será fácilmente recreado por todos aquellos que deban llevarlo a cabo. • Mejorable: Como se ha mencionado, el estándar final es el punto de partida de un nuevo estándar, esto es fruto de perseguir el objetivo de mejora contínua. No puede determinarse un plan de actuación como definitivo pues este deberá ser capaz de adaptarse a los cambios que sufra el proceso. • Medible: Tras la estandarización ose obtienen puntos bien definidos de las tareas a realizar, esto es muy interesante a la hora de analizar la duración de la ejecución. Poder medir el proceso es importante para tener un control de en qué medida se hace uso de los recursos y como poder reducir esos tiempos. • Controlable: Al ser medible, el punto de estudiodel estándar será también controlable. Es importante tener conocimiento de si se esta llevando correctamente a cabo el proceso. De esta observación nacen las nuevas mejoras. • Observable: Si se quiere controlar una parte concreta del proceso será mas fácil si este está bien dividido por las tareas que lo componen. Lean Manufacturing 16 • Entrenable: Gracias al cuidado prestado en la redacción del estándar se garantiza una única forma de entender la ejecución de la tarea, por lo que facilitará la formación de nuevos trabajadores. 2.4.2 VSM VSM son las siglas de ‘Value steam mapping’, es una técnica gráfica que pretende representar gráficamente las distintas estaciones, con su pertinente información, que consolidan los procesos de producción, logísticos o administrativos, de tal manera que puede identificarse rápidamente aquellas acciones que aportan valor y las que no. Es una forma sencilla de captar rápidamente información muy específica de cada puesto, pues no son esquemas muy cargados de información. Se trata de una especie de mapa conceptual con nodos y arcos que, de forma ordenada, relacionan las estaciones por orden de sucesión, y en cada estación se puede encontrar la información preestablecida del puesto como por ejemplo: tiempo de ciclo y número de operarios, entre otras. A su vez en los arcos se especifica el tiempo que transcurre desde que la mercancía sale de un puesto hasta que llega a otro. Los beneficios de este documento son múltiples. En primer lugar es una forma muy sencilla de relacionar los procesos con los flujos de material. También cabe destacar que al ser un documento gráfico (con algunos valores numéricos) hace que cualquier persona pueda enternderlo, a espensas del idioma que hable. Por último cabe destacar que hace que sea más sencillo entender la cadena de valor del producto. Al igual que se ha determinado en el punto de estandarización, es interesante añadir que ningún VSM es un documento definitivo, pues el objetivo es, gracias a su representación gráfica, ser capaces de mejorar constantemente el flujo de información y materiales en la cadena productiva. Lo ideal para generar este documento es pasar por las siguientes etapas: analizar la situación actual, generar un VSM que la represente, determinar el VSM que se desearía y finalmente determinar los pasos a seguir para poder lograrlo. Así se volvería al punto de partida para poder volver a empezar un nuevo ciclo. Por último cabae destacar que si nuestra empresa trabaja con más de un producto, podrá representar en un mismo VSM tantos artículos como disponga, lo cual además será de gran interés para poder comparar cuál de ellos es más eficiente en su proceso productivo. Figura 2-10: Ejemplo VSM 17 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Para poder realizar un VSM eficiente será importante prestar atención a los siguientes puntos: • En primer lugar es interesante conocer el takt time del proceso, ya que será una referencia a tener en cuenta en las estaciones del VSM. Otro dato que será interesante reflejar en el documento es la demanda del cliente. • A continuación habrá que determinar en qué procesos se divide la cadena de producción, y delimitar correctamente el inicio y final de cada puesto. • Una vez se ha recogido la información necesaria para generar el documento es importante comenzar a dibujar el flujo de producto siguiendo un estándar. Como se puede observar en la figura 2-10 todas las esraciones siguen una misma línea de diseño. Esto significa que se deberá especificar de antemano cómo se va a representar las distintas partes de la cadena de producción: los almacenes, las estaciones de trabajo, el transporte, etc. • El VSM comprende tanto el flujo de material como el de información. Por un lado se representa en la zona inferior del gráfico las estaciones por las que pasa el producto, y en la parte superior estará reflejado el flujo de información que va del cliente al proveedor y viceversa. • Cuando se ha completado toda la información gráfica del recorrido que sufre el material y la información, se procederá a completar aquellos valores que se han considerado importantes para mostrarlos en el documento. Se completaran tanto los valores de los nodos como de los arcos (tiempo de manufactura y de transporte). • En la parte inferior del gráfico, debajo del flujo del material, se encuentra una línea temporal de los pasos que sigue el producto, esto deberá ser rellenado con la información correspondiente. Este gráifco representa el tiempo que aporta valor al producto y el que no, por lo que es de gran interés para poder estudiar un plan de mejora en el proceso. 2.4.3 5S Consiste en un conjunto de técnicas que se emplean para alcanzar el orden y la limpieza en la zona de trabajo. Es un sistema definido por 5 etapas, a las cuales debe su acrónimo. Cada punto recibe un nombre japonés que comienza por la letra S: Seiri, Seiton, Seiso, Seiketsu y Shitsuke. Esta herramienta hace frente a los problemas que trae consigo el desorden y la suciedad, como pueden ser la falta de espacio, los movimientos innecesarios, el deterioro de las instalaciónes y útiles, y un largo etc. El afán por el orden en las zonas de trabajo no es un fenómeno nuevo, es por ello que esta herramienta no se centra en el mero hecho de ordenar, si no que persigue que este nuevo estado de limpieza y orden perdure en el tiempo. Esta herramienta es muy sencilla de aplicar, y presenta resultados inmediatos, eso la convierte en una de las más eficaces de Lean. Es además el punto de partida para muchas entidades que quieren implementar la metodología Lean por primera vez, pues los resultados son tangibles y visibles por todos. Para explicar correctamente en qué consiste la técnica y cómo se utiliza, a continuación se explicará punto por punto cada etapa de las 5S: • Eliminar (Seiri): Es el punto de partida del método. En este punto se procede a analizar uno por uno los elementos que conforman la zona de estudio formulando la siguiente cuestión: ¿Necesito este objeto? Y si es así, ¿Con qué frecuencia lo utilizo?. Lean Manufacturing 18 Si en primer lugar la respuesta es negativa, se desechara ese objeto, pudiendo ser reubicado en otra zona de trabajo, almacenado por si fuera de utilidad en un futuro o simplemente será desechado. Aquellos elementos que se han determinado como útiles para la tarea, pasarán a ser etiquetados según su importancia y frecuencia de uso. • Ordenar (Seiton): una vez se identifican los elementos que se han decidido mantener, se hará uso de la etiqueta que se le ha otorgado en el apartado anterior para decidir en qué lugar será más conveniente posicionarlo y cómo. En este punto será interesante reorganizar las nuevas ubicaciones con los operarios que frecuenten la zona de trabajo, pues son ellos los que conocerán la disposición que mejor les convenga, hay que tener en cuenta la ergonomía de la acción de depositar el elemento y retirarlo del lugar que le corresponde, esto ahorrara lesiones y accidentes en un futuro. Cabe puntualizar que en esta etapa será crucial definir bien la zona en la que va cada elemento, para ello la herramienta ofrece elementos visuales de ayuda como: o Limitaciones señalizadas con líneas en el layout. o Señalización del contorno de los útiles según la disposición deseada (dentro de los cajones, colgados en la pared, etc.) para poder localizarlos fácilmente a simple vista o Elementos de almacenaje clasificados con códigos de colores o Referencia del contenido de una caja o cajón en el exterior: tarjetas plásticas, imágenes del contenido, etc. o Agrupar elementos de una misma familia en la misma zona para evitar confusiones. Figura 2-11: Ilustración 5S • Limpieza (Seiso): una vez se ha colocado la zona de trabajo según la nueva distribución, se continua con la limpieza. Si existieran desperfectos en la zona de trabajo, es el momento de solventarlos. Este punto del método debe ser realizado con frecuencia, no basta con limpiar la zona de trabajo una vez puesto que acabará ensuciándose de nuevo por la frecuencia de uso. 19 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Será importante trasladar a los operarios que ellos son partícipes de este plan de mejora, y que entra dentro de sus responsabilidades, no solo mantener la zona ordenada, si no limpia. La limpieza será un gran aliado para identificar desperfectos en las máquinas y las herramientas. Será conveniente establecer un plan de actuación, de manera que cada día haya un responsable a quien acudir si la zona no está en buenas condiciones. Cabe destacar que será igual de importante limpiar la suciedad como identificar los focos de suciedad para poder eliminarlos. • Estandarizar (Siketsu). No es la primera vez que se habla de estandarizar en este documento, como se puede observar, es un pilar fundamental de esta filosofía. Estandarizar ayuda a mantener lo establecido a lo largo del tiempo, además determina claramente el modo de actuación. El objetivo de estandarizar en 5S es: o Mantener el orden que se ha establecido con los puntos anteriores. o Establecer un modo de operación a la hora de limpiar, pues como se ha comentado, es una tarea que se deberá realizar continuamente y por personas distintas. o Hacer participes a todos de la tarea de limpiar. o Establecer el hábito de la limpieza. o Evitar errores en la aplicación de lo encomendado. • Disciplina (Shitsuke): El objetivo final es que la limpieaza y el orden se conviertan en algo rutinario, integrando las actividades de 5S dentro de los trabajos ordinarios del operario. Es un punto del método de concienciación para prolongar los buenos hábitos a lo largo del tiempo, para poder conseguir lo deseado será importante hacer un buen ejercicio de concienciación con las personas que deben cumplir el estándar. Una vez más, este plan no se considerará como alfgo definitivo, pues es probable que los elementos necesarios para una operación cambien acompañando a las nuevas tecnologías y los métodos de manufactura, por lo que será interesante regresar de vez en cuando al primer punto y empezar de nuevo. 2.4.4 Heijunka Es una metodología que se implementa con objetivo de planificar y nivelar la producción tanto en volumen como en diversidad de producto durante un ciclo de producción. Es una técnica muy relacionada con la producción JIT. El fin de Heijunka es conseguir un flujo contínuo de producción en pequeños lotes para abastecer al cliente con el menor despilfarro posible. Esta herramienta es de gran ayuda para suavizar el impacto que tiene sobre la producción las fluctuaciones de la demanda. Exísten una serie de técnicas que permiten implementar correctamente esta metodología, tales como: • Distribuir las estaciones en células de trabajo: Una célula de trabajo es una distribución de equipos y personas ordenadas según la secuencia de procesos que conforman la tarea desempeñada. Suelen emplearse para una parte grande del proceso productivo o su totalidad. Es un layout orientado al producto. El producto avanza a medida que se le van realizando las operaciones que le corresponden en cada estación. Esto facilita el flujo contínuo de material y producto. La célula de trabajo más eficiente es la denominada en forma de U, como la que se muestra en la figura 2-12. Esta distribución permite que un mismo operario trabaje en dos o más puestos. Lean Manufacturing 20 Figura 2-12: Célula de fabricación • Trabajar con un flujo contínuo de material: Para trabajar con flujo contínuo es importante realizar lotes pequeños de producto o trabajar unidad con una unidad. El objetivo del flujo contínuo es reducir al máximo el tiempo que sucede entre que le cliente ordena un pedido hasta que le llega, y para ello será crucial eliminar los tiempos de espera intermedios dentro del proceso de producción. Esto se consigue con una producción tipo pull, en la que el ritmo de producción viene determinado por la demanda de forma directa. También se consigue con tarjetas Kanban, que es un sistema visual que sincroniza la producción haciendo uso de una serie de tarjetas. Cada tarjeta representa una acción: producir una unidad, transportar un lote, etc. El proceso pertinente retira las tarjetas que necesita del proceso anterior, de manera que este realizará lo que se le haya encomendado en dicha tarjeta, y a su vez este proceso retira lo que necesita del anterior, así sucesivamente aguas arriba de la producción. Se finalizará el ciclo reponiendo la misma tarjeta que ha sido retirada cuando se complete la tarea. Figura 2-13: Tarjeta Kanban 21 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Se dividen las tarjetas Kanban en: o Kanban de transporte. El ciclo de esta tarjeta se divide en 4 etapas: Producto listo para ser transportado en la carretilla o elemento de transporte, producto listo para quitar de la carretilla, carretilla vacía lista para ser llevada de vuelta y carretilla en la posición inicial vacía para ser llenada de nuevo. Este último paso retira una tarjeta Kanban de producción, para suplir el material demandado. Figura 2-14: Diagrama Kanban de transporte o Kanban de producción. El tamaño del lote de producción es múltiplo del lote de transporte y hay tantas tarjetas de producción como contenedores vacíos del ciclo de transporte anterior. Figura 2-15: Ilustración Kanban de producción 5 3 TECNOLOGÍA DE IMPRESIÓN 3D continuación se presentará en este capítulo la tecnología de impresión 3D y se explica qué técnica se ha utilizado para desarrollar la actividad en el objeto de estudio. 3.1 Herramienta fundamental: Impresora 3D Para desarrollar la mayoría de las acciones de mejora que se relatan en este trabajo ha sido indispensable el uso de la tecnología de impresión 3D, la cual permite pasar del modelo CAD al objeto en poco tiempo y a bajo coste. 3.1.1 Tecnología de impresión Esta tecnología permite la manufactura de diseños 3D empleando distintos métodos de impresión. La impresión mas común que presenta el mercado es la de extrusión de material por capas, modelado de impresión fundida (Fused Deposition Modeling o FDM), la cual se ha popularizado por su bajo coste. El abanico de materiales que trabaja esta metodología es muy extenso pero los más recurrentes son los plásticos, pues ofrecen una serie de características que los hacen idóneos para esta tecnología como el bajo punto de fusión, la flexibilidad y su precio reducido. El mecanismo de impresión FDM es muy sencillo: la impresora está compuesta por una cama y uno o más extrusores. Tanto la cama como el extrusor suelen estar motorizados, esto dependerá del modelo de impresora, pues algunas camas tienen una posición fija. Uno de los elementos permanece en una posición fija del eje Z, mientras que el otro se va alejando de esa posición y así, capa por capa, se extruye material en el plano en el que se encuentra. El mecanismo de extrusión no es más que un engranaje motorizado que va introduciendo por el extrusor caliente el material ,que se encuentra enrollado en una bobina, el cual al pasar por la punta caliente del extrusor se funde y se deposita en la capa. El mecanismo de las impresoras que se han utilizado en este trabajo es el siguiente: la cama avanza a lo largo del eje Y y el extrusor se mueve por X y avanza por Z. El dibujo de cada capa viene definido por los movimientos en X e Y que realizan el extrusor y la cama. Cuando se termina el diseño de dicha capa, el estrusor avanza una unidad en Z y comienza el diseño de la siguiente capa. Las empresas especializadas en esta tecnología utilizan metodologías más complejas con las que se obtienen resultados más precisos con un menor tiempo de impresión, que además ofrecen materiales de impresión con mejores propiedades mecánicas que el plástico, tales como metales. Algunos ejemplos son: • Polimerización de resina: Mediante una luz se va solidificando capa a capa la resina fotopolímera con el diseño correspondiente, por lo que la cama se sumerje en una piscina con resina y va ascendiendo a medida que se va curando cada capa. Figura 3-1: Polimerización de resina A Tecnología de impresión 3D 30 • Sintetización de polvo por laser: Estas impresoras poseen un tanque de polvo de material fotosensible, el cual se va depositando capa por capa para ser solidificado con la forma pertinente mediante luz laser. Es una tecnología costosa pero ofrece resultados muy precisos. Figura 3-2: Sintetización de polvo por láser • Inyección de material: estas impresoras funcionan con un mecanismo parecido al de las impresoras de tinta convencionales, de manera que se inyecta el material capa por capa asentándolo con luz, definiendo la pieza a medida que avanza la cama de impresión. Esta impresión ofrece la posibilidad de imprimir de una sola vez varios diseños sin prolongar el tiempo de impresión. Figura 3-3: Inyección de material 3.1.2 Interés en la tecnología de impresión 3D para realizar proyectos Lean Manufacturing y elección de impresión FDM Como se ha explicado anteriormente, la impresión tipo FDM es la que se ha extendido popularmente, debido a que estas impresoras son económicas y sencillas de utilizar. El motivo por el que surge el interés en tecnología de impresión 3D para realizar proyectos Lean Manufacturing en este trabajo es por la comodidad que ofrecen estas herramientas para obtener piezas económicas en un corto periodo de tiempo. Algunas herramientas de la filosofía Lean, como 5S y Pokayokes, requieren elementos auxiliares para su realización. En el caso de 5S por ejemplo, muchas veces se usan etiquetadoras, pintura para delimitar zonas, tablones donde colgar herramientas, etc. 31 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Con las impresoras 3D se ha querido dar un paso más y desarrollar diseños propios que se adapten a las necesidades de cada proyecto Lean. Retomando el ejemplo de un proyecto de 5S, con la introducción de la tecnología de impresión 3D, se pueden desarrollar estados de referencia personalizados en las mesas de trabajo de los operarios de forma sencilla. Esto se explicará con mayor profundidad en el capitulo cinco de este documento. 3.1.3 Introcucción a la impresión 3D mediante FDM Actualmente la impresión 3D es una herramienta que está a la orden del día, es por ello que se pueden encontrar en internet infinidad de páginas que ofrecen diseños ya listos para imprimir o si se desea, también se puede realizar un diseño original con algún software de diseño CAD. Estos programas ofrecen la posibilidad de guardar los diseños en extensión .STL, este es el archivo que leen los softwaresde visualización que generan el código de impresión. Para los códigos de este trabajo se han utilizado Cura y Simplify. Una vez se obtiene el modelo en .STL la dinámica para obtener una pieza tangíble es la siguiente: se abre el archivo en el software de visualización y se configuran las propiedades de impresión. Cuando la configuración está lista se genera el código de impresión, en extensión .gcode, que será el archivo que finalmente lea la impresora. Figura 3-4: Interfaz del software Cura Los softwares de impresión que se han utilizado ofrecen la posibilidad de enviar directamente el archivo de impresión a la propia impresora si están conectados por usb al ordenador de trabajo. Esta opción no se ha explotado ya que puede ocasionar problemas si el ordenador actúa con anomalía, pudiendo parar la impresión. Es por ello que los Gcodes generados se almacenan en tarjetas de memoria SD que se insertan directamente en la impresora, controlando la pieza a imprimir desde la propia pantalla de la máquina. Las propiedades de impresión que comúnmente se modifican según el diseño son: la altura de capa, el número de capas inferiores y superiores, el grosor de pared, la temperatura de la cama, la temperatura de extrusión, el uso de soportes o elementos de adhesión a la cama y el porcentaje de relleno. Para entender mejor el funcionamiento de la impresión, se explican a continuación las propiedades más influyentes: Tecnología de impresión 3D 32 • Altura de capa. No es más que la distancia a la que se sitúa el extrusor de la cama en la primera capa, que dfinirá así el grosor de las capas siguientes. Es la propiedad que tiene la relación más directa con el acabado de la pieza pues cuanto menor sea la altura de capa, mejor acabado tendrá esta ya que, a medida que este parámetro va disminuyendo, se van haciendo impercibibles las líneas de cada capa. Figura 3-5: Efecto de la altura de capa • Porcentaje de relleno. Normalmente no se imprimen piezas macizas pues es una pérdida de tiempo y material. Para poder evitar esto se generan capas intermedias con distintos patrones de mallados que aportan rigidez al sólido, los patrones más comunes son mallas cuadradas o rombóicas y mallado de panel de abeja, que ofrece mayor resistencia a la rotura en las direcciones normales de la pieza. El porcentaje de relleno otorga el área de mallado que permanece vacío, así a mayor porcentaje de relleno, menor área de malla quedará sin material. Esta propiedad tiene relación directa con el tiempo que tardará la pieza en imprimirse, pues cuanto mayor relleno tenga la pieza, mayor tiempo requerirá su impresión Figura 3-6: Tipos de mallado Figura 3-7: Efecto del porcentaje de relleno 33 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción • Número de capas completas en la base, paredes y parte superior. Las primeras y últimas capas se realizan con 100% de relleno, así se genera un acabado contínuo de la pieza reforzando además la robustez de la misma. Es habitual rellenar la base y la parte superior con dos capas completas. El tamaño de la pared de impresión tiene que ser un número múltiplo del diámetro de extrusión, por lo que si el extrusor tiene un diámetro de 0.4 mm y se quiere que la pared tengra dos pasadas habrá que definir un grosor de pared de 0.8 mm. • La temperatura de la cama y del extrusor viene definida por el material con el que se esté imprimiendo, así en el caso del PLA será óptimo establecer una temperatura de extrusión de 210ºC y una temperatura de la cama de 60ºC para asegurar una correcta adhesión de la primera capa y evitar piezas deformadas en la base. Para asegurar la adhesión es común utilizar laca convencional como material de unión de la pieza en la cama. • Soportes. Según la geometría de la pieza será necesario el uso de soportes que permitan que el acabado que se precisa sea correcto. Normalmente los programas de impresión generan los soportes de forma automátia si el voladizo de la pieza supera una cierta inclinación que se define previamente. Estos soportes se retiran de la pieza terminada con herramientas de corte aunque, para facilitar su eliminación, se define previamente una distancia del soporte a la pieza en las tres direcciones del espacio que no solo ayudan en el proceso de ser retirados si no que garantizan que el acabado superficial de la pieza sea mejor que si el soporte llegara a tocarla. Figura 3-8: Soportes en la impresión Grupo Renault 34 4 GRUPO RENAULT urante este capítulo se va a presentar el escenario donde ha tenido lugar el objeto de estudio: la empresa francesa Renault, una de las más importantes en el sector de la automoción hoy en día -y a lo largo de la historia-, que cuenta con una fábrica en Sevilla donde se producen cajas de cambio de distintas diversidades para abastecer a más del 30% de los vehículos del Grupo Renault. Renault es una de las empresas que actualmente en España sigue un modelo de producción Lean. Esta compañía cuenta con un sistema propio basado en Lean, el APW (Alliance Production Way), que se desarrollará en el capítulo. 4.1 Inicios La historia de Renault comienza en 1899 cuando los hermanos Louis, Marcel y Fernand Renault fundaron la empresa Renault Frères -Hermanos Renaultque contaba en sus inicios con una plantilla de 60 personas. Tras la temprana muerte de Marcel acompañada por la retirada de Fernand de la empresa, en 1908, quedó Louis Renault como único propietario de la sociedad y la renombró como Automóviles Renault. Figura 4-1: Primer anuncio de Renault Un gran cambio que experimentó la empresa tuvo lugar en 1903 cuando comenzaron a fabricar su propios motores, a partir de este momento la empresa fue creciendo y se convirtió en un referente en el país. El primer modelo que fabricó fue el Renault Vouiturette CV1 del cual se vendieron 12 unidades durante el primer año. Más tarde la empresa abasteció con su modelo Renault AG1 toda una flota de taxis en Francia, convirtiendosé en una de las empresas más importantes del sector en el país. Esos coches que sirvieron de taxis más adelantes fueron utilizados por el ejército francés en la Primera Guerra Mundial. D 35 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Figura 4-2: Marcel Renault 1902 La empresa se unió desde sus inicios al modelo de producción Lean. En 1910 Louis viajó a Estados Unidos para aprender de Henrry Ford y su sistema de producción lo cual hizo que, aunque no fue un sistema que se implantó con mucho éxito en sus fábricas, cimentara sus bases en las nuevas técnicas de manufactura. En 1924 se reinventó la imagen de la empresa y apareció por primera vez el icónico rombo, el cuál fue ideado para la gama alta de automóviles, siendo hoy en día imagen distintiva de la marca. El logo ha ido cambiando a lo largo de los años, pero ha mantenido su esencia hasta hoy en día. Figura 4-3: Primer rombo de Renault Grupo Renault 36 En 1945 se nacionaliza la empresa que hasta la fecha era una sociedad anónima, Société Anonyme des Usines Renault (SAUR), y se convierte en Régie Nationale des Usines Renault (RNUR), propiedad exclusiva del Estado francés. Finalmente en 1990, Renault se convirtió en una sociedad anónima con capital estatal. La privatización de Renault entró en vigencia en 1996. 4.2 Renault hoy en día En 2018 la empresa cumplió 120 años de su fundación. Durante ese tiempo, la empresa ha sido objeto de muchos cambios. El más reciente tuvo lugar en 2012, cuando la organización se sumó al desarrollo del coche eléctrico. 1999 fue un año importante para la empresa ya que cerró la alianza con Nissan, la cual determinó el nuevo modelo de producción anteriormente mencionado, APW. Renault toma el 36,8% del capital de Nissan y nace la Alianza Renault-Nissan, una cooperación que combina la colaboración industrial y el intercambio de participaciones. Figura 4-4: Alianza con Nissan Además la empresa no es sólo Renault. La organización cambió su nombre a Grupo Renault cuando expandió su mercado y pasó a formar parte del grupo formado por el propio Renault, Dacia, Renault Samsung Motors, Alpine y LADA. Como se ha comentado anteriormente, en 2012 se lanzó el primer modelo eléctrico de la casa, siendo también de los primeros diseños eléctricos de la historia. Acompañando el turismo eléctrico, en 2014 la casa se unió a la Formula E en el año de su fundación. Esta competición de monoplazas eléctricos es muy conocida hoy en día por la tendencia de cero emisiones y el desarrollo del motor eléctrico. Con el equipo Renault e.Dams, Renault ha ganado el título del fabricante del año durante tres años consecutivos. 37 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Figura 4-5: Spark-Renault SRT 01E, 2014 4.3 Renault en España En la actualidad, España cuenta con cuatro factorías del grupo Renault, cada una cumple una función diferente, se muestran a continuación 4.3.1 Factoría de Palencia Comenzó su actividad en 1978, es una factoría de carrocería de montaje donde se produce la gama Megane y Kadjar. Actuálmente exporta el 85% de su producción. Figura 4-6: Megane y Kadjar 4.3.2 Factoría de Carrocería montaje de Valladolid En 1995 se fusionaron en una misma fábrica de Valladolid dos actividades que desarrollaba la empresa en la localidad: la unidad de montaje (que comenzó su actividad en 1972) y la unidad de carrocería (que llevaba funcionando desde 1966). En esta factoría se fabrica el modelo Captur, y en 2011 se creó el taller de vehículo eléctrico. Grupo Renault 44 APW se caracteriza por sus dos acciones permanentes que guian todas las actividades para enfocarlas en los requerimientos del cliente: acción permanente de sincronización con el cliente y acción permanente de identificar los problemas y aplicar soluciones robustas. La sincronización con el cliente (Douki Seisan) define cinco categorías dentro del proceso global desde el pedido a la entrega. Compartir el knowhow en cada categoría podrá acelerar las actividades de estructuración Figura 4-14: Sincronización con el cliente por etapas En cuanto a la acción permanente de identificación de problemas la APW contempla que se debe seguir un procedimiento de seis etapas: • Etapa 1: Cuantificar la situación actual del mecanismo de manufactura. • Etapa 2: Definir el Want to Be condition (WtBc) con todas las funciones implicadas, persiguiendo la sincronización con el cliente. El WtBc será el objetivo ideal que se quiere alcanzar en un principio, y se debe tener presente durante todo el proceso de mejora para obrar en consecuencia a lo deseado. • Etapa 3: Determinar la situación objetivo alcanzable (intermedia) y establecer los objetivos de los KPI (Key Performance Indicator) basándose en los benchmarks, es decir, comparándolo con la situación a la que se quiere llegar. 45 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción • Etapa 4: Identificar los problemas que hay que resolver a partir de la diferencia entre la situación actual y la situación objetivo. A medida que se persigue lograr la situación objetivo alcanzable, se irán descubriendo varios problemas que en una primera isntancia no habían sido identificados. Es crucial comprender la diferencia entre la situación actual y la situación objetivo alcanzable, sin perder el objetivo del WtBc • Etapa 5: Aplicar soluciones de ruptura transversales. Se necesita aplicar acciones de ruptura para solucionar problemas, basándose en las mejores prácticas y benchmarks, que se traducirán en mejoras para transformar la situación actual en el WtBc. • Etapa 6: Volver a la etapa 1 y comenzar de nuevo el proceso para garantizar la mejora contínua Figura 4-15: Trayectoria de la mejora contínua Los siguientes indicadores son una muestra de KPI estándares de la Alianza: • Q (Calidad): Por ejemplo DPHU (Defectos por cada 100 Unidades en un perímetro dado: fábrica, taller, etc.). • C (Coste): Por ejemplo el cociente DST/ DSTR. DST son los acrónimos de Design Standard Time: Tiempo teórico de diseño calculado a partir de los tiempos estándares de concepción producto/proceso. Y DSTR son acrónimos de Design Standard Time Ratio, mide el nivel de productividad actual, las horas reales de trabajo sobre el vehículo u órgano mecánico. • T (Tiempo): Algunos ejemplos son el Lead Time o el OEE (Rendimiento Operacional). Implementación de la impresión 3D en las actividades objeto de estudio 46 5 IMPLEMENTACIÓN DE LA IMPRESIÓN 3D EN LAS ACTIVIDADES OBJETO DE ESTUDIO continuación se expondrá en este capítulo cómo se ha implementado la tecnología de impresión 3D en el área de trabajo donde tiene lugar el desarrollo de las actividades objeto de estudio. También se expondrá la mecánica de trabajo con la que se desarrollan las actividades. 5.1 Integración de la impresion 3D en el departamento de Hipercompetitividad La impresora 3D es una herramienta que recienemente se ha incorporado al departamento de hipercomentitividad de la factoría Renault Sevilla 2. Este departamento lleva a cabo proyectos de mejora contínua en la factoría, tales como la automatización de procesos, equilibrados de línea o nuevos diseños de distribución en planta para optimizar los tiempos de trabajo. La incorporación de esta herramienta surgió a principios de 2019. Inicialmente la inversión en esta tecnología se justificó con el hecho de poder desarrollar prototipos de apoyo a nuevos proyectos, pero con el paso del tiempo fueron ampliándose las posibilidades que esta herramienta ofrecía hasta que hoy en día se utiliza para diversos fines, no solo para prototipar. Algunas de las acciones que se llevan a cabo son: diseño de bordes de línea y estados de referencia, diseño de Poka-yokes, elementos de uso directo, etc. El departamento cuenta a día de hoy con tres impresoras. La primera que se compró fue el modelo Anycubic I3 Mega, la elección de esta impresora fue motivada por las prestaciones que ofrece a bajo coste. Es una impresora que cuenta con una cama de impresión termoregulable, una boquilla de extrusión, pantalla táctil y detector de filamento. Las dimensiones máximas de impresión que ofrece este modelo son 210 mm de ancho, largo y alto. Figura 5-1: Anycubic I3 Mega Tras el éxito de esta impresora se invirtió en una que ofrecía mayores dimensiones de impresión, y a finales de 2019 se compró otra impresora, la Creality CR10, la cual ofrece 300 milímetros de impresión en las tres direcciones. También cuenta con una cama termoregulable, una boquilla de extrusión y pantalla. Este modelo no tiene detector de filamento, lo cual será objeto de discusión más adelante. A 47 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Figura 5-2: Creality CR10 Finalmente un año después de la compra de la primera impresora, se realizó la compra de una tercera, un modelo superior a la segunda, la Creality CR10S, la cual ofrece las mismas prestaciones que la anterior, con la incorporación de un sensor de filamento. Este hecho permite retomar impresiones si se ha acabado el filamento -debido a un mal cálculo del filamento estimado- y poder salvar una pieza que en otras condiciones, sería desechada al no completar su impresión satisfactoriamente. 5.2 Aplicación de la tecnología de impresión 3D en la actividad objeto de estudio. Turnos de trabajo con 3 impresoras Actuálmente el departamento de Hipercompetitividad cuenta con la disposición de tres impresoras 3D. Para asegurar el correcto aprovechamiento de los recursos que estas ofrecen así como del tiempo efectivo de trabajo es crucial contar con una programación previa del trabajo. Cuando se trabajaba con una sola impresora, el flujo de piezas terminadas seguía una regla FIFO (first in first out). No se clasificaban las piezas según la urgencia o a importancia que tuvieran ya que, además, el volumen de trabajo era mucho menor. A medida que incrementó la demanda de piezas de impresión 3D y se decidió invertir en una segunda impresora, surgió la necesidad de catalogar los distintos proyectos que se llevaban a cabo, de manera que se instauró una jerarquía de trabajo que ordena los nuevos proyectos de mayor a menor importancia. Se distinguen entonces las siguientes categorías: 1. Calidad. En primer lugar se establecen como prioritarios aquellos proyectos que afectan directamente a la calidad del producto de la fábrica, es decir, las cajas de velocidades. En este grupo se incluyen elementos que sirven para trabajar en la manufactura del producto, ya sea piezas que sustituyen elementos que se han deteriorado, piezas que mejoran un proceso, etc. 2. Mantenimiento. Antes de contar con las impresoras, el departamento de mantenimiento contaba con soluciones convencionales para arreglar y mantener las máquinas de trabajo. Actuálmente la impresora es uno de los recursos más explotados por este departamento ya que las piezas de impresión 3D han sustituido muchos elementos de coste elevado que eran difíciles de reponer. Implementación de la impresión 3D en las actividades objeto de estudio 48 Es el caso de los marcos de algunas pantallas de las máquinas que, por el desgaste que provoca el uso diario, se han ido ropiendo poco a poco. Muchas de estas pantallas están descatalogadas por lo que para reponer el marco se compraba todo un módulo de pantalla completo, realizando una inversión innecesaria ya que la pantalla sigue funcionando correctamente. Si esos marcos se fabricaran por encargo saldrían mucho más caros que el juego de pantalla completo. Actualmente muchos de estos marcos cuentan con un recambio que ha sido fabricado con la impresora 3D. Asimismo sucede con protectores de sensores que venían realizándose en metal y que hoy en día se han sustituido por protectores impresos en 3D. En este caso el cambio viene motivado por la rapidez con la que se fabrican los recambios (4 horas por protector) frente al tiempo que tarda en llegar la pieza del proveedor. 3. Proyectos de 5S. Con la llegada de las impresoras 3D se han puesto en marcha muchos proyectos de fabricación de bordes de línea y estados de referencia que colaboran con las acciones 5S que se llevan a cabo en varios puestos de trabajo de la fábrica. 4. Prototipado. Aunque esté catalogada con la menor prioridad de toda la lista, esta aplicación en ocasiones encabeza la lista de impresión ya que acompaña proyectos de calidad. En el próximo capítulo se desarrollará con más detalle las acciones de prototipado que se desarrollan con las impresoras. 5.2.1 Programación de la producción Para determinar los plazos de los proyectos y llevar un registro de las impresiones se ha generado un Excel que recoge un inventario de todos los elementos que se han ido imprimiendo. Este documento es público para todos los miembros técnicos de la empresa, de manera que pueden ver la carga de trabajo que tiene a tiempo real la impresora, así pueden consultar la disponibilidad que tienen las impresoras antes de proponer cualquier trabajo. La tarea de asignar qué pieza se imprimirá en cada impresora viene determinada en primer lugar por la dimensiones del elemento que se desea crear. Como se ha comentado anteriormente, las impresoras ofrecen dos tamaños de impresión distintos. Así aquellas piezas de menor tamaño serán destinadas a la impresora más pequeña, liberando las dos impresoras restantes para piezas que requieran mayor área de impresión. Este hecho puede parecer restrictivo a la hora de imprimir piezas de gran tamaño pero no es un impedimento. Se han desarrollado dos mecanismos de unión entre piezas cortadas, de manera que si la pieza supera las dimensiones de la impresora, se divide en partes y se modifica el diseño de las divisiones para poder unirlas sin necesidad de usar ningún adhesivo. Uno de ellos es tipo puzle y el otro sigue un mecanismo de embutido, la elección del tipo de unión no es trivial pues se reserva la unión mediante embutición para aquelas piezas cuyo corte tiene mucha área trasversal. Figura 5-3: Mecanismos de unión 49 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Otro criterio que se lleva a cabo a la hora de asignar la pieza a la impresora es el cliente de dicha pieza. Desde que se incorporó la tercera impresora se destinó la de menor tamaño a realizar aquellos proyectos que eran externos al departamento, de forma que, mientras que no exista mucha demanda de piezas externas, esa impresora se utilizará igualmente para los proyectos que afronta el departamento pero, en cuanto surja la demanda de alguien externo, se liberará la impresora y se dejará a su disposición. Esta es una medida que asegura que siempre habrá una impresora libre para aquellas urgencias que nacen de forma imprevista, y permite que siempre haya impresoras disponibles para los proyectos del departamento. El Excel recoge mucha más información que el simple orden con el que se imprimen las piezas. También se refleja: • Nombre de la pieza: cada pieza tiene un código alfanumérico del tipo: CAPXXX para que las piezas puedan ser identificadas rápidamente por la fábrica y si fuera necesaria su reposición se pueda localizar el diseño con facilidad. Todos los diseños se suben a una carpeta de SharePoint a la que los miembros técnicos tienen acceso. • Impresora: para que la persona que lance la impresión sepa donde tiene que hacerlo. • Cliente y taller: se entiende como cliente aquel responsable de la pieza o la persona que la ha solicitado. Además se recoge el código numérico del taller al que pertenece para guardar la información en histórico y poder llevar un control estadístico. • Coste de la pieza: el valor del coste es el resultado de la suma del consumo de electricidad y de material. • Coste de la pieza si se hubiera encargado a un tercero: este punto es probablemente el más ambiguo ya que es complicado determinar el supuesto valor de la pieza, para ello se hace uso de la herramienta de Windows que visualiza archivos 3D y ofrece la posibilidad de imprimirlos online, estimando el coste aproximado en una empresa que ofrece servicios de impresión. Es decir, se compara cuanto cuesta la pieza si se imprime con las impresoras del departamento frente a cuanto costaría si fueran impresas por impresoras de otra entidad. • Tiempo de impresión: se ajustan las piezas a la jornada laboral según el tiempo que tarden en imprimirse, de manera que si una pieza tarda más de 24h, se lanza la impresión para el fin de semana, de manera que así se garantiza que mínimo salga una pieza diaría de cada impresora durante los días laborables. Además se dividen dos grupos de piezas: aquellas que duran menos de 8h y las que duran más. Así las piezas de menos de 8h se ponen a imprimir a primera hora de la mañana, pudiendo lanzar una segunda impresión a última hora de la jornada para tenerla lista al día siguiente. • Gramos: este dato sirve para poder calcular el coste de la pieza y para controlar el cambio de filamento de la impresora. Las bobinas con las que se trabajan tienen 1Kg de filamento, si se lleva un control del gramaje de cada pieza se puede saber con exactitud cuándo es conveniente cambiar el filamento • Estado: se han determinado tres estados distintos para llevar un control visual de la situación de las piezas: o Impreso (I): al elegir la I se rellena la fila de verde o Repetir (R): Si una pieza se ha quedado sin filamento, está inacabada o defectuosa se marca con R para repetirla, y se rellena la fila de rojo para verlo rápidamente. Se contabilizan las piezas defectuosas igual que las buenas para llevar un control de gastos. o No impreso (N): Estas piezas están programadas para ser impresas pero aún no se han realizado. Las celdas se mantienen del color original, naranja. Implementación de la impresión 3D en las actividades objeto de estudio 50 Figura 5-4: Excel de producción FECHA IMPRESORA NOMBRE CLIENTE Taller DENSIDAD (%) UNIDADES TIEMPO(H) GRAMOS COSTE FABRICACION FUERA COSTE PRODUCCION (MATERIAL+ENERGIA) GANANCIA ESTADO 23-ene I3 MEGA PINZAS GUANTE PEDRO FLEX 537 50 2 2 8 12,75 0,4087 12,3413 I 23-ene I3 MEGA TARJETERO PEDRO FLEX 537 100 1 5 57 39,48 2,5875 36,8925 I 23-ene CR10 PINZA GORRA PEDRO FLEX 537 50 2 2 18 25,5 0,7287 24,7713 I 23-ene CR10 PROTECCION AMH LOGÍSTICA 538 20 1 6 159 300,72 6,0042 294,7158 N 23-ene CR10 CAP085 PEDRO FLEX 537 20 1 6 368 139,44 12,6922 126,7478 I 24-ene I3 MEGA PINZAS GORRA PEDRO FLEX 537 50 2 2 18 25,5 0,7287 24,7713 I 24-ene I3 MEGA CAP090A PEDRO FLEX 537 20 1 6 104 87,36 4,2442 83,1158 I 24-ene I3 MEGA CAP090B PEDRO FLEX 537 21 1 6 104 87,36 4,2442 83,1158 I 27-ene I3 MEGA PINZA GUANTE PEDRO FLEX 537 50 1 1 8 12,75 0,4087 12,3413 I 27-ene I3 MEGA CAP094 PEDRO FLEX 537 15 1 2 39 15,43 1,5534 13,8766 I 27-ene I3 MEGA CAP093 PEDRO FLEX 537 15 1 9 171 120 6,8463 113,1537 R 27-ene CR10 CAP095 PEDRO FLEX 537 15 1 7 122 112,56 4,9729 107,5871 I 27-ene CR10 CAP086 PEDRO FLEX 537 15 122 416 278,88 16,6714 262,2086 I 28-ene I3 MEGA DETECTOR CADE JUAN DOMINGUEZ 536 100 1 5 79 17,86 3,2915 14,5685 I 28-ene I3 MEGA CAP093 PEDRO FLEX 537 15 1 9 171 120 6,8463 113,1537 I 28-ene CR10 CAP084 PEDRO FLEX 537 15 114 231 162,12 9,5298 152,5902 N 29-ene I3 MEGA INF2 PEDRO FLEX 537 50 1 4 57 39,84 2,4348 37,4052 I 29-ene CR10 SUP2 PEDRO FLEX 537 50 1 4 57 39,84 2,4348 37,4052 I 29-ene I3 MEGA CAP094 PEDRO FLEX 537 15 1 2 39 15,43 1,5534 13,8766 I 29-ene I3 MEGA Soporte pantalla JUAN DOMINGUEZ 537 100 110 41 32,57 2,839 29,731 I 29-ene CR10 KM0 RAMON 599 20 110 117 84,84 5,271 79,569 I 3-feb I3 MEGA INF2 PEDRO FLEX 537 50 1 4 57 39,84 2,4348 37,4052 I 3-feb I3 MEGA Soporte pantalla JUAN DOMINGUEZ 536 100 110 108 55,09 4,983 50,107 I 4-feb I3 MEGA CADES CADES 536 20 1 6 128 88,2 5,0122 83,1878 I 4-feb I3 MEGA Soporte pantalla JUAN DOMINGUEZ 536 50 112 217 141,96 8,7764 133,1836 I 4-feb CR10 CAP087 (T400) PEDRO FLEX 537 15 121 322 179,76 13,5107 166,2493 R 5-feb I3 MEGA SUP2 PEDRO FLEX 537 50 1 4 57 39,84 2,4348 37,4052 I 5-feb CR10 KM0 TL4 RAMON 599 15 1 7 120 84,84 4,9089 79,9311 I 5-feb I3 MEGA SILICONA RAMON 599 50 1 4 40 15,6 1,8908 13,7092 I 51 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción 5.2.2 Procedimiento de diseño e impresión Para diseñar no existe ningún protocolo que se deba seguir, mas que respetar las proporciones a la hora de realizar bordes de línea, es decir, repartir de forma eficiente los útiles a los que se les diseñan los soportes sobre el espacio donde van a ir colocados. Lo que si hay que respetar es la documentación. Es importante seguir un orden a la hora de nombrar cada pieza que se diseñe y subirla a SharePoint. Al final de cada proyecto de 5S se genera un catálogo donde se recogen las piezas que lo han conformado. También es crucial seirgrafiar las piezas con el nombre que se haya elegido, de manera que cualquier persona sea capaz de identificar el archivo original al ver la pieza por la fábrica. Figura 5-5: Muestra del indice del catálogo Implementación de la impresión 3D en las actividades objeto de estudio 52 Figura 5-6: Ejemplo documentación del catálogo Completar el catálogo es importante para poder localizar en un futuro las herramientas, y obtener información del puesto al que pertenencen. A la hora de imprimir las piezas hay que tener en cuenta la finalidad de las mismas. Si es una pieza que va a tener un uso directo se procurará no escatimar en la impresión y seleccionar unas propiedades adecuadas de altura de capa y relleno. Cuando se imprimen piezas de prototipado se optimiza al máximo la impresión, de manera que se buscará el menor tiempo de impresión y gasto de filamento. 53 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción 6 APLICACIÓN DE LAS HERRAMIENTAS LEAN EN LAS ACTIVIDADES OBJETO DE ESTUDIO n este capítulo se van a desarrollar todas las acciones de mejora que se han llevado a cabo en la factoría de Renault de Sevilla 2, en la cual se ha intervenido en diversas áreas de la producción, tanto en las líneas de ensamblaje como en las líneas de mecanizado, aplicando ciertas herramientas que propone Lean y cumpliendo con el estándar de APW. 6.1 5S y bordes de línea 6.1.1 Proyectos A continuación se desarrollaran los proyectos que se han llevado a cabo para ordenar la zona de trabajo de los operarios, haciendo uso de las directrices propuestas en la herramienta 5S. En su mayoría, los proyectos están compuestos por soportes unitarios que componen conjuntamente un módulo completo, este será tratado a lo largo de todo el capítulo como borde de línea o estado de referencia. Estos trabajos son el resultado de una buena comunicación con los operarios y JU’s (jefes de unidad) de las distintas áreas de la factoría. 6.1.1.1 Montaje J – Mesa retoque TFA Es el primer borde de línea que llevó a cabo el departamento de hipercompetitividad, cuando aún se disponía de una sola impresora. La media de piezas que se producían diariamente eran una o dos, dependiendo de su tamaño. La demanda de la impresora durante esa época era baja, por lo que no se llevó a cabo una planificación de la producción. No se tuvo en cuenta un orden optimo de impresión para minimizar tiempos, se manufacturaba en el mismo orden en el que se diseñaban las piezas. Es por ello que transcurrió más tiempo de lo habitual entre el pedido y la entrega, concretamente un mes y medio de trabajo. Este tiempo contabiliza el trabajo de diseñar cada pieza, la comunicación con los operarios y responsables del retoque de la zona de TFA y la posterior manufactura de los componentes. Se cambió de responsable de proyecto a mitad del mismo, por lo que no se han obtenido fotos del estado anterior a la implementación de 5S. A pesar de ello es interesante incluirlo en el trabajo, pues fue precursor de un modo nuevo de trabajar, además de ser el responsable de impulsar la visibilidad de la impresora en la factoría. Con este proyecto se establecieron unas bases de trabajo que perduran a día de hoy, resultado de las conclusiones sacadas tras su finalización. Se establece que: • Se va a respetar un etiquetado ordenado de las distintas piezas que conforman el conjunto, siguiendo el siguiente patrón: CAPXXX. • Se subirán a SharePonit los archivos .STL pertinentes para poder proceder a su nueva impresión si fuera necesario reponer algún elemento. • Se sujetaran los moldes a la superficie plana con tornillos de M8, por lo que hay que tener en cuenta la disposición de los tornillos en el soporte desde el diseño dejando una hendidura para que estos no choquen con las herramientas. • Se terminarán los diseños con chaflanes para evitar accidentes con las esquinas pronunciadas. E Aplicación de las herramientas Lean en las actividades objeto de estudio 60 Figura 6-12: Antes y después isla de mecanizado La figura 6-13 es un ejemplo de cómo en algunos casos, donde la geometría de la pieza a la que se le fabrica el estado de referencia es compleja, se hace un ejercicio previo a la fabricación completa del estado de referencia en el cual se prueba el diseño realizado con poco material (hecho con una densidad baja) para verificar que la pieza es funcionar y lanzar la producción del resto. Figura 6-13: Prueba de prototipo 6.1.1.5 Percheros A lo largo de todo el ejercicio descrito en este documento se llevó a cabo un proyecto de 5S de gran escala que comprendía toda la factoría de Sevilla 2 y que se compaginó con el resto de proyectos anteriormente descritos. Los operarios cuentan con taquillas donde pueden dejar sus elementos personales antes de trabajar, aún así, muchos de ellos necesitan llevarse algunos objetos a su zona de trabajo, como una botella de agua, una pequeña bolsa con un snack para el descanso, etc. 61 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción La factoría ha ido optimizando a lo largo de los años de su actividad el espacio de trabajo para minimizar elementos y maquinaria innecesarios, así como zonas de paso poco explotadas. Es por eso que algunas zonas tienen el espacio muy limitado para depositar cualquier elemento ajeno a la producción, como los anteriormente mencionados o la chaqueta de trabajo. Para llegar a una solución de compromiso donde no se sacrificara el espacio de trabajo ni el operario tuviera que moverse a la taquilla para coger aquello que necesitara se diseñó un elemento multifuncional que permite colgar una bolsa, una chaqueta y soportar una botella de hasta 2L. Desde su diseño hasta la fecha en la que se redactó este documento fueron 56 percheros los que se colocaron a lo largo de la factoría, llegando incluso a implementar este proyecto en la factoría de Sevilla 1. Antes de que los operarios pudieran dejar sus pertenencias en el nuevo perchero, dejaban los objetos donde veían un hueco libre, poniendo muchas veces en riesgo la operación o el deterioro de los objetos al situarlos cerca de la línea de ensamblaje Figura 6-15: Antes del perchero Figura 6-14: Prueba del primer perchero Aplicación de las herramientas Lean en las actividades objeto de estudio 62 El perchero tiene variantes de diseño según el lugar donde vaya a ser colocado: verjas de protección, perfiles de aluminio, etc. En la figura 6-14 se puede observar como queda el perchero en una verja y en la 6-16 en un perfil de aluminio. Figura 6-16: Después del perchero 6.1.2 Comunicado de cambio Cada vez que se realiza un cambio en la disposición o modo de trabajo de una zona, se envía un documento de cambio a unas listas de correo electrónico llamadas ‘Infomecanizado’ e ‘Infomontaje’, donde están inscritos los distintos JU’s de cada zona y turno, así como diferente personal técnico y algunos operarios. Esto se realiza para mantener a todas las personas al tanto de lo que se ha cambiado y de cómo se debe proceder en un futuro. En la figura 6-17 se muestra el documento relleno para el proyecto de 5S en la isla de mecanizado de los carters. Este documento recoje una breve explicación del cambio para el antes y el después, así como los aportes que este cambio aportan a la zona: disminución de tiempo de trabajo, disminución de personal implicado en la tarea, ahorro de material, etc. El documento tiene también un responsable de redacción, al cuál se podrá acudir en caso de ser necesario. 63 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Figura 6-17: Notificación cambio 6.2 Equilibrado de línea. Diseño de un nuevo kitting Tras los buenos resultados que se fueron obteniendo con la impresora en los proyectos de 5S, el departamento de hipercompetitividad vió la oportunidad de ampliar el campo de acción de la impresora y utilizarla para proyectos de diseño más complejos. Con la futura llegada de una nueva caja de cambios a la fábrica -la caja reductora RD0- vinieron nuevos proyectos de redistribución del layout, puesto que había que dejar espacio suficiente para la nueva diversidad. Una solución para liberar espacio de trabajo fue rediseñar kittings de fabricación. A continuación se describen con mayor detalle como intervino la impresora en el diseño de los nuevos kitings. 6.2.1 Montaje J En el caso de la línea de montaje J, la acción que se llevo a cabo con la impresora fue diseñar un elemento de apoyo y sujeción de una pieza de la caja de cambio, llamado CSC, en el propio pallet para poder eliminar una estantería donde se almacenaba por lotes esta pieza y poder cambiar la logística a un suministro just in time de la pieza mediante un AGV. En primer lugar se identificó en qué sitio del pallet se podía situar esta pieza, y una vez identificada se comenzó a prototipar el apollo. Para ello se imprimió una primera versión del elemento y con una cinta de doble cara se posicionó en el pallet para comprobar en qué posición no colisionaba con ninguna de las diversidades de los carters, como puede comprobarse en la figura 6-18. Fecha comienzo : Redactor : Titulo : Nombre contacto : Dept / Taller / Linea / Zona : email : Tiempo actividad (Semanas) Caega : KPI Nombre : Efec (E  ibe ideifica e a de a ea de acci) Inversiones/ Costes (Identificar en detalle) Sie de a gaacia Calidad Personas x Coste Material x Tiempo x Maquina Elicaci del Pblema: Slci Pea : Lea Fle Cee - Fab. Seilla 2 [email protected] KAIZEN item sheet 1-Dec-19 Blaca Mae Cade 5S Lea Fle - Cae Blaca Mae Cade Total Ganancia anual ANTES DESPUS APW Kaizen item sheet format V1 Dede e la mea iemedia de l CU amaiad de l Ramale 1  4 de la Lea Fle: eleme ieceai  ieg de dida de l ile al  ee ead de efeecia defiid. Die de 8 e e eimee e ha ime e 3D aa  md de fciamie eadaiad. Cada il iee  ici correctamente definida. #Confidential C Aplicación de las herramientas Lean en las actividades objeto de estudio 64 Figura 6-18: Prueba con las diversidades de carter Una vez se eligió la ubicación se procedió a pulir el diseño de la sujeción y hacerlo compatible con las distintas diversidades de CSC que se trabajan en la factoría. Este elemento es una pieza muy delicada compuesta por un muelle y dos placas metálicas que refuerzan las caras extrernas. La posición de la pieza no es trivial ya que es crucial que el muelle no sufra esfuerzos durante su recorrido por la línea, es por eso que el muelle debe permanecer en suspensión y no tocar el soporte en ningún momento. Para lograr la estabilidad del CSC -una vez se obtuvo un diseño semidefinitivo de la sujeciónse perfilaron las dimensiones definitivas con ayuda de plastilina para comprobar que las distintas diversidades apoyaban correctamente en la pieza sin comprometer el correcto trato de muelle. Figura 6-19: Prueba con las diversidades de CSC Esta pieza ya definitiva se mandó a mecanizar en metal, lamentablemente no estuvo lista para la redacción del documento por lo que no hay ninguna foto del estado final del soporte. 65 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción 6.2.2 Montaje TLX El nuevo kiting del montaje TLX es el resultado de un trabajo de equilibrado de línea. Se unificaron cuatro puestos de trabajo, con un operario por puesto, en tres puestos con dos operarios. Se aprovechó el espacio del pallet que se señaliza en la figura 6-20 para disponer el módulo que servirá de transporte para las cuatro piezas del equilibrado de línea. A diferencia del kitting descrito en el punto anterior, en este proyecto se utilizará directamente la pieza de la impresión como el elemento de uso definitivo en el pallet, reforzandola con una plancha de aluminio en la base. El módulo fue diseñado de quita y pon para poder devolverlo a la zona del kiting, donde se equipan las piezas, mediante una pinza robótica cuando se quede vacío. Figura 6-20: Espacio libre en el pallet y elemento a reubicar Como se ha explicado anteriormente, el molde será utilizado como elemento final en el kitting, por ello se barajó utilizar nylon como material de impresión en lugar de PLA -como se venía haciendo con anterioridadpuesto que este material absorbe mejor los golpes. Finalmente esta idea se desecho puesto que, manteniendo una visión a largo plazo, este material encarecía mucho el presupuesto del proyecto además de no ofrecer mucha mejora en comparación con el PLA que, al imprimir piezas con alta densidad, hace que estas sean muy resistentes. Figura 6-21: Primeros diseños del transportador Aplicación de las herramientas Lean en las actividades objeto de estudio 66 El la figura 6-21 se muestran los dos materiales, en negro el nylon y en gris el PLA. En una primera isntancia se diseñó un soporte para tres piezas ya que la cuarta seguiría otro camino en la línea de montaje, pero finalmente se incluyó en el módulo, por ello en la figura 6-21 se observan tres espacios y en la 6-22, cuatro. Una de las cuatro piezas es mucho más voluminosa que el resto, por eso se diseño su disposición de forma oblicua, para poder respetar las dimensiones originales que ofrecía el pallet, pero finalmente estas se modificaron ya que haciendo un pequeño cambio en el pallet se pudo otorgar mas espacio al soporte, así que se cambió por útima vez el módulo, su forma definitiva se presenta en la figura 6-22. Figura 6-22: Kiting final Una vez se estableció la distribución de las herramientas en el soporte, se procedió a estudiar la ergonomía del operario con los nuevos puestos de trabajo y comprobar que las medidas de cambio estimadas en el equilibrado de línea se conrrespondían con la realidad. En la figura 6-23 se puede observar como una operaria trabaja con el nuevo soporte favorablemente. Como los resultados de las pruebas fueron satisfactorios se determinó que este proyecto necesitaba una impresora para el solo ya que las unidades a fabricar eran elevadas, una por cada pallet. 67 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción Figura 6-23: Probando la ergonomía 6.3 Otras aplicaciones de la impresora 3D 6.3.1 Controles de la calidad y Poka-yoke En el montaje TLX se empleó la impresrora 3D para desarrollar un proceso de control de calidad en un puesto de trabajo donde, para comprobar el calibrado de un elemento de la caja de velocidades, antes se observaba a ojo si una luz laser coincidia con la posición correcta. Para estandarizar el procedimiento y evitar errores se diseño una placa donde se coloca una diana, con un casquillo en la base para poder poscionarla sobre el carter y comprobar la dirección del laser. Para guardar la diana cuando no es necesaria se ideó a su vez un colgador para depositarla en la verja de seguridad del puesto de trabajo. Cada carter tiene una medida de laser distinta por lo que para no generar confusión entre las placas cada una fue serigrafiada con su diversidad correspondiente. En la figura 6-24 se puede observar el resultado de este proyecto. Aplicación de las herramientas Lean en las actividades objeto de estudio 68 Figura 6-24: Diana de impresión 3D Otro control de calidad que se diseñó con ayuda de la impresora fue un pequeño soporte para garantizar el correcto montaje del diferencial. El mecanismo funciona de la siguiente forma: una vez se han montado las piezas del diferencial, este se coloca sobre el soporte plástico, donde a través de un orificio estratégicamente colocado se comprobará si un sensor - que esta posicionado justo debajo del agujerochoca con la anilla o encuentra libre su paso. Este sencillo procedimiento acarrea grandes beneficios ya que anteriormente era muy común olvidar montar la anilla del diferencial. En la figura 6-25 se puede observar como quedó la pieza de impresión 3D. Figura 6-25: Soporte con hueco para detector 69 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción En la línea de mecanizado de TFA -otro componente de la caja de velocidades de la diversidad J- exíste un control manual de calidad que se utiliza de forma aleatoria en las piezas terminadas al final de la línea de mecanizado. Este control, debido en parte a su aletoriedad, muchas veces se pasaba por alto. El panel de control demanda cada cierto tiempo la realización del chequeo y para ello detiene momentáneamente la línea. En este puesto el operario no está presente todo el tiempo ya que también tiene que atender el puesto anterior, por lo que algunas piezas cumplían el tiempo de parada en la línea y continuaban su camino sin haber sido analizadas. Para corregir este fallo en el diseño del control, se diseño un acople al perfil de aluminio de la línea de montaje donde serían almacenados los instrumentos de medida. Para cerciorar que el control se realiza cuando es debido se posiciono sobre el módulo de plástico un sensor cuya función es devolver un flanco de subida cuando el instrumento se saca de su sitio para medir el TFA. Este flanco inicia un contador que dura todo lo que se tarda en medir la pieza y tras su vencimiento reanuda la marcha de la cinta transportadora. Figura 6-26: Soporte con detector Con la impresora también se realizo un Poka-yoke para unos paneles del departamento de mantenimiento que tienen unos conectóres de quita y pon. Estos conectores tienen la particularidad de que pueden colocarse de dos formas si se pivotean sobre la ranura 180 grados en el plano, pero solo tienen una posición correcta. Para evitar repetir un error que costó muy caro a la empresa (en torno a unos mil euros para reponer el módulo) se diseñaron con la impresora unas carcasas de plástico que van colocadas en los extremos de los conectores de manera que, si se intentaran colocar de la forma incorrecta, chocarían las piezas de plástico como se puede observar en la figura 6-27. Anexos 76 ANEXOS 1. Código del programa de trazabilidad: using System; using System.Collections.Generic; using System.IO; using System.Linq; using System.Text; namespace _8082 // Este es el main del código donde se lanza el programa copiarFichero, escrito posteriormente { class Program { static void Main(string[] args) // El programa es de tipo void porque no devuelve nada, su función es cambiar la ruta del fichcero y moverlo al destino deseado { String[]allfiles=Directory.GetFiles("C:\\FTP\\DdC","*",SearchOption.AllDirectories); //De esta forma se seleccionan todos los ficheros de la carpeta origen que en este caso es C:/FTP/DdC. La forma de seleccionar los ficheros es almacenar su ruta en un vector ya que el programa trabaja cambiando esta información para trasladarlo al destino. foreach (String f in allfiles) // Para cada fichero { copiarFichero(f); // Se ejecuta el programa copiarFichero } } public static void copiarFichero(String origen) // Este es el programa copiarFichero { try { String destino = ""; String[] subcadenas = origen.Split('\\'); // Esta cadena almacena las distintas carpetas de la carpeta origen para ordenarlas posteriormente. Para ello divide la ruta del fichero en todas las carpetas que lo conforman. destino = "Z:\\CARTUCHO_MARCAPASO"; // Z: es la unidad compartida del NAS que ya recibe el nombre del puesto, en este caso 8082 String year = subcadenas[4].Substring(4, 4); // En este caso la información del año se encontraba en la subcarpeta 4 de la ruta del fichero (subcadena[4]), donde la fecha iniciaba en el carácter 4 y ocupaba 4 caracteres (substring(4,4)) String month = subcadenas[4].Substring(8, 2);//Idem para el mes // Igual que sucede con el año, el mes se ubica en la cuarta carpeta y su información comienza en el carácter 8 y ocupa dos caracteres String day = subcadenas[4].Substring(10, 2);//Idem para el dia // Idem con el día 77 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción destino += "\\" + year; // Ahora que se conoce la información del año se añade como nueva ruta en la carpeta destino Directory.CreateDirectory(destino); // Posteriormente se genera esa nueva ruta de año que antes no existía destino += "\\" + year + "-" + month; //Mismo procedimiento para el mes Directory.CreateDirectory(destino); destino += "\\" + year + "-" + month + "-" + day;//Idem para el día Directory.CreateDirectory(destino); destino += "\\" + subcadenas[5]; //Finalmente se añade la ruta del fichero en si, que se ubica al final de la ruta de carpetas System.IO.File.Move(origen, destino); // Este comando de la librería System.IO se encarga de mover el fichero del origen al destino } catch (Exception e) { System.Console.WriteLine("Problemas al copiar los ficheros del autómata.\n" + e); } } } } Para entender mejor el porgrama se ejemplifica la estructura de las rutas de origen y destino: • Origen: C:/FTP/DdC/ABCD20200223.png • Destino:Z:/CARTUCHO_MARCAPASO/2020/2020-02/2020-02-23/ABCD20200223.png Bibliografía 78 BIBLIOGRAFÍA 2. Luis Socconini, (2019) Lean Manufacturing. Paso a paso. Barcelona, España 3. Manuel Rajadell Carreras (2010), Lean Manufacturing. La evidencia de una necesidad. Madrid, España 4. Jeffrey Liker (2004), The Toyota Way: 14 Management Principles from the World’s Greatest Manufacturer. Madison, WI, Estados Unidos. 5. Toyota, “The Toyota Way – Nuestros Valores” [En línea]. Disponible en: https://toyotaforklifts.es/toyota-lean-academy/the-toyota-way/ [Fecha de acceso: 10 Febrero 2020] 6. Kailean Consultores, “Las 12 claves para tener éxito en la implantación del modelo Lean” [En línea]. Disponible en: http://kailean.es/claves-implantacion-modelo-lean/ [Fecha de acceso: 13 Febrero 2020] 7. Xherpa, “Hoshin Kanri” [En línea]. Disponible en: https://xherpatothegenius.com/2018/01/11/hoshinkanri/ [Fecha de acceso: 13 Febrero 2020] 8. Anthony Manos (Febrero 2007), “The benefits of Kaizen and Kaizen Events”. Milwaukee Magazine, 40 (2) p47-48. 9. Julia Máxima Uriarte, “Segunda Revolución Industrial” [En línea]. Disponible en: https://www.caracteristicas.co/segunda-revolucion-industrial/ [Fecha de acceso: 10 Febrero 2020] 10. José Othón Quiroz Trejo (Diciembre 2010), “Taylorismo, fordismo y la administración científica en la industria automotriz”. Universidad Autonoma Metropolitana, Azcapozaltco. Gestión y estratégia 38 p75-87 11. Juan Torres Lopez, Alberto Montero Soler (1993), “¿Del Fordismo al Toyotismo?”. Cuadernos, 24 p47-59. 12. Monica L. Rausch (2007), Henry Ford y el Automovil Modelo T. Milwaukee, WI, Estados Unidos. 13. José Agustín Cruelles Ruíz (2010), La Teoría de la Medición del Despilfarro. Toledo, España. 14. Asepeyo, “Horarios de trabajo y absentismo laboral” [En línea]. Disponible en: https://horariosenespana.com/wp-content/uploads/2019/04/HORARIOS-DE-TRABAJO-Y- ABSENTISMO-LABORAL.pdf [Fecha de acceso: 28 Febrero 2020] 15. 3C Tecnología, “Lean Manufacturing implantación 5S” [En Línea]. Disponible en: https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/80761/Mar%C3%ADa%20Manzano;Gisbert%20- %20Lean%20Manufacturing.%20Implantación%205s.pdf?sequence=1&isAllowed=y [Fecha de acceso: 29 Febrero 2020] 16. Universidad de Sevilla, “Mejora en la distribución en planta con técnicas “Lean Manufacturing”: Aplicación del Método de las 5S al Taller” [En línea]. Disponible en: http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/5055/fichero/8.- +APLICACIÓN+DEL+MÉTODO+DE+LAS+5S+AL+TALLER%252F8.- +APLICACIÓN+DEL+MÉTODO+DE+LAS+5S+AL+TALLER.pdf [Fecha de acceso: 29 Febrero 2020] 17. Renault España, “Fábricas Renault” [En línea]. Disponible en: https://www.renault.es/renaultespana.html [Fecha de acceso: 2 Marzo 2020] 18. ALL3DP, “Aprende a diferenciar entre los tipos de impresoras 3D que hay en el mercado en este 79 Implementación de Herramientas LEAN en una factoría del sector de la automoción momento: FDM, SLA, DLP, MSLA, SLS, SLM, DMLS EBM, BJ, DOD y MJ” [En línea]. Dispobible en: https://all3dp.com/es/1/tipos-de-impresoras-3d-tecnologia-de-impresion-3d/ [Fecha de acceso: 6 Marzo 2020] 19. Kailean Consultores, “El modelo 3M de Toyota” [En línea]. Dispobible en: http://kailean.es/mudamura-muri-toyota/ [Fecha de acceso: 10 Abril 2020] 20. Renault Alliance (2018), Alliance Production Way Main Book. APW Promotion Office, Renault S.A.S. / NISSAN Motor Co., Ltd 21. Groupe Renault (2008), Systeme de Production Renault – Projet Lean, Manuel du stagiaire. Renault S