Proceso de desarrollo de plan maestro de producción (enfocado en diseño industrial)

¿Qué es un plan maestro de producción?

Dentro de la ingeniería industrial y de manufactura (las ramas de la ingeniería que estudian y desarrollan los procesos para la producción industrial), El  plan maestro de producción o manual de producción es una compilación de documentos que detallan los procedimientos necesarios para efectuar un producto determinado a modo instructivo, también son conocidos como documentación técnica consultable[1].
Son documentos de uso  y circulación interno de la compañía , por lo que cada una decide cuales usar y cuales no. Esto puede variar de empresa a empresa, o incluso de proceso a proceso. pero todos los documentos tienen una serie de pautas acordadas que establecen el orden, estos documentos son:
  • Planos de construcción
    • Planos ortogonales
    • plano isometrico
    • plano explosivo
    • planos de producción (detalles de las piezas
  • Lista de componentes
  • Lista de materiales, insumos y herramientas (a veces se pueden encontrar por separado)
  • Diagrama BOM
  • Diagrama de recorrido (lay-out)
  • lista de operaciones
  • Ordenes de producción
  • Diagrama de flujo de proceso
  • Diagrama proceso de operaciones (procesos operativos)
  • Diagrama de Gantt
  • Diagrama PERT (también conocido como ruta critica)
  • Diagrama de flujo
  • Datos de tiempo de producción
Detalles importantes: Los documentos de un plan maestro de producción son de índole privada, derivados de un extenso ejercicio de ensayos llevados a cabo con recursos de una empresa. Son propiedad intelectual y en la mayoría de los casos están protegidos por acuerdos de confidencialidad, extraerlos y exponerlos sin permiso explicito de las compañías puede incurrir en un delito conocido como espionaje industrial.

Ejercicio de ejemplo

Para ejemplificar la ejecución del plan maestro de producción usare uno de mis ejercicios del taller de madera, una cava de vinos que se construyo utilizando componentes de desecho de la empresa Valeo.
Como se puede ver consta de 4 piezas, la tabla que soporta las botellas y 3 patas de bastones de 1 pulgada de diámetro.


El principal detalle a tener en consideración de esta pieza son las inclinaciones. en la tabla son 60 grados y en la patas 30 grados con respecto a la horizontal. 

 

Planos de producción

Son ejercicios de geometría descriptiva, que involucran información fundamental para la reproducción del producto. Se deben realizar de acuerdo a códigos internacionales, en este caso de acuerdo al código de representación americano (ANSI). para que puedan ser interpretados de manera objetiva.

Lista de componentes

Como parte de un control interno, es necesario designarle un nombre o código a cada componente o pieza de un proyecto:
  • A0, la tabla triplay de 12mm de grosor, de 380 x 380mm, con las perforaciones indicadas.
  • B0, los soportes traseros de bastón de pino de 1 pulgada de grosor con 278.5mm de largo

Lista de materiales, insumos y herramientas

Debido a la complejidad que implica describir cada operación, material y maquina usada, dentro de los documentos estos se simbolizan con propósito de evitar saturar de información, no existe un código único y cada empresa propone los que convengan a su propósito. en este caso se usan las letras A y B para distinguir si los materiales serán parte de la tabla o de los soportes.

      Materiales:
  • A1, lamina de tryplay de 12 mm. de 122x244cm de largo.
  • B1, bastones de 1 pulgada, 244cm de largo.
    Insumos
  • P0. pegamento blanco.
  • BP. Barniz de poliuretano
  • Ti. Adelgazante (thinner)
  • L100, lija de granulo 100
  • L200, lija de granulo 200
  • L320, lija de granulo 320
  • T1, broca sacabocados de 4cm de diametro
  • T2, broca sacabocados de 1in de diámetro
     Herramientas:
  • SC, sierra circular de banco
  • SA, sierra de brazo en angulo
  • TB, taladro de banco
  • PC, plantilla de guía para corte
  • PL, Plantilla de guía de perforación (MDF cortada en láser)
  • Lj. Lijadora oscilante
  • PS. Pistola de aire 
  • M, mascara de gases
Como se puede ver, los materiales involucran todos los aspectos que se transformaran en la operación, los insumos todos los aspectos consumibles necesarios en dichas operaciones y las herramientas las fuerzas transformadoras y los procesos. 

Habilitado

El habilitado, es el procedimiento por el cual se visualiza un componente dentro del material de origen, de manera que se pueda entender mejor la distribución de su tratamiento, en la siguiente figura se ejemplifica de como las piezas A0 se distribuyen dentro de A1 (un tablero de triplay de  122x 244cm) como se puede observar se pueden obtener 18 piezas
lo mismo se ejecuta con las piezas B0, cuando se observa la distribución dentro de  B1 (un baston de 244.) se pueden obtener 10 piezas por cada bastón.
Lo ideal para planear un lote es encontrar un mínimo común múltiplo o un máximo común múltiplo,  para ordenar la cantidad precisa de piezas. por ejemplo 18 piezas A0, implican 6 piezas B0. 
pero de cada bastón se obtienen 10 piezas, por lo que por cada 3 piezas A0 siempre quedara una pieza B0 suelta.

Significa que de cada 9 piezas (Cava) producidas se obtendrán 3 B0 sueltos, (como se ilustra en la siguiente imagen), para obtener un numero coherente y sin sobrantes en la producción de este articulo es necesario multiplicar por 18 cada lote de 9 artículos. 


Un lote de "cavas" tendría que ser 180 piezas, que en conjunto ocuparían 19 piezas A1, y un total de 54 piezas B1.

Este es un ejemplo que raya en lo ridículo debido a las particulares características del producto (pensado para aprovechar recursos desechados y no para producirse en masa), pero refleja la idea de los cálculos necesarios para establecer un lote de producción.
En un ejercicio de Diseño Industrial es importante entenderlo y en muchos casos modificar las propuestas para ajustarlas a estas consideraciones.

Especificación de los procesos

Este paso es conceptual, se refleja en el ordenamiento por el cual comenzaran a realizarse los procesos, en esta etapa se le darán nombre a las piezas recién procesadas, ejemplificadas por los siguientes esquemas:
 Los diagramas señalan la dirección y el nombre de cada corte, el corte X se divide en 6 etapas, de las cuales se obtienen 6 piezas A2, y una pieza Ax que representa desperdicio.
Sucesivamente, las piezas A2 pasan al proceso de corte Y, que se divide en 4 cortes, de los que se obtienen 3 piezas A3 y 2 AY. 


Este proceso se repite hasta lograr la pieza terminada, y llegar a la pieza previa al ensamble. en este caso las operaciones de perforación se señalan como diferentes debido a los dos diferentes diámetros. 

Lo mismo se aplica para las piezas B. se señalan los procesos necesarios para llevarlas a cabo y el orden indicado, este tipo de esquemas ayudan a visualizar los procesos que mas adelante solo se resumirán.

Diagrama BOM

Cambien conocido como Bill of materials[2], se trata de un herramienta que ilustra la relación entre los componentes  hasta llegar al producto terminado. se ejecuta en forma de un diagrama de relaciones jerárquicas:

En este caso, Las piezas A0 y BO son muy lineales, solo pueden existir cuando se han ejecutado las transformaciones de A1 a A0, y B1 a B0, pero la cava solo puede existir si se combinan piezas B0, A0, BP (barniz) y P0 (pegamento). Entre mas complejo es un producto, mas extenso es su diagrama BOM.
En este punto no se señala que insumos o transformaciones sufre, pues solo es un resumen de los componentes necesarios para su fabricación.

Diagrama de recorrido (Lay-Out)

El diagrama de recorrido, es un esquema que representa las posiciones físicas que tendrán que recorrer los diferentes materiales durante su transformación en el piso de planta. 
En un mundo ideal, todo el recorrido se debería ajustar a la producción, sin embargo debido a que las empresas no suelen hacer un único producto; las condiciones del establecimiento no permiten cambiar las instalaciones; y que una misma maquina puede tener diferentes aplicaciones (en este caso el mismo taladro de banco puede ejecutar dos operaciones de perforado distintas), se suele ajustar el recorrido de cada producto a las condiciones presentes del establecimiento. 

Como ejercicio escolar se suele pedir que se imagine un recorrido ideal del producto. para su ensamble, esto puede ser simbolizado por "Estaciones de trabajo" y "depósitos", que representan los lugares donde se trabajara cierto proceso o las pausas de ese recorrido.


En este caso se ordeno de la siguiente manera, cada estación representa una herramienta ideal para efectuar este trabajo y el resultado de cada proceso, en los paréntesis aparecen el numero de piezas que salen y entran a cada proceso, por ejemplo A1 después del primer proceso de corte se convierte en 6 piezas A2 y 1 pieza Ax.
Para terminar las 18 piezas que pueden resultar de A1, se necesitan 6 piezas B1, y sobran 6 piezas B0 que terminaran en deposito hasta completar el lote. 

Lista de operaciones.

Es una tabla que resume las operaciones, los materiales, los insumos, las herramientas y el tiempo relativo de cada operación que se pretende realizar. Este ultimo componente solo se puede obtener por observaciones en ensayos de producción. 


Puede o no incluir las operaciones de transporte de un área a otra, pero esto se considera mas bien relevante en operaciones donde el tiempo es un factor determinante en las cualidades del producto (En los tratamientos de calor en metales, como el acero, es muy importante por que los cambios de temperatura afecta la composición molecular y las propiedades mecánicas).
Muchas empresas lo solucionan con lineas de transporte.

Ordenes de producción

Las ordenes de producción son documentos de circulación internos que expresan a detalle las diferentes operaciones que se realizaran. tienen códigos clave para la identificación de la labor, los materiales e insumos así como el orden en que deben ejecutarse. Suelen estar a la mano de los operadores de determinadas áreas por su naturaleza consultable.
dentro de cada operación también existen sub-operaciones, y en muchos casos se cronometran.

 Las ordenes de producción pueden o no llevar esquemas o dibujos instructivos para asegurar el entendimiento, pero la tabla que señala las sub operaciones es indispensable.
Algunas ordenes de producción son sumamente detalladas con las sub operaciones, esto por motivos de seguridad industrial. 

Diagrama de flujo proceso

El diagrama de flujo de proceso, es una herramienta que "facilita la eliminación o reducción de los costos ocultos de un componente"[3],es una herramienta representativa de cada una de las operaciones, que se clasifican de la siguiente manera[3]:

Detalles interesantes, no existe un símbolo especifico de inspección operación, algunas empresas hacen los propios, o solo señalan 2 simultáneamente. existen otras acciones mixtas (como espera inspección, o transporte-espera) que no tienen símbolos específicos, como se menciono antes varia de empresa a empresa y de producto a producto.
El documento consiste en una tabla con las operaciones descritas por un lado y la simbología  correspondiente del otro, de preferencia con una linea que indique la dirección del flujo de operación.  

Diagrama proceso de operaciones

Los analistas de producción señalan que el diagrama de proceso de operaciones es una herramienta que sirve para describir el flujo o las observaciones que se tienen durante el proceso como una medida de control, en otras palabras su valor documental se encuentra en las mejoras susceptibles del proceso y no como un elemento consultable de la propia producción:
El diagrama usa una serie de símbolos (círculos para operaciones y rectángulos para especificar los materiales) del proceso productivo, y explora la relación que existe entre estas operaciones, se señala cuales son subordinadas (que dependen de una para ir ejecutando el resto) como paralela (que se pueden llevar a cabo de manera independiente, debido a que no usan las mimas herramientas o el mismo espacio). en este caso toda la primera columna son los procesos necesarios para realizar una pieza A0, que son subordinados y paralelos a los procesos de las piezas B0. y que ambos son subordinados al proceso de ensamble. 

Diagrama de Gantt

Es una herramienta de programación de los proyectos, que sirve para organizar la secuencia de las actividades de las maquinas en la planta[4] 
El diagrama de Gantt muestra anticipadamente de una manera simple las fechas de terminación de las diferentes actividades del proyecto en forma de barras graficadas con respecto al tiempo en un eje horizontal.
Esta herramienta requiere análisis de tiempos, por lo que este ejemplo se limitara a expresar la temporalidad en torno a las operaciones que que se pueden llevar a cabo y las que no, usando colores rojo para las piezas A, azul para las piezas B y verde para los procesos que requieren de ambos tipos:


La imagen muestra un solo ciclo de un lote de 18 piezas de cava, las operaciones A (en rojo) se tendrian que repetrir 19 veces mas, para alinearse con las operaciones B (azul), como usan maquinas diferentes tienen ritmos diferentes.
Como se observo dentro de las otras actividades, los procesos X,Y,Q,O y R. son todos dependientes, no se pueden ejecutar si primero no se cumple un ciclo, pero los procesos.  

Diagrama PERT (también conocido como ruta critica)


El diagrama PERT involucra también los tiempos entre movimiento, algunos autores sugieren incluir los insumos, pero no es un requerimiento generalizado, pues cada nodo simboliza una orden de producción y cada estación posee sus propios insumos (que no sufren transformaciones ni se desplazan en el proceso). 

Diagrama de flujo

Es una representación por medio de operadores simbólicos que representan el flujo y tipo de las operaciones. Esta herramienta tiene su origen en el planteamiento de algoritmos usados sobre todo en la programación. Usa el "lenguaje unificado de modelado" pero solo unos cuantos de esos símbolos son usados en el campo industrial, que se pueden consultar en este documento:


Todos estos símbolos se encuentran en las figuras de power point, con sus nombres correspondientes. son precisamente estas figuras simbólicas las que permiten trazar un mapa del proceso sin saturar de texto:
Lo mas significativo que se toma de esta presentraciòn, son las decisiones (rombos) que representan inspecciones, y donde se señala que ocurre si un componente pasa al siguiente etapa o no, en este caso la letra D, representa un punto de basura para las piezas que no se ajustan.
El proceso R es muy manual, por que implica lijar y cada vez que se termina, se inspecciona para asegurar que se pueda pasar al siguiente nivel de grano. razón por la que tiene inspecciones repetidamente. finalmente el triangulo representa un almacenamiento antes que la pieza llegue al cliente. 

Datos de tiempo de producción

Estos son quizá los datos mas confidenciales de un manual de producción, pues son el resultado de exhaustivos análisis sobre ensayos de producción, que tras evaluaciones estadísticas revelan los tiempos de operación ideales o alcanzables para los operarios y las maquinas en determinadas circunstancias, se vuelven la herramienta para pronosticar alcances operativos de la compañía y una fuente de información para el ejercicio de control (inspecciones relacionadas con la calidad).

Es imposible obtener estos datos si no se ejecuta una producción experimental, dentro de un ejercicio académico solo se acercaría a una estimación lejana pues son múltiples los factores que afectan la ejecución de una producción (cansancio de los trabajadores, condiciones energéticas, desgaste de las maquinas, etc.).  
consiste en una tabla donde se describe el tiempo que cada operación debe tomar. no existe un formato definido. y no es necesario una descripción de la operación, pues seria redundante con respecto al resto del proceso.

Conclusiones

Como se puede observar, el manual de producción solo es una representación de las operaciones que se pretenden hacer, no es un documento homogéneo, y cada empresa lo adapta a sus necesidades. cuando los productos son muy complejos suele haber manuales parciales, que se enfocan en un segmento o componente del producto.
Este ejercicio solo pretendió expresar como construir e interpretar las diferentes partes de un manual, actualmente las empresas recurren a software para su realización, por lo que son aun mas fáciles de resguardar, segmentar y reproducir.

Bibliografía

  1. Griffiths, B. (2003) Engineering drawing for manufacture  USA: Elsevier Science & Technology Books p.2
  2. Investopedia (no indicado) BILL OF MATERIALS, (septiembre 16, 2017) investopedia sitio web: http://www.investopedia.com/terms/b/bill-of-materials.asp
  3. Niebel, A. (2007) Ingeniera Industrial: Métodos, tiempos y movimientos. Mèxico, DF: Alfa Omega.p.28.
  4. Niebel, A. (2007) Ingeniera Industrial: Métodos, tiempos y movimientos. Mèxico, DF: Alfa Omega.p.20.