SMED: cómo diseñar máquinas con un OEE elevado

Single-Minute Exchange of Die (SMED) es un método desarrollado por Shigeo Shingo cuyo objetivo es reducir de forma significativa el tiempo necesario para el cambio de formato y el reajuste de máquinas y equipos en producción. La reducción de este tiempo se traduce directamente en una mayor disponibilidad de las máquinas, un elemento clave para el aumento de la eficiencia de la producción. En este artículo explicaremos cómo diseñar máquinas teniendo en cuenta los principios de SMED.

Principios de Lean Manufacturing

Fundamentos de Lean Manufacturing

Lean Manufacturing es una filosofía de gestión de la producción cuyo objetivo es maximizar el valor entregado al cliente y, al mismo tiempo, minimizar el desperdicio. Lean se centra en la mejora continua de los procesos y en la eliminación de actividades innecesarias, lo que conduce a una mayor eficiencia y a la reducción de los costes de producción.

Herramientas clave de Lean

Dentro de Lean Manufacturing se utilizan numerosas herramientas que ayudan a alcanzar los objetivos previstos. Entre ellas se incluyen, entre otras:

• Kaizen: método de mejora continua que implica a todos los empleados en el proceso de perfeccionamiento de las actividades de la empresa.
• 5S: sistema de organización del puesto de trabajo basado en clasificar, ordenar, limpiar, estandarizar y mantener la disciplina.
• Just-In-Time (JIT): sistema de producción que consiste en suministrar materiales y componentes exactamente cuando se necesitan, lo que minimiza los inventarios.
• SMED: elemento clave de Lean centrado en el cambio rápido de máquinas, lo que permite responder con flexibilidad a las necesidades cambiantes de producción.

SMED – Single-Minute Exchange of Die

Definición y principios de SMED

Single-Minute Exchange of Die (SMED) es un método introducido por Shigeo Shingo para reducir drásticamente el tiempo de cambio de formato de máquinas y líneas de producción. El objetivo principal de SMED es reducir el tiempo de cambio a una cifra de un solo dígito en minutos (por debajo de 10 minutos). Existen varios principios clave de SMED:

1. Separación de operaciones internas y externas:
   • Las operaciones internas son aquellas que solo pueden realizarse cuando la máquina está parada.
   • Las operaciones externas son aquellas que pueden realizarse mientras la máquina está en funcionamiento.
   • El primer paso en SMED es identificar y transformar el mayor número posible de operaciones internas en externas.
2. Estandarización y simplificación de las operaciones internas:
   • Estandarizar las herramientas y los métodos de trabajo para que todas las operaciones se realicen del mismo modo.
   • Simplificar y acelerar las tareas que deben ejecutarse cuando la máquina está parada.
3. Implantación de sistemas de fijación rápida:
   • Aplicación de sistemas que permitan la fijación y el desmontaje rápidos de herramientas y componentes de las máquinas.
   • Uso de elementos de liberación rápida que minimicen la necesidad de ajustes y calibración.
4. Formación e implicación del personal:
   • Formación de los operadores de máquinas y de los equipos de producción en los nuevos procedimientos y técnicas SMED.
   • Implicación del personal en el proceso de mejora y en la búsqueda de nuevas posibilidades para reducir los tiempos de cambio.

Proceso de implantación de SMED

La implantación de SMED puede dividirse en varias etapas clave:

1. Análisis del proceso actual de cambio:
   • Seguimiento y documentación detallados de todas las operaciones relacionadas con el cambio.
   • Identificación de las operaciones internas y externas, así como de su duración.
2. Transformación de operaciones internas en externas:
   • Evaluación de la posibilidad de trasladar operaciones internas a externas.
   • Implantación de nuevos procedimientos que permitan realizar un mayor número de operaciones mientras la máquina está en funcionamiento.
3. Optimización de las operaciones internas:
   • Estandarización y simplificación de los procedimientos internos.
   • Introducción de sistemas de fijación rápida y herramientas.
4. Formación e implicación del personal:
   • Realización de formaciones para operadores y equipos de producción.
   • Fomento de la participación activa en el proceso de mejora.
5. Seguimiento y mejora continua:
   • Seguimiento periódico de los resultados y de los tiempos de cambio.
   • Implantación de las sugerencias del personal y búsqueda de nuevas mejoras.

Ejemplos de implantaciones exitosas de SMED en distintos sectores

La implantación de SMED ha aportado beneficios significativos en muchos sectores industriales:

• Industria de la automoción:
  • En fábricas de automóviles como Toyota, la aplicación de SMED permitió reducir de forma significativa los tiempos de cambio, lo que contribuyó a aumentar la flexibilidad de la producción y a introducir nuevos modelos en el mercado con mayor rapidez.
• Industria alimentaria:
  • En empresas de producción de alimentos, como Nestlé, SMED ha ayudado a cambiar rápidamente entre distintos productos en las líneas de producción, lo que ha reducido los tiempos de parada y aumentado la eficiencia productiva.
• Industria electrónica:
  • En plantas de fabricación de equipos electrónicos, SMED ha permitido adaptar con mayor rapidez las líneas de producción a diferentes series de productos, lo que ha contribuido a mejorar la competitividad en un mercado dinámico.

Automatización de la producción y SMED

El papel de la automatización en SMED

La automatización desempeña un papel clave en la reducción de los tiempos de cambio, que es el objetivo central de SMED. Gracias a las tecnologías modernas y a las soluciones de automatización industrial, es posible acelerar muchos procesos que antes se realizaban manualmente y requerían una inversión considerable de trabajo y tiempo. La automatización puede apoyar SMED en varias áreas clave:

1. Sujeción y liberación rápida de herramientas:
   • Los sistemas automáticos de sujeción de herramientas pueden reducir de forma significativa el tiempo necesario para su sustitución. Estos sistemas eliminan la necesidad de apriete y ajuste manual, lo que no solo acorta los tiempos de cambio, sino que también reduce el riesgo de errores.
2. Ajuste automático de los parámetros de las máquinas:
   • La implantación de sistemas que ajustan automáticamente los parámetros de las máquinas conforme a los requisitos de producción permite adaptar las máquinas a nuevas tareas de forma rápida y precisa. De este modo, se evita la programación manual y se minimizan los errores de ajuste.
3. Robótica y automatización de procesos auxiliares:
   • El uso de robots para realizar tareas repetitivas y que consumen mucho tiempo, como la alimentación y la retirada de materiales, puede acelerar considerablemente todo el proceso de cambio.
4. Supervisión y análisis de datos en tiempo real:
   • Los sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) permiten supervisar y analizar los procesos productivos en tiempo real. Gracias a ello, es posible identificar y eliminar rápidamente los cuellos de botella, así como optimizar los procesos de cambio.

Sistemas SCADA y su impacto en SMED

Los sistemas SCADA desempeñan un papel importante en la supervisión y optimización de los procesos de cambio dentro de SMED.

SCADA permite recopilar y analizar datos de máquinas y procesos productivos en tiempo real, lo que resulta clave para realizar cambios de forma rápida y eficaz.

1. Supervisión de los tiempos de cambio:
   • SCADA permite hacer un seguimiento preciso de los tiempos de cambio, lo que facilita la identificación de las áreas que requieren optimización. Gracias a datos precisos, se pueden tomar decisiones más fundamentadas sobre las mejoras a implantar.
2. Análisis de las causas de las paradas:
   • Los sistemas SCADA pueden registrar y analizar las causas de las paradas, lo que permite identificar rápidamente los problemas y eliminarlos. De este modo, se puede minimizar el tiempo de inactividad y aumentar la disponibilidad de las máquinas.
3. Integración con sistemas ERP y MES:
   • La integración de SCADA con sistemas ERP (Enterprise Resource Planning) y sistemas de ejecución de la producción permite una gestión integral de los procesos productivos. Gracias a ello, es posible planificar y coordinar mejor los cambios, lo que incrementa la eficiencia de la producción.

POKA-YOKE – aseguramiento de la calidad

Definición de POKA-YOKE

POKA-YOKE es una técnica japonesa de prevención de errores que consiste en diseñar los procesos productivos de tal manera que los errores sean imposibles de cometer o fáciles de detectar y corregir. Esta técnica se utiliza para eliminar defectos y aumentar la calidad de los productos.

Objetivo y principios de POKA-YOKE

1. Prevención de errores:
   • El objetivo principal de POKA-YOKE es eliminar los errores ya en la fase de diseño de los procesos productivos. Gracias a ello, se pueden evitar correcciones costosas y paradas.
2. Detección y corrección de errores:
   • En los casos en que los errores no pueden eliminarse por completo, POKA-YOKE permite detectarlos y corregirlos rápidamente antes de que afecten al producto final.
3. Simplicidad y eficacia:
   • Las soluciones POKA-YOKE deben ser simples y fáciles de implementar para que los operarios de la línea de producción puedan aplicarlas de forma eficaz.

Ejemplos de aplicación de POKA-YOKE en la producción

• Industria de la automoción:
  • En la fabricación de automóviles se utilizan diversas soluciones POKA-YOKE, como sensores e indicadores, que impiden montar piezas en un orden incorrecto o con una fuerza inadecuada.
• Industria electrónica:
  • En la producción de componentes electrónicos, POKA-YOKE puede incluir el uso de conectores y soportes especiales que garantizan conexiones correctas y eliminan el riesgo de errores de montaje.
• Industria alimentaria:
  • En las fábricas de alimentos, POKA-YOKE puede incluir el uso de sensores que detectan la presencia de cuerpos extraños en los productos, lo que garantiza su conformidad con las normas de calidad y seguridad.

Impacto de POKA-YOKE en SMED

1. Reducción de defectos de producción:
   • Gracias a POKA-YOKE, los procesos de cambio de formato pueden diseñarse de manera que se minimice el riesgo de errores, lo que se traduce en una mayor calidad del producto y un menor riesgo de paradas.
2. Aumento de la fiabilidad de los procesos:
   • La aplicación de POKA-YOKE en los procesos de cambio de formato aumenta la fiabilidad y la repetibilidad de estas operaciones, lo cual es clave para una implantación eficaz de SMED.

TPM (Total Productive Maintenance) y SMED

¿Qué es TPM?

Total Productive Maintenance (TPM) es un enfoque integral del mantenimiento que implica a todo el personal con el fin de maximizar la eficiencia de los equipos.

TPM abarca distintas actividades, como el mantenimiento preventivo, el mantenimiento autónomo por parte de los operarios y la mejora continua de los procesos.

Pilares de TPM

1. Mantenimiento autónomo:
   • Los operarios son responsables del mantenimiento diario de las máquinas, lo que incluye limpieza, lubricación y pequeñas reparaciones. Gracias a ello, las máquinas se mantienen en mejor estado y sufren menos averías.
2. Mantenimiento preventivo:
   • Las inspecciones y tareas de mantenimiento periódicas evitan averías imprevistas y prolongan la vida útil de las máquinas.
3. Mejora continua:
   • Búsqueda constante de formas de mejorar la eficiencia y la fiabilidad de los equipos mediante el análisis de datos y la implantación de soluciones innovadoras.

Cómo influye TPM en la disponibilidad de las máquinas

TPM mejora de forma significativa la disponibilidad de las máquinas, que es uno de los indicadores clave del OEE. El mantenimiento periódico y la implicación de los operarios en las tareas de conservación minimizan las paradas y las averías, lo que permite una producción fluida e ininterrumpida.

SMED como elemento de TPM

Single-Minute Exchange of Die (SMED) es un método destinado a reducir drásticamente el tiempo de cambio de formato de máquinas y líneas de producción, introducido por Shigeo Shingo. El objetivo principal de SMED es reducir el tiempo de cambio a una cifra de un solo dígito en minutos (por debajo de 10 minutos). Existen varios principios clave de SMED:

1. Reducción de los tiempos de cambio:
   • Gracias a SMED, el tiempo necesario para los cambios de formato se reduce considerablemente, lo que aumenta la disponibilidad de las máquinas y permite una planificación de la producción más flexible.
2. Mayor implicación de los operarios:
   • Los operarios, responsables del mantenimiento autónomo, también participan en los procesos de cambio de formato, lo que permite un mejor conocimiento de las máquinas y la optimización de los procedimientos.

Indicadores clave de rendimiento (KPI) y SMED

Introducción a los KPI

Los indicadores clave de rendimiento (KPI) son herramientas que permiten medir y supervisar la eficacia de los procesos productivos. En el contexto de SMED, los KPI más importantes son:

1. Tiempo de cambio de formato:
   • Tiempo necesario para realizar el cambio de formato de una máquina, que influye directamente en la disponibilidad y la flexibilidad de la producción.
2. MTBF (Mean Time Between Failures):
   • Tiempo medio entre fallos, que indica la fiabilidad de las máquinas y la eficacia de las actividades de mantenimiento.
3. MTTR (Mean Time To Repair):
   • Tiempo medio necesario para reparar una máquina, que influye en la duración de las paradas y en la disponibilidad de los equipos.

Seguimiento de los KPI en el contexto de SMED

El seguimiento eficaz de los KPI relacionados con los tiempos de cambio es clave para optimizar los procesos SMED. Esto incluye:

1. Recopilación periódica de datos:
   • Los datos relativos a los tiempos de cambio, las averías y las reparaciones deben recopilarse y analizarse periódicamente para identificar las áreas que requieren mejora.
2. Análisis y elaboración de informes:
   • El análisis de datos permite detectar tendencias y patrones que pueden indicar posibles problemas u oportunidades de optimización. La elaboración periódica de informes sobre los resultados de los KPI permite tomar decisiones fundamentadas sobre las mejoras.
3. Uso de sistemas informáticos:
   • Los sistemas informáticos, como ERP y los sistemas de ejecución de la producción, pueden respaldar el seguimiento y el análisis de los KPI, proporcionando datos precisos y actualizados sobre el rendimiento de los procesos productivos.

Uso de sistemas informáticos en el seguimiento de los KPI

• Sistemas ERP:
  • Los sistemas ERP permiten una gestión centralizada de los datos de producción, lo que posibilita una mejor planificación y un mayor control de los procesos de cambio de formato.
• Sistemas de ejecución de la producción:
  • Los sistemas de ejecución de la producción (Manufacturing Execution Systems) permiten supervisar los procesos productivos en tiempo real y reaccionar de inmediato ante posibles problemas. Gracias a ello, es posible identificar y eliminar rápidamente las causas de las paradas.

Pruebas FAT y SAT en relación con SMED

Definición de FAT y SAT

Factory Acceptance Test (FAT) y Site Acceptance Test (SAT) son pruebas clave que se realizan antes de la implantación de nuevas máquinas o líneas de producción.

1. FAT (Factory Acceptance Test):
   • Prueba realizada en la fábrica del fabricante, cuyo objetivo es confirmar que la máquina cumple todas las especificaciones y requisitos antes de su envío al cliente.
2. SAT (Site Acceptance Test):
   • Prueba realizada en las instalaciones del cliente tras la instalación de la máquina, cuyo objetivo es confirmar que la máquina funciona correctamente en condiciones reales de producción.

Importancia de las pruebas FAT y SAT en el contexto de SMED

1. Confirmación de la funcionalidad:
   • Las pruebas FAT y SAT permiten verificar si la máquina cumple todos los requisitos y es capaz de realizar cambios de formato de acuerdo con los principios de SMED.
2. Optimización de los ajustes:
   • Durante las pruebas es posible realizar las calibraciones y adaptaciones necesarias para alcanzar tiempos óptimos de cambio de formato.
3. Formación de los operarios:
   • Las pruebas FAT y SAT también son una oportunidad para formar a los operarios en el manejo de las nuevas máquinas y en los procedimientos SMED, lo que garantiza una implantación fluida de los nuevos procesos productivos.

Resumen de los puntos clave del artículo

Diseño y construcción de máquinas teniendo en cuenta los principios de SMED es clave para lograr una alta eficiencia de producción y minimizar los tiempos de cambio de formato. En el artículo hemos explicado cómo SMED se integra en los principios de Lean Manufacturing, cómo la automatización de los procesos productivos y los sistemas SCADA respaldan SMED, y cómo POKA-YOKE, TPM y KPI pueden contribuir a una implantación eficaz de SMED. Las pruebas FAT y SAT también desempeñan un papel importante en la verificación y optimización de los procesos de cambio de formato.

Futuro y desarrollo de la tecnología en el contexto de SMED

Las nuevas tecnologías, como los sistemas avanzados de automatización, la inteligencia artificial y el Internet de las Cosas (IoT), desempeñarán un papel cada vez más importante en la optimización continua de los procesos SMED. Las empresas que quieran obtener una ventaja competitiva deberían invertir en estas tecnologías y perfeccionar continuamente sus procesos productivos de acuerdo con los principios de SMED.