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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Posgrado en Ciencias de la Administración “Aplicación de la metodología Lean 6 Sigma para mejorar la eficiencia y efectividad de un proceso productivo (turbo cargador) en una empresa del sector automotriz: Caso BOCAR” TESIS Que para optar por el grado de: Maestro en Administración Industrial PRESENTA: EDUARDO HIDALGO CABALLERO DIRECTOR: M. EN F. LUIS TELMO BERNÁRDEZ ALONSO CIUDAD DE MÉXICO, SEPTIEMBRE 2018 Margarita Texto escrito a máquina Posgrado en Ciencias de la Administración Margarita Texto escrito a máquina Margarita Texto escrito a máquina UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. 1 “Aplicación de la metodología Lean 6 Sigma para mejorar la eficiencia y efectividad de un proceso productivo (turbo cargador) en una empresa del sector automotriz: Caso BOCAR” Jurado asignado: Presidente: M. en F. Luis Telmo Bernárdez Alonso Secretario: M.A.I. Alejandro Garcia Vera Vocal: M.A.I. Marcos Enríquez Rodriguez Vocal Suplente: M.A.I. Luis Miguel Muñoz Hernandez Vocal Suplente: I.Q. Francisco Nieto Colín Lugar donde se realizó la Tesis: Grupo BOCAR, en la Ciudad de México. Director de la Tesis: M. en F. Luis Telmo Bernárdez Alonso __________________________________ Firma 2 Agradecimientos A mis padres en general por los valores que me han inculcado y por haberme dado una excelente educación. A mi padre por su recomendación en continuar con los estudios de posgrado y por sus consejos sobre la vida. A mi madre por el amor incondicional y su apoyo en todo momento. A mi hermano que siempre me ha inspirado por su inteligencia y dedicación en lo que se propone, le dedico este trabajo para demostrarle que por algo somos hermanos y que juntos hemos logrado cumplir nuestras metas profesionales. A mis amigos por brindarme una vida llena de aprendizajes, experiencias y sobre todo felicidad. A mis compañeros del trabajo que han colaborado con varias de las actividades de este trabajo que sin su apoyo no habría logrado tales resultados. Al Ingeniero Francisco Bernal por confiar en mí y dejarme ser parte de esta gran empresa. Por su apoyo y facilidades que me fueron otorgadas para llevar a cabo el proyecto. Al Ingeniero Román Franco por formar parte de mi crecimiento profesional sobre todo cuando recién ingrese al programa de Ingeniero en Entrenamiento en la empresa BOCAR. A mi ex Jefe Heinz Martín por darme la oportunidad de crecer profesionalmente en Manufactura, por sus consejos y experiencias, pero más por su amistad. 3 Le agradezco la confianza, apoyo y dedicación de tiempo a mi Director de Tesis: Luis Telmo Bernárdez Alonso. Por haber compartido conmigo sus conocimientos y sobre todo su amistad. Por su paciencia y confianza para lograr terminar este trabajo. A mis sinodales por haber dedicado tiempo en leer este trabajo e indicarme sus observaciones y comentarios para mejorarlo. Por sus aportaciones, conocimientos y experiencias que me brindaron a lo largo de la Maestría. Nuevamente agradezco a la Universidad Nacional Autónoma de México por dejarme estar nuevamente en sus instalaciones para estudiar el posgrado y seguir aprendiendo de la experiencia del cuerpo académico de esta gran casa de estudios. Por disfrutar de otras actividades extracurriculares deportivas y culturales. A mi esposa Marina Núñez por haberme apoyado en las buenas y en las malas y ser comprensiva. Por su amor y haberme tenido la paciencia necesaria sobre todo por el tiempo en que no la apoyé en otras labores debido al tiempo dedicado a la Maestría. A todos aquellos que no he mencionado que han contribuido con sus experiencias, conocimientos, consejos y me han encaminado a lograr mis metas profesionales y de la vida. Finalmente, este trabajo se lo dedico con todo mi amor y cariño a mi hija Eva Elena por haber llegado a nuestras vidas y llenarme de felicidad. 4 Contenido I. Introducción ............................................................................................................................... 6 II. Marco referencial de la empresa ............................................................................................ 9 2.1 Historia BOCAR .................................................................................................................. 10 2.2 Ubicación geográfica ......................................................................................................... 12 2.3 Productos .......................................................................................................................... 13 2.4 Misión ................................................................................................................................ 13 2.5 Visión ................................................................................................................................. 14 2.6 Valores y creencias ............................................................................................................ 14 2.7 Política de Calidad ............................................................................................................. 15 2.8 Política de Seguridad, Salud Ocupacional y Ambiental ..................................................... 15 2.9 Indicadores clave ............................................................................................................... 16 2.10 Organigrama ...................................................................................................................... 17 2.11 Descripción del proceso productivo .................................................................................. 18 III. Presentación y descripción del caso práctico ................................................................ 20 3.1 Problemática actual........................................................................................................... 21 3.2 Variables del proyecto....................................................................................................... 22 IV. Fundamento metodológico................................................................................................ 24 4.1 Justificación ....................................................................................................................... 24 4.2 Objetivo general ................................................................................................................ 25 4.3 Objetivos específicos ......................................................................................................... 25 4.4 Alcance .............................................................................................................................. 25 4.5 Premisas ............................................................................................................................ 25 V. Marco Conceptual .................................................................................................................. 27 5.1 Conceptos básicos de producción .....................................................................................27 5.1.1 Producción y productividad ............................................................................................. 27 5.1.2 Costos de producción ....................................................................................................... 28 5.2 Metodología 6 Sigma ........................................................................................................ 30 5.2.1 Definición de Seis Sigma ................................................................................................... 30 5.2.2 Beneficios del 6 Sigma ...................................................................................................... 31 5.2.3 Conceptos clave en proyectos 6 Sigma ............................................................................ 33 5.2.2 Enfoque del 6 Sigma ......................................................................................................... 43 5.2.4 Roles y responsabilidades ................................................................................................ 44 5 5.2.5 Herramientas para 6 Sigma .............................................................................................. 47 5.2.6 Proceso DMAIC ................................................................................................................. 58 5.3 Metodología Manufactura Esbelta ................................................................................... 62 5.3.1 Manufactura esbelta ................................................................................................. 62 5.3.2 Beneficios (Dennis, 2007) .......................................................................................... 62 5.3.3 La Casa Lean .............................................................................................................. 63 5.3.4 Conceptos Lean ......................................................................................................... 64 5.3.5 Herramientas esenciales de la Manufactura Esbelta ................................................ 66 5.3.6 Las 4 estrategias clave para la implementación Lean (Wilson, 2010) ...................... 73 VI. Propuesta de mejora .......................................................................................................... 75 6.1 DMAIC de Lean 6 Sigma .......................................................................................................... 75 6.1.1 Etapa de Definición .......................................................................................................... 80 6.1.2 Etapa de Medición ........................................................................................................... 84 6.1.3 Etapa de Análisis............................................................................................................... 90 6.1.4 Etapa de Mejora ............................................................................................................... 99 6.1.5 Etapa de Control ............................................................................................................. 105 VII. Resultados ......................................................................................................................... 109 a) Scrap Compresor LH ............................................................................................................ 109 b) Scrap Compresor RH ........................................................................................................... 110 c) Nivel Sigma alcanzado ......................................................................................................... 112 d) Ahorro por costos de mala calidad ..................................................................................... 112 e) Eficiencia y eficacia global de la máquina B05 .................................................................... 113 f) Tiempo muerto por mantenimiento correctivo de la B05 .................................................. 115 g) Tiempo muerto por pérdida de Takt en la B05 ................................................................... 115 VIII. Conclusiones ..................................................................................................................... 116 IX. Bibliografía ......................................................................................................................... 119 6 I. Introducción La industria automotriz representa un indicador de referencia del desarrollo industrial de un país y juega un papel importante como propulsor para el progreso de otros sectores de alto valor agregado. Es por ello que diversos países tienen como principal objetivo el fortalecimiento de esta industria. En México, la industria automotriz se ha consolidado como un elemento estratégico para el desarrollo del país y en la generación de empleo, y ha estado en continuo crecimiento debido a las ventajas competitivas del país como: mano de obra calificada y competitiva, una posición geográfica estratégica, tratados de libre comercio y un acceso preferencial a nuevos mercados. Desde el 2008 hasta el 2015 la industria automotriz en México ha aumentado su participación tanto en el PIB nacional como en el PIB manufacturero, Para el cierre del 2015, este sector representó el 3.1% del PIB nacional y el 18.3% de la producción manufacturera según datos publicados por la INEGI y la Asociación Mexicana de la Industria Automotriz, A.C. (AMIA).1 Gráfica 1 Participación Automotriz en PIB Manufacturero 1 Ver (Solís Sánchez, 2016), «Futuro y Retos de la Industria Automotriz en México,» 1 2 .0 % 9 .6 % 1 2 .8 % 1 4 .1 % 1 5 .3 % 1 5 .9 % 1 7 .1 % 1 8 .3 % 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 2 0 1 1 2 0 1 2 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 7 Acorde al censo económico realizado por la INEGI en el 2014, aproximadamente unas 730 mil personas trabajan en las armadoras y ensambladoras establecidas en el país, lo cual representa un 14.4 % del empleo manufacturero. En 2014, México fue el 4to exportador mundial, siendo Estados Unidos su principal destino con un total de participación del 26.1% de sus importaciones de automóviles.2 (BANCOMEXT, 2015) En 2015, México fue el séptimo productor más grande de automóviles, camiones, partes y componentes a nivel mundial.3 La manufactura en México ha crecido gracias a que se ha establecido un clúster automotriz en las diferentes regiones del país, donde los sectores automotriz y de autopartes ha sido impulsada por la presencia de las ensambladoras de vehículos más importantes como lo son: General Motors, Ford, Chrysler, Volkswagen, Nissan, Honda, BMW, Toyota, Volvo, Mercedes-Benz y otras recientemente inauguradas o por iniciar operaciones como lo es Audi y Kia Motors. Ilustración 1 Distribución de las plantas armadoras (Millán, s.f.) La mayoría de las empresas armadoras en México cuentan con empresas de autopartes que se localizan alrededor de sus plantas de vehículos para cumplir con las exigencias de proveeduría y tiempos de entrega, acorde con el modelo de producción Justo a Tiempo (Just in time). 2 Ver (BANCOMEXT, 2015), Sector: Automotriz. Dirección de Estudios Económicos 3 Ver (Solís Sánchez, 2016), «Futuro y Retos de la Industria Automotriz en México» 8 En México existen alrededor de 600 unidades económicas de la industria de autopartes nivel 1 (Tier 1) que hacen cumplir con los requerimientos de los fabricantes de equipo original. A su vez, más de 1000 unidades económicas de esta industria son nivel 2 y 3.4 En la actualidad los proveedores Tier 1 son capaces de diseñar, integrar, sub- ensamblar y entregar sistemas de módulos (de dirección, de aire acondicionado, entre otros) para montarse en los vehículos. Los proveedoresTier 2 producen o diseñan sistemas que se encuentran estandarizados a nivel mundial para usarse en diferentes plataformas, mientras los proveedores Tier 3 surten materia prima a los Tier 2 y producen componentes para un tipo de vehículo en específico o sus derivaciones. Acorde a un estudio realizado por el Organismo del Gobierno Federal, ProMéxico, el clúster nacional relacionado con la industria automotriz y de autopartes de vehículos ligeros se encuentra distribuido en 14 estados del país destacando a Baja California, Sonora, Chihuahua, Coahuila, San Luis Potosí, Puebla, Aguascalientes, Guanajuato, Estado de México, Morelos y Nuevo León en los que se realizan actividades como: fundición, troquelado, mecanizado, ensamble, blindaje, inyección a presión (die casting), moldeo por inyección (plásticos) y estampado de los vehículos y motores.5 Algunas de las empresas más importantes de autopartes establecidas en México son: Bosch, Nemak, Magna, Johnson Controls, TRW Automotive, Autoliv, Rassini, Metalsa y Grupo BOCAR. 4 Ver (Albin, 2016), Evolución y Perspectivas del Sector Automotriz 5 Ver (Tovar, 2015), Los clústeres industriales de México 9 II. Marco referencial de la empresa El Grupo BOCAR es una empresa de capital mexicano, con más de 6,000 empleados, con 10 instalaciones de producción en México y oficinas de desarrollo en México, EU, Alemania y Japón. Grupo BOCAR cuenta con tres divisiones de negocio estratégico, las cuales sirven principalmente a la industria automotriz internacional, estas son: BOCAR S.A de C.V., AUMA S.A de C.V., y PLASTIC TEC S.A de C.V. El enfoque de BOCAR es la manufactura de partes de aluminio de alta calidad y precisión, así como ensambles complejos para aplicaciones automotrices. Para ello se cuenta líneas de producción con centros de maquinado CNC, probadoras de fuga y módulos de ensamble. Para AUMA el fin es desarrollar y producir piezas de fundición de aluminio por presión, así como fundición de aluminio por gravedad. Algunas aplicaciones son: motores de vehículos, componentes de transmisión y componentes estructurales. Esta división también se ocupa de ensambles complejos y pruebas funcionales cuando es necesario. PLASTIC TEC se enfoca en el desarrollo y producción de piezas de plástico moldeadas por inyección para motores, cajuelas, exteriores e interiores de vehículos. Destaca la inyección multi-componente, moldeo de películas de polímeros (in-mold film coating), moldeo por inserción textil (textile insert molding), pintura interior y moldeo asistido por gas.6 6 Ver (BOCAR Group, 2015), "Curso de Inducción" Ilustración 2 Nave de maquinado Ilustración 3 Nave de fundición Ilustración 4 Nave de Inyección 10 2.1 Historia BOCAR En 1958 se instalan equipos alemanes especializados en torneado de precisión. AFISA fue el primer nombre de la compañía que inició con la fabricación de bombas de gasolina y carburadores bajo diferentes licencias como son: pierburg, carter y solex para surtir a Volkswagen, MOPAR y FORD. Ilustración 5 Centro de torneado Ilustración 6 Maquinado de pieza de carburador En 1967 nace AUMA, S.A de C.V., cuyo nombre se refiere a autopartes maquinadas, y se dedicó a la fabricación de piezas troqueladas y fundición a presión. Paralelamente se consolida una sociedad que conlleva al surgimiento de BOCAR, S.A de C.V. (Bombas y Carburadores).7 En mayo de 1971 se plantea el inicio de KOSBA, S.A de C.V., nombre que se compone de los apellidos de dos de sus principales accionistas, el Sr. Leopold Kostal y el Sr. Federico Baur. Esta empresa se dedicó a la inyección de plástico, así como componentes: eléctricos, switches y de volante, pero a partir de 1988 sólo se dedicó a la fabricación de componentes para autos. En 1975 se realiza la planeación estratégica para la integración de las empresas para crear y formalizar el Grupo BOCAR, dentro de su visión es buscar y concretar alianzas estratégicas con las principales empresas internacionales líderes en la producción y manufactura de autopartes. En 1976, se contaba con 3 plantas: una en la Ciudad de México (dedicada a la manufactura en aluminio) y dos en Lerma, Estado de México (una de manufactura en aluminio y otra de manufactura en plástico). 7 Ver (BOCAR Group, 2015), "Curso de Inducción" 11 En 1981 de acuerdo con su planeación estratégica, crea y abre sus puertas a 5 plantas más: Ciudad de México (manufactura en plástico); Saltillo, Chihuahua, Querétaro y Lerma (manufactura en aluminio). En 1981 se adquieren nuevos clientes como son NISSAN y la globalización permite abrir nuevos mercados. En 1985, se constituye un Centro de Distribución en Manchester, Tennessee, USA. En 1987 da apertura a tres oficinas de ventas en las ciudades de: México, Detroit, USA y Wolfsburg, Alemania. En 1990 KOSBA es absorbida por AUMA, una de las empresas hermanas del GRUPO BOCAR y su línea de productos sigue siendo la misma. En 1991 surge Plastic Tec, S.A de C.V. en Lerma Estado de México enfocada a la manufactura de partes automotrices de plástico. En el nuevo milenio se abren nuevas plantas para un mejor posicionamiento internacional y se establecen alianzas con las marcas más destacadas en el mundo automotriz como Mitsubishi, Bosch, MAGNA, Delphi, TRW, GM, Daimler Chrysler, Ford, NISSAN, Toyota, Audi, etc. En la cultura del Grupo BOCAR se tiene la tradición de trabajo en la búsqueda de la innovación aplicando Ingeniería y Calidad con visión al futuro. Ilustración 7 División Plastic Tec (BOCAR Group, 2015) 12 2.2 Ubicación geográfica Actualmente BOCAR Group cuenta con 10 instalaciones de producción en México distribuidas estratégicamente. Además, hay presencia y oficinas de representación y desarrollo técnico en E.U., Japón, Alemania y México.8 Tabla 1 Ubicación y fechas de inauguración (BOCAR Group, 2013) Ilustración 8 Distribución geográfica de las plantas 8 Ver (BOCAR Group, 2015), Presencia BOCAR México (1967) PLASTIC TEC México (1971) Lerma (1997) San Luis Potosí (2011) AUMA Chihuahua (1984) Lerma (1991) Lerma (FUGRA) (1991) Querétaro (1995) Saltillo (2004) San Luis Potosí (2010) 13 2.3 Productos El enfoque de BOCAR es la manufactura de partes de plástico, aluminio de alta calidad y precisión, así como ensambles complejos para aplicaciones automotrices. Desarrolla y produce piezas de plástico moldeado por inyección para motores, cajuelas, exteriores e interiores de vehículos.9 Como grupo, ofrece a la industria automotriz y otros sectores una sofisticada gama de productos y servicios, como un socio de desarrollo así como un proveedor de servicio completo capaz de producir series de productos de aluminio, zinc o plástico según requerimientos específicos. Tapa de punterías Cubierta de transmisión Cubierta frontal Cubierta frontal Múltiple de admisión Carcaza turbocargador Cubierta VTC Carcaza alternador Carter de aceite Carcaza de transmisión Ilustración 9 Productos de aluminio. Motor, transmisiones y estructurales. 2.4 Misión Grupo BOCAR es un aliado estratégico y confiable en la fabricación de componentes y módulos automotrices de alta calidad. Excedemos las expectativas de nuestros clientes con base en nuestras ventajas tecnológicas, colaboradores altamente calificados y competencia en desarrollo e ingeniería.10 9 Ver (BOCAR Group, 2015), División BOCAR 10 Ver (BOCAR Group, 2015), Curso de Inducción 14 2.5 Visión Grupo BOCAR es un líder confiableen Norteamérica para el desarrollo, manufactura, producción y venta de componentes y módulos automotrices de alta calidad con un crecimiento continuo y rentable. Nuestros colaboradores calificados, motivados y leales, son la base de nuestra calidad y excelencia operacional.11 2.6 Valores y creencias La cultura del Grupo BOCAR está formada por un principio, 6 valores y 16 lineamientos.12 El principio y los valores se describen a continuación: Principio DOL: Disciplina, orden y limpieza. Estandarizar prácticas y ejecutar disciplinadamente el trabajo en un ambiente ordenado y limpio. Puntualidad: cumplir con los compromisos a tiempo y ser confiables. Respeto: respetar al personal de todos los niveles sin distinción y respetar las leyes, regulaciones y estándares poniendo en primer lugar la seguridad, el medio ambiente, la salud y la ergonomía. Calidad: buscar la excelencia en todo lo que se hace con la calidad y el enfoque en el servicio que satisfaga y anticipe las necesidades y expectativas del cliente. Hacer las cosas bien desde la primera vez. Cosas simples: realizar las actividades de manera práctica y sin complejidad. Mejora continua: esforzarse por ser cada día mejor y una mejor compañía. Entusiasmo: tener rapidez de acción, trabajar con entusiasmo y determinación para lograr que las cosas sucedan. 11 Ibid. 12 Ibid. 15 2.7 Política de Calidad BOCAR además de estar certificado en la norma internacional ISO 9001, cuenta con la certificación de ISO/TS 16949:2009, la cual es una especificación técnica basada en ISO 9001 y representa un estándar que define los requisitos del sistema de calidad para la cadena de suministro de la industria automotriz. Esta especificación hace hincapié en la prevención de defectos y la reducción de variaciones y desperdicios en la cadena de suministro automotriz.13 Los requisitos de la norma, junto con los requisitos específicos de los clientes, los requisitos legales y los requisitos propios de la organización forman el Sistema de Gestión de Calidad de Grupo Bocar. De lo anterior se desprende la Política de Calidad de BOCAR: “Exceder los requerimientos del cliente a través de la disciplina, motivación y entusiasmo de nuestra gente, trabajando con apego a los estándares de la organización, participando en la mejora continua y la manufactura esbelta”. 2.8 Política de Seguridad, Salud Ocupacional y Ambiental BOCAR cuenta con la certificación en ISO 14001 que es una norma internacional de sistemas de gestión ambiental (SGA) que ayuda a su organización a identificar, priorizar y gestionar los riesgos ambientales. “Grupo BOCAR está comprometido a proteger la seguridad, salud de los trabajadores, el medio ambiente y la comunidad a través de los requerimientos legales aplicables y a otros a los cuales se suscribe. Nuestro objetivo es prevenir accidentes, impactos negativos, riesgos laborales y ambientales utilizando tecnología de vanguardia, capacitando al personal y desarrollando actividades de mejora continua para los sistemas, procesos y productos”.14 13 Ibid. 14 Ibid. 16 2.9 Indicadores clave La siguiente lista es enunciativa más no limitativa de los indicadores que la empresa maneja, siendo los principales indicadores que se utilizaran para el planteamiento del caso práctico a. Costo de Manufactura (%) Representa la suma de los materiales directos, de la mano de obra directa y de los costos indirectos de fabricación sobre la venta neta x 100%. b. Reclamos totales Es la suma de los reclamos acumulados. c. Porcentaje de piezas defectuosas (scrap) Es la razón del material defectuoso y la producción total. d. Eficiencia de Maquinado (%) Es la relación que existe entre la producción real obtenida (tiempo producido) y la producción máxima teórica (tiempo planeado) x 100% e. Eficiencia de mano de obra directa (%) Es el tiempo de ruta del proceso (tiempo de producción) sobre el tiempo de mano de obra teórica x 100% 17 2.10 Organigrama GERENCIA DE PLANTA PLANEACIÓN ESTRATÉGICA ADMINISTRACIÓN Y FINANZAS INGENIERÍA DE PROCESOS CALIDAD COMPRAS PRODUCCIÓN DIRECCIÓN GENERAL VENTAS LOGÍSTICA DESARROLLO TÉCNICO E INNOVACIÓN MANTENIMIENTO NUEVOS PROYECTOS E INGENIERÍA RECURSOS HUMANOS AUDITORÍA LEGAL 18 2.11 Descripción del proceso productivo El proceso empieza desde la existencia de una orden de producción donde logística se encarga de administrar los recursos para entregar al cliente el producto final en tiempo y forma. La fabricación de este producto se lleva a cabo varias etapas que a continuación se describen: Recepción de materia prima. Se recibe del proveedor la materia prima requerida y se valida que cumple las especificaciones en un área de inspección mediante un muestreo. Almacenamiento. El material certificado por calidad recibo es almacenado acorde al sistema FIFO (primeras entradas, primeras salidas). Surtimiento a producción. El material es trasladado desde el almacén a la línea de producción. La cantidad de material surtida dependerá de la que sea necesaria tener disponible en la línea antes del siguiente abastecimiento. Maquinado. Consiste en remover, mediante una herramienta de corte, el material excedente de la materia prima (pieza de fundición) para lograr la geometría final y el acabado superficial deseado en las dimensiones requeridas. Se lleva a cabo la transformación de la materia prima en el producto que el cliente requiere con la correcta calidad, cantidad y tiempo mediante la utilización de tecnología especializada Ensamble. Consiste en agregar los componentes necesarios a la pieza maquinada. Durante el proceso de ensamble se realizan montajes, inspecciones, pruebas funcionales, marcaje y separación de los productos malos. Prueba de hermeticidad. Esta prueba consiste en evaluar que la pieza sea hermética bajo ciertos parámetros especificados por el cliente. La finalidad es certificar que el producto no presenta fugas que pudieran afectar su funcionalidad. El método consiste en inyectar un gas (por lo general aire) o un líquido a la presión funcional de la pieza y medir el valor de fuga. Empaque. Una vez que se obtiene el producto final es necesario protegerlo de daños físicos y de contaminación para su transporte, almacenaje y distribución. Esto se realiza utilizando cajas o contenedores especificados por el cliente interno o externo para el manejo del material hacia la siguiente operación. Almacén de producto terminado. El producto terminado debe ser guardado en un lugar propicio que permita conservarlo en las condiciones óptimas para su distribución al cliente. 19 Embarque a cliente. Finalmente, el producto es entregado al cliente acorde a las frecuencias de distribución estipuladas. En los procesos de transformación del producto, que abarca el maquinado, ensamble y prueba de hermeticidad, se utilizan dispositivos, herramientas y máquinas de alta tecnología para realizar las operaciones automáticas, mientras que las operaciones manuales como lo es la carga y descarga del material, inspecciones y empaque son realizadas por el personal de producción. Las actividades manuales se realizan en base a estándares establecidos con la finalidad de lograr un flujo óptimo del material. Para ello, se aplican los principios operativos y las áreas de soporte facilitan los recursos necesarios. A través del departamento de Calidad se monitorea los diferentes estándares de calidad como materiales, dimensiones y se asegura que los productos cumplan con las especificaciones del cliente. Se verifica que el proceso garanticeóptimos resultados y se apoya en el desarrollo de nuevos productos para garantizar que las áreas productivas cuenten con los medios adecuados para fabricar los productos con calidad. Ilustración 10 Representación gráfica del proceso productivo 20 III. Presentación y descripción del caso práctico La necesidad de construir motores más potentes, eficientes y amigables con el medio ambiente ha llevado a la industria a desarrollar sistemas turbo cargados. El turbo cargador es un dispositivo mecánico que incrementa el torque, potencia y aceleración. Se le ubica en el múltiple de escape y se distinguen dos principales secciones: compresor y turbina. Ilustración 11 Compresor y turbina El turbo podría definirse como un elemento mecánico cuya función consiste en aprovechar la energía que generan los gases de escape al salir para aumentar la cantidad de aire fresco que entra en los cilindros, algo que permite incrementar el rendimiento, reduciendo a su vez las emisiones contaminantes y ajustando el consumo de combustible. En un sistema turbo cargado, los gases de escape, producto de la combustión, son introducidos a la turbina haciendo girar su rotor y el movimiento es transmitido al compresor a través de la flecha. Sirviéndose de la velocidad de rotación de la rueda del compresor transmitida por la flecha, el aire se introduce axialmente, se acelera a gran velocidad y posteriormente se expulsa en dirección radial. Este aire comprimido es conducido al inter-enfriador para después ser enviado a la cámara de combustión (a una temperatura menor a la del ambiente). 21 Ilustración 12 Descripción del proceso de un motor turbo cargado Las ventajas de un motor turbo cargado es ser más pequeño y menos ruidoso que un motor atmosférico de idéntica potencia. Sin embargo, debido a la complejidad de la geometría del turbo cargador, el acabado de esta pieza es un ejemplo de una tarea de mecanizado extremadamente exigente para lograr las tolerancias en micras y no afectar el desempeño de la pieza. Esto implica la elección adecuada de la máquina, del dispositivo y de las herramientas. 3.1 Problemática actual En BOCAR México se realiza el mecanizado del compresor y la prueba de fuga para luego empacar y entregar al cliente de Borg Warner quien finalmente ensambla los otros componentes para conformar el sistema de turbo alimentación. Iniciando el año 2016, la pieza del compresor resultó ser uno de los principales problemas de la planta por su alto índice de scrap a causa del maquinado. El porcentaje de scrap se disparó por arriba del 1% cuando el objetivo de la planta es estar debajo del 0.5%. Este índice representa costos de mala calidad por retrabajos y reprocesos para recuperar la producción y cumplir con el requerimiento del cliente en tiempo y forma. Estos reprocesos abarcan desde la fundición del material defectuoso, para volver a utilizar el aluminio en la producción de nuevos lotes de materia prima, hasta pasar por el proceso de maquinado, prueba de fuga y empaque final. Esto implica ocupar tiempo extra de la maquinaria y el personal involucrado en la cadena de suministro. Por lo tanto, los indicadores afectados en la planta de BOCAR para los procesos de maquinado y ensamble son el índice de scrap, la eficiencia de maquinado, la eficiencia de la mano de obra directa y el porcentaje de los costos de manufactura. 22 El costo de estos reprocesos es: Costo de mano de obra x hora El costo que representa el esfuerzo de una persona para la elaboración del producto $6.50 USD Costos variables + fijos x hora Los costos referentes a la materia prima y renta de la maquinaria $45.50 USD Costo scrap x pieza El costo referente al desperdicio de una pieza del compresor $6.0 USD 3.2 Variables del proyecto En el proceso de maquinado del compresor interviene la materia prima de fundición, la sujeción de la pieza, la maquinaria y las herramientas. El personal operativo sólo es responsable de seguir sus instrucciones de trabajo que implican cargar piezas a la máquina y descargar las piezas ya maquinadas. Estas últimas las debe inspeccionar acorde a los criterios de aceptación y calidad establecidos con el cliente y dar a las piezas el visto bueno para el siguiente proceso: prueba de fuga y empaque. La medición de la pieza se realiza acorde a la frecuencia establecida y con los medios indicados en el plan de control el cual es un documento vivo que describe de forma escrita y resumida los sistemas o herramientas de control usados en cada punto de inspección de la pieza para garantizar que se cumplan los estándares de calidad y así minimizar la variación del producto y el proceso. Por lo tanto, el área de producción es el encargado de realizar los estándares de trabajo y métodos establecidos en la fabricación del producto para lograr una producción eficiente y segura. Si durante la producción del producto se requiere ajustar el proceso, los supervisores de producción se apoyan de sus técnicos especializados en ajuste de maquinado y ensamble o de los ingenieros de manufactura para un mayor análisis. De lo anterior, en la siguiente tabla se indican las variables independientes que influyen en el proceso de maquinado del compresor housing. 23 Variable Descripción Herramental La geometría de la herramienta debe ser la adecuada para lograr un corte efectivo de la superficie en las tolerancias indicadas de la pieza. Además, el material de la herramienta influirá en el acabado de la pieza y en el tiempo de mecanizado. Sujeción de la pieza La fuerza con la que se sujeta la pieza dependerá de los valores de presión hidráulica del dispositivo y del comportamiento de los componentes de sujeción Parámetros de maquinado Los valores de velocidad y avance de la herramienta influyen en el acabado de la pieza y en la vida útil de las mismas Maquinaria Aquí influye la rigidez de la maquinaria, la repetibilidad de posicionamiento, el crecimiento de los ejes con la temperatura, el runout del husillo, el mantenimiento, etc. Materia prima El stock de material debe ser el adecuado para no dejar manchas de fundición o afectar los esfuerzos de corte. Además el dimensional de la pieza como casting influye en los ajustes del proceso. Método de trabajo El no ejecutar las actividades de acuerdo a los estándares establecidos dará hincapié a la presencia de problemas de calidad en la pieza como golpes o rayones o a una baja eficiencia de la producción. 24 IV. Fundamento metodológico 4.1 Justificación En la actualidad, para ser más competitivos, es necesario ofrecer a los clientes productos de calidad al mejor precio y en el momento preciso que lo requieran. Por ello, las empresas han optado por modelos de gestión que les permitan mejorar su velocidad de respuesta y reducir sus costos. La aplicación de la metodología Lean (esbelta) desarrolla una cultura hacia una organización más eficiente con el fin de remover los desperdicios, actividades que no agregan valor al proceso, y así mejorar el servicio de entrega y los costes. Después de eliminar los desperdicios, lo únicos pasos que quedan son aquellos que se requiere para producir un producto o servicio que de valor para el cliente. Por otra parte, la metodología Seis Sigma se enfoca en la mejora de la Calidad de los procesos o productos que utiliza datos y análisis estadísticos para identificar y corregir problemas o áreas de oportunidad. El conjunto de las herramientas Lean ofrecen formas de simplificar los procesos al reducir los desperdicios mientras que las de las herramientas de 6 Sigma se enfocan en la reducción de los defectos mediante un análisis de la causa raíz. El uso de las herramientas y concepto de ambas metodologías permite incrementar la eficiencia y efectividad de un proceso al reducirlas actividades de valor no agregado y el número de defectos o scrap. Lean Six Sigma es utilizado por las organizaciones, principalmente del tipo manufacturero, para incrementar los ingresos, reducir los costos, mejorar la eficiencia y desarrollar equipos y gente efectiva. Por lo tanto, se ha propuesto el uso de la metodología Lean Six Sigma para reducir el scrap del Compresor RH-LH y para mejorar la eficiencia del proceso con la consecuencia inmediata de la reducción de los costos de mala calidad como reclamos, tiempo extra, retrabajos, costos por sorteos, fletes extraordinarios, scrap, etc. BOCAR ha aceptado el uso de esta metodología dado las ventajas planteadas. 25 4.2 Objetivo general Mejorar la efectividad y eficiencia en el proceso de maquinado del Compresor RH y LH con número de parte 53031015254/53031015253. 4.3 Objetivos específicos Mejorar flujo del proceso y eliminar desperdicios al aplicar las herramientas de manufactura esbelta. Reducción del porcentaje de material defectuoso al solucionar el problema mediante un análisis de la causa raíz con ayuda de las herramientas de Seis Sigma. Documentar las acciones implementadas en ambas metodologías y generar estándares. 4.4 Alcance Reducir el scrap al 0.5% con una desviación estándar del 0.1% para estar dentro del indicador (definido por la Gerencia) en un lapso de seis meses. Los procesos que abarca son: recibo de material, maquinado, lavado, prueba de fuga y empaque. 4.5 Premisas La rigidez de la maquina influye en la capacidad de amortiguamiento de las vibraciones durante el maquinado. Una falla mecánica o un pobre mantenimiento de los ejes de la máquina ocasiona problemas de maquinado como: vibraciones y variación del proceso al no ser precisa. La variación de la fundición entre cavidades ocasiona ajustes al proceso. El manejo de material entre procesos puede generar defectos en la pieza como golpes, rayones, etc. El alto índice de scrap ocasiona altos costes de producción. 26 Los ajustes al proceso generan scrap. El fluido de corte se utiliza para reducir el elevado calor generado en la operación de mecanizado y retirar eficientemente la viruta. Las elevadas temperaturas de corte generan problemas en el acabado superficial de la pieza mecanizada y un desgaste acelerado de la herramienta. Las fuerzas de corte durante el proceso de mecanizado son el resultado del material de la pieza a mecanizar, del material de la herramienta y de los parámetros de corte utilizados. La pieza es sujetada para restringir su movimiento durante el maquinado de la pieza. Una mal sujeción de la pieza ocasiona vibraciones durante el maquinado. Mediante la reducción de operaciones que no agregan valor y la aplicación de programas de mantenimiento a la maquinaría es posible optimizar el proceso productivo mejorando la calidad, costo y el cumplimiento de los programas de producción. Las herramientas de Seis Sigma permiten identificar la causa raíz del problema. 27 V. Marco Conceptual 5.1 Conceptos básicos de producción 5.1.1 Producción y productividad La actividad fundamental que realiza toda empresa es la producción que consiste en la creación de bienes y servicios mediante la transformación de los insumos (recursos). Cuanto más eficiente hagamos esta transformación, más productivos seremos y mayor será el valor agregado a los bienes y servicios que proporcionemos. El factor de productividad permite conocer la eficiencia en la producción al indicar la relación existente entre las unidades producidas y los recursos utilizados. La productividad de un solo factor mide la relación unitaria entre las unidades producidas y un solo insumo empleado, siendo el más común la mano de obra (horas-trabajo).15 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑈𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑀𝑎𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑏𝑟𝑎 La productividad de factor total incluye todos los insumos o entradas empleadas: capital, mano de obra, material, energía. Su cálculo queda de la siguiente forma: 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑈𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑀𝑎𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑏𝑟𝑎 + 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 + 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 + 𝐶𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 + 𝑂𝑡𝑟𝑜𝑠 Por lo tanto, la productividad depende de las siguientes variables: a) Mano de obra. Su desempeño depende de que tan saludable, motivada y capacitada sea la fuerza de trabajo. b) Material. Son todos los componentes y materia prima empleados para fabricar el producto final. 15 Ver (Heizer, 2014), “Operations Management”, p.13-17 28 c) Capital. Se refiere a la adquisición de activos como maquinaria que se espera sean productivos por un largo periodo para recuperar la inversión. Sin embargo, como el costo del capital se ve afectado por la inflación y los impuestos, se requiere una utilización efectiva del mismo y un ajuste de los planes de inversión. d) Administración. El administrador es responsable de asegurar de que la mano de obra y el capital se usen de manera eficiente y efectiva, por lo que se requiere el uso idóneo de la tecnología y la aplicación del conocimiento idóneo. e) Otros. Todos aquellos no mencionados pero que influyen en la productividad como el mantenimiento de la maquinaria que incluye las refacciones empleadas, la mano de obra y el costo de no producir por tener el equipo sin usar. 5.1.2 Costos de producción Dado que uno de los propósitos de las empresas es maximizar las utilidades resulta importante conocer sus elementos. Uno de ellos son los ingresos que están determinados por el precio de venta del producto. Y por otra parte están los costos de producción que representan los gastos realizados en la adquisición de los insumos o entradas (madera, plástico, trabajadores, máquinas, etc.) para la producción de un bien o servicio.16 La ganancia total de una empresa depende de la relación entre los costos de producción y el ingreso total. 𝐺𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐼𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 Los costos de producción son las operaciones realizadas para la transformación de un bien o la producción de un servicio, está integrado por los siguientes factores: materia prima, mano de obra, y los gastos indirectos. Los costos de producción o costos totales de una empresa se agrupan en dos categorías: costos fijos y costos variables. 17 16 Ver (Mankiw, 2012), “Principles of Economics”, p.247 17 Ver (Méndez), “Teoría de la producción y costos” 29 a) Costos fijos Son aquellos que no varían con la cantidad de unidades producidas. Ejemplo: Mantenimiento y reparación: son gastos que se realizan con cierta periodicidad. Depreciación: es el cargo fijo que se realiza por el desgaste de la maquinaria y equipo o por su obsolescencia. Administrativos: sueldos y salarios de empleados administrativos, personal directivo, personal de limpieza, vigilancia, pago de renta del inmueble, pago de servicios y de prestaciones al personal, etc. Gastos de investigación y desarrollo: aquellos cuya finalidad es mejorar el servicio, producto o proceso. Financieros: representa el pago de intereses. Arrendamiento Sin embargo, los costos fijos pueden incrementar si la empresa decide aumentar su capacidad productiva. b) Costos variables Son los costos que son directamente proporcionales al volumen de producción, distribución y ventas. Estos incluyen: Materia prima: en cuanto a su precio y costos de transporte Mano de obra directa: obreros y técnicos directamente involucrados en el proceso productivo. Comisiones sobre ventas 30 5.2 Metodología6 Sigma 5.2.1 Definición de Seis Sigma Seis Sigma (Six Sigma) es una metodología estructurada y organizada cuyo enfoque es la reducción de los defectos y la variabilidad de los procesos de la organización mediante la participación de especialistas, la aplicación del método científico y el uso de herramientas estadísticas con la finalidad de alcanzar los objetivos estratégicos.18 Es una metodología de negocio definida para aumentar la satisfacción del cliente y la rentabilidad mediante la racionalización de las operaciones, la mejora de la calidad y la eliminación de defectos en todos los procesos de la organización. Mediante la metodología Seis Sigma, las organizaciones pueden mantener una meta estricta, elaborar estrategias, mejorar las métricas del proceso y alcanzar los objetivos definidos. Seis Sigma es una metodología basada en datos y toma de decisiones que se utiliza para identificar la causa raíz del problema y calcular el rendimiento del proceso utilizando su propia unidad conocida como Sigma. Six Sigma ayuda a la Alta Dirección a crear una visión para proporcionar un ambiente libre de defectos a la organización. El establecimiento de los objetivos, son basados en los requisitos del cliente y no en consideraciones internas. El significado de Seis Sigma es conseguir 3.4 defectos por millón de oportunidades (DPMO), es decir, entregar servicios o productos con un 99.9997% libres de defectos o errores. 18 Ver (Evans, 2017), “Six Sigma Reveleaded”, p.10-11 31 5.2.2 Beneficios del 6 Sigma Seis Sigma es utilizado por las organizaciones para: a) Mejorar el desempeño financiero y la rentabilidad Cuando se desecha un producto por su mala manufactura se desperdician todos los costos implicados en su fabricación y por lo tanto hay un impacto financiero. A su vez, los retrabajos o la repetición de una tarea implica el uso de recursos humanos, materiales y tiempo que terminan siendo costos asociados a las fallas de la calidad. Estos costos son mejor conocidos como costos de mala calidad. Los costos de mala calidad representan entre un 20 y 30% del valor de las ventas. Una compañía típica que opera en un nivel 3 Sigma dedica cerca del 30% de sus ganancias para corregir los problemas como lo son el scrap, los retrabajos o reprocesos, etc. los cuales incrementan los costos operacionales. En una compañía Seis Sigma los costos de mala calidad solo representan 1% de las ventas aproximadamente.19 Por lo tanto, el beneficio inmediato de una compañía Seis Sigma es la reducción de costos asociados con la no calidad (fallas internas) y los costos referentes a las inspecciones, auditorías y pruebas de calidad para la detección de defectos dado que se enfoca en invertir en actividades preventivas como la planificación de la calidad, el control estadístico del proceso, etc. b) Centrarse en los clientes y ser sensible a ellos El concepto tradicional del trabajo es aquel que se enfoca en el producto, el cual está bien hecho si se cumplió con el estándar, con la instrucción o manual para fabricarlo. En este caso, el producto es empujado de la compañía al cliente sin importar si queda satisfecho. Ello es porque se considera que el cliente desconoce lo que realmente quiere y no comprende la complejidad del producto. Esta mentalidad se ve reflejada también internamente cuando los trabajadores creen que deben hacer solo lo que se especifica en la descripción de su puesto o cuando muestran una actitud de: “eso no es mi trabajo”. El problema con el enfoque al producto (product-out) es su lenta respuesta a los cambios en el mercado y en los requerimientos del cliente.20 19 Ver (Buthmann), “Cost of Quality” 20 Ver (Knowles, 2011), “Six Sigma”, p.17-19 32 El enfoque al mercado (market-in) dice que el trabajo está bien hecho cuando el cliente queda satisfecho. Esta forma de trabajar permite un sistema con mayor capacidad de respuesta que se concentra en los requisitos del cliente. Los clientes pueden no ser expertos sobre la parte técnica, pero saben lo que quieren para la funcionalidad del producto. La iniciativa Seis Sigma intenta desplegar la voz del cliente a través del proceso de la organización de tal forma que existe retroalimentación del mismo para ajustar el proceso o producto y cumplir con los requerimientos especificados. c) Mejorar el producto y el desempeño del servicio Es claro que la reducción de defectos ayuda a minimizar la probabilidad de que, un producto malo, no sea detectado y llegue hasta el cliente final. Sin embargo, la iniciativa Seis Sigma va más allá al buscar la reducción de la variación del producto o servicio. El pensamiento tradicional es que cualquier producto que esté dentro de los límites de tolerancia es bueno. Sin embargo, cualquier desviación del valor nominal implica una afectación al desempeño del producto lo cual causara una insatisfacción relativa del cliente.21 Por lo que, para el Seis Sigma, estar dentro de especificación no es suficiente, sino que se debe estar en el objetivo con la mínima variación. d) Contribuir al aprendizaje organizacional Seis Sigma tiene el potencial para contribuir al aprendizaje de la organización a través de un ciclo (Dixon,1994) donde las experiencias generan conocimiento que se integran dentro de un contexto organizacional las cuales se interpretan y analizan para aplicar mejoras ante una situación similar.22 El impacto de este aprendizaje genera beneficios en la organización como: Ser competitivo e innovador Responder mejor a las presiones externas Tener el conocimiento para enlazar mejor los recursos a las necesidades del cliente Mejorar la calidad de las salidas en todos los niveles Mejorar la imagen de la corporación al estar más orientado a las personas Aumentar el ritmo del cambio dentro de la organización. 21 Ver (Knowles, 2011), “Six Sigma”, p.19-21 22 Ver (Knowles, 2011), “Six Sigma”, p.22-23 33 5.2.3 Conceptos clave en proyectos 6 Sigma a) Satisfacción del cliente La satisfacción del cliente se puede explicar mediante la siguiente función: Resultados – Expectativas = Valor Cuando los resultados igualan las expectativas, el valor para el cliente es cero. En este momento la satisfacción es el mínimo absoluto esperado, que su logro hace poco o nada para mejorar rendimiento de la empresa en términos de retención del cliente, o rentabilidad.23 Por lo tanto, exceder las expectativas del cliente es la meta. De esta forma, cuando el cliente ve valor en nuestro producto nos elegirá sobre otros. b) Parámetros críticos para la calidad (critical to quality CTQ) Son atributos o características de calidad de un producto o servicio que es importante para el cliente. Para conocer los CTQ, se tiene que conocer la voz del cliente interno o externo (VOC) lo que significa conocer sus expectativas. Algunos ejemplos de CTQ son: Entrega a tiempo Mantenimiento Durabilidad Confiabilidad y seguridad c) Costos de calidad (COQ) Los costos de calidad no representan el precio de crear un producto o servicio de calidad. Es el costo de realizar un producto o servicio con mala calidad o no realizarlo bien desde la primera vez.24 Estos costos se clasifican en 4 dimensiones: Prevención: son los costos asociados a las actividades diseñadas para prevenir que un producto o servicio de mala calidad pase a la siguiente etapa del proceso. Evaluación: son los costos que ocurren por la necesidad de tener un control de los productos o servicios para asegurar, en todas las etapas, un nivel de calidad aceptable acorde a los estándares y requerimientos del cliente.23 Ver (Knowles, 2011), “Six Sigma”, p.40 24 Ver (Buthmann), “Cost of Quality” 34 Fallas internas (cliente interno): Son el resultado de los productos o servicios no conformes con respecto a los requerimientos o necesidades del cliente interno en alguna etapa del proceso o de la cadena de suministro. Falas externas (cliente final): Surgen cuando un producto o servicio no conforme es entregado al cliente o usuario final. Costos asociados a Prevención Detección Fallas internas Fallas externas Planificación de la calidad Control estadístico del proceso Entrenamiento de calidad y desarrollo del personal Control del proceso. Selección y evaluación de proveedores. Calidad recibo Inspecciones en proceso Pruebas Auditorías de calidad del producto. Mantenimiento de los medios de control Desperdicios Retrabajos Inspección al 100% Análisis de fallas. Administración de los sistemas de retrabajo Papeleo de rechazo Garantías Retirada del producto Reclamos – devoluciones Descuentos Inspecciones externas Pérdida de confianza con el cliente. Concesiones Tabla 2 Costos de calidad, tipos y ejemplos (Knowles, 2011) d) Defecto Es cualquier parte de un producto o servicio que no cumple las especificaciones o requerimientos del cliente, le provoca insatisfacción o no cumple con los requisitos funcionales o físicos. Es el incumplimiento de las expectativas del cliente interno o externo para la calidad del producto o servicio. Para el caso de la industria de autopartes de aluminio los defectos se suelen dividir en dos secciones: causa inyección o causa maquinado y ensamble los cuales se enlistan a continuación: 35 Esta lista es enunciativa, pero no limitativa, dado que pueden existir otros elementos en las diversas industrias que tendrían que ser considerados, entre otros. Ilustración 13 Defecto: maquinado con escalón •Maquinado incompleto •Dimensiones fuera de especificación •Maquinado desplazado •Con vibraciones •Maquinado con escalón •Mal maquinada por mala colocación •Rayadas •Golpeadas •Mal ensambladas •Pieza de ajuste Defectos causa maquinado •Arrastre •Incrustación •Chuecas •Enfriamiento •Falta de material •Fractura •Laminación •Porosidad •Rechupe •Exceso de material Defectos causa inyección 36 e) Conceptos básicos de estadística Pensamiento probabilístico vs determinístico La forma en que se entiende y se le da sentido a la variación afecta las decisiones que se toman. Existen dos modelos de pensamiento: el determinístico y el probabilístico. El determinístico se refiere a la certeza de la ocurrencia de un evento. Esto significa que la probabilidad de que ocurra es 0 o 100%, lo que implica la no existencia de la incertidumbre y el riesgo. Este tipo de pensamiento es parte de la cultura de una sociedad para evitar el caos y permitir se lleven a cabo las actividades diarias, como ejemplo están los horarios establecidos de los medios de transporte y las reglas de tránsito. El otro tipo de pensamiento, el probabilístico, considera la incertidumbre como parte de su filosofía. La ocurrencia de sucesos tiene un carácter probabilístico. Por ejemplo, la previsión del clima no necesariamente es 100% segura de que suceda. Por lo tanto, esto significa aceptar que para ciertos eventos o resultados existe cierta incertidumbre de su ocurrencia. Aunque por una parte se tiene la certeza de que un atleta olímpico no siempre ganará una prueba, aun en las organizaciones asumen que los sistemas de inspección siempre rechazarán los productos defectuosos y aceptarán los productos de calidad. El pensamiento probabilístico permite tomar decisiones más efectivas al cuantificar la probabilidad de éxito o fracaso, el riesgo y la fiabilidad. 25 El pensamiento determinístico conduce a respuestas inapropiadas al no lograr predecir la realidad adecuadamente. Distribución probabilística Al hacer uso de la probabilidad, se realizan declaraciones sobre las posibilidades de que se produzcan determinados resultados acorde a un supuesto modelo. Una distribución probabilística es un modelo del comportamiento de un proceso que sirve para estimar los resultados a largo plazo. Este modelo permite tomar decisiones sobre si el proceso puede cumplir con las especificaciones solicitadas. Existen diferentes tipos de distribuciones, pero las más utilizadas en Seis Sigma son: Normal, Binomial y de Poisson. 25 Ver (Knowles, 2011), “Six Sigma”, p.71-72 37 Estadística descriptiva La estadística descriptiva es un método de análisis estadístico sobre los datos numéricos que proporciona información sobre qué tan centrado está el proceso, cuál es su variación y si su dispersión tiene un comportamiento normal considerado para su distribución. Las áreas de interés son: Medidas de tendencia central Una medida de tendencia central o de localización central es un valor único que describe un conjunto de datos al localizar la posición central dentro de ese conjunto. Estas medidas son: la media, mediana y moda. Medidas de dispersión Las medidas de dispersión sirven para saber qué tanta variación presenta el proceso. Estas medidas son la varianza y la desviación estándar. f) Prueba de hipótesis Una pregunta clave en los procesos de mejora es: ¿Algo ha cambiado? Este tipo de pregunta se tiende a realizar ya sea para saber si la mejora implementada a un proceso ha sido exitosa, o si un proceso empeora. Una forma específica de la prueba de hipótesis tiene que ver con la correlación, donde se trata de comprender si la variación de una medida está relacionada con la variación de otra. Por ejemplo, si se requiere saber si un cambio en el avance de la herramienta de corte en un proceso de maquinado de aluminio resulta en un cambio del acabado de la superficie maquinada de la pieza. La prueba de hipótesis se refiere al proceso de utilizar el análisis estadístico para determinar si las diferencias observadas entre dos o más muestras se deben al azar (como se indica en la hipótesis nula) o a las verdaderas diferencias en las muestras (como se indica en la hipótesis alternativa). Ho = Hipótesis nula - No hay diferencia estadísticamente significativa entre los dos grupos. Ha = Hipótesis alternativa - Existe una diferencia estadísticamente significativa entre los dos grupos.26 26 Ver (International Six Sigma Institute™, 2017), “Six Sigma Revealed”, p.99-100 38 g) Variación La variación es una diferencia observada o medida en los resultados obtenidos de un evento que se supone produce la misma salida al ser realizado bajo las mismas condiciones. La variación es parte de la vida y la encontramos en todo, por ejemplo: cuando tomamos la misma ruta para ir al trabajo o a la escuela no necesariamente haremos el mismo tiempo para llegar. Otro ejemplo sería que un kilo de tomate no siempre contendrá la misma cantidad de tomates dado que éstos varían en tamaño y peso. En otras palabras, la variación es una desviación de lo que se espera, es el grado para el cual una parte, producto, servicio o suceso difiere de todos los demás pertenecientes a la misma clase o categoría. Sin embargo, para que un producto o servicio sea funcional y que el cliente quede satisfecho solo se puede tolerar una cierta cantidad de variación. Por lo tanto, es necesario controlar la variación dentro de ciertos límites con la finalidad de predecir el resultado. Toda variación es causada por algo. Por lo tanto, para controlarla es necesario entender que es lo que la está produciendo. Existen dos tipos de causas: las comunes y las especiales. Las causas comunes son aquellas inherentes al proceso que tienen un efecto constante,consistente y previsible y cuya fluctuación se encuentra alrededor del promedio de los datos. Y por su naturaleza solo es posible reducirlas, no eliminarlas. Algunos ejemplos serían: la variación de un proceso por el cambio de la temperatura ambiente, el desgaste de las llantas, tiempo de respuesta de una computadora, etc. Aquellas variaciones inusuales y no cuantificables son debidas a las causas especiales, las cuáles suelen ser esporádicas. Éstas son el resultado de un evento no aleatorio que conduce a un cambio inesperado en la salida del proceso. No forman parte normal del proceso y los efectos son intermitentes e impredecibles. Si hay causas especiales de variación, la salida del proceso no es estable en el tiempo y no es predecible. Por lo general se relacionan con algún defecto en el sistema o método. Sin embargo, este error se puede corregir haciendo cambios en un determinado método, componente o proceso. Ejemplos de este tipo de causas son: un accidente en la carretera camino al trabajo, fallas de energía eléctrica, averías de maquinaría, etc. 39 h) Desviación estándar La desviación estándar es la medida de dispersión más común, que indica qué tan dispersos están los datos con respecto a la media. Mientras mayor sea la desviación estándar, mayor será la dispersión de los datos. La letra griega Sigma (σ) es el símbolo utilizado para hacer referencia a la desviación estándar. La sigma es utilizada como parámetro para medir la variación entre la media del proceso y los límites aceptables del proceso, de tal forma que, a mayor número de desviaciones estándar, menor será la probabilidad de que el proceso se desempeñe más allá de los límites permisibles y ocasione un error. Un proceso 6 Sigma significa que su variación es de 6 desviaciones estándar entre la media del proceso y los límites inferior y superior de especificación del cliente (LSL y USL) Gráfica 2: Representación gráfica de un proceso 6 Sigma 40 i) Distribución normal Para poder hacer conclusiones a partir de la información obtenida es necesario analizarla. Para ello se pueden utilizar diferentes representaciones gráficas estadísticas, pero para entender el comportamiento del problema y estimar un resultado futuro en base a un modelo se utiliza una distribución probabilística. La distribución apropiada puede ser asignada en base a la comprensión del proceso siendo estudiado en conjunto con el tipo de datos que están siendo reunidos y la dispersión o la forma de la distribución. En Seis Sigma se utiliza la distribución normal estándar la cual es muy útil para medir el rendimiento del proceso a largo plazo. Esta distribución se caracteriza por ser simétrica alrededor de la media (curva en forma de campana) y por lo tanto está definida por dos parámetros: la media y la desviación estándar. El pico de la curva normal es una indicación del promedio, que es el centro de la variación del proceso. El área bajo la curva normal es igual a 1. Algunas ocasiones el comportamiento del proceso es naturalmente normal pero en otras ocasiones es necesario realizar una transformación matemática sobre los datos. Ilustración 14 Distribución normal y rendimiento según nivel sigma Esta distribución se utiliza con frecuencia para estimar la proporción del proceso que se llevará a cabo dentro de los límites de especificación. 41 j) Niveles Sigma y Defectos por millón de oportunidades (DPMO) De acuerdo a la distribución normal estándar, un proceso seis sigma producirá solo 0.002 defectos por millón de oportunidades. Sin embargo, los niveles seis sigma son calculados usando un desplazamiento natural de 1.5 σ para la media del proceso. Esto es una tolerancia para el comportamiento natural del proceso que es comúnmente utilizado Para saber qué nivel sigma es el proceso, se calcula el DPMO y se localiza en la tabla anexa. Nivel Sigma % Defectivo DPMO (defectos por millón de oportunidades) 1 69.8% 697,672 2 30.9% 308,770 3 6.7% 66,810 4 0.62% 6,210 5 0.023% 233 6 0.00034% 3.4 7 0.0000019% 0.019 Tabla 3 Escala Sigma (Gygi, DeCarlo, & Williams, 2005) Para calcular el DPMO se utiliza la siguiente fórmula: 𝐷𝑃𝑀𝑂 = 𝐷𝑃𝑂 ∗ 1,000,000 = 𝐷 𝑂 ∗ 𝑈 ∗ 1,000,000 D= Número total de defectos observados O= Oportunidad de defectos por unidad U= Número total de unidades inspeccionadas Un nivel Sigma diferente implica un diferente porcentaje de error del proceso que puede ir desde un nivel de 1 Sigma con 68.27% de confiabilidad hasta un 6 Sigma con el 99.99997% de confiabilidad. Por lo tanto, como métrica, Seis Sigma representa una manera de medir el desempeño de un proceso en cuanto a su nivel de productos o servicios fuera de especificación. 42 k) Capacidad del proceso Un proceso que opera solo bajo causas comunes de variación se dice que está en control estadístico mientras un proceso donde las causas especiales se presentan se dice que está fuera de control. La capacidad del proceso es el nivel de rendimiento a largo plazo del proceso después de haber sido sometido a control estadístico. Es decir, es la evaluación del desempeño del proceso según lo determinado por las causas comunes de variación. La capacidad del proceso se refiere a la capacidad de producir un producto que cumpla consistentemente con las especificaciones y/o las expectativas del cliente. La determinación de la capacidad del proceso requiere un patrón predecible de comportamiento estadísticamente estable donde las causas fortuitas de la variación se comparan con las especificaciones de ingeniería. Un proceso capaz es un proceso cuya expansión en la curva en forma de campana es más estrecha que los límites de especificación. USL es el límite de especificación superior y LSL es el límite inferior de especificación. Antes de evaluar la capacidad del proceso es importante asegurar que es estable. De no ser así, la capacidad estará constantemente cambiando debido a efectos transitorios de causas especiales y por lo tanto el resultado será incierto. Considera los 4 procesos con sus límites de especificación mostrados en la imagen inferior. Ilustración 15 Capacidad de proceso según su centramiento y variación 43 Es claro que la variación del proceso A es más amplia que los límites de especificación por lo que está produciendo muchas partes que están por encima y por debajo de la especificación; el proceso B está desplazado o descentrado, lo que implica que se produzcan piezas que están por debajo del límite de tolerancia; el proceso C está produciendo casi todas las partes dentro de la tolerancia especificada; y el proceso D está operando dentro de los límites de especificación.27 Dada esta información, es posible actuar sobre el proceso, de lo contrario solo se tomarían decisiones en la oscuridad. Por ejemplo, para el caso A es necesario reducir la variación del proceso, mientras que para el caso B el proceso debe ser centrado a la media de la tolerancia. Para cuantificar la capacidad de un proceso se utilizan coeficientes que permiten comparar el rango de especificaciones con la fluctuación natural del proceso 5.2.2 Enfoque del 6 Sigma El objetivo de la filosofía del Seis Sigma es identificar las causas principales del problema y gestionarlas para que se resuelva. El enfoque del Seis Sigma está orientado al proceso, el cual considera cada tarea como un proceso por lo que resulta importante identificar cual es el resultado o salida del mismo, el nivel de desempeño deseado y que entradas se requieren para lograr los resultados deseados. La expresión matemática que representa lo anterior es: 𝑌 = 𝑓(𝑥)+∈ Y es la salida o resultado X representa las entradas del proceso f es la función, el medio o el proceso por el cual las entradas son transformadas en la salida. ε representa el error o la incertidumbrede la precisión con que se transforman las Xs para crear el resultado. Y es también conocido como el síntoma o efecto de un problema y depende de las Xs, las cuales representan las causas. 27 Ver (Knowles, 2011), “Six Sigma”, p.47-49 44 Por ejemplo, para hacer un sándwich sencillo se usa como ingredientes: pan, jamón, queso, lechuga y aderezo. Las entradas son: los ingredientes y la mezcla de ellos, mientras que el proceso de hornear representa el proceso de transformación para lograr un sándwich. La calidad de este producto dependerá de la cantidad que se ocupe de ingredientes y el tiempo que se deje hornearlo. Por lo tanto, aun siguiendo la receta, entre cada sándwich habrá una ligera variación. En Seis Sigma, este pequeño error que se va sumando y produce esta variación se representa por la letra griega épsilon. Por lo tanto, con el fin de lograr el resultado deseado no basta con enfocar el esfuerzo en la medición del desempeño de la salida, más bien, hay que identificar las Xs que impactan a este desempeño. 5.2.4 Roles y responsabilidades Los equipos Seis Sigma a veces son liderados por el Cinturón Negro (Black Belt), pero el líder del equipo es a menudo el Cinturón Verde (Green Belt) que tiene una pasión por el proyecto. Los equipos Seis Sigma están compuestos por grupos de individuos que aportan autoridad, conocimiento, habilidades, aptitudes y atributos personales al proyecto. La metodología de Seis Sigma requiere de los siguientes roles: a. Patrocinador del Seis Sigma (Champion) Representa un papel no ejecutivo dentro del equipo del proyecto. Son responsables de que la empresa forme parte de la implementación y se cumpla el resultado esperado en la fase de control acorde a las métricas definidas. Es un alto directivo que apoya el proyecto, da soporte a los belts y proporciona los recursos necesarios para que se lleve a cabo. Se asegura de que el proyecto esté claramente definido y cuya meta sea alcanzable de 4 a 6 meses. Monitorea el avance del proyecto y el cumplimiento de las actividades en tiempo y forma.28 28 Ver (Evans, 2017), “Six Sigma Revealed”, p.29-30 45 b. Cinturón Negro Maestro en Seis Sigma (Master Black Belt). Son los responsables de traducir los objetivos de negocio de alto nivel en una estrategia Seis Sigma. Son expertos prácticos que enseñan y guían a los Cinturón Negro, Verde y Amarillo y quienes ofrecen entrenamiento y conocimiento en Seis Sigma para las organizaciones. Tienen la última responsabilidad de asegurar la calidad, el valor y la sostenibilidad de los proyectos Seis Sigma a través de su conducción. Tienen liderazgo de funciones cruzadas.29 c. Cinturón Negro Seis Sigma (Black Belt). Es el experto más altamente capacitado en las herramientas y la metodología del Seis Sigma. Son mentores y entrenadores de otros en la metodología y herramientas del Seis Sigma. Dirigen unidades de negocio o proyectos de mejora de procesos multifuncionales que requieren datos significativos y habilidad analítica. Difunde nuevas estrategias y herramientas a través de entrenamiento, talleres, casos de estudio, etc. Descubre nuevas oportunidades internas o externas para implementación de proyectos Seis Sigma.30 Comparten las mejores prácticas y/o lecciones aprendidas. 29 Ver (Evans, 2017), “Six Sigma Revealed”, p.30-31 30 Ver (Gygi, DeCarlo, & Williams, 2005), “Six Sigma for Dummies”, p.52-53 46 d. Cinturón Verde Seis Sigma (Green Belt). El Green Belt está entrenado y calificado para resolver la mayoría de los problemas. Son líderes del proceso, especialistas operacionales, administradores, etc. que tienen un significante grado de liderazgo y habilidades estadísticas y de resolución de problemas. Entrenan al personal interno para aplicar las estrategias y herramientas del Seis Sigma Son responsables de la determinación del alcance de los proyectos, dirigiendo al equipo del proyecto, pidiendo ayuda cuando sea necesario y asegurando resultados sostenibles. Los entregables del Green Belt son: la ejecución del proyecto, la estructura del proyecto y del equipo, los resultados y el compartir las mejores prácticas.31 e. Cinturón Amarillo Seis Sigma (Yellow Belt). Cualquier miembro del equipo, sea administrador, operativo, técnico que define factores críticos del proceso, recolecta información, realiza mejoras sencillas y cultivar oportunidades. Su objetivo es el manejo de la información, identificar la causa-efecto, y aplicar estas ideas a su área de trabajo.32 f. Otros miembros del equipo Los demás participantes que colaboran con las actividades indicadas por el líder del equipo y que ofrecen opiniones o posibles soluciones basadas en su experiencia del área. 31 Ver (Evans, 2017), “Six Sigma Revealed”, p.32-33 32 Ver (Gygi, DeCarlo, & Williams, 2005), “Six Sigma for Dummies”, p.53 47 5.2.5 Herramientas para 6 Sigma Mapa SIPOC Por sus siglas en inglés, SIPOC es un acrónimo que significa proveedores (suppliers), entradas (inputs), proceso (process), salidas (outputs) y clientes (customers). El mapa SIPOC es un flujograma del proceso que permite visualizar sus pasos secuenciales con la finalidad de identificar las actividades involucradas y su interconexión así como a los proveedores y clientes internos o externos. Para realizar un diagrama SIPOC es necesario identificar aquellos que aportan las entradas del proceso, los recursos necesarios, las actividades que le dan valor agregado a los recursos, el resultado final de estas actividades y aquellos que reciben el producto o servicio. 33 Ilustración 16 Ejemplo de un diagrama o mapa SIPOC 33 Ver (Evans, 2017), “Six Sigma Reveleaded”, p.64 DIAGRAMA SIPOC PARA UNA LAVANDERÍA 2 1 3 4 5 6 Cliente (C)Proveedores (S) Entradas (I) Proceso (P) Salida (O) Clasificar la ropa Lavar la ropa Secar la ropa Planchar la ropa Agua Detergente Suavizante Energía Lavadora Electricidad Secadora Electricidad Planda Proveedor de agua Supermercado Proveedor de electricidad Proveedor de lavadora Proveedor de electricidad Proveedor de secadora Proveedor de electricidad Proveedor de plancha Ropa clasificada Ropa lavada Ropa seca Ropa planchada Doblar la ropa Ropa doblada Acomodar la ropa Ropa en sitio, lista para ser entregada Ropa lavada, seca, planchada y doblada 48 Histograma Un histograma es una gráfica de barras que muestra la ocurrencia de valores de datos continuos indicando qué valores ocurren con mayor o menor frecuencia. Ilustra la forma, el centrado y la distribución de los datos e indica si hay algún valor atípico.34 Un histograma muestra la acumulación o tendencia, la variabilidad o dispersión y la forma de la distribución. Para la construcción del histograma es necesario agrupar los datos por clases o intervalos para luego indicar las observaciones o frecuencia de cada clase. Diagrama de causa-efecto El diagrama de la espina de pescado es una herramienta de análisis de causa raíz simple que es utilizado como lluvia de ideas sobre las posibles causas que generan el problema en cuestión. Es nombrado de esta forma porque las causas se agrupan en categorías y a cada causa se le aplica una serie de por qué hasta ya no poder responder la cuestión, lo cual origina se forme una espina de pescado cuyo flujo va hacia el efecto o problema. El objetivo primordial es hacer una lluvia de ideas sobre todas las posibilidades que podrían causar el problema y luego explorar hasta la causa raíz. PROBLEMA
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