1705-2007-ESIME-ZAC-MAESTRIA-cordova-barrios-victormanuel

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ESTUDIO PARA LA 
IMPLANTACIÓN DE UNA 
CELDA DE 
MANUFACTURA EN LA 
INDUSTRIA METAL 
MECÁNICA 
 
 
 
 
VÍCTOR M. CÓRDOVA BARRIOS 
 
México 2007. 
 
 
 
 
 
 
 
SEPI- ESIME-ZACATENGO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMEN 
 
 
En la presente investigación se realizó un estudio para la implantación de Celdas 
de Manufactura en los procesos de producción de piezas mecánicas de 
transmisión de potencia dentro de los cuales se encuentran: flechas, coples, tapas 
y cajas de sistemas de transmisión que fabrica una empresa Metal-mecánica en 
México. 
También se presenta un estudio sobre el impacto que tendrá la implantación de 
Celdas de Manufactura en los procesos de producción, es decir, los beneficios que 
se obtendrían (costo beneficio) y aspectos laborales, que son necesarios para la 
implantación de este sistema de producción. 
Se incluye la etapa y la manera en que se deberá implantar el sistema de 
producción por Celdas de Manufactura, es decir, la manera en la cual se deberá 
hacer el cambio del sistema de producción corriendo el mínimo riesgo posible para 
la empresa en la etapa de transición. 
En la investigación se hace mención del funcionamiento de una Celda de 
manufactura, así como de las familias de piezas que la integrarán. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEPI- ESIME-ZACATENGO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
 
In the present investigation a study was realized for the implantation of 
Manufacture Cells in production processes of mechanical pieces of power 
transmission inside which they are: arrows, couples, cover and systems boxes of 
transmission, that makes a Mexican metal – mechanical enterprise. In addition, a 
study appears on the impact that will have that introduction in the production 
processes, this means, and the benefits that would be obtained (cost-benefit) and 
labor aspects, which are necessary for the successful introduction of this 
production system. The stage and way are included, in which that system will have 
to be implanted by Manufacture Cells: that way in which it will have to do the 
change of production system in order to traversing the minimal possible risk for the 
company in transition stage. This investigation also mentions the functioning of a 
manufacture cell, as well as the families of pieces that will repay it. 
 
 
 
 SEPI- ESIME-ZACATENGO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS
 
 
 
 
 
Agradezco las críticas hechas durante el proceso de mi investigación, siempre con 
la disposición de compartir su conocimiento al M en C. Villa y Rabaza y al Dr. Zoilo 
Mendoza. Un especial agradecimiento al Doctor Eduardo Oliva López, a la 
Maestra Alla Kavaskaya Ivannova y al Doctor Orlando Sosa Rey por el interés 
puesto en mi trabajo y por sus valiosas observaciones que ayudaron al desarrollo 
y buen término de esta investigación. 
 
Expreso también mi profundo agradecimiento al Ingeniero José García López y a 
la licenciada Maria Teresa Córdova Barrios por su colaboración en la búsqueda de 
fuentes y durante el desarrollo de este trabajo. 
 
Mi eterna gratitud a mis padres y hermanos por su tiempo. Agradezco sobre todo 
la paciencia, comprensión y el apoyo especial que me brindó mi esposa Doris para 
la terminación de este trabajo. 
 - i - 
 SEPI- ESIME-ZACATENGO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 
ÍNDICE 
 
 
CAPITULO 1. ANTECEDENTES DE LA MANUFACTURA CELULAR. 
 
1.1. Antecedentes de la manufactura celular 10 
1.1.2. Tipificación de la tecnología de procesos y del método de 
procesos de agrupamiento. 11 
1.2. ¿Como surge la necesidad de la manufactura celular? 12 
1.3.1. Evolución de la tecnología de grupo 13 
1.3.2. Diversificación de grupos tecnológicos 16 
1.3.3. Estado del arte 17 
 
CAPITULO 2. MARCO TEÓRICO 
 
2.1. Metodologías existentes. 22 
2.1.1. Metodologías para la formación de familias y estructuración 
de celdas 22 
2.1.1.1 Método de clasificación visual 24 
2.1.1.2 Taxonomía numérica de M. Bednarek 25 
2.1.1.3. Método de subdivisión sucesiva 25 
2.1.1.4. Método por clasificación de atributos 25 
2.1.1.5. Método por análisis de flujo de producción (PFA) 26 
2.1.1.6. Formación de celdas usando secuencia de información 
y redes neuronales 27 
2.1.1.7. Formación de celdas por algoritmo genético (GAS) 27 
2.1.1.8. Formación de celdas por búsqueda heurística local 28 
 
CAPITULO 3. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA 
 
3.1. Antecedentes del problema 36 
3.2. Identificación del problema 37 
3.3. Planteamiento del problema 39 
3.4. Metodología general de solución para la formación de celdas 41 
3.4.1. Descripción de secuencia de pasos del diagrama de 
formación de celdas 41 
3.4.2. Diagrama a bloques de la metodología para la formación de 
celdas de manufactura 43 
3.4.3. Criterios objetivos de agrupamiento para formación de 
familias y celdas 44 
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CAPITULO 4. DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN 
 
4.1. Recolección de datos 46 
4.2.1. Clasificación de datos 
Costo beneficio que aportara la celda a la producción total 48 
4.2.2. Propuesta de formación de celda de manufactura 
selección y análisis del criterio de justificación de celda 50 
4.3.2. Movimiento y distribución de máquinas y piezas que formaron 
la celda de manufactura 54 
4.3.2.1. Análisis de máquina clave 54 
4.3.2.2. Análisis de flujo de producción 55 
4.3.2.3. Análisis de aglomeración (agrupamiento) 55 
4.4. Resultados obtenidos para la distribución de celda 60 
4.4.1. Familia de piezas que integraran la producción de celda 62 
 
CAPITULO 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS 
 
5.1. Análisis de los datos recolectados 64 
5.2. Estudio de criterios tomados para implantación de celda 66 
5.3. Análisis de movimiento y distribución de máquinas y piezas que 
entraran a celda de manufactura 66 
5.3.1. Estudio de máquina clave 66 
5.3.2. Estudio del flujo de producción 68 
5.3.3. Estudio de aglomeración 69 
5.3.3.1. Observaciones de la matriz unitaria 69 
5.4 Primera celda de manufactura 74 
5.5 Sistema integral de producción por celdas 76 
 
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 
 
Conclusiones 79 
Recomendaciones 82 
Consideraciones para la capacitación y adiestramiento del personal. 82 
Consideraciones para el herramental que será utilizado para la celda 
 y las piezas a producir 84 
Consideraciones para el mantenimiento preventivo de máquinas 85 
Consideraciones para la planeación y control de las familias de piezas 
a producir 85 
 
ANEXO A 
 
Definición de cople 88 
Coples rígidos 89 
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Coples tornillo de presión 89 
Coples afinados 90 
Coples de mordazas 90 
Coples flexibles 91 
Coples de quijada 92 
Coples de disco flexible 93 
Coples de engrane y cadena 94 
Coples de fuelle metálico y helicoidales 95 
Coples arreglo de flechas o ensamblados 96 
Junta universal industrial 97 
Coples especiales 98 
Referencia bibliográfica 98 
Aceros al carbono y aleados. 100 
Efectos de elementos en los aceros. 100 
Elementos residuales en los aceros. 102 
Designaciones para los aceros. 103 
Aceros al carbono. 103 
Aceros aleados 105 
Aceros de baja aleación de alta resistencia. 105 
Aceros de fase dual 106 
 
ANEXO B 
 
Piezas con mayor demanda en los años 2002 – 2004. 108 
Producción de los años 2002, 2004 y 2004. 108 
Costo por Minuto por Máquina. 112 
Listado de centros de trabajo 113 
 
ANEXO C 
 
Listado de piezas a producir en la primera celda (Rentabilidad). 117 
Comparativa de Producción Taller & Celda. 118 
Ruta de proceso y especificaciones de Mazas para celda 118 
Tiempo de Producción estimado en Celda de Manufactura 122 
 
BIBLIOGRAFÍA 
GLOSARIO DE TÉRMINOS 
RELACIÓN DE CUADROS, GRÁFICOS E ILUSTRACIONES- iv - 
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INTRODUCCIÓN 
 
En la presente investigación se realizó un estudio sobre la implantación de Celdas 
de Manufactura en los procesos de producción de piezas mecánicas de 
transmisión de potencia dentro de los cuales se encuentran: flechas, coples, tapas 
y cajas de sistemas de transmisión que fabrica una empresa Metal-mecánica en 
México. 
La manufactura celular consiste en un arreglo de máquinas en un espacio 
determinado para la fabricación de familias de piezas, este arreglo de máquinas 
trae como principal ventaja la optimización de los recursos materiales y humanos, 
dando como resultado un menor tiempo de producción. A la manufactura celular 
cuando está integrada en su totalidad al sistema de producción de una industria se 
le conoce como manufactura esbelta o manufactura de clase mundial, se le 
considera mas comúnmente como la primera. 
En la actualidad, las compañías manufactureras deben de estar en constante 
perfeccionamiento de técnicas y sistemas de producción para tener la suficiente 
competitividad y rentabilidad, que les permita mantenerse en el mercado. 
Este trabajo nace de la necesidad de resolver los problemas de producción que se 
presentan en las empresas del sector metal mecánico; también cumple con el 
propósito de dotar con un caso práctico que sirva de guía para la solución de 
problemas similares que se pudiesen presentar. Realizar la investigación para la 
implantación de Celdas de Manufactura en los procesos de producción de piezas 
mecánicas de transmisión de potencia dentro de los cuales se encuentran: 
flechas, coples, tapas y cajas de sistemas de transmisión para la industria metal 
mecánica de México, es el objetivo que pretendo, en última instancia, y así 
contribuir al desarrollo tecnológico que demanda la empresa mexicana, tan 
necesario para fortalecer el crecimiento y desarrollo del país. 
La investigación también incluye un estudio sobre el impacto que tendrá la 
implantación de Celdas de Manufactura en los procesos de producción, es decir, 
 - v - 
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la relación costo beneficio que se obtendrá y el análisis de algunos aspectos 
laborales, necesarios para la implantación de este sistema de producción. 
Se incluye la etapa y la manera en que se deberá implementar el sistema de 
producción por Celdas de Manufactura, es decir, la manera en la cual se debe 
hacer el cambio de sistema de producción corriendo el menor riesgo posible para 
la empresa dentro de la etapa de transición. En la investigación se hace mención 
tanto del funcionamiento de una Celda de manufactura, como de las familias de 
piezas que la integrarán. Las Celdas de Manufactura ofrecen una mejora continua, 
la cual da origen a unidades de producción con autonomía de operación, que 
integra grupos de personas y/o máquinas para la fabricación de familias de piezas. 
Es por ello que el sistema de producción de celdas de manufactura debe ser 
tomado en cuenta para establecer una estrategia de manufactura que guíe el 
crecimiento de cada empresa. 
 - vi - 
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SIMBOLOGÍA 
 
A 
 
AE.- Ahorro económico. 
 
 
C 
 
CC.- Costo de producción en Celda 
Cp.- Costo de Producción 
CT.- Costo de producción en Taller 
Cv.- Costo de Venta 
 
 
R 
 
Ru.- Rentabilidad unitaria. 
 
 
T 
 
TAP.- Tiempo Acumulado por pieza en Producción Celda. 
TC.- Tiempo estimado en producción Celda 
TP.- Tiempo tomado en producción en planta 
TPM.- Tiempo de preparación de Máquina. 
 
 - vii - 
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 9
 
 
 
 
 
 
CCCAAAPPPÍÍÍTTTUUULLLOOO III 
 
ANTECEDENTES DE LA MANUFACTURA 
CELULAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 10
1.1. ANTECEDENTES DE LA MANUFACTURA CELULAR 
 
La idea de manufactura celular, tiene su origen en las metodologías de 
agrupamiento (Tecnología de Grupo), de estas metodologías se desprenden los 
sistemas de producción dentro de los cuales se ubica la producción celular. Sin 
embargo, es interesante saber que la idea de la agrupación de familias de partes 
surge desde mucho tiempo antes. 
 
F. Koenigsberger reporta en su articulo que alrededor del año 2500 AC [1], el 
hombre de las cavernas ya fabricaba herramientas de corte como flechas, 
cuchillos, hachas, etcétera que eran agrupadas y clasificadas de acuerdo a la 
geometría (figura1.1) y se llegó a la conclusión de que el proceso de fabricación 
de todas ellas era en esencia el mismo; cabe mencionar que la variación en el 
proceso de fabricación de tales piezas, era sólo el ángulo en el cual se tenían 
que desprender las esquirlas para obtener la geometría deseada. 
 
 
 
Figura 1.1. Clasificación de herramientas. 
 
La Tecnología de Grupos (GT) es una filosofía aceptada hasta ahora para resolver 
muchos de los problemas que las organizaciones de manufactura enfrentan en 
planta. La implementación de los principios de tecnología de grupos en planta es 
con frecuencia referida como manufactura celular, ésta es una de las aplicaciones 
de los principios de la Tecnología de Grupos. En el diseño de un sistema de 
manufactura celular partes similares son agrupadas en familias y las máquinas 
asociadas en el proceso dentro de grupos, así una o mas familias de partes 
pueden procesarse dentro de un solo grupo de máquinas. El proceso de agrupar 
familia de partes y grupos de máquinas se refiere al problema de formación de 
celdas (CF) [2]. 
 
Según M.Allerat —Director de Técnicas de automatización en Alemania— el 
primer intento real de aplicación de grupos tecnológicos a familias de 
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 11
componentes para su producción, tuvo lugar en el año de 1930 en Alemania. Pero 
fue hasta la 8ª conferencia internacional de organizaciones científicas en 
Estocolmo en 1947 que M C. B. Nathhorst, director general de la sociedad 
anónima Scania-Vabis (Suecia) —casi 20 años después— expuso los principios 
básicos de la producción por grupos, considerada como un método de 
organización en fábricas de componentes, mediante el método de producción en 
lotes. 
 
Posteriormente M. Arne Korling, director de ingeniería de esa misma firma 
(Scania-Vabis), presentó un reporte en 1949 en el 2° congreso internacional de 
producción mecanizada, llevado a cabo en Paris con el tema “Producción por 
Grupos y sus efectos en la productividad”. En dicho reporte M. Arne Korling, 
describió la manera en la cual la producción fue puesta en marcha y comparó la 
manera en la que están situadas la máquinas en una producción tradicional contra 
una distribución de producción por grupos tecnológicos, donde cada grupo incluye 
tanto las máquinas como otros equipos necesarios para la manufactura completa 
de una categoría dada de componentes con una distribución funcional. 
 
A partir de 1950 se desarrolló una extensa literatura que trataba de plantear y 
explicar la manera como se tendrían que agrupar las piezas y elementos, para 
formar familias y subgrupos de partes que lleven a la producción por Tecnología 
de grupos. El proceso de desarrollo de dicha documentación, según Jacques 
Schaffran, [3] tuvo la siguiente estructura: 
 
1.- En la URSS, Mitrofanov, Evdokimov y Nikiforov Elisseiva escribieron un tratado 
sobre las bases científicas de la Tecnología de Grupos en el cual se ocuparon de 
la estandarización del trabajo sobre máquinas en la manufactura de grupo. 
2.- En la República Federal Alemana el profesor Opitz discutió los principios para 
llevar a cabo la producción de acuerdo con los componentes de cada familia. 
3.- Poliak se ocupó de la organización y trabajo preparatoriopara determinar los 
componentes de las familias. 
4.- En Checoslovaquia Kreytchi publicó un artículo sobre los componentes de 
familias en la ingeniería mecánica. 
5.- En Francia en 1953 un Grupo llamado “Centre d’ Etudes et d’application des 
techniques de production “ conocido con las siglas C.T.P. emprendió la difusión de 
los principios del método de producción por grupos. 
 
1.1.2. TIPIFICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE PROCESOS Y DEL MÉTODO 
DE PROCESOS DE AGRUPAMIENTO. 
 
Una de las ideas más interesantes en la ingeniería de construcción de maquinaria, 
es la creación de una tipificación de procesos tecnológicos. Idea creada y 
desarrollada bajo la dirección del Doctor A. P. Sokolovskiy, autor de la idea de 
que la tipificación de procesos tecnológicos debería ser una manera de 
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 12
transformar la tecnología de construcción de maquinaria en una ciencia, sin 
embargo, quien publicó y dio a conocer dicho trabajo fue Mitrofanov en 1959. 
 
Ciertamente, la idea de tipificación, basada en una manera de “clasificar la 
agrupación de procesos” jugó un papel importante en la solución de los 
problemas de perfeccionamiento de métodos de diseño en la tecnología de 
procesos. En la tipificación, la clasificación de partes empezó por procesar 
servicios como una base para la clasificación de procesos, es decir, la separación 
de partes en clases, grupos y tipos. 
 
El concepto de clase se define como, la propagación de subdivisiones dentro de 
clasificaciones; según la definición dada por A. P. Sokolovski, “Una clase es 
aquella que de acuerdo con las partes, se clasifica fundamentalmente por 
problemas tecnológicos similares, que pueden resolverse si tienen como condición 
las formas de dichias partes”. 
 
Dentro de las clases, la división en subclases se hace primero en base al tamaño 
de las partes, éstas pueden, posteriormente, subdividirse en grupos y tipos. Las 
subclases y grupos son los vínculos intermedios en la clasificación. El profesor A. 
P. Sokolovskiy opinaba que el número de pasos empleados en la clasificación 
podía variar. Esto es sólo un factor importante para continuar la separación hasta 
el punto en que las partes tengan una estrecha relación en el proceso tecnológico, 
según este autor, los tipos de partes pueden distinguirse de esta manera: “Como 
tipo se entiende el agregado de una única clase de partes, cuyas principales 
superficies pueden ser procesadas en la misma maquinaria, es decir, procesos en 
operaciones iguales [4]”. 
 
1.2. ¿CÓMO SURGE LA NECESIDAD DE LA MANUFACTURA CELULAR? 
 
En el libro publicado por John L. Burbidge en 1970 sobre Tecnología de Grupos, 
se hace una recopilación sobre las ponencias expuestas en el seminario (realizado 
en 1969 en el centro internacional de Turín, Italia). Fue en este seminario donde 
se abordaron tres temas principales de la Tecnología de grupos: brindar a los 
líderes expertos de diferentes países un intercambio de ideas, dar una visión a 
futuro a los industriales, consultores y representantes del gobierno y analizar los 
aspectos administrativos, económicos y tecnológicos de la Tecnología de Grupos. 
 
De acuerdo a las ponencias presentadas en este Seminario Internacional se 
presenta una ponencia titulada “Tecnología de Grupos aplicada a una empresa 
electrónica” presentada por F. R. E Durie gerente de producción del departamento 
de sistemas electrónicos de la empresa Ferranti Ltd. Situada en Edimburgo. Él 
planteó la necesidad de implantar la tecnología de grupos como un sistema de 
producción, el resto de los participantes recurrieron a esta filosofía de producción 
debido a que se tuvo una sobrecarga de trabajo en la operación de torneado en 
los productos que fabricaban, una solución que plantearon fue la de clasificar las 
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 13
piezas bajo cierto esquema y obtener una primera aproximación para la formación 
de familias de piezas; parten de un total de 4 000 piezas, de las cuales 
aproximadamente 1000 tenían procesos similares y finalmente encontraron 304 
componentes para formar la primera familia. Como solución general tuvieron que 
dividir las familias en subgrupos para tener un mejor control y planteamiento de 
producción de dichas piezas [5]. 
 
1.3.1. EVOLUCIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE GRUPO. 
 
El sistema de producción por Tecnología de Grupos, en particular la manufactura 
celular han evolucionado a través de los años, es decir, la aplicación que tuvo 
como sistema de producción, ahora se utiliza como estrategia de producción para 
competir en el mercado mundial. Es por ello que se pretende plantear en esta 
sección cómo se ha enfocado a través del tiempo hasta nuestros días. 
 
Como se planteo en la sección de antecedentes históricos, la primera aplicación 
fue por el año de 1930 en Alemania, posteriormente otro caso importante sucedió 
en 1949 en una empresa que se dedicaba a fabricar componentes electrónicos 
para aviones en Suecia. 
 
No fue sino hasta 1952, en un taller de ingeniería eléctrica de Francia, donde se 
implantó por primera vez una línea flexible de manufactura; basándose en un una 
línea de producción americana que había implementado, en 1948, líneas de 
producción basadas en la clasificación de procesos de maquinado de sus 
productos, es decir, el criterio que establecieron fue el de su similitud en los 
procesos de maquinado, para poder montar una línea de producción con una 
gama de productos con similares o iguales procesos. Basado en la idea anterior 
Jacques Schaffran replantea la línea de producción lineal por una producción tipo 
circular (ver la figura 1.2) con esta distribución de máquinas Schaffran plantea las 
siguientes ventajas: 
 
Los productos que utilizaban algunas de las máquinas agrupadas en círculo, la 
mayor distancia que deberían recorrer sería el diámetro del círculo, caso contrario 
de una distribución lineal. Otra de las ventajas que manejaba la producción celular 
era una mayor ocupación del tiempo de uso de las máquinas y el desahogo de 
algunas máquinas dependiendo del lote de producción. 
 
A partir del caso anterior se empieza con el concepto de celdas de manufactura, 
dentro de la filosofía de tecnología de grupos. En sus inicios este sistema de 
producción estuvo limitado por los requerimientos tecnológicos de la organización 
por celdas de manufactura; es decir, para que dicho sistema fuera autosuficiente y 
flexible se requería: 
 
• Alto costo de inversión para la implementar nuevos sistemas. 
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 14
• Que el equipo utilizado dentro de la celda tuviese una mayor 
automatización y autonomía. 
• Un sistema de codificación de partes que tomara en cuenta las variantes 
que se presentaban al formar las familias de piezas y grupos de máquinas. 
• Mayor utilización de algunas máquinas y desocupado de otras. 
 
 
 
Figura 1.2.- Arreglo de máquinas para producción tipo circular según Jacques 
Schaffran. 
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 15
A razón de los puntos anteriores hubo en Alemania un investigador que desarrolló 
un sistema de codificación que tomaba en cuenta las variantes para clasificar las 
familias de piezas, dicho sistema de codificación es conocido en la actualidad 
como código “Opitz” [6]. Este sistema de codificación tuvo la ventaja de que 
estandarizó conceptos de clasificación, a diferencia de muchos otros que 
aparecieron y no tuvieron el desarrollo adecuado para su aplicación en el sector 
metalmecánico. 
 
Tiempo después en USA hubo indicios de aplicación de estas metodologías de 
producción mediante grupos tecnológicos y sistema de producción por celdas de 
manufactura, sin embargo no hubo mayor desarrollo en esta comunidad, debido a 
problemas económicos cuya consecuencia fue la falta de tecnologíasuficiente 
para seguir impulsando dicho sistema de producción. 
 
Por otro lado, una aplicación exitosa de celdas de manufactura se registró en la 
compañía Philips Co, en 1963. Esta empresa subdividió la línea de producción en 
unidades con grados crecientes de autonomía. 
 
En 1967 en Japón se estableció un comité de estudio de grupos tecnológicos, a 
partir de ese momento, se llevó a cabo sistemáticamente la introducción de celdas 
dentro de tres compañías, con un control de producción por computadora; 
además, se instalaron máquinas y herramientas especiales incluyendo algunas 
máquinas de control numérico (CN). Los resultados arrojaron que el tiempo de 
producción se acortó de 5 ó 6 días a un promedio de 1 día. La cantidad de 
material sobrante se redujo alrededor del 50% y la eficiencia de producción se 
incrementó un 30%. Finalmente se llegó a la conclusión de que este sistema de 
producción no solo dependía del equipo y tecnología, sino también del sistema 
administrativo de recursos humanos, es decir, de la cooperación de supervisores y 
trabajadores. 
 
Por otra parte, se registró un caso en el cual se utilizó el código Opitz con un 
adecuado sistema Tayloriano de distribución de materia prima, es decir, para este 
caso en particular se tuvieron que aplicar el código Opitz como código base para 
la manufactura de componentes, y un segundo sistema que fue utilizado para 
clasificar la materia prima. Ambas herramientas se aplicaron en la introducción de 
tecnología de grupos y control computarizado de producción en el departamento 
de ingeniería de una compañía que fabricaba bombas centrifugas y motores 
eléctricos. Con la ayuda de códigos y del sistema de distribución Tayloriano fue 
posible determinar los requerimientos de capacidad de las máquinas herramientas 
para correr la producción y ajustar las variantes que los productos presentaban al 
ser vendidos. Una vez que se corrió la producción, se pudo observar que algunas 
de las 90 máquinas herramientas deberían ser remplazadas por 12 máquinas 
herramientas más modernas, de un total de 160 máquinas herramientas algunas 
tuvieron que ser reubicadas para formar las celdas principales de producción. Este 
arreglo dio como resultado una reducción del 25% en el espacio ocupado en 
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 16
planta, la implementación de este sistema de producción fue a principios de 1970 
[7]. Para tener un resultado representativo de la implementación del sistema, la 
compañía comparó los resultados del año anterior con los dell año de 
implementación, particularmente con los últimos tres meses de ese año como se 
muestra en la tabla 1.1. 
 
1.3.2. DIVERSIFICACIÓN DE GRUPOS TECNOLÓGICOS. 
 
La tecnología de grupos durante su desarrollo y aplicación ha estado en constante 
evolución, desde que surgió la idea de la tecnología de grupos como un sistema 
de producción se ha aplicado en diferentes áreas debido a su gran utilidad 
particular en diferentes sectores industriales. 
 
Tabla1.1. Índice de desempeño relativo unitario de 1969 hasta el inicio de 
aplicación de grupos tecnológicos [8]. 
 
Promedio de 
1969 
Periodo promedio 
en 1970 
Promedio de los meses: Octubre-
Noviembre-Diciembre de 1970 
Ventas 1 1.19 1.54 
Trabajo de mano de obra total 1 0.95 0.94 
Ocupación máquina 1 1.08 1.15 
Almacén 1 1.16 1.60 
Inventario en proceso 1 0.81 0.74 
Almacén + Inventario en 
proceso 
1 0.91 0.95 
Relación 
Ventas / Trabajo de mano de 
obra total 
1 1.25 1.64 
Ventas / Ocupación máquina 1 1.11 1.34 
Ventas / Almacén 1 1.03 0.97 
Ventas / Inventario en proceso 1 1.47 2.08 
Ventas / Almacén + Inventario 
en proceso 
1 1.30 1.62 
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 17
 
A través de la experiencia es posible saber que un problema puede ser mejor 
comprendido cuando se le desglosa para su análisis; dicha idea fue planteada en 
1796 por Adam Smith autor clásico de la Economía Política en su obra más 
conocida “The wealth of nations”. Smith creía que la clave de una producción 
económica se encontraba en la división del trabajo en tareas lo más pequeñas 
posibles y en coolaboración con trabajadores especializados, estos productos 
arrojarían nuevos estilos de vida laboral. Este autor también fue exponente de la 
idea de “línea de flujo”, en un ejemplo sobre la fábrica de broches ilustra 
claramente cuál es la base para la organización y arreglo de la gran mejora en un 
proceso simple para el contexto actual como el ensamble y empaquetado 
industrial [9]. 
 
Una clara muestra de evolución de este sistema de producción, se ve en el 
sistema de producción de Toyota, el cual es una variante de la aplicación de 
grupos tecnológicos, en el cual se retoma este sistema, se aplica, incluyendo un 
nuevo factor determinante: la cultura laboral. Esta innovación jugó un papel muy 
importante en el proceso de aplicación del nuevo sistema de producción aplicado 
en 1977 por Ohno. 
 
1.3.3. ESTADO DEL ARTE. 
 
En la actualidad la mayoría de las empresas de clase mundial están en constante 
mejora de sus técnicas de manufactura, con el fin de incrementar su productividad 
y siu grado de competencia en el mercado internacional. 
 
El análisis de tres décadas de investigación en el área de diseño de celdas, ha 
revelado que mucha de la investigación que se ha realizado no se utiliza en la 
práctica [Wemmerlov y Hyer (1989), Choi (1996), Olorunniwo y Udo (1996), 
Wemmerlov y Johnson (1999)]. 
 
Reismaan (1997) presentó un análisis bastante comprensivo; su investigación está 
enfocada en la investigación de sistemas de manufactura celular, donde compara 
la teoría con la orientación aplicada, usando un esquema de clasificación para la 
teoría pura contra la investigación aplicada [10]. 
 
La columna vertebral del éxito o fracaso para el lanzamiento de iniciativas de 
manufactura y calidad en las plantas productivas es el capital humano, pero al 
momento realizarlas, suele ser el más ignorado de los recursos de la empresa. 
Acorde a la respuesta de los gerentes de planta, el uso de equipos autodirigidos 
se ha impulsado de manera importante en nuestro país, factor de apoyo definitivo 
del éxito en las iniciativas de manufactura descritas previamente. Incluso se 
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 18
reportan mayores porcentajes de participación de la fuerza productiva mexicana 
en equipos autodirigidos que los registrados por nuestros socios comerciales. 
 
A diferencia de Canadá, en donde el personal es premiado por sus habilidades y 
desempeño individual, en Estados Unidos y México el principal conducto de 
premio es la participación de utilidades, quedando en segundo término el pago por 
habilidades y desempeño individual. Esta forma de motivación es similar en ambos 
países, influida en gran medida, por la adopción de políticas y procedimientos de 
administración estadounidenses en nuestras empresas. 
 
Más allá del equipo de proceso nuevo, las estrategias más importantes son los 
programas de administración de calidad (49.3%), esfuerzos en reducción del 
tiempo de ciclo (47.5%) y el establecimiento de un programa formal de mejora 
continua (41.5%). 
 
Aparentemente, para obtener mayor provecho de los nuevos sistemas, las plantas 
ligan la tecnología a estrategias de manufactura delegada (lean manufacturing). 
Esto implica el establecimiento de prácticas que reducen los niveles de inventarios 
y eliminan desperdicios en los procesos de producción. Cerca de la mitad de las 
plantas de clase mundial han adoptado técnicas de mantenimiento predictivo y 
preventivo, prácticas diseñadas para mantener el equipo en buenas condiciones 
de operación y prevenir tiempos de paro de máquina no programados. 
 
Las iniciativas citadas con mayor frecuencia fueron las de producción just-in-time, 
de flujo continuo —aplicado a la reducción del tamaño de lotes, del tiempo de 
reajuste(setup), del inventario en proceso y del tiempo del ciclo de manufactura— 
y sistemas de producción enfocados a la manufactura. 
 
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 19
La manufactura celular es una práctica, en la cual se arreglan equipos y 
estaciones de trabajo para facilitar el desempeño de pequeños lotes y un flujo 
continuo de producción [11]. El 54.4% de las plantas que creen haber alcanzado 
plenamente la categoría de clase mundial reportan que la práctica de manufactura 
celular es muy efectiva, seguida por las prácticas de mantenimiento preventivo y 
predictivo, sistemas pull/kanban y técnicas de cambio rápido. 
 
 “Nuestra gente es nuestro recurso más importante”, se ha convertido en una frase 
popular en las empresas actuales. Aparentemente, las plantas de clase mundial 
comparten el mismo sentimiento. La atención que muestran sobre sus empleados 
podrá ser el factor más decisivo de diferencia entre las plantas líderes y el resto. 
 
La falta de enfoque en el entrenamiento formal para trabajadores permanece 
como un tema recurrente en el censo realizado en un estudio económico de 
América latina y el Caribe 2003 - 2004. A pesar de las repetidas demostraciones 
de desempeño superior mostrado por las plantas con mayor entrenamiento 
extensivo. Datos revelados en la encuesta hecha en el estudio económico de 
América latina y el Caribe 2003 – 2004, indican que aquellas plantas que proveen 
al menos una semana de entrenamiento formal, reportan un mayor índice de 
aprobación de la primera inspección de calidad en productos finales; menores 
costos por desperdicio; mejores índices de entrega a tiempo; menos variación de 
inventario y mayor productividad. En resumen, las plantas de clase mundial están 
entregando más responsabilidad a sus empleados en actividades productivas que 
incluyen al aseguramiento de calidad y mejora en los procesos. 
 
También la colaboración con los extremos de la cadena de suministros es esencial 
para alcanzar resultados de clase mundial. En este rubro, el Just-in-Time con 
proveedores clave fue la práctica más citada por los fabricantes más avanzados. 
 
El estudio sugiere que cerca de un tercio de las empresas emplean esta práctica 
que, generalmente, requiere que los proveedores entreguen lotes más pequeños 
acorde a las necesidades de tiempo del proceso productivo. Las principales 
ventajas que el fabricante observa en dicha práctica se encuentran en la reducción 
de inventarios y de espacio requerido para almacenamiento de partes y 
materiales. 
 
De igual manera, los manufactureros de esta clase reconocen los beneficios de 
atraer a sus proveedores en una fase temprana al proceso de desarrollo de 
productos, ya que resuelven situaciones de adquisición o fabricación antes de 
desperdiciar tiempo en diseños irrealizables. 
 
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 20
Respecto a la tecnología empleada, los encuestados que afirmaron haber 
alcanzado completamente la condición de clase mundial demostraron ser más 
propensos a comunicarse electrónicamente con sus socios de cadena de 
suministros. En este punto el intercambio electrónico de información (EDI) 
permanece como el método más utilizado por todas las instalaciones, mientras se 
espera que las tecnologías habilitadas con Internet crezcan en importancia. 
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 21
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CCCAAAPPPÍÍÍTTTUUULLLOOO 222 
 
MARCO TEÓRICO 
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 22
2.1. METODOLOGÍAS EXISTENTES 
 
La tecnología de grupo (GT) se ha convertido en una filosofía aceptada a la fecha 
para solucionar muchos de los problemas que las empresas tienen en sus 
procesos de fabricación al enfrentar la distribución de planta. La puesta en práctica 
de grupos tecnológicos (GT) hace referencia, a menudo, a la distribución de planta 
como fabricación celular. 
 
Los investigadores, en las últimas tres décadas, han desarrollado metodologías 
para resolver el problema de control operacional de los sistemas de manufactura 
celular (CMS). Éstos incluyen el diseño celda, disposición de la misma, asignación 
del operador, programación a corto plazo y funcionamiento de evaluación. Sin 
embargo, los investigadores sólo se han enfocado en el problema de formación de 
celda [12]. Una celda correctamente diseñada intenta proporcionar una base 
estructural sobre la cual, en otras ediciones, podía ser estudiada. Aunque el 
trabajo pionero de Mitrofanov dio la base, fue con Burbidge con quien tomó auge a 
través de su acercamiento del análisis de flujo de la producción (PFA). 
 
Al parecer, una razón significativa del vació entre la investigación práctica y la 
teórica, es que en la mayoría de las metodologías planteadas no consideran 
criterios de producción de ingeniería1 [13]. Aun cuando existen muy buenos 
modelos de agrupación y métodos matemáticos para diseñar la distribución de 
celdas, en la realidad, tales modelos no toman en cuenta algunos puntos 
importantes del diseño de la celda, como la posibilidad de rediseñar los procesos 
de producción de las piezas; las alternativas que se podrían generar para la 
producción de dicha pieza e incluso algunos factores laborales y culturales en el 
proceso de diseño e implantación de la celda [14]. 
 
2.1.1. METODOLOGÍAS PARA LA FORMACIÓN DE FAMILIAS Y 
ESTRUCTURACIÓN DE CELDAS 
 
La identificación de familias de piezas es una parte fundamental del desarrollo de 
un sistema celular, cuando éste se diseña con base en la semejanza de las 
piezas, por tal motivo, los especialistas en este campo han dedicado grandes 
esfuerzos al desarrollo de metodologías efectivas eficientes y prácticas para la 
formación de las familias idóneas. Por otra parte, cuando las celdas se diseñan 
para introducir el trabajo de grupo en la producción en serie, las variables que 
determinan el agrupamiento óptimo de operaciones son difíciles de cuantificar, por 
lo que sus métodos de diseño son predominantemente empíricos. 
 
 
1(Wemmerlov y Hyer (1989), Choi (1996), Olorunniwo y Udo (1996), Wemmerlov y Johnson (1999), Reismaan et al. 
(1997) 
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 23
De los métodos de clasificación existentes, se derivan numerosos sistemas de 
clasicificación, codificación y formación de agrupaciones. Muchos de estos 
sistemas se desarrollaron para uso general e incluso se ofrecen como paquetería 
de software. El análisis de flujo de producción de Burbidge (1963) es uno de los 
primeros y más conocidos, como metodología asociada con la metodología de 
grupo. Hay muchos métodos que trabajan sobre una matriz de máquinas-partes 
con elementos ceros o unos, indicando cuales máquinas se usan para producir 
cada, parte. Dada una matriz A (figura 2.1), dónde las filas corresponden a las 
partes y las columnas a las máquinas y aij=1; si la parte i necesita la máquina j 
para ser producida. Básicamente, los algoritmos cambian las filas y las posiciones 
de las columnas para producir bloques de unos, formando familias de partes y 
celdas de máquina simultáneamente (figura 2.2). 
 
Chandrasekharan y Rajagopalan (1989), así como Venugopal y Narendran (1993) 
presentaron algunos análisis sobre de la matriz cero-uno para extraer las 
propiedades y recomendar la formación de celdas por algoritmos. Otros algoritmos 
que siguen estas líneas se encuentran en los estudios de McCormick (1972), King 
(1980, 1982) y Chu y Tsai (1990), 
 
Muchas otras técnicas han sido propuestas en la bibliografía relacionada. Los 
métodos de agrupamientos jerárquicos (Stanfel, 1985 and McAuley, 1972; 
"Hierarchical clustering methods"), agrupamiento no jerárquico (Chandrasekharan 
and Rajagopalan, 1986 "Non-Hierarchical clustering"), gráfico basado en técnicas(Rajagopalan y Batra, 1975; "Graph Based Techniques"), las redes neuronales 
(Malave y Ramchandran, 1991; "Neural. Networks"), (Xu y Wang, 1989; "Fuzzy 
Logic"), Metaheuristics like Simulated Annealing (Boctor, 1991, y Venugopal, y 
Narendran, 1992) y los Algoritmos Genéticos (Joines, 1993; "Genetic Algorithms") 
[15]. 
 
 
 
Fig. 2.1 Solución media 
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 24
 
 
 
Figura.2.2 Esquema de la mediana 
 
2.1.1.1 MÉTODO DE CLASIFICACIÓN VISUAL 
 
Aunque no es propiamente un método, la clasificación visual es la manera más 
sencilla de agrupar celdas, ésta se basa en la experiencia y criterio de los 
diseñadores, ingenieros de manufactura e industriales y se desarrolla mediante la 
formación de agrupaciones como familias de partes o grupos tecnológicos. En la 
clasificación visual, la clasificación y formación de agrupaciones ocurren 
simultáneamente. 
 
La clasificación visual es conceptualmente muy sencilla, económica y rápida pero 
requiere de ciertas condiciones como: 
 
 
 Los productos no deben ser excesivamente complicados. 
 
 El número de productos distintos no debe ser demasiado grande. 
 
 
Las principales desventajas de la clasificación visual son: que al carecer de un 
método sistemático y apoyarse únicamente en el criterio humano, se tiende a 
limitar el número de aplicaciones que se puede dar a la clasificación; y que podría 
clasificar basándose en las características menos adecuadas al objetivo que se 
persigue con el proceso de clasificación o con las aplicaciones que se desea 
implementar. 
 
 
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 25
 2.1.1.2 LA TAXONOMÍA NUMÉRICA DE M. BEDNAREK 
 
La Taxonomía numérica de M Bednarek es un método de aplicación de los 
métodos taxonómicos a la formación de familias de partes; consta de tres etapas 
[16]. 
 
1. Preparación de la matriz de datos 
2. Cálculos 
3. Agrupación de partes 
 
2.1.1.3. MÉTODO DE SUBDIVISIÓN SUCESIVA. 
 
Este método fue desarrollado en Rusia por Mitrofanov (1955) para identificar un 
"componente compuesto" que poseyera los atributos distintivos de las piezas 
integrantes de una familia dada. El componente compuesto es, en realidad, una 
pieza ficticia o virtual, que sirve como base para diseñar el herramental y los 
dispositivos requeridos para el maquinado óptimo de todas las piezas que integran 
la familia. Se minimiza el tiempo de preparación de maquinaria y se maximiza el 
tiempo productivo. 
 
Por sus características, este método fue desarrollado para familias de piezas que 
se fabricaran en una sola máquina, pero también puede ser útil para subdividir el 
universo de piezas cuando éste es muy extenso y se desea aplicar otro tipo de 
método para afinar la integración, definitiva de las familias [17]. 
 
2.1.1.4. MÉTODO POR CLASIFICACIÓN DE ATRIBUTOS. 
 
Una manera, muy importante de utilizar el razonamiento es relacionar objetos o 
ideas similares. Esta aplicación, que originalmente se realizó con los fenómenos 
naturales, puede utilizarse también en los procesos de información y en los 
sistemas de manufactura; en los casos en los cuales una gran cantidad de 
información tiene que ser almacenada. Un sistema de clasificación y codificación 
es una herramienta para capturar o codificar características de diseño, 
manufactura u otra información relevante de piezas o productos. También es una 
herramienta para analizar y recuperar piezas por sus características de diseño; 
puede utilizarse como herramienta de comunicación en una base de datos que 
sirva como eslabón con los sistemas CAD-CAM. 
 
La formación de las familias de piezas se puede realizar de la siguiente manera: 
 
1. Definición del universo de piezas a fabricar (perfil de piezas) en la empresa. 
2. Codificación de las piezas. 
3. Formación de familias de piezas. 
4. Establecimiento de parámetros generales que servirán de base para el 
agrupamiento de máquinas en "celdas de producción". 
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 26
5. Determinación de características de las celdas. 
6. Integración de las máquinas requeridas para cada familia. 
7. Análisis de la distribución de la carga de trabajo. 
8. Establecimiento de requerimientos herramentales y dispositivos. 
 
2.1.1.5. MÉTODO POR ANÁLISIS DE FLUJO DE PRODUCCIÓN (AFP) 
 
Éste método desarrollado por J. L. Burbidge, se basa en la información contenida 
en hojas de proceso de las piezas. Las características de diseño de las piezas y el 
herramental no considerado en formación directa. Este método se basa en el 
principio de que la mayoría de las piezas se elaboran en una misma fábrica , 
hecho que implica, en gran medida, una familia [18]. 
 
Existen tres niveles sucesivos de análisis en la aplicación del AFP a saber: 
Análisis de flujo de fábrica (AFF), análisis de grupo (AG) y análisis de línea (AL). 
En el AFF se divide la fábrica en unidades de tamaño departamental y se 
identifican las piezas que pueden ser fabricadas con las máquinas y equipos 
ubicados en cada una de ellas. 
 
En cuanto al análisis de grupo (AG) su principal finalidad es subdividir cada unidad 
en grupos de máquinas, identificando las familias de piezas que se han de fabricar 
en cada grupo. Este análisis constituye la parte central del método. Al igual que el 
AFP descrito, es muy recomendable que un tipo dado de máquina se sitúe en un 
solo grupo y también que cada pieza se termine de fabricar dentro del grupo en el 
que se inició su elaboración. Por razones obvias, los procesos incompatibles no se 
deben ubicar dentro de un mismo grupo. 
 
En la etapa de análisis de línea (AL), se estudia la trayectoria de los materiales 
dentro de las celdas, para determinar la ubicación más conveniente de las 
máquinas y los equipos. En el caso ideal todas las piezas de una familia siguen un 
flujo unidireccional dentro de la celda. Cuando las celdas bajo análisis son simples 
bastará con utilizar el sentido común para realizar el análisis de línea, pero cuando 
las celdas son complejas, es aconsejable seguir los siguientes pasos: 
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 27
 
 Renumeración de todas las operaciones en secuencia. 
 
 Registro de la incidencia de uso. 
 
 Codificación de máquinas. 
 
 Determinación de la secuencia de cada pieza. 
 
 Trazo del diagrama de flujo. 
 
2.1.1.6. FORMACIÓN DE CELDAS USANDO SECUENCIA DE INFORMACIÓN Y 
REDES NEURONALES 
 
Existen varios métodos de redes neuronales para la formación de celdas. La 
mayoría de ellos o las técnicas de redes neuronales utilizan cualquier tipo de 
aprendizaje competitivo2. Otras redes neuronales, que apuntan a optimizar una 
cierta función de energía, también se han propuesto para la formación celular 
(Lozano al 1993, Canea al 1999) pero ellos también usan la matriz de incidencia 
binaria parte-máquina. 
 
2.1.1.7. FORMACIÓN DE CELDAS POR ALGORITMO GENÉTICO (GAS) 
 
Los Algoritmos Genéticos (GAs) son muy conocidos por sus variadas aplicaciones 
en la optimización general, sobre todo en la optimización de problemas 
combinatoriales (Davis., 1991; De Jong, 1975; Goldberg, 1989,; Holanda, 1975; 
Michalewicz, 1996). Un algoritmo típico genético se basa en la evolución 
controlada de una población estructurada, operadores de recombinación, la 
formación de esquema y propagación sobre generaciones. 
 
La aplicación de un Algoritmo Genético Constructivo (CGA) se utiliza para resolver 
el problema de la Formación de Celdas de Partes-Máquinas (MPCF). La 
aplicación se hace mediante una analogía del p-media (ver figura 2.1) del 
problema, desde que ambos presentan problemas de agrupamiento. La búsqueda 
para el vértice del p-medio en una red (gráfico) es una situación clásica en este 
problema. El objetivo es localizar los p-medios (la mediana) minimizando la suma 
de las distancias de cada punto de la demanda a su mediamás cercana. 
 
El MPCF se modela como un problema bi-objetivo del p-medio, que se usa como 
base para construir, factiblemente, las asignaciones de máquinas y partes para 
 
2 (Malave y Ramachandran 1991; Chu, 1993), ARTI (Dagli y Huggahalli 1991; Kaparthi y Suresh 1992:, Prasad y Rajan 
1994), el Arte Fuzzy (Suresh y Kaparthi 1994., Kamal y Burke 1996), Fuzzy Min-Max (Lozano, 1999) o SOFM (Venugopal y 
Narendraní 1994). 
 
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 28
grupos específicos y se considera un esquema de evaluación y estructuras, en 
una base común. Una estructura particularmente derivada y un esquema de 
representación consideran una distancia Jaccard para los cordones binarios. Un 
tamaño variable de la población es formado sólo por el esquema, considerado 
como los bloques para la construcción de soluciones factibles a lo largo de las 
generaciones. La recombinación origina, la diversificación de la población y un tipo 
de mutación de búsqueda local se aplican a las estructuras generadas que 
representan las soluciones factibles [19]. 
 
2.1.1.8. FORMACIÓN DE CELDAS POR BÚSQUEDA HEURÍSTICA LOCAL 
 
Este método presenta una nueva técnica para obtener celdas de máquinas y 
familias de producto. El método combina la búsqueda local heurística con un 
algoritmo genético. La búsqueda heurística local se aplica a los grupos de celdas 
de máquinas generados por el algoritmo genético. Cuando las celdas de la 
máquina son conocidas se asigna un producto a la celda. Esto es óptimo para 
minimizar el movimiento inter-celda. Sin embargo, no garantiza la buena utilización 
de las máquinas dentro de una celda. Para superar este problema, se desarrolla 
una búsqueda heurística local, la cual toma en consideración el movimiento de la 
inter-celda y la utilización de la máquina. 
 
La, búsqueda heurística local consiste en un procedimiento de mejora que es 
aplicado repetidamente. Con cada interacción de k el procedimiento empieza con 
un grupo inicial de celdas de máquinas, INITIALkM produce un set de familias 
FINAL
kp y 
un grupo de celdas de máquinas FINALkM Dos matrices del bloque-diagonal se 
pueden obtener combinando INITIALkM con 
FINAL
kp 
FINAL
kM con 
FINAL
kp . De estas dos 
matrices, la de más alta eficacia es escogida como matriz bloque-diagonal 
resultante de la interacción k. El procedimiento se detiene si FINALkM - 
INITIAL
kM o si 
la eficacia de agrupación de la matriz del bloque-diagonal de la interacción k, 
resulta no ser mayor a la agrupación, la eficacia de la matriz de la bloque-diagonal 
es el resultado del k-1 de la interacción anterior, K-1(para K>2). Por otra parte los 
grupos de procedimiento INITIALkM = 
FINAL
kM Y continúa la interacción k+1. 
 
Cada iteración k de la búsqueda heurística local consiste en: 
 
 La asignación de productos al set inicial de las celdas de la máquina 
INITIAL
kM . Se asignan los productos para mecanizar las celdas uno a uno 
(en cualquier orden). Un producto se asigna a la celda que maximiza la 
eficacia del grupo, es decir un producto se asigna a la celda de máquina C* 
celular. 
 
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 29
⎪⎭
⎪
⎬
⎫
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
+
−
= In
C
Out
C
C NN
NN
C
,01
,11maxarg 
Donde: 
N1 Número total del en la matriz A 
N1Out Número total de 1 fuera del bloque diagonal, si los productos se asignaron a 
la celda C 
N0In Total de Número 0 dentro del bloque diagonal, si el producto es asignado a 
la Celda C 
 
En este paso la Heurística genera un set de familia de productos, p/"" Permitiendo 
que 1kμ sea la eficacia de la matriz de bloque-diagonal definida por INITIALkM y 
FINAL
kp . 
 
La asignación de máquinas al set de familias de producto FINALkp obtenidas en el 
paso 1, se asignan las máquinas a las familias del producto, uno a uno (en 
cualquier orden). Una máquina, se asigna a la familia de producto para maximizar 
la eficacia del grupo es decir, una máquina se asigna a la familia de producto F*, 
dado por: 
 
⎪⎭
⎪
⎬
⎫
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
+
−
= In
F
Out
F
F NN
NN
F
,01
,11maxarg 
Donde: 
N1 Número total de 1 en la matriz A 
N1Out Número total de 1 fuera del bloque diagonal si los productos se asignaron a 
la celda. 
N0In Total de Número 0 dentro del bloque diagonal si el producto es asignado a 
la Celda F 
 
En este paso, la búsqueda heurística genera un nuevo juego de celdas de 
máquinas 
FINAL
kM . Permitiendo que 2kμ a la eficacia de la matriz de bloque-
diagonal definida por INITIALkM y 
FINAL
kp . 
 
La matriz del bloque-diagonal que es el resultado de la interacción, tiene una 
eficiencia de la agrupación ( ).,max 21 kkk μμμ = INITIALkFINALk MMIf =. μK ≤ μK-1 
(K≥2). 
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 30
 
El proceso interactivo se detiene y la matriz del bloque-diagonal de interacción k-1 
es el resultado. Por otra parte, el set de procedimiento FINALk
INITIAL
k MM =+1 Y 
continúa el paso 1 de la interacción k+1. 
 
Ejemplo: 
 
Suponiendo que se empieza con un grupo inicial de celdas de máquina dado por 
el algoritmo genético, mostrado en la tabla 2.1: 
 
Tabla 2.1. - Grupo inicial de celdas de máquina 
Celdas Máquinas 
1 M3, M8 
2 M5, M7, M12 
3 M1, M4, M10, M11 
4 M2, M6, M9 
 
 
Así 
 
Paso 1.- Determinar el Grupo de familia de productos. 
 
 
La siguiente tabla representa el valor de para cada 
producto y cada celda de máquina. Un producto es asignado a la celda que tenga 
el valor más alto de eficiencia de grupo (las celdas en gris en la tabla 2.2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 31
Tabla 2.2.- Cálculo para el paso 1 de la búsqueda Heurística Local 
(M3, M8) (M5, M7, 
M12) 
(M1, M4, 
M10, M11) 
(M2, M6, 
M9) Productos Producto/Máquinas 
μC μC μC μC 
1 M1, M4 90.2% 88.1% 95.1% 88.1% 
2 M2, M6 90.2% 88.1% 86.0% 97.5% 
3 M2, M6, M8 97.4% 85.7% 83.7% 90.2% 
4 M1, M4, M11 87.8% 85.7% 97.5% 85.7% 
5 M3, M6, M8 97.4% 85.7% 83.7% 90.2% 
6 M7, M4, M11 87.8% 85.7% 97.5% 85.7% 
7 M3, M8 100% 88.1% 86.0% 88.1% 
8 M2, M9 90.2% 88.1% 86.0% 97.5% 
9 M3, M6, M8 97.4% 85.7% 83.7% 90.2% 
10 M5, M10, M12 87.8% 95.0% 88.1% 85.7% 
11 M2, M9 90.2% 88.1% 86.0% 97.5% 
12 M4, M11 90.2% 88.1% 95.1% 88.1% 
13 M1, M11 90.2% 88.1% 95.1% 88.1% 
14 M3, M7, M12 87.8% 100% 83.7% 85.7% 
15 M5, M7, M10, M12 85.4% 97.4% 85.7% 83.3% 
 
 
 
Así 
 
 
Tabla No 2.3.- Grupo de Máquina / Producto obtenido en el Paso 1 
Grupo Máquinas Productos 
1 M3,M8 3,5,7,9 
2 M5, M7, M12 10,14,15 
3 M1,M4, M10, M11 1,4,6,12,13 
4 M2, M6, M9 2,8,11 
 
 
La agrupación resultante y se da en la tabla 2.3 y la matriz de 
bloque-diagonal correspondiente se da en la Fig.26. 
 
 
 
 
 
 
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 32
Tabla 2.4.- Cálculos para el Paso 2 de la búsqueda Heurística Local. 
 
Familias de Productos 
(3,5,7,9) (10,14,15) (1,4,6,12,13) (2,8,11) Producto
s Producto/Máquinas
μC μC μC μC 
M1 1, 4, 6, 13 81.4% 83.3% 97.5% 83.3% 
M2 2, 8, 11 83.7% 85.7% 81.8% 100.0% 
M3 3, 5, 7, 9 100.0% 83.3% 79.5% 83.3% 
M4 1, 4, 6, 12 81.4% 83.3% 97.5% 83.3% 
M5 10, 14, 15 83.7% 100.0% 81.8% 85.7% 
M6 3, 5, 9 97.5% 85.7% 81.8% 85.7% 
M7 14, 15 88.1% 97.5% 84.1% 88.1% 
M8 3, 5, 7, 9 100.0% 83.3% 79.5% 83.3% 
M9 2, 8, 11 83.7% 85.7% 81.8% 100.0% 
M10 10, 15 86.0% 97.5% 84.1% 88.1% 
M11 4, 6, 12, 13 81.4% 83.3% 97.5% 83.3% 
M12 10, 14, 15 83.7% 100.0% 81.8% 85.7% 
 
 
Máquina Producto 
M3 M8 M5 M7 M12 M1 M4 M10 M11 M2 M6 M9 
3 1 1 1 
5 1 1 1 
7 1 
9 1 1 1 
10 1 1 1 
14 1 1 1 
15 1 1 1 1 
1 1 1 
4 1 1 1 
6 1 1 1 
12 1 1 
13 1 1 
2 1 1 
8 1 1 
11 1 1 
Figura 2.3.- Matriz debloque diagonal correspondiente a celdas de 
producto/máquina 
 
La eficacia de la agrupación del paso 1 es: 
 
 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 33
Paso 2.- Determinar el grupo de celdas de máquinas 
 
La tabla 11 presenta el valor de la eficacia de los grupos 
para cada producto y cada celda de máquina, una máquina es asignada a una 
familia de productos con el más alto valor de eficacia de agrupamiento (celdas gris 
en tabla 11). 
 
Así, 
 
La agrupación combinada resultante y mostrada en la tabla 2.5 
 
Tabla 2.5.- Grupos de maquina/producto, obtenida en el Paso 2 
Grupo Máquinas Productos 
1 M3, M6, M8 3,5,7,9 
2 M5, M7, M10, M12 10,14,15 
3 M1,M4, M11 1,4,6,12,13 
4 M2, , M9 2,8,11 
 
 
La matriz bloque-diagonal correspondiente se demuestra en la figura 2.4 
 
 
Máquina Producto 
M3 M6 M8 M5 M7 M10 M1 M4 M2 M9 M11 
3 1 1 1 
5 1 1 1 
7 1 1 
9 1 1 1 
10 1 1 1 
14 1 1 1 
15 1 1 1 1 
1 1 1 
4 1 1 
6 1 1 
12 1 
13 1 
2 1 1 
8 1 1 
11 1 1 
Figura 2.4.- La matriz bloque-diagonal correspondiente al grupo producto/máquina 
en la tabla 2.3 
 
 
 
 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 34
La eficacia de la agrupación después del Paso 2 es: 
 
 
La matriz bloque-diagonal resultante obtenida al final del paso 2 tiene una eficacia 
de agrupación que es evaluada en la siguiente ecuación: 
 
 
 
Sustituyendo: 
 
μk = max (66.67%, 86.67%)= 86.67%. 
 
 El grupo de celdas de máquina obtenidas al final de este paso es diferente del 
grupo de celdas de máquina iniciales y presentan mayor eficacia de agrupación. 
 
 
 
 
y procede a la interacción 2 para repetir los pasos 1 y 2. Al final de paso 2 de la 
segunda interacción, se obtiene grupo de celdas de máquina que son iguales al 
grupo inicial .La matriz bloque-diagonal final es una de las 
mostradas en la figura 2.4 y tiene una eficacia de la agrupación de 86.67%. 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 35
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CCCAAAPPPÍÍÍTTTUUULLLOOO IIIIIIIII 
 
IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA 
 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 36
3.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA. 
 
Una de las grandes problemáticas que presentan las empresas manufactureras 
hoy en día, es la demora en el área de producción. Los retrasos en la producción 
van acompañados de gasto adicional en mano de obra e incumplimiento de fechas 
de entrega que traen como consecuencia la falta de competitividad y pérdida de 
mercado ante la competencia. 
 
La falta de capacidad para responder a las demandas cambiantes del mercado y a 
sus consumidores, hace que muchas empresas queden fuera de competencia y 
tengan que subcontratarse con otras compañías o, en el peor de los casos, a que 
cierren la empresa. 
 
Para poder cumplir con los tiempos de entrega de los productos, la gran mayoría 
de las empresas tienen almacenes que les permitan asegurar la entrega de sus 
componentes a tiempo. Lo anterior implica una fuerte inversión de capital en 
materia prima y la disposición de un espacio para almacenar las piezas 
terminadas, como se aprecia en la figura 3.1. 
 
Un almacén es una forma de caer en una cadena improductiva debido a los 
problemas que conlleva su operación., El inventario de elementos, la retención de 
material, la depreciación del producto, etcétera, llevan a la compañía a ser 
improductiva y a la elevación de sus costos por tanto, a invertir capital en el 
almacenamiento de productos. 
 
 
 
Figura 3.1.- Lotes de piezas a producir y retrasos en la producción. 
 
 
 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 37
3.2. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA. 
 
Es un hecho que muchas de las empresas manufactureras mexicanas no son 
competitivas con en el mercado global, en el que se desarrollan. La problemática 
presentada en la empresa metalmecánica donde se realizó la investigación se 
manifestó de la siguiente manera: 
 
 Acumulación de lotes de piezas por retraso en el tiempo de producción. 
 
 Mayor tiempo para la producción de las piezas del estimado debido a 
retrasos de otros lotes de piezas. 
 
 Falta de definición de prioridades de producción y cortes a la producción 
para programar la producción de otras piezas. 
 
 Paros y fallos en la maquinaria utilizada. 
 
 Pérdida de pedidos de las piezas a producir. 
 
 Gran cantidad de piezas en inventario y en proceso. 
 
 Escasez de herramental para la preparación de máquinas. 
 
Todo lo anterior fue evidente en la visita a la planta, durante la cual se realizó la 
toma de datos e investigación que llevaron a la identificación del problema, como 
se observa en las figuras 3.2, 3.3 y 3.4 
 
 
 
Figura 3.2. Producción de lotes de piezas (mazas tipo F). 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 38
 
 
Figura 3.3. Acumulación de lotes de piezas por retraso en la producción. 
 
 
 
Figura 3.4. Falta de herramental para la preparación de máquina. 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 39
 
3.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 
 
En la búsqueda de la solución más adecuada para la problemática presentada en 
el área de producción en planta, se realizó una explanación de bibliografía de 
casos parecidos que hubieran pasado otras empresas en dicha área. 
 
Durante la búsqueda de indicadores que ayudaran a encontrar una alternativa de 
solución, se tomaron varios criterios que se presentanen el diagrama de formación 
de celdas, para la solución del problema. Finalmente se encontró que una 
alternativa segura y confiable para solventar dicho problema es la manufactura 
celular, que ha recibido gran atención en años recientes, demostrando el potencial 
que con que cuenta para obtener mejoras en la productividad durante la 
fabricación por lotes. 
 
En el caso de un sistema de producción tradicional, se tienen que producir miles 
de piezas, utilizando un sinnúmero de máquinas para su fabricación, en cambio, 
bajo un sistema de producción por celdas de manufactura los recursos serán 
optimizados en la mayoría para agilizar la producción y reducir los tiempos de 
fabricación. 
 
El problema del diseño de la celda es reconfigurar las máquinas existentes en 
grupos más pequeños (o celdas) de máquinas diferentes, donde cada celda esté 
dedicada a una familia de piezas, donde “idealmente”, todas las partes de una 
familia se producen en una celda. Sin embargo, el caso típico es que las celdas y 
familias dedicadas no se puedan crear para acomodar la población entera de 
piezas y máquinas y una celda importante del "resto" se deja a menudo para 
propducir esas piezas que no entren en ninguna familia. El proceso de diseño de 
la celda puede ser muy largo y requiere de un esfuerzo sustancial en la evaluación 
de las celdas candidatas, acorde a la diversidad de operación y a las medidas de 
evaluación económicas. Así pues, el proceso general de formación de la celda 
puede ser visto como el desarrollo de dos fases: 
 
1. Creación de las celdas candidato (identificación de familias de partes y 
grupos de máquina). 
 
2. Evaluación del funcionamiento de las celdas candidatas. 
 
Una exhaustiva combinación puede dar lugar a muchas configuraciones posibles 
para ser planteadas y evaluadas. 
 
Actualmente hay mucha investigación dedicada al desarrollo de procedimientos de 
formación de celdas (es decir, las técnicas que identifican a las familias de partes 
y a grupos de máquinas); sin embargo la evaluación del funcionamiento de los 
sistemas de fabricación en general como factibilidad económica, etapas de 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios40
implantación y posibles filosofías laborales (que se deben tener en cuenta para la 
fabricación por celdas de manufactura), han recibido menos atención. 
 
Operacionalmente, el proceso de evaluación de celda puede involucrar un número 
de fases de toma de decisiones, ordenadas desde un análisis inicial de viabilidad 
hasta el rediseño detallado de la distribución. Debido al alto grado de 
interconexión e integración en la manufactura moderna, las decisiones locales 
tienen impactos globales. Así, las decisiones tomadas, concernientes a la 
configuración de celdas están interrelacionadas con la facilidad de manufactura, 
es decir, con las decisiones concernientes de las características de constitución y 
operación de una celda particular, que impactará la configuración de celdas 
posteriores a implantar [20]. 
 
Muchos de los artículos revisados son netamente teóricos y como consecuencia 
los criterios para la aplicación en planta eran difíciles de aplicar en algunos casos 
y casi nulos en otros casos. 
 
Uno de los investigadores que realizó un concenso acerca de la bibliografía 
desarrollada para la aplicación en la formación de celdas de trabajo es Reisman 
[21], en un articulo publicado en 1997, muestra en una gráfica, la cantidad de 
artículos desarrollados para la formación de celdas de manufactura y hace una 
comparación de las metodologías Teóricas contra las Prácticas, como se muestra 
en la gráfica 3.1. 
 
Gráfica 3.1. Gráfica publicada por Reisman, comparación de Metodologías 
desarrolladas para la formación de Celdas de Manufactura Teóricas contra 
Prácticas [20]. 
 
Comparacion de numero de Articulos publicados de (1969-1994), Teorico & Aplicados
0
50
100
150
200
250
Año 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
Total de articulos Teorico Practico
 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 41
Una vez analizados los artículos y comprendida la problemática que la empresa 
tiene en la producción de piezas, se desarrolló para este caso una metodología 
que tomará los criterios necesarios para la evaluación y formación de celdas de 
manufactura con la finalidad que sea útil, para resolver problemas que se 
presentan día con día en el sector metal mecánico. 
 
3.4. METODOLOGÍA GENERAL DE SOLUCIÓN PARA LA FORMACIÓN DE 
CELDAS. 
 
Para desarrollar el sistema de producción por celdas de manufactura se tuvo que 
llevar a cabo una serie de pasos, que permitiera llegar a la implantación de la(s) 
celda(s) de manufactura. Como en todo problema que se pretende solucionar, 
debe contarse con una metodología o protocolo que permita resolver 
adecuadamente dicha problemática. Para este caso, en el diagrama 3.4.2, se 
describe una secuencia de pasos que sirvieron para poder plantear las celdas de 
manufactura. 
 
3.4.1. DESCRIPCIÓN DE SECUENCIA DE PASOS DEL DIAGRAMA DE 
FORMACIÓN DE CELDAS. 
 
Para la mejor comprensión del diagrama de flujo los pasos que se describen son 
numerados y se explicarán las acciones realizadas en cada uno de ellos: 
 
1.- IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA: Para este caso es el desarrollo de las 
celdas de manufactura a implantar en la industria metalmecánica, con la finalidad 
de ser eficiente y mejorar el sistema de producción actual; ya que éste tiende a ser 
insuficiente para cubrir las nuevas necesidades que impone el mercado en el cual 
compite a la compañía. 
 
2.- FAMILIARIZACIÓN DEL PROBLEMA: Para poder resolver un problema, 
después de haberlo conocido se necesita realizar las siguientes preguntas que 
llevan a la búsqueda de datos: 
 
¿Qué elementos lo componen? 
¿Por qué se presenta? 
¿Cómo se presenta el problema? 
 
3.- BÚSQUEDA DE MÉTODOS PARA LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA: En esta 
etapa es necesario realizar una investigación documental acerca de problemas 
similares en el mismo sector industrial, con el fin de elaborar una idea o marcador 
que nos indique de qué manera se resolvió el problema y nos lleve a la mejor 
alternativa de solución. 
 
4.- DEFINICIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS RELEVANTES DE LAS PIEZAS: 
En esta etapa se identifican las piezas que se producen en la planta y se definen 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 42
las características principales, así como los procesos de producción que éstas 
necesitan para obtenerlas como producto final. 
 
5.- IDENTIFICACIÓN DE LAS FAMILIAS DE PIEZAS: En este punto se hace una 
búsqueda minuciosa de las piezas que se fabrican en la empresa, es decir, se 
hace una primera agrupación de piezas con base en las características 
geométricas, procesos de producción y la máquina que más se utiliza (máquina 
clave) para la manufactura de dichas piezas. 
 
6.- DEMANDA DE PRODUCCIÓN: En este punto se hace un análisis de la 
demanda de cada pieza que tiene la empresa para darle prioridad a la solución. 
 
7.- ANÁLISIS: Dentro de este punto se encuentran ciertos criterios que sirven para 
dar una mejor agrupación a las familias de piezas y al posible arreglo de máquinas 
que conformarán las celdas de manufactura. Los criterios que se toman son los 
siguientes: 
 
Análisis de Máquina Clave: Este análisis se fundamenta en el estudio de las 
hojas de rutas de procesos de maquinado de las piezas que se fabrican. 
 
Análisis de Flujo de Producción: Este estudio consiste en tomar las hojas de 
ruta y ver cuales son las piezas que tienen operaciones de maquinado en las 
mismas máquinas, creándose así una primera familia por tipos de operaciones 
similares o parecidas en la mayor medida posible. 
 
Análisis de aglomeración (agrupamiento): Este análisis consiste en el análisis 
de piezas semejantes en geometría y/o procesos de manufactura, creándose una 
matriz en donde las columnas se ubican el Ítem de piezas y en las filas las 
máquinas, evaluándose dichos datos se obtendrá como resultado un arreglo de 
piezas agrupadas por proceso (matriz unitaria). 
 
Estos criterios de formación de celdas son en la actualidad los más utilizados por 
la Industria Manufacturera Estadounidense según publicaciones del departamento 
de manejo de decisiones de la Universidad de Tennesse y constatado por la 
Asociación Americana de Tecnología de Manufactura (AAMT) [22], al cual 
pertenecen aproximadamente 556 compañías de las cuales 400 han 
implementado celdas de manufactura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 43
3.4.2. DIAGRAMA A BLOQUES DE LA METODOLOGÍA PARA LA FORMACIÓN 
DE CELDAS DE MANUFACTURA 
 
 
 
IDENTIFICACIÓN DEL 
PROBLEMA 
FAMILIARIZACIÓN CON EL 
PROBLEMA. (RECOPILACIÓN 
DE DATOS) 
MÉTODOS PARA LA 
SOLUCIÓN DEL PROBLEMA. 
DEFINICIÓN DE LAS 
CARACTERÍSTICAS RELEVANTES 
DE LAS PIEZAS 
IDENTIFICACIÓN DE LAS FAMILIAS 
DE PIEZAS 
DEMANDA DE PRODUCCIÓN
ANÁLISIS DE MÁQUINA CLAVE
ANÁLISIS DE FLUJO DE PRODUCCIÓN
ANÁLISIS DE AGLOMERACIÓN
¿CUMPLE CON 
LOS CRITERIOS 
DE INGENIERÍA? 
NO 
SI 
FORMACIÓN DE 
CELDAS 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 44
 
3.4.3. CRITERIOS OBJETIVOS DE AGRUPAMIENTO PARA FORMACIÓN DE 
FAMILIAS Y CELDAS 
 
Existen diversos criterios para la formación de familias y celdas, con la finalidad de 
evaluar el funcionamiento de la celda y las familias de piezas que lo integrarán se 
citan a continuación algonos de ellos, cuya objetividad se fundamenta en su 
relación con la generación de utilidades. 
 
Tabla 3.1.- Criterios para la formación de familias y celdas [23]. 
CRITERIO OBJETIVO CALCULO BENEFICIOS 
Rentabilidad 
unitaria por 
máquinas 
Selección de la máquina 
que presenta la mayor 
contribución a utilidades. ($)..
($)....
máquinahoradeCosto
usodehoraporónContribuci
um −
=η 
En la celda que las 
incluye, las máquinas 
con valores altos de ηum 
incrementan 
notablemente el valor 
agregado a los 
productos que 
procesan. 
Rentabilidad 
unitaria por 
piezao producto 
Selección de la carga de 
trabajo (pieza o producto) 
que presenta la mayor 
contribución a las utilidades. nfabricaciódeunitarioCosto
piezaporónContribuci
up ...
..
=η 
La fabricación de piezas 
y productos con valores 
altos ηup en una celda, 
con su rápido 
procesamiento tienden a 
generar un alto valor 
agregado por pieza 
procesada. 
Costo de 
máquinas por 
hora de trabajo 
Seleccionar la máquina con 
valores bajos de costo por 
hora. 
Seleccionar las piezas que 
requieren máquinas con 
valores bajos de costo por 
hora. 
)(...arg
($)..
hratendidatrabajodeaC
máquinadeCostoCmh = 
La asignación prioritaria 
de carga de trabajo a 
máquinas con valores 
bajos Cmh, tiende a 
reducir el costo total de 
las celdas, para un valor 
dado de carga de 
trabajo. 
Aportación de 
carga de trabajo 
de una pieza 
Seleccionar la pieza o 
producto que aporta mayor 
carga de trabajo. )(....
)(....arg
hrceldadetrabajodeCapacidad
hrpiezadetrabajodeaCAcp = 
La asignación prioritaria 
de piezas o productos 
con valores altos de Acp, 
tienden a justificar la 
implantación de celdas 
con alta carga de 
trabajo. 
Carga de trabajo 
procesada 
(horas-pieza) 
por unidad de 
costo máquinas 
Seleccionar las máquinas 
que procesan mayor carga 
de trabajo por unidad de 
costo de máquinas. 
Seleccionar las piezas que 
se procesan a costos bajos 
de hora-máquinas. 
($)..
)(..arg
máquinahoradeCosto
hrtrabajodeaCAcp −
= 
La asignación prioritaria 
de máquinas con 
valores altos de Hcp, 
tiende a reducir el costo 
total de las celdas, para 
un valor dado de carga 
de trabajo. 
Semejanza de 
proceso 
Seleccionar las máquinas que se utilizan en un número elevado de piezas. 
Seleccionar las piezas que requieren el uso de las mismas máquinas. 
 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 45
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CCCAAAPPPÍÍÍTTTUUULLLOOO IIIVVV 
 
 
DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN 
 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 46
4.1. RECOLECCIÓN DE DATOS. 
 
Durante el proceso de recolección de datos para la formación de familias, se partió 
de todos los datos existentes proporcionados por la empresa metalmecánica. El 
proceso de recolección y análisis de datos tuvo que ser depurado de un universo 
aproximado de 45,000 elementos diferentes entre piezas de manufactura y 
ensamble. Dichos datos fueron agrupados en base al criterio propuesto por la 
metodología desarrollada en el capítulo 3. 
 
Para la obtención de los tiempos de fabricación de piezas, estos datos fueron 
obtenidos de las órdenes de producción en planta y se les dio seguimiento hasta 
que las piezas fueron terminadas. 
 
En primer término, en la recolección de datos, se tuvo que identificar el área donde 
se encontraba el conflicto, es decir, de qué manera se manifestaba dicho 
problema, el punto nodal se encontró en los retrasos en la producción de piezas 
en planta. Una vez identificada el área donde se presentó la dificultad, se procedió 
al análisis de ésta. Durante el estudio de la incógnita en la producción de piezas 
en planta, se observó que, a medida que la producción se retrasaba, el 
aglutinamiento de los lotes de producción en planta se volvía caótico y, como 
consecuencia, el seguimiento de los tiempos de producción se alargaban lo que 
trajo como resultado el inmediato incremento en el costo de producción. Para 
tener un mejor conocimiento de la pieza que se está produciendo en planta, a 
continuación se presenta el componente o pieza ver figura 4.1 (maza tipo F) para 
mayor detalle ver anexo A. 
 
En la figura 4.1 se presenta a detalle de una pieza que conforma un cople. Este 
elemento es uno de los tantos que se producen en planta, se tomó esta pieza 
debido a que es la más representativa en la producción total anual. 
 
También, como se puede apreciar en la siguiente figura, esta pieza es cilíndrica y 
existe toda una gama de variantes de este elemento, es decir, se presenta en 
diferentes dimensiones y formas. Un punto relevante de este componente, es que 
tiene un dentado cuadrado, debido a que su función es cubrir los diferentes tipos 
de desalineamiento a los que trabaja un cople. Este elemento pertenece a un 
cople de tipo disco flexible y su función es cubrir el desalineamiento de tipo axial, 
angular y paralelo, con cierta conformidad torsional y con poco o nada de contra 
golpe. 
 
 
 
 
 
 
 
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 47
 
 
 
 
SEPI-ESIME-ZACATENCO Víctor Manuel Córdova Barrios 
 48
4.2.1. CLASIFICACIÓN DE DATOS. 
 
COSTO BENEFICIO QUE APORTARÁ LA CELDA A LA PRODUCCIÓN TOTAL. 
 
Para poder determinar cual será la celda que tendrá mayor impacto en la 
producción total, es necesario hacer un análisis costo beneficio, es decir, la 
manera que nos muestre un indicador que resalte con claridad, cual será la celda 
que tendrá mayor impacto sobre la producción total de piezas, respecto a la 
producción total. 
 
Para realizar este análisis se tomaron datos de la empresa en donde se tienen las 
producciones de años anteriores, estos datos se analizaron y se gráficaron con 
base al tipo de producto con el mayor porcentaje de producción, identificando el 
tipo de pieza más representativa, se analizaron las máquinas involucradas en la 
manufactura, para determinar que máquinas conformarán la celda de producción y 
proponer la implantación de la primera celda de manufactura. 
 
En las gráficas 4.1, 4.2 y 4.3 respectivamente, se puede observar, el porcentaje de 
producción que cubrirá esta primera celda (celda piloto) sobre la producción total 
será de aproximadamente el 30 %, teniendo en cuenta lo anterior, el costo 
beneficio que la celda tendrá sobre la producción será considerable, las gráficas 
aquí presentadas son de los años 2002, 2003 y 2004. 
 
También se presenta en la gráfica 4.4, el porcentaje de masas a producir en esta 
celda, debido a la programación y a factores considerados para una mejor 
distribución de la carga de trabajo en la celda, es por ello que no cubrirá el 100 % 
de masas que se producen en la planta. 
 
Todos los datos que llevaron al desarrollo de estas gráficas fueron proporcionados 
por la empresa Metalmecánica, las gráficas aquí presentadas muestran un record 
de producción de Mazas en los 3 últimos años, para mayor detalle consultar en el 
anexo (B) de esta tesis. 
 
En la figura 4.2 se muestra de manera gráfica, que alrededor del 31% de la 
producción total es la masa que conforman los coples de tipo disco flexible. Estos 
datos fueron obtenidos de los records de venta del año 2002, de una empresa 
metal mecánica, el resto de la producción total que es del orden del 69% fueron 
producidos de diferentes tipos de piezas que fabrica esta empresa, como son; 
flechas, tapas, engranes, cajas, piñones entre otros, dichos componentes no 
tienen un porcentaje tan elevado dentro de la producción como el que tienen las 
mazas para cople. 
 
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 49
PRODUCCIÓN 
RESTANTE 69%
PRODUCCIÓN DE 
MAZAS 31%
 
Figura 4.2. Gráfica de producción en el 2002 
 
Como se observa en la figura 4.2 el record de producción de mazas para coples 
en el 2003 fue del orden de 28% de la producción total, a diferencia del año 
anterior cuando la producción se redujo un 3% del total, esto se debió a que las 
ventas de coples de este tipo se vieron mermadas. Sin embargo siguió siendo una 
tercera parte de la producción total. 
PRODUCCIÓN 
RESTANTE 72%
PRODUCCIÓN DE 
M AZAS 28%
 
Figura 4.2. Gráfica de producción en el 2003. 
 
Por último, en la figura 4.3, se muestra de manera gráfica como el porcentaje de 
producción de mazas para cople de tipo disco flexible fue del orden del 33% de la 
producción total en el 2004. En ese año hubo un incremento en la producción de 
este tipo de piezas de alrededor