Manufactura celular: Hacia una empresa de clase mundial

El desarrollo tecnológico y de las comunicaciones a niveles acelerados y el incremento cada vez más creciente de la demanda y las expectativas de los consumidores, donde la competencia alcanza niveles superiores, son algunas de las tendencias del mercado internacional que afectan particularmente a las empresas.

Según Arnoletto (2007) en un intento por explicar la situación actual hace referencia a la acción combinada de tres factores concurrentes: la nueva tecnología que se manifiesta en un acelerado desarrollo de nuevos productos y servicios, de nuevos procesos y materiales, con innovaciones que abren sorprendentes posibilidades; la globalización, que se expresa en la apertura de los mercados, especialmente en el campo financiero, en una red cada vez más compleja de mejores comunicaciones y transportes y en organizaciones cada vez más grandes, complejas e interactivas y a la vez descentralizadas; y los cambios en las expectativas, que acorta la vida de los productos y servicios y conduce a una rápida obsolescencia de casi todo, y por consiguiente a un notable endurecimiento de la competencia.

Para adaptarse a las condiciones impredecibles de los mercados y a los rápidos cambios económicos y tecnológicos, las empresas buscan mecanismos que les posibiliten dar una respuesta rápida y efectiva a dichas exigencias. Esta capacidad de respuesta de nuestras organizaciones, es lo que las define en la actualidad como empresas de clase mundial.

Según varios autores, estas empresas deben poseer características tales como: cero defectos, tiempo de fabricación mínimo, máximo aprovechamiento de un personal altamente calificado, vinculación directa del diseño del producto con el proceso de producción, gestión por Calidad Total y mejora continua de todos los procesos, gestión global según los principios del Justo – a – Tiempo y planificación del futuro.

En este marco surge una nueva forma de organización de la producción llamada Manufactura celular y que tienen sus antecedentes en los principios de tecnología de grupos. Convirtiéndose esta en el principal eslabón para lograr empresas de este tipo.

Los beneficios de la Manufactura celular son múltiples, sin embargo destacan algunas dificultades que resultan de su aplicación que hay que tener en cuenta, siendo la principal barrera el cambio de mentalidad necesario, en tanto que se trata de una forma de organización de la producción que revoluciona las antiguas concepciones de producción.

La Manufactura celular es un tema poco abordado por estudios de nuestro país, pues implica un sin número de retos en su adopción como sistema de manufactura, dado por las condiciones de la economía cubana.

De allí que el objetivo de la investigación sea exponer las ideas fundamentales de lo que se entiende por Manufactura celular, como forma de organización de la producción. Para dar cumplimiento al objetivo se estructuró el mismo de la siguiente manera: Introducción, Desarrollo y Conclusiones; en la primera parte del Desarrollo se exponen los métodos de organización de la producción, concluyendo en las principales características de los mismos; seguido se hace un análisis de los antecedentes de la Manufactura celular, planteándose en primer lugar las distintas definiciones y posteriormente los elementos fundamentales a tener en cuenta para su implementación como sistema de producción.

Los principales métodos utilizados fueron el histórico- lógico y el análisis-síntesis. La importancia del trabajo radica en que a partir de la búsqueda bibliográfica realizada es posible el análisis crítico de la Manufactura celular, y la inclusión de esta como tema de discusión entre economistas e ingenieros industriales, para la implantación en empresas cubanas, adecuándola a nuestras condiciones reales.

DESARROLLO

Métodos de organización de la producción

Desde el punto de vista sistémico la empresa está formada por varios subsistemas; cada uno de los cuales posee un fin particular que garantiza, en sus interrelaciones con los demás, el funcionamiento de la misma. Para cada subsistema es definido un propósito y un conjunto de planes, los cuales se articulan para formar la estrategia empresarial, respondiendo además a la definición de la misión y visión de la organización.

En el caso del subsistema de operaciones o producción tiene como misión obtener los bienes y servicios que deberán satisfacer las necesidades detectadas por el subsistema comercial y/o generado por el subsistema de investigación y desarrollo. Constituye además el núcleo del sistema empresarial en tanto que es en este donde ocurre el proceso de transformación de las entradas (inputs) en salidas (output), estas últimas con un mayor valor agregado.

Muchos son los autores que se han dedicado a estudiar el concepto de producción, cada uno de ellos analizándolo desde su propia perspectiva. En la investigación de Companys & Corominas (1998) se recogen una serie de conceptos de diferentes autores:

El proceso productivo es el conjunto de todas las actividades que se precisan para transformar un conjunto de entradas (recursos humanos, materiales brutos, energía, etc) en salidas más valiosas tales como productos acabados y/o servicios. (Dervitsiotis 1981)

La producción es una función fundamental de la organización. Comprende aquellas actividades responsables de la creación de los bienes y servicios que son las salidas o resultantes de toda organización. La producción implica el diseño, planificación, funcionamiento y control de los sistemas que producen. Estos sistemas son aquellos procesos o procedimientos que transforman un conjunto de entradas (los recursos adquiridos por la organización) en salidas (los productos que la organización vende o distribuye). Las entradas son alguna combinación de seres humanos, materiales, dinero, máquinas y métodos (tecnología). La transformación puedes ser física como en la manufactura, locacional como en el transporte, temporal como en el depósito (almacenado) o transaccional como en la comercialización al por menor. Las salidas pueden ser tangibles, un bien o un servicio, o simplemente satisfacción. (Tersine 1985)

Por su parte estos investigadores concluyen que la producción es la transformación de unos bienes y/o servicios, en otros bienes y/o servicios. Los últimos son los productos y los primeros los factores de producción; y esta transformación está motivada por el hecho de que los productos tiene mayor utilidad que los factores. (Companys and Corominas 1998)

Todas estas definiciones tienen varios puntos de contacto, y es que la producción es un proceso de transformación de insumos de todo tipo, cuyo resultado final es un producto de mayor valor, que garantice de forma precisa satisfacer las necesidades y deseos de los consumidores, a partir del cumplimiento de las especificaciones del cliente. Este proceso implica además una serie de decisiones a tener en cuenta para garantizar la máxima calidad del producto final, en el menor tiempo y al menor costo posible.

En el marco empresarial al referirnos a la estrategia de operaciones, hacemos alusión a una estrategia de tipo funcional cuyos objetivos y planes deben conjugarse con los demás, en aras de contribuir al logro de la misión y visión de la organización. Esta se concreta en una serie de decisiones que debe tomar el equipo de dirección de la empresa, y que según el modelo de estrategia de operaciones desarrollado por Hayes, Wheelwright y Clark en 1984 y 1988, respectivamente, pueden dividirse en decisiones de tipo estructurales e infraestructurales. (ESADE 2004)

Las decisiones estructurales, llamadas también de hardware, tienen, en líneas generales, más continuidad en el tiempo y llevan asociado un volumen de inversión superior, estas son definidas como decisiones de: capacidad, localización centros productivos y logísticos, diseño de procesos y por último la integración vertical y compras. Las decisiones infraestructurales, llamadas también de software, por el contrario, son las más potentes ya que se basan más en las personas y requieren menos inversión, estas son las relacionadas con: los recursos humanos, calidad, planificación y control, organización, sistemas de medida y control así como el desarrollo de nuevos productos. (ESADE 2004)

Una de estas decisiones que posee particular importancia es la relacionada con el diseño del proceso. La misma es antecedida por el análisis del diseño del producto y la capacidad, pues de acuerdo a ello será la configuración de proceso elegida, garantizando a su vez la correspondencia con la estrategia de operaciones. Precisamente es a través de esta decisión, que la empresa determina cómo se efectuará el proceso de transformación de las entradas en salidas. En la literatura existen varias clasificaciones de las configuraciones productivas, propuestas por diferentes autores desde su propia perspectiva.

Woodward (1965) formuló una primera clasificación que distingue entre fabricación unitaria, de pequeños lotes, de grandes lotes, producción en serie y procesos continuos; el inconveniente fundamental de esta clasificación radicaba en la delimitación de lo que se entiende por pequeños y grandes lotes. (Domínguez, Álvarez et al. 1995)

Por otra parte, en otra investigación atendiendo a las prioridades competitivas que determine la empresa, la naturaleza del producto y el volumen de producción se definen cinco tipos de procesos: proyecto, taller , proceso discontinuo, línea de montaje y planta procesadora.

• 1. Proyecto o flujo disperso: Suelen ser procesos de un único producto y de gran complejidad que requieren una gran cantidad de entradas (inputs). Estos recursos se suministran en el lugar donde se fabrica el producto, que no varía durante el proceso de producción. La secuencia de operaciones y el proceso que forman son únicos para cada proyecto. Los productos exigen un diseño a medida según las especificaciones del cliente. La coordinación de actividades y recursos adquiere un carácter crítico. Los plazos de fabricación son largos y el grado de calificación de la mano de obra es alto. La flexibilidad entendida como adaptación a los cambios de diseño es muy elevada.

• 2. Taller o flujo irregular desconectado: Son procesos diseñados para la producción no seriada en lotes pequeños y con pedidos únicos o en pequeñas cantidades. Los productos se mueven dentro del proceso productivo. Los recursos deben ser más flexibles para afrontar diseños diferentes. La elección de este sistema productivo implica que la organización compite básicamente en innovación tecnológica y flexibilidad. La mano de obra tiene un grado de especialización elevado y la inversión se dirige a la maquinaria de usos diversos.

• 3. Proceso discontinuo o flujo regular desconectado: A medida que la demanda para el taller va aumentando y la gama de productos se va reduciendo, se empieza a producir en lotes de producto y se va desarrollando el proceso de tipo flujo regular desconectado. Se está ante una amplia gama de procesos entre el taller y la línea de montaje que producen productos parecidos, de manera repetitiva, normalmente en lotes grandes y en los cuales las operaciones se dividen en grupos especializados, como por ejemplo fresado, torneado y prensado (en una empresa industrial), o radiología, análisis y plantas de especialidad (en un gran hospital). En este sistema productivo, después de haber procesado un lote de un producto en una operación determinada, se prepara la operación para producir un nuevo lote correspondiente a otro producto. Las rutas de producción son variables para fabricar el mismo producto. Hay stocks en curso importantes, ya que alguno de los componentes que forman parte del producto final se fabrica por anticipado. La variedad se consigue más por una estrategia de acoplamiento final para cada pedido que por la fabricación por pedido. Calidad y flexibilidad son las prioridades competitivas fundamentales.

• 4. Línea de montaje o flujo lineal conectado: El proceso productivo en línea se justifica cuando los volúmenes son suficientemente elevados como para invertir en instalaciones diseñadas para procesos con una secuencia de operaciones fija y equilibrada entre los diferentes lugares de trabajo. Los materiales avanzan de manera lineal de una operación a la siguiente de acuerdo con una secuencia fija, y se mantiene poco stock entre cada operación. La inversión es considerable en maquinaria e instalaciones de transporte. El grado de utilización de maquinaria y equipo es muy alto. Los productos son altamente estandarizados y se trabaja para un stock de producto acabado; el stock en curso es reducido. El grado de calificación de la mano de obra es inferior al de los procesos anteriores. Las prioridades competitivas fundamentales son el servicio y el coste.

• 5. Planta procesadora o flujo continuo automatizado: El proceso productivo está constituido por una secuencia de operaciones predeterminada y el flujo de materiales es continuo y transferido de una operación a otra por medio de instalaciones altamente automatizadas. En estas instalaciones, unos cuantos materiales se transforman en una gran cantidad de productos acabados. La intensidad del capital es muy alta, y en muchos casos obliga a producir durante todo el día. Es importante la localización de las fábricas, teniendo en cuenta los altos volúmenes de materiales y de productos acabados. Las personas que intervienen en el proceso realizan el control y la supervisión. La prioridad competitiva fundamental es el coste. (ESADE 2004)

Desde otra persepctiva Domínguez, Álvarez et al. (1995) en función de la continuidad en la obtención del producto, realizan la clasificación, y señalan tres tipos de procesos: proyocetos, lotes y continua. Por proyectos, cuando se obtienen uno o pocos productos con un largo período de fabricación; por lotes, cuando se obtienen productos diferentes en las mismas instalaciones; y continua cuando se obtiene siempre el mismo producto en la misma instalación. A continuación señalan que a su vez la configuración por lotes se pude presentar en tres formas diferenciadas, dando origen a la clasificación propuesta por Hayes y Wheelwriht en 1984, que distingue entre la categoría de proyecto, talleres o a medida en batch, en línea y continua.

Siguiendo esta calsificación, la configuración de proyectos es la que se emplea para la elaboración de servicios o productos únicos y de cierta complejidad, (por ejemplo: petroleros, aviones, autopistas, líneas férreas, etc.). Cada vez que se produce uno de estos bienes o servicos, las actividades a desarrollar para su consecución pueden variar, por lo que habitualmente todas ellas incluyendo las de apoyo, se controlan conjuntamente por un equipo de coordinación, atendiendo especialmente a la duración total del proyecto, ello supone que se hayan de determinar las relaciones de precedencia entre tareas, el coste de las distintas duraciones parciales, los costes de los retrasos, etc. Este control también se ocupa de la asiganción y reasignación de recursos a lo largo de la duración del proyecto.

En el caso de la configuración productiva por lotes es aquella cuya caratcterística fundamental, que la diferencia de las demás, es que se obtienen múltiples productos en la misma intalación de forma que una vez obtenida la cantidad deseada para uno de ellos, se procede a ajustar la instalación o instalaciones y a procesar otro lote de otro producto, repitiéndose continuamente esta secuencia. No obstante, en función del tamaño de los lotes obtenidos, de la variedad y homogenidad de los productos fabricados y de las características de los procesos seguidos, se pueden encontrar otros tipos de configuraciones:

• 1. Configuración Job-Shop (taller de trabajo): se producen lotes más o menos pequeños de una amplia variedad de productos de poca o nula estandarización (son a la medida o con muchas opciones personalizadas), empleándose equipos de escasa especialización los cuales suelen agruparse en talleres o centros de trabajo a partir de la función que desarrollan; estos equipos suelen ser versátiles y permiten ejecutar operaciones diversas, por lo que pueden alcanzarse una amplia variedad de outputs. Los costes variables son relativamente altos debido a la baja o muy baja automatización, pero como contrapartida la inversión inicial no es alta, lo que genera un bajo coste fijo. Los centros de trabajo producen volúmnes bajos o muy bajos de outputs diversos elaborados a partir de diferentes materiales y con el concurso de muy distintas herramientas. En la planta industrial pueden estar desarrollándose en un determinado momento diversas tareas para distintos tamaños de lotes de diferentes items, como los productos se encuentran en distintras etapas de su proceso y se fabrican cantidades diversas, es difícil utilizar un calendario fijo de utilización del equipo, por lo que el trabajo de programación se vuelve especialmnete importante. La gestión de información es esencial, los cuellos de botella deben reducirse a un mínimo mediante el control de las colas de espera y una adecuada programación y control a muy corto plazo. A su vez dentro de este tipo de configuración se pueden distinguir dos situaciones:

• Configuración a medida o de talleres: en este caso el proceso de obtención del producto require un pequeño número de operaciones poco especializadas, las cuales son realizadas por el mismo trabajdor o por un grupo de ellos, que se hacen cargo de todo el proceso de obtención de un pedido concreto empelando los diferentres centros de trabjo para el desarrollo de las distintas operaciones, el lote suele ser de pocas unidades de un producto normalmente diseñado a medida de las exigencias del cliente, por lo que la varidedad es prácticamente infinita. Son procesos muy flexibles debido a la poco o casi nula automatización de los mismo y a su baja homogeneidad.

• Configuración en batch: en este caso el proceso de obtención requiere más operaciones y estas son más especializadas, con lo que difícilmente un mismo oprerario podría dominarlas todas con una eficiencia aceptable. Los centros de trabajo han de contener maquinaria algo más sofisticada y enfocada a ciertos tipos de operaciones, por lo que se require una mayor inversión en capital, aunque la automatización de los proceso sigue siendo baja y se mantiene una buena flexibilidad. Cada trabajador domina el funcionamiento de uno o varios centros de trabajo, de esta forma el operario asignado a un centro realiza solo las operaciones de los items que se llevan a cabo en el mismo. El lote llega al centro de trabajo para sufrir una operación, y cuando esta se completa sobre todas las unidades del lote, este es trasladado al siguiente centro de trabajo que indica su ruta, o si aquel esta ocupado, a un almacén en espera de que quede libre. El producto suele tener bastantes versiones entre las cuales el cliente puede elegir, por lo que ya no es "a medida", dándose un cierto grado de estandarización, aunque seguirá habiendo una baja repetitividad de las operaciones, la variedad es grande, pero con ciertas limitaciones con respecto al caso anterior. En ambos casos la problemática de la programación de las operaciones tiene la misma esencia, los pedidos han de pasar por los diferentes centros de trabajo para sufrir distintas operaciones, y al llegar un pedido a un centro de trabajo puede encontrarlo ocupado con otro pedido. Hay una prioridad entre los pedido marcado por la fecha de entrega comprometida con el cliente, además de una secuencia de operaciones que hay que respetar, y que viene dada por la ruta del ítem.

• 2. Configuraciones en línea: cuando se trata de grandes lotes de pocos productos diferentes pero técnicamente homogéneos, usando para ello las mismas instalaciones. Se trata de items cuyo proceso de obtención en el centro de trabajo require una secuenca similar de operaciones, aunque alguno de ellos pudiera saltar alguna que no le es necesaria, por lo que dichas máquinas se disponen en línea, una tras otra. Tras fabricarse un lote de un ítem, se procede a ajustar las máquinas y se fabrica un lote de otro distinto, y así sucesivamente. En este caso la maquinaria es mucho más especializada que en las anteriores, dándose una alta inversión en capital así como una mayor automatización y homogeneidad de los proceso que en el job-shop. No obstante debido a que han de ser ajustables para desarrollar operaciones muy similares, pero no exactamente iguales (con lo que hay una repetitividad media o alta), lo equipos siguen siendo más veresátiles que en la configuración continua. La especialización de los tabajadores es también mayor que en el job-shop, gracias a esto se logran menores costos variables que en los caso anteriores, aunque se pierde flexibilidad. Como contrapartida el monto de la inversión es mayor, lo que implica incurrir en mayores costos fijos. Además estos equipos suelen dar lugar a la aparición de costes de preparación. Normalmente implica un diseño de productos y procesos a largo plazo y el esfuerzo merece la pena dados los beneficios de la fabricación en serie, con lo que pueden obtenerse beneficios de economía de escalas.

En la configuración continua: la fabricación en lotes se transforma en un flujo continuo de producción cuando se eliminan los tiempos ociosos y de espera, de forma que siempres se están ejecutando las mismas operaciones, en las mismas máquinas, para la obtención del mismo producto, con una disposición en cadena o en línea. Cada máquina y equipo están diseñados para realizar siempre la misma operación y preparados para aceptar de forma automática el trabajo que es suministrado por una máquina precedente, que también ha sido especialmente diseñada para alimentar a la máquina que le sigue; los operarios siempre realizan las misma tarea para el mismo producto. Existe una dependencia secuencial en un sistema integrado, cada tarea a realizar puede ser diferente pero estas y la forma en que se ejecutarán, han de considerarse simultáneamente. La homogeniedad del proceso y la repetitividad de las operaciones son altas. No se suele incurir en paradas de la producción, en algunos casos, una parada del proceso podría originar graves perjuicios a la maquinaria. Los objetivos básicos son la mejora del flujo de materiales y trabajos, una rápida realización de los trabajos y generación del valor añadido. En estos entornos, cada vez que una tarea es ejecutada sobre un ítem, este pasa a la etapa siguiente sin tener que eperar a que la tarea en custión sea realizada sobre todas las unidades de su lote. Para que el flujo de trabajos y materiales sea lo más fluido y alisado posible, todas las estaciones de la cadena han de desarrollar una o varias tareas que, en conjunto tengan la misma duración, no debiendo producirse movimientos fuera de la líena. Puesto que se persigue un equilibrado total de operaciones, cualquier problema que pueda surgir en una de las etapas y no pueda ser resuelto dentro de las restricciones de tiempo afectará al proceso en su conjunto.

De las clasificaciones presentadas, la propuesta por Domínguez, Álvarez et al. (1995) es la más completa y la más usada por los estudiosos de las operaciones. En esta se obseravan claramente las particularidades de los diferentes tipos de configuraciones. Tomando la misma como referencia es posible resumir las principales diferencias y semejanzas de los diferentes tipos de configuraciones a través de los siguientes aspectos, en la tabla que a continuación se muestra:

Tabla 1: Resumen comparativo de las características de cada configuración.

Fuente: Elaboración propia.

Manufactura celular

En este marco, la Manufactura celular es una nueva forma de organización de la producción que ha alcanzado relevancia en las últimas dos décadas por los disímiles beneficios que devienen de su aplicación. En términos generales se plantea que esta surge como una forma diferente a las tradicionales distribuciones en planta, convirtiéndose en un híbrido de la configuración en línea y continua. Tiene su antecedente en la tecnología de grupo, la cual se apoya en el principio de que cosas parecidas pueden ser producidas de forma similar.

Esta forma distinta de organizar los sistemas productivos busca trasbordar las ventajas de la distribución en línea a la distribución por procesos, volviéndola una distribución por tipo de productos, los que son determinados de acuerdo a las similitudes de las piezas manufacturadas.(Medina, Cruz et al. 2010)

Tecnología de grupos

Las primeras ideas relacionadas con la Tecnología de grupos, surgen en la Universidad de Leningrado (URSS), con el trabajo de Mitrofanov (1959), el cual demuestra en su investigación que si se procesaban partes similares de la propia máquina- herramienta, aprovechando la misma preparación, se podían obtener importantes beneficios, tales como: ahorros de tiempo de preparación de maquinarias, aumento de la capacidad de la misma y disminución en el costo de herramientas. (Barrios 2007)

Sin embargo no es hasta 1969 en un Seminario Internacional, realizado en el centro internacional de Turín, Italia, que se propone implantar la Tecnología de Grupos como un sistema de producción (presentado por F.R.E Durie, gerente de producción del departamento de sistemas electrónicos de la empresa Ferranti Ltd, con el trabajo "Tecnología de Grupos aplicada a una empresa electrónica"). (Barrios 2007)

La Tecnología de grupo puede ser definida como una teoría de dirección, que se basa en el principio de que cosas similares pueden ser hechas de forma similar; en este contexto al hablar de cosas, incluye el diseño de producto, planificación de procesos, fabricación, ensamble y control de la producción. (Askin and Standridge 1993)

La expresión tecnología de grupos "TG" se emplea en relación con el ordenamiento físico, la disposición y la localización de las máquinas en una instalación fabril. (Tarango, Rodríguez et al. 2009)

Dentro del contexto de la manufactura, la TG es definida además como una filosofía de manufactura, identificando partes similares y agrupándolas en familias con la finalidad de aprovechar las ventajas de sus similitudes en diseño y manufactura. (Mungwattana 2000)

Definición de Manufactura celular

En este sentido la Manufactura celular es definida como una aplicación de la tecnología de grupo en la manufactura, en donde todo el sistema de manufactura es convertido en células compuesta por un grupo de máquinas que procesan una familia de productos

Barrios (2007) la considera como una práctica en la cual se arreglan equipos y estaciones de trabajo que faciliten el desempeño de pequeños lotes y un flujo continuo de producción.

Desde otro punto de vista es una conexión de máquinas y operadores de forma flexible en una celda de trabajo, para minimizar el desperdicio y maximizar la productividad (Azarang)

Gamez (2012) por su parte, considera la Manufactura celular como una minifábrica dentro de la fábrica, que regula sus costos de operación, los plazos de entrega y además administra su estructura. Esta permite adaptarse a los cambios para responder a las necesidades del cliente, lo que a su vez posibilite la generación de utilidades.

Desde otra perspectiva es vista como un sistema en el cual una familia de productos es completada en máquinas disimilares ubicadas unas cerca de otras, estas con un equipo de operarios que poseen múltiples habilidades, están entrenados para llevar a cabo múltiples tareas en la célula y que son además, totalmente responsables del desempeño de ella.(Tubino 2007)

Mutingi & Onwubolu (2012) señalan que en la práctica la esencia del Sistema de Manufactura Celular es descomponer el sistema de manufactura, en un subsistema autónomo manejable, llamado célula de manufactura, tal que mejore el control del lugar de trabajo, el manejo de materiales, herramientas y la planificación. Asimismo refieren que el proceso de descomposición en células, involucra la identificación de la familia de partes con procesos o atributos de diseños similares, y de las máquinas, tal que cada familia pueda ser procesada en una sola célula.

A pesar de ser este, un campo de investigación relativamente nuevo, existen importantes contribuciones a la definición de Manufactura celular, aunque no hay una definición en particular que haya sido generalizada, en tanto que cada investigador ha aportado sus propias ideas a partir de sus concepciones e intereses. En general todas parten de que la Manufactura celular es una aplicación del principio de la tecnología de grupo de que, cosas similares pueden ser hechas de forma similar. Es una disposición de máquinas disimilares en una célula de trabajo que se encargan de producir una familia de productos, lo que provoca una mayor interacción entre los operarios, mejora la planificación y control de la producción y reduce al mínimo los desperdicios, así como los inventarios en procesos, incrementando la productividad del trabajo y la generación de utilidades.

La Manufactura celular como sistema de producción

La adopción de la Manufactura celular como sistema de manufactura es un proceso que se torna difícil y complejo en tanto que lleva implícito una serie de decisiones que impactan a toda la empresa; y es preciso además, tener en cuenta un sin número de variables que le imponen disímiles restricciones.

Del análisis de la teoría de Manufactura celular se desprenden ciertas similitudes que posee, con la teoría celular, desde el punto de vista biológico. Una célula constituye (la teoría biológica), la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. El tercer postulado de la teoría celular, indica que las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, y son controladas por sustancias que ellas secretan. (Albert et.al 2004)

Al referirnos entonces a la empresa como un organismo vivo, resulta que la esencia de la misma es el sistema de operaciones, cuyo funcionamiento depende entre otros de la organización de la producción. La empresa que implementa el Sistema de Manufactura celular, está compuesta por varias células, por tanto, el núcleo del mismo es en este caso la célula de manufactura. Si la célula es la unidad fundamental de la empresa es de vital importancia garantizar su funcionamiento, pues de la calidad de las salidas de las celdas, es decir la familia de productos que en ella se procesan, y de la eficiencia con que esta se obtenga, resultará en altos niveles de ingreso y disminución de costos, que se traducirá en una mayor competitividad, lo que contribuirán a la prolongación de la vida de la empresa.

En la teoría biológica, cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. En una célula ocurren todas las funciones vitales, de manera que basta una sola de ellas para tener un ser vivo. Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida. (Albert et.al 2004)

Igualmente las celdas de manufactura pueden consideradas sistemas abiertos que intercambian información, recursos y materiales con su entorno. Estas están determinadas por los tipos de entradas (inputs), que son transformadas durante el proceso de producción, para generar salidas (outps) que poseen un mayor valor agregado. De acuerdo al tipo de input, serán las especificaciones de la salida; los tipos de insumos determinan las especificidades del producto final. Usualmente las entradas para el sistema son la energía, materiales, mano de obra, capital e información.

Las células están preparadas para responder a las agresiones de los cuerpos extraños al organismo. Por tanto es necesario buscar los mecanismos que aseguren la existencia de celdas flexibles, que fácil y rápidamente se adapten a las exigencias y presiones cambiantes del entorno.

En la teoría biológica las estructuras celulares determinan la funcionalidad de la misma, es decir la células se diferencia por su tamaño y forma; existen células alargadas, como las fibras musculares o células con finas prolongaciones, como las neuronas que transmiten el impulso nervioso. Análogamente las celdas de manufactura cumplen determinadas funciones en dependencia de las estructuras y características de la misma, las cuales a su vez obedecen a los elementos que la integran, es decir las máquinas-herramientas. El tipo de máquina y herramientas, la cantidad y la disposición de las mismas en la celda determinarán la funcionalidad y complejidad de esta.

Kaebernick a& Bazargan-Lari, (1996) y Mahdavi &Mahadevan (2008), manejan la idea de que en general cuando se habla del diseño del Sistema de Manufactura Celular, este incluye tres decisiones críticas, llamadas: formación de células, distribución de las células y planificación; y en el caso ideal, para obtener los mejores resultados posibles estos tres aspectos deben ser consignados simultáneamente. (Mutingi and Onwubolu 2012)

Por su parte Mutingi & Onwubolu (2012) entienden que todo el proceso de diseño del Sistema de Manufactura Celular involucra cuatro fases genéricas: formación de células, grupo de diseño, grupo de planificación y los recursos disponibles. En relación a la formación de células esto involucra las máquinas que pueden operar una familia de productos con poco o ningún movimiento intercelular de los productos. El grupo de diseño (layout) incluye la disposición de las máquinas dentro de cada una de las células (intra- cell layout) y la disposición de las células con respecto una a la otra (inter-cell layout). El grupo de planificación envuelve la planificación de partes para la producción. Por último la disponibilidad de recursos se refiere a la asignación de herramientas, mano de obra (manpower), materiales y otros recursos.

En el caso del diseño de células de manufactura uno de los objetivos que se persigue es el de minimizar los movimientos e intercambio de material entre las celdas, pues ello lleva asociado un costo y un tiempo determinado que influye en la eficiencia del sistema. Este objetivo es logrado si se generan células que garanticen la fabricación completa de los productos asignados (Medina, Cruz et al. 2010). Sin embargo en la mayoría de los casos esto no es posible dado por la complejidad de los sistemas de producción.

Existen varias formas de afrontar el problema, uno es asumir que habrá piezas que visiten más de una celda en su fabricación, otro es replicar la máquina que debe ser visitada por varias piezas de distintas células, en cada una de las células que se necesite; estas y las demás soluciones que se le pueden dar al problema, requieren de un análisis profundo, pues implican un costo, por tanto el responsable de la formación de las celdas debe someter a consideración aquel que sea más beneficios para la organización.

De igual forma, en el problema de formación y diseño de celdas son perseguidos otros objetivos, tales como: minimización de los movimientos dentro de la propia celda, maximización de la utilización, minimización del costo de manejo de materiales y del balance de carga de trabajo. (Mutingi and Onwubolu 2012)

Existen en la literatura varios trabajos que abordan la problemática del diseño de células de manufactura desde diferentes puntos de vista, si bien al inicio solo se referían a la disposición de las máquinas dentro de las células, más recientemente se han hecho investigaciones que abordan la problemática tanto del layout intra como el inter celular y que destacan los algoritmos genéticos y metaheurísticos de inteligencia artificial y la programación como técnicas y métodos usados.

Al hablar de Manufactura celular, sus ventajas son muchas y variadas. Aumentan productividad y calidad. Las células simplifican el flujo de material, la gerencia e incluso los planes contables. (Oca 2008)

En este sentido Singh (1996) en pocas palabras define y describe las ventajas de la Manufactura celular, cuando concluye que conceptualmente es una mezcla entre las distribuciones por proceso y producto y se basan en la filosofía de tecnología de grupos. Este tipo de configuración además es el apropiado para sistemas de manufactura con diversidad de productos y volúmenes de producción variables. La misma genera ventajas en temas como tiempos de proceso, alistamientos, manipulación de materiales, mobiliario, espacio requerido e incrementan la satisfacción en el trabajo y la calidad. (Mejía 2012)

Más adelante en su investigación, Oca (2008) desde otro punto de vista, analiza las ventajas de la Manufactura celular cuando plantea que: reduce el manejo de la pieza mayor, emplean operarios altamente capacitados, pueden ocurrir cambios frecuentes en el producto, se adapta a una gran variedad de productos, mayor flexibilidad y señala, por último, como una de las más importantes, la posibilidad de aumentar o disminuir el número necesario de trabajadores cuando hay que adaptarse a los cambios de la demanda. Sin embargo estas ventajas están enfocadas solamente a aquellas células cuya layout es en U, sin abordar las ventajas de forma general y considerar otras formas de disposición (línea recta, serpentina, la U y la U invertida) dentro de las células.

Otros autores con respecto a esto comentan, por ejemplo López (1997), que uno de los principales beneficios de este sistema de manufactura es que el mismo ofrece la oportunidad de combinar la eficiencia del sistema de producción por línea con la efectividad de la distribución funcional o por procesos.

Mungwattana (2000) por su parte en su investigación aborda de una forma más detallada los beneficios que reporta la Manufactura celular, en el sentido de que posibilita la reducción de:

• 1. Los tiempos de preparación: las celdas de manufactura son diseñadas para manejar partes que poseen formas similares y tamaños relativamente equivalentes. Por esta razón, muchas de las partes emplean herramientas similares. Los accesorios genéricos para las familias de partes deben ser diseñados de forma que el tiempo requerido para cambiar dichos accesorios y herramientas decrezca.

• 2. Lote de piezas más pequeños: una vez que el tiempo de preparación en la célula es bien pequeño, son posibles y más económicos, los lotes más pequeños; al mismo tiempo estos posibilitan la regulación del flujo de producción.

• 3. La existencia de productos terminados y en procesos: aprovechando las ventajas anteriores es posible la reducción de los inventarios. En este caso hace alusión al trabajo de Askin and Standridge, los cuales obtienen como resultado que los productos en procesos pueden ser disminuidos en 50%, cuando los tiempos de preparación son reducidos a la mitad. Asimismo si se logran tiempos de preparación e inventarios en procesos menores, esto contribuye a la disminución del inventario de productos terminados. Al contrario de los sistemas tradicionales de manufactura en este, la producción de las partes exige el uso del justo a tiempo para esos pequeños lotes o de pequeños intervalos tiempos fijos.

• 4. Los tiempos y costos de manejo de materiales: en la Manufactura celular cada parte es procesada completamente en una misma célula, o al menos tanto como sea posible. Por tanto parte del tiempo de viaje y la distancia entre células es mínimo.

• 5. Flujo de tiempo: menores tiempos de manejo de materiales y de preparación provocan la reducción del mismo.

• 6. Requerimientos de herramientas: las partes producidas en una celda son similares en forma, tamaño y composición; de esta manera frecuentemente requieren similares herramientas.

• 7. Requerimientos de espacio: la reducción de inventarios en procesos y de productos terminados así como del tamaño de los lotes, precisa de menor espacio.

• 8. Tiempo de espera: en el sistema de producción por lotes las partes son trasladadas entre las máquinas en grupos. Sin embargo en Manufactura celular cada parte es transferida inmediatamente a la próxima máquina después de estar procesada. De esta manera se reduce el tiempo de espera sustancialmente.

E igualmente se refiere a las mejoras e incrementos que reporta la Manufactura celular, en aspectos tales como:

• 9. La calidad del producto: las partes viajan de una estación otra como una sola unidad y ellas son completamente procesadas en una pequeña área; lo que facilita que la retroalimentación se realice de forma inmediata y los procesos puedan ser detenidos si se detecta algún problema.

• 10. Control de todas las operaciones: el hecho de cada parte transite por una sola celda facilita la planificación y el control.

Visto desde otro punto de vista los beneficios que brindan las células se pueden resumir en las siguientes ideas: menores tiempos de entrega (lead times), mejoras continuas, reducción del reciclaje, mejoras en la calidad, reducción del inventario en procese en la planta, simplificación del control, menor espacio utilizado, simplificación en la programación, menos acarreo de materiales, lotes más pequeños, gestión más simple, enriquecimiento del trabajo, facilita nuevas ideas y la toma de decisiones. (Tubino 2007)