Balance de línea

Para ^{Salazar (2019}), el balance de línea es un método de gran importancia para controlar la producción, debido a que, si se logra un correcto equilibrio de la línea de producción, se podrá optimizar otras variables que influyen en la productividad, por ejemplo: el inventario de piezas por procesar, el tiempo promedio de procesamiento y los despachos parciales de piezas terminadas.

Según los autores ^{Suñé et al. (2004}), al momento de diseñar la línea de producción, se deben distribuir las tareas de tal manera que los recursos sean aprovechados en todo el proceso. Lo más complicado de balancear la línea de producción es dividir el proceso en estaciones de trabajo donde se ejecutará un grupo de tareas, de manera que la carga de trabajo sea la más óptima dentro del tiempo de ciclo de la producción. A propósito de esto último, ^{García et al. (2004}) indican que el objetivo de balancear una línea de producción es que cada estación de trabajo produzca un mismo metraje y tenga un mismo tiempo de ciclo de producción, para así evitar las acumulaciones de carga por procesar.

Los pasos para iniciar el balance de línea para ^{Suñé et al. (2004}) son los siguientes:

^{Meyers (2000}) sostiene que una vez implementado el balance de línea se pueden identificar los cuellos de botella. La variabilidad de la demanda y el poseer maquinaria con capacidades diferentes hace que se requieran diferentes tiempos de procesamiento, lo que genera cuellos de botella dinámicos.

Para obtener una línea de producción balanceada, se necesita de una correcta aplicación teórica, redistribución de recursos e incluso inversiones económicas.

Para ^{Calampa (2014}), al balancear la línea de producción se logra:

Teoría de restricciones (TOC)

En el balance de línea encontramos el término “cuello de botella”. En la Teoría de restricciones (TOC, por sus siglas en inglés) de ^{Goldratt (2004}), se menciona el concepto de “cuello de botella” como la falta de capacidad de una estación de trabajo para satisfacer la demanda de una estación anterior, estableciendo de esta manera una “restricción”. Según ^{Saidi et al. (2017}), son estos “cuellos de botella” los que determinan las capacidades de producción. En consecuencia, es la estación de trabajo con la mínima capacidad entre todas la que está generando un impacto negativo en el tiempo de ciclo total. Para Kikolski (2016), esto marca el ritmo del proceso productivo.

^{Chase et al. (2009}) indican que la teoría de restricciones representa un conjunto de herramientas de mejora continua, la cual se logra aplicando estos 5 pasos:

Metodología de las 5S

Según ^{Hernández (2016}), el objetivo de las 5S es mejorar el orden de las áreas de trabajo y que esto se mantenga en el tiempo; de este modo, será posible perfeccionar las condiciones de trabajo, el clima organizacional y el desempeño laboral, lo que resultará en el aumento de la productividad y la mejora de la calidad de los productos.

La primera S,seiri(clasificación), según ^{Bonilla et al. (2010}), consiste en clasificar los objetos en útiles y no útiles para solamente conservar los que son de utilidad y retirar los que no lo son porque ocupan espacio.

La segunda S,seiton(ordenar), según ^{Bonilla et al. (2010}), consiste en organizar los elementos clasificados del paso anterior, de manera que se puedan ubicar con facilidad, lo que permite ahorrar tiempo y evitar movimientos innecesarios.

La tercera S,seiso(limpieza), consiste en identificar y eliminar las fuentes de suciedad; según lo mencionado por ^{Rey (2005}), se debe realizar el aseo de la zona de trabajo para mantenerla libre de suciedad e incentivar al trabajador a que lo realice de forma diaria al inicio y final de la jornada laboral.

La cuarta S,seiketsu(estandarización), parte de las 3 S anteriores y su finalidad es evitar el retraso en las etapas previas, cuya ejecución debe ser parte de la rutina diaria. Para ^{Cuatrecasas y Torrel (2010}), la estandarización trata de formar un hábito en los trabajadores para el cumplimiento de los pasos anteriores. Tener una buena organización y orden será esencial para lograr la estandarización.

La última S,shitsuke(disciplina), según Dorbessan (2010), es la parte más trascendente debido a que se encarga de buscar el cumplimiento de las 4 S anteriores. Impulsa la práctica de la disciplina con un espíritu proactivo, ya que los beneficios serán provechosos, tanto para la empresa como para los trabajadores. En la medida que los trabajadores sean disciplinados y comprometidos, la empresa logrará grandes resultados en cuanto a calidad y niveles de productividad.

Mudas: Desperdicios

Uno de los objetivos básicos dellean manufacturinges eliminar o disminuir los desperdicios omudasque resultan de diversas tareas y que no generan valor alguno. ^{Socconini (2019}) menciona que ellean manufacturingclasifica las variedades demudasen siete grupos:

Productividad

Para ^{García (2006}), la productividad es el nivel de rendimiento con que se utilizan los recursos disponibles para lograr los objetivos; indica también que la productividad de una empresa se examina con el fin de determinar los problemas que la afectan y, posteriormente, establecer las estrategias para darles solución.

La OIT (1996) define la productividad como una relación entre las unidades producidas y el insumo utilizado, indica además que la productividad puede verse afectada por diferentes factores externos, así como por deficiencias en sus actividades internas.

Línea de procesamiento de vidrio templado

El estudio se realizó en la empresa Glasstempcorr, ubicada en el distrito de Ventanilla. La planta está sobre un terreno de aproximadamente 5000 m²y la línea de procesamiento está compuesta por las áreas de corte, canteo, entalle, lavadora y horno. En la actualidad, la productividad de la línea de procesamiento no se encuentra en un nivel adecuado debido al poco control de los trabajos entre las áreas, los reprocesos y desechos. Por esa razón, se recurre a la aplicación de un modelo de balance de línea basado en el desarrollo de los 5 pasos de la teoría de restricciones, como herramienta de mejora continua, para que al momento de aplicar las acciones de mejora se utilicen la detección y eliminación demudasde manera conjunta con la implementación de la metodología de las 5S en el área de trabajo en donde se detecte la restricción. Este modelado se puede apreciar de manera gráfica en la Figura 1.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 1. Secuencia del modelo de balance de línea.  

Evaluación e implementación de la teoría de restricciones (TOC)

Se procede con la aplicación del paso 1. Como se cuenta con la data histórica de producción, se pueden obtener las capacidades de cada área y un promedio de metros cuadrados de vidrio templado procesado de los últimos 3 meses. Con esos datos es posible determinar el área que tiene la menor capacidad de procesamiento y por lo tanto genera la restricción. En la Figura 2, se concluye que la restricción de la línea recae en el área de entalle. En esta etapa inicial, se puede elaborar una estructura de costos para hallar el valor del costo unitario y así compararlo con el valor que se obtendría después de la implementación del modelo de balance de línea.

Fuente: Elaboraciónpropia

Figura 2 .Capacidades iniciales de producción en la línea de procesamiento.  

Para el paso 2, se requiere explotar la restricción, por lo que se tienen que realizar acciones que ayuden a incrementar la capacidad de procesamiento del área de entalle solo con los recursos propios del área (operarios y maquinaria). Se aplican dos herramientas de mejora continua de forma paralela, las cuales forman parte del modelo propuesto; la primera fue la implementación de las 5S. Previo a dicha implementación, se realizó una línea base, se tomaron fotos de las condiciones anormales y se otorgó un puntaje a cada categoría (clasificación, orden, limpieza, estandarizar y mantener) para así poder determinar los puntos a corregir. El jefe de calidad, con el apoyo de los encargados del área, dirige la implementación, la cual constaba de tres fases: en la primera fase, se capacita y sensibiliza al personal involucrado; en la segunda fase, se implementa la metodología; y en la tercera fase, se realiza un seguimiento de todo lo realizado anteriormente.

La segunda herramienta es la detección y eliminación de lasmudasque existan dentro del proceso productivo, la cual es utilizada enlean manufacturing. Al analizar el proceso de entalle, se encuentranmudasrelacionadas con tiempos de espera ocasionadas por falta de información de los trabajos a realizar y por paradas debido a mantenimientos no programados; asimismo, se detecta un porcentaje considerable de productos defectuosos, lo cual genera desperdicio de materia prima y horas-hombre. Se tienen que desarrollar planes de acción para reducir estos desperdicios, tales como preparar con anticipación toda la información de los trabajos a realizar, mejorar el programa mensual de mantenimiento preventivo y capacitar al personal para disminuir los productos defectuosos por mala manipulación. Una vez ejecutadas las acciones de mejora, la línea de procesamiento quedaría balanceada, tal como se puede apreciar en la Figura 3.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 3 Valoresde capacidades de producción luego de la aplicación de acciones de mejora del paso 2. 

El paso 3 consiste en subordinar todo lo demás a la actual capacidad de la restricción, lo que significa que el área de entalle es la que marca el ritmo de trabajo y, por consiguiente, se deben racionar los recursos que se emplean en las demás áreas de producción (operario y maquinaria) hasta lograr una capacidad que supere por poco a la de entalle para así lograr una capacidad de procesamiento homogénea en toda la línea. Es pertinente contar con el apoyo de la gerencia para llevar a cabo este paso, puesto que con frecuencia se debe convencer a los directivos sobre la necesidad de reducir el ritmo de trabajo en otras áreas que generan producción en exceso.

El paso 4 consiste en elevar la restricción, para lo cual se necesitará hacer una inversión económica que consiste en la adquisición de un taladro manual y la contratación de 2 operarios, con lo cual la capacidad del área de entalle incrementa a 1300 m², como se puede apreciar en la Figura 4. En esta etapa se puede elaborar otra estructura de costo unitario para compararlo con el inicial.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 4 Valores de capacidades al final del paso 4. 

El paso 5 consiste en verificar si el proceso limitante quedó eliminado. En nuestro caso se puede apreciar que ahora el área de entalle dejó de ser una restricción y el área de canteo pasó a serlo; por lo cual, se tendrían que ejecutar nuevamente los pasos anteriores hasta obtener una capacidad de procesamiento acorde a la demanda planteada por el área comercial.

Prueba de hipótesis

Para comprobar la hipótesis planteada, primero se extrae información de la productividad de la Tabla 1 y se ejecuta en el programa Minitab 18 para así poder determinar si la data tiene o no distribución normal.

Tabla 1 Estructura de costos inicial para el paso 1. 

Fuente: Elaboración propia.

Del Minitab 18, se extraen las figuras 5 y 6 del comparativo de la productividad al inicio y después de la aplicación el modelo.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 5. Gráfica de la distribución de la normalidad de los valores de la productividad al inicio de la aplicación. 

Fuente: Elaboración propia.

Figura 6. Gráfica de la distribución de la normalidad de los valores de la productividad después de la aplicación del modelo. 

De la prueba de normalidad realizada, se determinó que la distribución es normal debido a que elp-valor es mayor que 0.05, la curva que se muestra tiene forma de campana y, si se traza una línea vertical, cruza la media y la mediana.

Una vez determinado que, para la información recolectada, la data tiene un comportamiento paramétrico, se procede a utilizar la prueba t de Student para 2 muestras para comprar la productividad al inicio y al final de la aplicación del modelo y demostrar la hipótesis.

Prueba T e IC para dos muestras: Inicio y Mejora final

Método

μ₁: media de Inicio

µ₂: media de Mejora final

Diferencia: μ₁ - µ₂

No se presupuso igualdad de varianzas para este análisis.

Estadísticas descriptivas

Estimación de la diferencia

Prueba

Hipótesis nula H₀: μ₁ - µ₂ = 0

Hipótesis alterna H₁: μ₁ - µ₂ < 0

Se tiene en consideración que si se obtiene unp-valor ≥ 0.05, se aceptará como respuesta válida la H₀. Pero si se obtiene unp-valor < 0.05, se aceptará como respuesta válida la H_ay se rechaza la H₀.

Dado que el valor depes menor que 0.05, se debe rechazar la hipótesis nula y aceptar la alterna, la cual indica que la diferencia µ₁- µ₂< 0, lo cual demuestra que el porcentaje de productividad aumentó a partir de julio del 2020. Con esta comparación se constata que la hipótesis es correcta a l afirmar que “Mediante la aplicación de un modelo de línea, se mejorará la productividad de una empresa de procesamiento de vidrio templado”.

Análisis económico

Se realizará un comparativo de los costos unitarios promedios al inicio y después de la aplicación de los 5 pasos del TOC para analizar los resultados obtenidos. En la Tabla 2, se puede apreciar una estructura de costos al inicio del estudio

Tabla 2.  Estructura de costos inicial para el paso 1. Estructura de costos - Condiciones iniciales. Valores promedio para una demanda de 800 m² 

GIF = Gasto indirecto de fabricación que equivale a 2.5 veces el costo de la mano de obra (M.O.)

Fuente: Elaboración propia.

Del cuadro presentado, se deduce que el valor unitario de venta por m²es de S/ 77.34, que equivale a $ 21.48 ≈ $ 22.00, el precio actual del mercado por m²para un vidrio de 8 milímetros de espesor, esto calculado para una capacidad de procesamiento de línea de 800 m². En la Tabla 3, se puede apreciar la estructura de costos resultante después de la aplicación del paso 4.

Tabla 3 Estructura de costos al final del paso 4. Estructura de costos - Condiciones finales. Valores promedio para una demanda de 1200 m². Se adquirió un taladro manual y se contrató a dos operarios.  

GIF = Gasto indirecto de fabricación que equivale a 2.5 veces el costo de la mano de obra (M.O.)

Fuente: Elaboración propia.

Del cuadro final, se observa que el valor unitario de venta por m²ha disminuido a S/ 69.16, que equivale a $ 19.21 ≈ $ 20.00, esto también está calculado para vidrios de 8 milímetros de espesor y para una capacidad final de procesamiento de la línea de 1200 m². En esta tabla, se ha considerado el costo de la maquinaria adquirida (1 taladro) y su valor se ha distribuido para una vida útil de 5 años. El monto del precio de venta final está por debajo del precio del mercado, lo que permite a la empresa ofrecer al cliente un precio menor al del mercado sin afectar sus ganancias.

Se realiza un análisis sobre la rentabilidad de la inversión en el área de entalle para determinar qué tan lucrativa resultó para la empresa. De los valores obtenidos en las Tablas 1 y 2, se elabora la Tabla 4 para hallar el valor del retorno sobre la inversión (ROI) utilizando la fórmula mostrada abajo.

Tabla 4 Estructura de producción mensual. 

Fuente: Elaboración propia.

G = S/ 528,000.00 Ganancia

I = S/ 422,350.00 Inversión

Del resultado obtenido, se puede deducir que por cada sol que se ha invertido en este modelo de balanceo de línea se obtendrán S/ 0.20 de ganancia, lo cual hace rentable al proyecto.