Ingeniería Concurrente: Sistemas integrados de manufactura

Industriales. Orientaciones. Necesidades. Líneas de actuación. Comunicaciones. Producto: desarrollo

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INGENIERÍA CONCURRENTE

SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFACTURA (SIM)

INGENIERÍA CONCURRENTE

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Dicha producción actualmente se lleva a cabo de la manera tradicional la cual llamaremos lineal. La llamamos lineal debido a que como se muestra en la figura 1 se sigue una secuencia que tiene un principio y un fin, en la que un proceso no puede arrancar hasta que el anterior haya terminado. El problema principal radica en la forma de interactuar de los departamentos de la empresa, ya que cada una se preocupa solamente de sus procesos, sin tomar un enfoque global del desarrollo del producto. Esta situación trae consigo una serie de problemas que abarcan desde el departamento de mercadotecnia hasta el departamento de producción. Dichos problemas pueden variar desde el costo final de producto, mal diseño del producto, re-trabajos o la insatisfacción del cliente al recibir el producto terminado.

Por otro lado, este tipo de sistemas no solo afecta hacia afuera de la empresa, clientes y proveedores, sino también afecta la comunicación dentro de la empresa. La comunicación se ve afectada debido a que se guían por un proceso lineal que en muchos casos parecería un “teléfono descompuesto”, pues la información que marketing envía, al llegar a producción sufre muchos cambios que afectan el producto final en sus costos o en tiempos de producción. Lo cual puede afectar el desarrollo de la empresa y su permanencia en el mercado.

Propuesta de Solución

La solución que nosotros proponemos es la implementación de la Ingeniería concurrente. La ingeniería concurrente a diferencia de la ingeniería tradicional busca integrar todos los departamentos que componen la empresa desde el primer paso que es la mercadotecnia y el diseño sin una secuencia establecida figura 2). La ventaja es que al encontrarse los responsables de todos los procesos en una mesa de trabajo se pueden hacer las aclaraciones y peticiones pertinentes para disminuir los costos y los tiempos de producción de un producto determinado.

Definición

La ingeniería concurrente es un esfuerzo sistemático para un diseño integrado, concurrente del producto y de su correspondiente proceso de fabricación y de servicio. Pretende que los desarrolladores, desde un principio, tengan en cuenta todos los elementos del ciclo de vida del producto, desde el diseño conceptual, hasta su disponibilidad incluyendo calidad, costo y necesidades de los clientes. Persigue un estudio sistemático, simultáneo, en el momento del desarrollo del producto, de las necesidades de mercado que va a cubrir, de los requisitos de calidad y costos, de los medios y métodos de fabricación, venta y servicio necesarios para garantizar la satisfacción del cliente.

Involucra el trabajo coordinado y simultáneo de los diversos departamentos de la empresa: Marketing, Ingeniería del Producto, Ingeniería del Proceso, Producción, Calidad, Ventas, Mantenimiento, Costos, etc.

La ingeniería concurrente sustituye el típico entorno de trabajo en el desarrollo y fabricación del producto basado en un diagrama secuencial de actuación de los distintos departamentos, por un trabajo concurrente, simultáneo, en equipo, de todos a partir del mismo momento en que se inicia el proceso.

Esta metodología de trabajo se conoce también como:

  • Ingeniería simultánea

  • Equipos de diseño

  • Desarrollo integrado de producto

  • Ingeniería total

Principales orientaciones de la Ingeniería Concurrente

La Ingeniería Concurrente es un nuevo enfoque que está en pleno proceso de desarrollo. Incorpora una gran variedad de nuevas concepciones y metodologías en relación con proyectos. Algunos de ellos son:

  • DFF: Diseño para la función

  • DFM: Diseño para la fabricación

  • DFA: Diseño para el montaje

  • DFQ: Diseño para la calidad

  • DFMT: Diseño para el mantenimiento

Estas metodologías, y otras más, pueden englobarse en dos orientaciones principales:

  • Ingeniería Concurrente en relación a la Productividad (Fabricación, costo, calidad, comercialización)

  • Ingeniería en relación al entorno (Ergonómica, Seguridad, Medio Ambiente, reciclaje)

La Ingeniería Concurrente en relación a la productividad postula dos grandes principios:

  • El diseño de un producto precisa tener en cuenta el mercado al que se dirige.

  • El diseño de un producto debe tener en cuenta los procesos de fabricación.

Entonces, en el equipo de diseño debe participar:

  • El Departamento de Marketing y los clientes para asegurar que el producto responda a las necesidades de los clientes.

  • El Departamento de Producción, proveedores incluidos, para asegurar la posibilidad de fabricación del producto.

  • El Departamento de Calidad para asegurar que el producto y proceso están dentro de los valores de calidad necesarios.

La Ingeniería Concurrente en relación al entorno busca mejorar el valor, la aceptación del producto, teniendo en cuenta:

  • Ergonomía para facilitar la relación hombre-máquina

  • Diseño industrial para hacer atractivo el producto a los clientes.

  • Seguridad para evitar riesgos y daños personales.

  • Medio ambiente para economizar consumo de material y energía y evitar la emisión de contaminantes.

  • Reciclaje para facilitar la reutilización o eliminación de los residuos.

NECESIDADES QUE CUBRE LA INGENIERÍA CONCURRENTE

La globalización de los mercados implica una competencia cada vez más feroz. Sólo las empresas capaces de ofrecer los productos de mejor calidad en precio adecuado y en un tiempo más corto sobreviven.

El reducir el tiempo de respuesta, la adecuación del producto a las necesidades del cliente, un mantenimiento eficaz, a bajo precio, un estándar de calidad y costo adecuado son los objetivos que pretende cubrir la Ingeniería Concurrente.

LÍNEAS DE ACTUACIÓN EN LA INGENIERÍA CONCURRENTE

La Ingeniería Concurrente genera un nuevo entorno de trabajo. Utiliza una gran variedad de tecnología y metodología que pueden agruparse en cuatro líneas de actuación:

  • Organización

  • Comunicaciones

  • Especificación

  • Desarrollo de producto

Organización

Busca la creación de equipos de trabajo multifuncionales y pluridisciplinarios para el desarrollo de un proyecto.

Es importante estar consiente de que el cambio de una organización funcional con jerarquías a una estructura por equipos de trabajo requiere de técnicas y métodos de motivación, de trabajo en equipo, de consenso en la toma de decisiones, de delegación y asunción de responsabilidades, de dirección, planificación y seguimiento de proyectos, de dirección de reuniones y lo que es más difícil de conseguir, un lenguaje común que elimine el lenguaje técnico de las diferentes especialidades.

Para llevar acabo la implementación de las técnicas descrita anteriormente debemos considerar que las personas que colaborarán dentro del equipo de trabajo pertenecen a diferentes áreas de la empresa. Se tendrá que fomentar una comunicación constante entre ellos a través de juntas semanales, en las cuales se tomen decisiones y se deleguen responsabilidades, turnándose cada semana un representante de cada departamento. En nuestro caso, esto mejorará mucho la situación actual en la que los representantes de departamento son siempre los mismos y abusan de la jerarquía que se les ha otorgado.

Se hará una planificación en base a información proporcionada por ventas y mercadotecnia, la cual será respetada sin tomar en cuenta casos especiales. El plan de producción de los filtros se hará tomando en cuenta el orden de pedido de los diferentes clientes sin importar la supuesta urgencia de uno u otro caso. Los empleados serán tratados por igual entre todos los departamentos sin importar el cargo, se utilizará un lenguaje simple que permita a cualquier persona entender lo que se esta planteando y poder participar. En caso de que se requiera el uso del lenguaje técnico se deberá definir el concepto para evitar que algunos de los presentes en la reunión mal interpreten o reciban información errónea lo cual entorpece la toma de decisiones.

Comunicaciones

El éxito de la Ingeniería Concurrente se basa en que exista una misma información para los distintos componentes del equipo, es decir, una lenguaje estandarizado.

Es esencial tener una base de datos del producto, tanto geométrica como alfanumérica, y de fácil acceso. Para esto, los sistemas de CAD-CAE-CAM pueden ser una buena opción.

Los softwares de planificación de proyectos pueden proporcionar un buen sistema de monitoreo y seguimiento, sin embargo, es importante contar con un flujo eficiente y corto de información, para tomar las decisiones suficientemente rápido. Para lograr esto, se debe dar un cambio de estructuras jerárquicas de muchos niveles a otras estructuras más planas con líneas horizontales de comunicación y decisión.

El hecho de involucrar a la computadora dentro de la Ingeniería Concurrente le ha dado el nombre de Ingeniería Concurrente Asistida por Computadora (Computer Aided Concurrent Engineering, CACE)

Para realizar un sistema de Ingeniería Concurrente Asisitido por Computadora es necesario contar con los siguientes elementos:

  • Modelado de Información, que se relaciona con la identificación y composición de los datos, información y conocimiento que describe por completo un objeto real y permite la construcción de modelos de información que apoyen las necesidades de formación del ciclo de vida del producto.

  • Existen dos áreas complementarias:

  • Representación de la información del producto: Es el modelado de la información asociada con un producto y sus componentes a través de su ciclo de vida.

  • Representación de la información del proceso de manufactura: Es el modelado de información de los recursos de manufactura, procesos, características y capacidades en una empresa.

  • Aplicaciones de ingeniería integradas (o aplicaciones de apoyo a la decisión), son las aplicaciones relacionadas a la implementación e integración de un conjunto de herramientas de software para atacar un diseño específico, problemas de ingeniería o manufactura que ayudarán a la realización del producto.

  • Arquitectura del sistema de información, es la arquitectura que permite la integración de los dos modelos de información y de las aplicaciones de ingeniería integrada dentro de un ambiente amigable para el usuario.

  • En nuestro caso con la implementación de las juntas semanales que se plantearon anteriormente la empresa tendrá una mejor comunicación interdepartamental, ya que semana a semana los representantes podrán exponer sus avances o problemas en lo referente a la operación diaria. Además de esto se hará una reestructuración del organigrama de la empresa para poder tener una estructura más plana que permita que las personas trabajen por proceso y no por área. Trabajar por proceso lo que indica es que no existen niveles jerárquicos que obstaculicen el desarrollo de un proyecto, sino que todos se encuentran al mismo nivel y su objetivo común es desarrollar el proyecto productivo. Con esto se evitarán fricciones relacionadas con la altanería de algunas personas por tener un nivel jerárquico más alto.

    Ahora bien, la empresa no solo requiere un cambio en la estructura organizacional sino que también requiere un cambio en la forma en guardan sus bases de datos. Esto se debe a que a pesar de que la empresa está totalmente tecnificada, no mantienen una base de datos maestra, es decir, una base de datos que contenga toda la información que se genera en las diferentes áreas de la empresa. A pesar de que las bases de datos de cada una de las áreas de la empresa se llevan correctamente, no existe lugar donde se encuentre la información de todas las áreas reunida para que pueda ser consultada por cualquier integrante de la empresa de forma inmediata. Por ello, para mejorar la comunicación y para asegurarnos que todos los integrantes de la empresa pueda tener acceso a la misma información en tiempo real se implantará un sistema computacional donde se pueda compartir este tipo de información. El desarrollo de este sistema se explicará mas detalladamente en el apartado de especificaciones.

    Especificaciones

    La Ingeniería Concurrente ha ampliado el concepto de especificación. De una relación de parámetros técnicos de diseño ha pasado a ser un conjunto de atributos que debe tener el producto para satisfacer las necesidades o preferencias de los clientes.

    Problema Informativo de la Ingeniería Concurrente

    La Ingeniería concurrente surge como una metodología que pretende resolver los aspectos más problemáticos en el desarrollo de un producto o servicio. Estos problemas atienden al hecho de que tradicionalmente se contaba con núcleos aislados que se encargaban de cada etapa de desarrollo del producto, lo que impactaba al producto en el sentido de costos, calidad y satisfacción del cliente y de los departamentos de la empresa.

    La Ingeniería concurrente como un medio de integración de expertos de cada área de la empresa en un grupo multidisciplinario conlleva una serie de problemas de control de información, pues al manejar una gran cantidad de información en el proceso de toma de decisiones, es imposible para los participantes de este proceso asimilar los conceptos expuestos por los demás.

    Sistemas Expertos en la Ingeniería Concurrente

    Un sistema experto representa un medio de apoyo en la toma de decisiones, dependiendo de la complejidad de estos sistemas, pueden ayudar a niveles administrativos o técnicos. Los sistemas expertos son una recopilación de grandes cantidades de información (Data Warehouse) de forma tal que se tiene una gran cantidad de conocimiento en un solo medio integrado.

    La información contenida en el sistema es referente a cada departamento incluido en el proceso de desarrollo del producto. Aplicado a nuestro caso de estudio, el proceso de producción de un filtro para alberca podría hacer uso de un sistema experto como base para aplicar una metodología de ingeniería concurrente. Los componentes del sistema experto apoyarían el proceso de creación del filtro en todas las etapas, algunos posibles usos de los componentes del sistema experto en este proceso podrían ser los siguientes:

    • Marketing. Se podría contar una base de datos que se alimentara con datos introducidos por lo clientes a través de un sitio web hecho con páginas activas (ASP, JSP, PHP, CGI). Dichos datos podrían consistir en preferencias de los clientes con respecto a las dimensiones de los filtros, su calidad, su durabilidad o su precio. A través del sistema experto se podrían modelar consultas de atributos múltiples con el fin de conocer detalles relevantes del mercado interesado. Las consultas podrían acotar el mercado por edad, sexo, dirección o ingresos con el fin de tener estadísticas que nos dijeran donde vive la gran mayoría de compradores de filtros con el fin de especular sobre nuevos posibles clientes. En el sentido de captar las preferencias del cliente se han desarrollado metodologías que permiten conocer los deseos de los consumidores y transformar estos deseos, expresados en su lenguaje en un conjunto de especificaciones técnicas destinadas a satisfacerles. El QFD (Quality Function Development), es una metodología que en forma matricial nos permite recoger el QUÉ piden los clientes, el CÓMO vamos a responder a estas demandas y en CUÁNTO los vamos a satisfacer. Esta metodología aplicada en cascada a los distintos lenguajes de las distintas áreas de la empresa, nos permite conocer como interacciona entre sí y determinar posibles carencias o duplicidades en nuestro producto como en su valoración por los clientes.

    • Diseño. El sistema experto podría incluir herramientas de diseño asistido por computadora (CAD) con el fin de materializar las expectativas de los clientes y las aptitudes de la empresa en el diseño final. Esto se lograría implementando una base de datos histórica (Data Warehouse) con referencias al desarrollo de otros filtros con el fin de comparar problemas, inconvenientes o ventajas que se tuvieron al desarrollar dichos productos. De igual forma, para la parte de los clientes se podría implementar una interfaz inteligente entre el sistema CAD y la base de datos del marketing que generara un diseño base del filtro que implicara las preferencias más significativas de los clientes. A partir de este diseño, los expertos de cada área podrían empezar a buscar un punto de balance entre lo que el cliente quiere y lo que más le conviene a la empresa para así obtener un diseño final de nuestro filtro.

    • Producción.

    • Ventas.

    Ventajas de utilizar un Sistema Experto en la IC

    Como se pudo apreciar con los ejemplos anteriores, los sistemas expertos propician la efectividad de la empresa en todos sus departamentos, al automatizar algunas de las tareas de la empresa y al concentrar toda la información competente al proceso de desarrollo del producto. De esta forma podemos apreciar las siguientes ventajas al usar los sistemas expertos en la ingeniería concurrente lo que generalmente se conoce como ingeniería concurrente asistida por computadora (CACE):

    • Información integrada. Este aspecto es el que persigue principalmente el sistema experto, pues se pretende juntar una gran cantidad de información que nos sirva de base para desarrollar nuestro producto. Esto promueve el hecho de que todos los participantes del equipo multidisciplinario tengan acceso a la información de los demás de manera previa, con el fin de que las juntas se lleven a cabo lo más rápido posible. La arquitectura del sistema experto podría diseñarse como una arquitectura cliente/servidor con el fin de que los participante puedan acceder la información en cualquier momento e inclusive al mismo tiempo.

    • Comunicación eficaz. La gran cantidad de información que se encuentra al alcance de los participantes del equipo, propicia que todos conozcan a cierto nivel el proceso de desarrollo visto desde el punto de vista cada departamento, con esto, se evitan discusiones sobre aspectos poco comprendidos en el proceso de diseño. Con el conocimiento general del proceso de desarrollo del producto, la comunicación se vuelve entonces más eficaz, pues cada participante conoce los inconvenientes y las ventajas que se tendrían para cada departamento en función de algún cambio en el diseño del producto.

    • Rápida toma de decisiones. Con la información integrada en un solo núcleo y con la agilización de la comunicación entre los participantes del proyecto, se obtiene una aceleración en la toma de decisiones, producto de tener un equipo de expertos en cada área pero conocen y comprenden a las demás.

    Desarrollo del producto

    En el desarrollo del producto la Ingeniería Concurrente utiliza un gran número de metodologías para conseguir sus objetivos de productividad, calidad, costo y funcionalidad. A partir de la especificación del producto se comienzan a generar soluciones, para esto se utilizan:

    Métodos convencionales: Bibliografía, patentes, competencia, productos análogos, etc.

    Métodos intuitivos: Brainstorming (lluvia de ideas), DELPHI, Idea Writting y Grupos Nominales.

    Métodos deductivos: Estudios sistemáticos de procesos físicos.

    Para la valoración de las distintas variantes y selección de los más apropiados existen diferentes métodos. Estimación cualitativa o cuantitativa de diferentes parámetros: funciones, costos de la innovación, riesgos, etc... pero quizás la metodología más interesante es la del Análisis del Valor.

    En el diseño de materialización del proyecto se utilizarán distintas técnicas de análisis y simulación que se incluyen dentro de los softwares de CAD-CAE.

    Para estandarizar, tanto componentes como procesos de fabricación se utilizará la Tecnología de Grupos. Para asegurar la calidad se construyen prototipos y bancos de ensayo en laboratorio y se usan técnicas de pruebas aceleradas. Se utiliza también el diseño de experimentos basado en los trabajos de G. Taguchi para obtener diseños más robustos.

    Para aumentar la productividad en los talleres la Ingeniería Concurrente utiliza técnicas de simulación de procesos, de programación de máquinas automáticas de fabricación flexible, de robotización, de automatización de la manutención y transporte, de reducción de tiempos muertos y de preparación, sin olvidar las técnicas de gestión de la producción, y ahorro de recursos materiales, energía, mano de obra, espacio, etc.

    En el desarrollo de los filtros se debe de tomar en cuenta como va a contribuir cada departamento, que método utilizarán y cómo lo aplicarán. Marketing colaborará en el desarrollo del producto a través del uso de métodos convencionales tales como estudios de mercado y reuniendo información de la competencia, nuevas patentes y los requerimientos del cliente. Compras a través de estudios deductivos realizará el análisis de los diferentes materiales posibles a utilizar para ver su viabilidad de acuerdo a las exigencias del diseño, del proceso productivo y requerimientos del cliente.

    El departamento de diseño junto con producción utilizarán tanto la información proporcionada por marketing y compras como métodos deductivos con lo cual podrán determinar la factibilidad de generar un nuevo producto o modificar el ya existente. El departamento de calidad integra el método deductivo y los requerimientos del cliente, ya que se basan en el producto terminado para medir la calidad y rendimiento, teniendo como marco de referencia las necesidades y expectativas del cliente.

    Ventas y Post-venta no dejan de ser parte importante del desarrollo del producto, ya que son los departamentos que reciben la mayor retroalimentación por parte del cliente, ya sea cliente directo, indirecto o potencial. Ellos son el enlace entre el diseño y producción con el cliente, ya sea que reciban información en el momento de la venta o en el momento del servicio del producto.

    Finalmente, se pueden integrar todas las áreas y la información reunida por cada una de ellas, ya sea del método inductivo, deductivo o por métodos convencionales en las juntas semanales con cualquiera de las técnicas intuitivas. En este caso, se sugiere que sea por grupos nominales, ya que no se tratan temas delicados o técnicos, sino información que debe manejarse de manera abierta para eficientar el funcionamiento concurrente de la empresa.

    CONCLUSIONES

    La Ingeniería Concurrente es una estrategia de desarrollo del producto que afecta en su funcionamiento a todas las áreas de la empresa. Involucra la implantación de un trabajo en equipo de técnicos de las distintas áreas para lograr en un tiempo reducido un producto que responda a las expectativas de los clientes con una calidad y precio adecuados. Este equipo cuenta con una serie de tecnologías y metodologías de trabajo más o menos conocidas y en general poco utilizadas que se han ido desarrollando independientemente.

    No existe una metodología universalmente aceptada para la implantación de la Ingeniería Concurrente. En muchas ocasiones en las que se trabaja utilizando la Ingeniería Concurrente, los equipos de diseño multifuncional, la utilización de las distintas tecnologías, las metodologías de estudio y análisis son muy escasas.

    Para potenciar la utilización de la Ingeniería Concurrente es necesario:

    • Desarrollar planes y métodos de formación eficaces para la difusión y conocimientos de esta técnica.

    • Desarrollar y probar metodologías de implantación que orienten a las empresas y faciliten el alcanzar buenos resultados.

    • Desarrollar criterios de definición de las diferentes tecnologías, estudiar y sistematizar su aplicación.

    • Desarrollar bases de datos del producto que integren toda la información de diseño, pruebas, fabricación, calidad, etc. que permita una fácil comunicación e intercambio de información entre los distintos departamentos.

    Bibliografía:

    http://www.sercobe.es

    Armando Barrera Coapango “Evaluación de las Prácticas de Diseño y su Factibilidad de Implementación de un Ambiente de Ingeniería Concurrente en la Industria Mexicana”, México, D.F., diciembre de 1995

    Biren Prasad “Concurrent Engineering Fundamentals”, Upper Saddle River, N.J., Prentice Hall 1996-1997

    FIN

    INICIO

    VENTA

    POST VENTA

    COMPRAS

    CALIDAD

    PRODUCCIÓN

    DISEÑO

    FIGURA 1

    MARKETING

    FIGURA 2

    CALIDAD

    SERVICIO

    CLIENTE -

    MERCADO

    PROVEEDORES

    V

    E

    N

    T

    A

    DISEÑO

    C

    O

    M

    P

    R

    A

    S

    P

    R

    O

    D

    U

    C

    C

    I

    Ó

    N

    P

    O

    S

    T

    V

    E

    N

    T

    A

    MARKETING

    INGENIERIA

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