La manufactura celular es un proceso de fabricación que consiste en el uso de múltiples «células» en una sola línea de montaje. Estas células están compuestas por una o varias máquinas diferentes que realizan determinadas tareas en el proceso de fabricación. La manufactura celular se incluye en los métodos «justo a tiempo»» y la manufactura esbelta, caracterizados por organizar la producción para optimizar el uso de recursos y minimizar los costes.
El objetivo de la manufactura celular es producir una amplia variedad de productos similares en poco tiempo y con un mínimo desperdicio de recursos. Una de las mayores ventajas de la manufactura celular es su flexibilidad. Permite efectuar muchos ajustes simples en el diseño y producción del producto, y en ocasiones, transformaciones completas en el diseño general con gran rapidez y precisión.
Cada célula de la cadena consolida los procesos necesarios para crear un resultado específico, como una parte del producto o un conjunto de instrucciones. La organización en células permite la reducción de pasos extras en el proceso de creación del producto, facilita la identificación rápida de problemas y fomenta la comunicación entre los empleados dentro de la célula para resolver instantáneamente los problemas que surjan. El proceso se ha descrito como «lo último en la producción esbelta».
Historia
La manufactura celular se basa en la tecnología de grupo, cuyos principios fueron propuestos por el ingeniero estadounidense Ralph Flanders en 1925 y adoptados en la Unión Soviética tras la publicación por Sergei Mitrofanov de cuatro libros sobre este método de producción entre 1952 y 1957. Burbidge promovió activamente la tecnología de grupo en los años setenta. La manufactura celular se empezó a utilizar en empresas japonesas durante la década de 1970 y en los ochenta este método de producción se introdujo en los Estados Unidos como un elemento de la producción «justo a tiempo».
Uno de los primeros libros en inglés que menciona la manufactura celular es Zero inventories (1983), de Robert Hall, que describe una célula ideal como una «línea en U», porque esa configuración ofrece una alta visibilidad y contacto a todos los procesos y operativos en la célula. En 1990, las células se consideraban las unidades básicas en la fabricación justo a tiempo, hasta el punto que Harmon y Peterson, en su libro Reinventing the Factory, incluyeron una sección titulada Cell: Fundamental Factory of the Future.
El concepto de manufactura celular siguió adelante en la década de 1990, cuando el método «justo a tiempo» pasó a denominarse «manufactura esbelta». Algo más tarde, cuando la manufactura esbelta empezó a adoptarse en el sector servicios, la manufactura celular inició su difusión hacia ese sector.
Diseño de la célula La fluidez del proceso de manufactura mejora mediante el agrupamiento de máquinas o personal que ejecutan una secuencia particular de operaciones. Este agrupamiento se denomina célula. Las células posibilitan el «flujo de una sola pieza», en el que los productos se completan de un modo individual y continuo en lugar de en lotes. Un ejemplo de flujo de una sola pieza sería el ensamblaje de una pieza metálica que llega a la fábrica en piezas separadas, requiriendo ensamblaje. Las piezas deben transportarse desde una almacén, soldarse, pulirse, recubirse de una capa protectora y finalmente empaquetarse. Todas estas labores se completarían en una sola célula con el fin de minimizar varios factores (pasos y procesos «sin valor añadido»), como el tiempo de transporte de materiales entre departamentos.
Algunos formatos comunes de las células individuales son: 1) en forma de U (buena para la comunicación y movimiento rápido de los trabajadores), 2) en línea recta y 3) en forma de L. El número de trabajadores dentro de estas formaciones depende de la demanda del producto y puede variar para aumentar o disminuir la producción. Por ejemplo, si una célula está normalmente ocupada por dos trabajadores y la demanda se duplica, se asignan otros dos trabajadores. De manera similar, si la demanda se reduce a la mitad, la célula se reducirá a un solo trabajador. Dado que las células constan de equipos e instrumentos diferentes, los empleados deben ser expertos en múltiples procesos. Según Nancy y Wemmerlöv:
thumb|Esta figura de The Toyota Way muestra el diseño de una célula en forma de U, representando gráficamente las trayectorias de dos empleados a través de ella.|188x188px
Las cortas distancias dentro de una célula sirven para acelerar la producción y minimizan la acumulaciones de inventario entre las diferentes estaciones de trabajo al reducir el espacio. Para formalizar esa ventaja, el diseño de las células incluye reglas o dispositivos físicos que limitan la cantidad de inventario entre estaciones. Tales reglas se denominan kanban (del japonés) y establecen un número máximo de unidades permitidas entre estaciones. La forma más simple, los cuadrados kanban, son áreas marcadas en el piso o mesas entre las estaciones. La regla, aplicada a la estación productora se resume como «Si todos los cuadrados están llenos: detente; si no, llénalos». Las mismas ideas se pueden aplica en oficinas para formar células con miembros ampliamente capacitados que, de manera concertada, gestionan rápidamente todo el procesamiento para un grupo de servicios o clientes.
Una célula virtual es una variación de la célula tradicional donde los recursos no se reúnen en un espacio físico. Aunque el personal y el equipo se encuentran en ubicaciones diferentes, al enfocarse en un solo producto logran un rendimiento rápido. Al carecer de la visibilidad de las células físicas, las células virtuales pueden emplear la disciplina de las reglas kanban para optimizar el flujo entre procesos.
La empresa finlandesa Kone Corp, productora de ascensores y escaleras mecánicas proporcionó en 1985 una descripción simple pero bastante completa de su diseño de la manufactura celular:
Proceso de implementación El proceso de implementación se puede dividir en dos pasos: Las partes a fabricar se agrupan por similitud en el diseño o por los requisitos de fabricación.
A continuación, se lleva a cabo un análisis sistemático de cada grupo bien en términos del flujo de producción entre grupos de fabricación o de examen de los datos de producción para cada grupo. Este análisis puede llevar mucho tiempo y ser muy costoso, pero es necesario para el diseño ideal de la célula para cada grupo de partes.
Existen varios modelos matemáticos y algoritmos para la planificación de un centro de manufactura celular. Estos modelos tienen en cuenta variables tales como la ubicación de las plantas de manufactura, la planificación de la producción para mercados diferentes y las cantidades de partes. Una vez que estas variables se determinan con un mínimo nivel de incertidumbre, se pueden optimizar factores tales como el costo total de mantenimiento, la manipulación de materiales en la célula, el transporte externo, el costo fijo para producir las partes en cada planta, los gastos en maquinaria y los salarios de la mano de obra.
La introduccción de la manufactura celular se enfrenta a menudo a una fuerte resistencia por parte de los trabajadores, por lo que es conveniente que los cambios se lleven a cabo gradualmente. También es difícil habituarse a no disponer de inventario para poder hacer frente a problemas repentinos. Los proponentes de la manufactura celular consideran que la disponibilidad de inventario oculta problemas e ineficiencias que deben identificarse y resolverse para mejorar el proceso de fabricación.
Otros problemas frecuentes surgen de la necesidad de transferir materiales entre operaciones. Como ejemplos se pueden mencionar la distancia entre máquinas, máquinas y piezas que generan demoras, ubicaciones y reubicaciones de la maquinaria, cambios en la demanda de piezas, etc.
Beneficios y costos Según The Toyota way, una de las principales ventajas de la organización en células consiste en detectar fácilmente problemas en el proceso de producción —por ejemplo, si un empleado está demasiado ocupado o se encuentra inactivo— y aumentar la producción y la productividad al resolverlos. Otro beneficio de las células es la creación de espacio libre en el entorno de fabricación y ensamblaje, por no tener que almacenar inventario excepto cuando es absolutamente necesario. La manufactura celular también mejora la seguridad en el trabajo por las menores cantidades de producto manejadas; imparte sentimientos de logro y satisfacción en los empleados y reduce el costo y la obsolescencia del inventario. Por otra parte, el uso de equipo costoso y complejo con tendencia a averiarse puede causar retrasos e interrumpir la producción hasta ser puesto de nuevo en funcionamiento.
La concentración de procesos reduce lógicamente el tiempo de fabricación, el espacio, el inventario, la manipulación, las transacciones de planificación, los desechos y la repetición de trabajo –esto último debido al descubrimiento rápido de disconformidades–. Además, las células llevan a un cálculo de costos de producción simplificado y de mayor validez, ya que dichos costos están contenidos dentro de la célula y no es necesario rastrearlos a lo largo de un tiempo de producción extenso y procesos dispersos.Frecka, Thomas J. Accounting for Manufacturing Productivity: A Set of Papers from an AME Meeting--Problems and Directions in Cost Accounting. Association for Manufacturing Excellence, 2nd Printing. Several of the 11 articles in this report pertain to changes in cost accounting stemming from JIT production, and cells in particular. Los empleados que trabajan en la manufactura celular también pueden beneficiarse de la estructura de células pequeñas, por mejorar estas la cohesión del grupo y reducir la fabricación a un nivel más manejable. Los trabajadores pueden detectar problemas o posibles mejoras más fácilmente y tienen mayor motivación para proponer cambios. Además, las mejoras propuestas por los propios trabajadores requieren menor supervisión, lo que con el tiempo puede reducir los gastos generales. Los trabajadores son capaces a menudo de intercambiarse las tareas dentro de su célula; esto disminuye la monotonía del trabajo, un factor relacionado con el absentismo y la reducción de la calidad de producción.
Los estudios de implementaciones específicas mencionan impresionantes mejoras cuantitativas en todos los aspectos anteriores. Por ejemplo, BAE Systems implementó células para el 80 % de la producción de controles para motores de aeronaves y logró reducir el tiempo de entrega al cliente en un 90 % y el inventario de elementos en producción en un 70 %. La superficie dedicada a la fabricación de un grupo de productos disminuyó de a , y la fiabilidad del producto aumentó en um 300 %. Al mismo tiempo, la compañía habilitó a la fuerza de trabajo sindical para desempeñar múltiples funciones. Al cabo de cinco años, la cantidad de piezas refabricadas y la generación de chatarra se habían reducido en un 50 %, los ciclos de introducción de nuevos productos bajaron un 60 % y las transacciones un 90 %, mientras que el inventario se triplicó y el tiempo total de producción mejoró en un 30 %. La empresa obtuvo un Premio Shingo – creado para reconocer la excelencia en manufactura y gestión – en 2009.