Evaluación del Nivel de Desempeño en el Scheduling Aplicando la Metodología Seis Sigma Edición Única

Texto completo

(1)

(2) INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA. EVALUACIÓN DEL NIVEL DE DESEMPEÑO EN EL SCHEDULING APLICANDO LA METODOLOGÍA SEIS SIGMA. TESIS PRESENTADA C O M O REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE. MAESTRA EN CIENCIAS ESPECIALIDAD EN SISTEMAS DE MANUFACTURA. MONICA ARROYO CALDERÓN. MONTERREY, N. L.. MAYO DE 2002.

(3) INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY. CAMPUS MONTERREY DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA. de. Monterrey. CAMPUS MONTERREY. EVALUACIÓN DEL NIVEL DE DESEMPEÑO EN EL SCHEDULING APLICANDO LA METODOLOGÍA SEIS SIGMA.. TESIS. PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE:. MAESTRA EN CIENCIAS ESPECIALIDAD EN SISTEMAS DE MANUFACTURA POR: MÓNICA ARROYO CALDERÓN. MONTERREY, N.L.. MAYO DE 2002.

(4) INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA Los miembros del comité de tesis recomendamos que el presente proyecto de tesis presentado por la Ing. Mónica Arroyo Calderón sea aceptado como requisito parcial para obtener el grado académico de Maestra en Ciencias con especialidad en. SISTEMAS DE MANUFACTURA Comité de Tesis. Salvador García Lumbreras, Ph.D. Asesor. Francisco Mireles Gaytán, M.C. Sinodal. Benjamín Pulido Córdoba, M.C. Sinodal. Felipe D. Castro Ugalde. Sínodal Aprobado por:. Federico Viramontes Brown, Ph.D. Director de Programa de Graduados en Ingeniería Mayo de 2002.

(5) DEDICATORIA. A mis padres Odilón Nicolás Arroyo Flores y Alba Antonia Calderón Treviño por haberme dado la oportunidad de elegir mi camino, por orientarme y amarme. Por enseñarme el valor de los sueños y la importancia de buscar la felicidad con lo que me ha dado la vida.. A mi hermana, Alba Alejandra Arroyo Calderón por ser la amiga incondicional con quien he compartido los momentos más importantes de mi vida. Bita, no importa a donde me encuentre, te llevo en mi corazón todos los días.. A mi esposo, Carlos Felipe Ponce Vázquez por ser el hombre que llena mi vida de ilusiones, de ganas de luchar por un futuro juntos. Gracias por aparecer en mi camino, por tu amor, comprensión y entrega.. A mi hija,. quien todavía no nace pero que con su existencia ha venido a pintar mis. días de emoción y alegría. Gracias por motivarme a ser por ti una mejor persona..

(6) AGRADECIMIENTOS. A Dios, por permitirme nacer en una familia en donde el amor y el respeto siempre han sido lo más importante, por iluminar mi camino y darme la oportunidad de compartir mi vida con personas maravillosas.. A mi asesor, el Dr. Salvador García Lumbreras por su paciencia, su comprensión y todo el apoyo que me dio para seguir adelante. Gracias por compartir conmigo su experiencia, me siento orgullosa de haber sido alumna y tesista suya.. A mis sinodales Francisco Míreles Gaytán, Felipe D. Castro Ugalde y Benjamín Pulido Córdoba porque con sus valiosas aportaciones y comentarios enriquecieron. mis. conocimientos y el contenido de esta tesis.. A todas las personas que en algún momento me dieron ánimos de seguir adelante..

(7) CONTENIDO Introducción. 2. Capítulo 1 1.. INTRODUCCIÓN. A LA TEORÍA DEL SCHEDULING. 6. 1.1. Conceptos básicos 1.1.1. ¿Qué es scheduling? 1.1.2. Niveles de scheduling 1.1.3. Definiciones. 8 8 11 13. 1.2. Historia 1.2.1. Evolución en los métodos de solución 1.1.1.1. Métodos tradicionales 1.1.1.2. Métodos contemporáneos. 20 20 20 22. 1.3.. 23. Métodos de evaluación. Capítulo 2 2.. INTRODUCCIÓN. A SEIS SIGMA. 25. 2.1. Historia 2.1.1. Motorola 2.1.2. Allied Signal 2.1.3. General Electric. 25 25 26 27. 2.2. Conceptos básicos 2.2.1. Definiciones 2.2.1.1. ¿ Qué es Seis Sigma ? 2.2.1.2. Definición estadística de Seis Sigma 2.2.2. Nivel sigma o nivel de calidad sigma 2.2.3. El costo de la calidad 2.2.4. Métricas Seis Sigma. 29 29 29 30 32 34 37. 2.3.. 41. Modelo de mejoramiento DMAIC. Capítulo 3 3.. SEIS SIGMA. COMO MÉTODO DE EVALUACIÓN. PARA EL SCHEDULING.... 44. 3.1. Metodología para la implementación de Seis Sigma 3.1.1. Descripción 3.1.1.1. Etapa 1. Identificación de los procesos y clientes claves 3.1.1.2. Etapa 2. Definir los requerimientos del cliente 3.1.1.3. Etapa 3. Medir el desempeño actual 3.1.1.3.1.Modelo para la implementación de un sistema de medición 3.1.1.3.2.Sistema de medición basada en defectos 3.1.1.4. Etapa 4. Priorizar, analizar e implementar las mejoras 3.1.1.5. Etapa 5. Expandir e integrar el Sistema Seis Sigma. 44 44 45 48 50 52 55 58 62. 3.2. Aplicación especifica de la metodología Seis Sigma al Scheduling.. 3.2.1. Alcances de la investigación 3.2.2. Metodología utilizada. 65 65 66.

(8) 3.1.1.1. 3.1.1.2. 3.1.1.3.. Descripción y mapeo del proceso Definición de los requerimientos del cliente (CTQ's) Medición del desempeño actual y nivel sigma de calidad. 66 67 68. Capítulo 4 4. EVALUACIÓN DEL NIVEL DE DESEMPEÑO EN EL SCHEDULING EMPRESA DE MANUFACTURA. EN UNA 71. 4.1.. Planteamiento del problema. 71. 4.2.. Propuesta de solución. 73. 4.3. Descripción y mapeo del proceso 4.3.1. Descripción de la empresa 4.3.2. Definición de los clientes claves 4.3.3. Descripción del proceso a analizar 4.3.4. Nivel de producción diaria. 74 74 74 75 79. 4.4.. 80. Definición de los requerimientos del cliente (CTQ's). 4.5. Medición del desempeño actual y nivel sigma de calidad 4.5.1. Niveles de servicio para clientes internos (Stock) 4.5.2. Niveles de servicio para clientes externos (FO's) 4.5.3. Cálculo de DPMO's y nivel de calidad sigma. 81 81 82 82. Capítulo 5 5.. CONCLUSIONES.. 86. 5.1.. Resultados de la investigación. 86. 5.2.. Conclusiones finales y recomendaciones. 87. 5.3.. Trabajo a futuro. 91. ANEXOS. BIBLIOGRAFÍA. 93. 100.

(9) Introducción. Hoy en día, ¿qué es lo que hace a una organización más exitosa que otra? Cuestionamientos como este se han formulado desde el inicio de la era industrial, la respuesta casi siempre ha sido: la capacidad de evolución y cambio.. Debido a las nuevas tecnologías y. mejoramiento. en la infraestructura. de. comunicación, resulta difícil permanecer indiferente ante las tendencias mundiales de globalización y competencia en las que se desarrollan los negocios del siglo XXI.. Por mucho tiempo la preocupación principal de las empresas fue la de contar con artículos de bajo costo, esa era la manera en que competían y ganaban mercado. Lo importante era ofrecer al cliente productos. baratos y. tenerlos disponibles en. cualquier momento.. Hasta hace algunos años la ventaja competitiva por excelencia fue la calidad, se encontró que al estandarizar los procesos y tener control sobre las variables críticas era posible reducir la variabilidad. Al mismo tiempo comenzó a darse importancia a la satisfacción del cliente, no sólo era necesario competir en precio sino también con artículos que llenaran las expectativas de quien los estaba adquiriendo. Muchas empresas cambiaron exitosamente. su antigua. manera de hacer las cosas para. asegurarse un lugar en el mercado, algunas otras menos afortunadas tuvieron que pagar cara su falta de visión.. Hoy en día la calidad no es más una ventaja competitiva, de la misma manera que lo fue el precio en una época, se ha convertido en una necesidad inherente dentro de las organizaciones. Debido a los cambios que suceden en el panorama económico mundial, a la expansión de los mercados y a la globalización de los productos, las empresas buscan nuevas herramientas y métodos que les ayuden a incrementar sus niveles de eficiencia y productividad.. Una de las herramientas que ha sido aplicada con éxito por varias organizaciones en los últimos. años, es la metodología Seis Sigma. Mikel Harry, uno de sus. fundadores la define como: "una estrategia de negocios que permite a las compañías.

(10) mejorar drásticamente sus procesos, gracias al diseño y monitoreo constante de sus actividades de negocio, buscando minimizar. los desperdicios y la utilización. de. recursos, al mismo tiempo que se incrementa la satisfacción del cliente". [Mikel, 2000]. Seis Sigma, a diferencia de otros programas de control de calidad cuyo objetivo es la detección y corrección de defectos, tiene una visión mas amplia: busca que los defectos no aparezcan en primera instancia.. Han sido varias las empresas que adoptan la filosofía Seis Sigma a lo largo de toda. la. organización,. desde. los. procesos. más. básicos como. manufactura. y. producción, hasta los que atañen directamente a la mercadotecnia y comercialización del producto.. Uno de los principios básicos de Seis Sigma es la caracterización de los procesos, resulta de vital importancia entender como se hacen las cosas antes de intentar cambiarlas. De ahí la utilidad de contar con medidas y estándares que ayuden a dar una idea clara de donde nos encontramos y hacia donde estamos avanzando.. En sus primeros años, Seis Sigma tuvo amplia aceptación en las empresas manufactureras que buscaban reducir los costos de producción. Se identificaban fuentes de variabilidad en cada proceso y se aplicaban herramientas estadísticas además para eliminar los defectos. Se sabe que para una implantación exitosa de Seis Sigma, todas las áreas posibles dentro de la organización deberán involucrarse. Grandes esfuerzos e investigaciones se han realizado con tales propósitos.. Se ha encontrado que muy particularmente en el área de la planeación de la producción {scheduling) existen deficiencias en cuanto a metodologías para evaluar o medir la eficiencia {performance) del scheduling exactitud. por lo que resulta difícil saber con. cuando se está realizando de manera óptima la planeación de recursos. dentro de la línea de producción.. Los estándares para medir la eficiencia del scheduling. puede variar de acuerdo a. la actividad económica en cuestión, por lo que resulta difícil decidir cuando se está realizando un buen scheduling y cuando no..

(11) I.. Problemática (Planteamiento inicial).. Desde sus inicios Seis Sigma estuvo orientada a la detección de áreas de oportunidad y a la mejora de procesos. Una de sus métricas principales es el número de defectos por millón de oportunidades ( D P M O ' s ) , de acuerdo a este número se ubica el proceso en un nivel de desempeño {performance) que puede ir de 1 a 6a. Siendo 6CT el índice más cercano a la perfección o cero defectos.. De ahí nuestro interés de aplicar la filosofía Seis Sigma como una metodología de evaluación para el scheduling,. siendo que como se explicará más adelante no se. tiene una manera estandarizada de evaluar el scheduling. actualmente.. Esto se debe principalmente a las diferencias que existen entre las empresas y aún entre los procesos de una misma organización. Tal vez pueda realizarse una evaluación de acuerdo a ciertos parámetros, pero resultará muy difícil intentar comparar los resultados con procesos similares, puesto que cada uno tiene sus propias variables y particularidades.. II.. Objetivos de la investigación.. El objetivo principal de esta investigación es:. Realizar aplicando parámetros:. un. diagnóstico. la. metodología. del. nivel. Seis. nivel de satisfacción. de. Sigma. desempeño. en. considerando. del cliente y tiempo de. el. scheduling,. los. siguientes. entrega.. También se buscará aplicar la filosofía Seis Sigma como método para evaluar el nivel de desempeño del scheduling. para una línea de producción en una empresa de. manufactura.. III.. Justificación de la investigación.. La calidad es un término cada vez más utilizado en el ámbito industrial, pero como ya se ha mencionado en actualidad no es suficiente con tratar de reducir el número.

(12) de artículos defectuosos. Esto podría lograrse con inspecciones en cada etapa del proceso de producción, solución que lleva a incurrir en costos y tiempo extra. Ahora lo que se busca es tratar de que estos defectos no ocurran en primera instancia, es por eso que varias empresas han adoptado la filosofía Seis Sigma, cuyo objetivo principal es tener precisamente cero defectos.. Seis Sigma centra su atención en los procesos y en la manera en que éstos se realizan, además de hacer un énfasis en la importancia. del cliente dentro. del. rediseño y mejoramiento de los procesos.. Pero antes de saber que es lo que debe mejorarse. en un proceso, deberá. realizarse un análisis y seguir una metodología que llevará de manera ordenada a la solución del problema.. Esta investigación ayudará a encontrar el nivel de desempeño en el. scheduling,. siendo este uno de los procesos claves dentro de una organización. Este nivel podrá ser en sí mismo, sin tener la necesidad de ser comparado con el de otro proceso, un indicador de que tan bien o que tan mal se están haciendo las cosas, esto permitirá a su vez encontrar las áreas de oportunidad para el posible desarrollo de proyectos de mejora.. IV.. Metodología de la investigación. a) Desarrollo scheduling. del marco teórico:. Se realizará una investigación sobre la teoría del. y Seis Sigma. Se explicarán los conceptos generales, antecedentes,. historia, etc. El objetivo de esta parte de la investigación será el de ilustrar ampliamente los dos términos que se estarán tratando. Será importante incluir estudios previos sobre el tema en cuestión.. b) Desarrollo. de un caso práctico:. El objetivo es aplicar la metodología propuesta. a un problema real de la industria. Que para efectos de esta investigación, se realizará en la línea de producción de una empresa de manufactura. Los datos de la empresa no serán revelados por motivos de confidencialidad..

(13) Capítulo 1 1. INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DEL. SCHEDULING. Cincuenta años atrás, mientras las grandes organizaciones se preocupaban por tener. grandes. almacenes. llenos. de. productos. terminados. listos. para. su. comercialización y de contar con líneas de producción capaces de fabricar artículos en masa a gran velocidad; los japoneses comenzaron a poner atención en el uso de sistemas que los ayudarían a mejorar la productividad de sus empresas, introdujeron la utilización de conceptos como: justo a tiempo (JIT por sus siglas en inglés), alta calidad en los productos, disminución en los tiempos de procesamiento y. flexibilidad. de los sistemas.. Fueron ellos quienes se percataron que más importante que ofrecer al cliente artículos de producción en masa, era brindarles. un excelente servicio que se. traduciría e n : alta calidad, bajo costo y variedad en los productos. Este nuevo enfoque, aumentó la importancia del scheduling. como estrategia competitiva. En los. viejos tiempos, antes de la utilización del JIT era razonable tener grandes cantidades de trabajo en proceso (WIP) e inventarios de seguridad de producto terminado; se buscaba que éstos absorbieran los errores del scheduling. y otros problemas de. distribución. [Morton, 1993]. Debido. a. obsolescencia. los cambios en de. los. las necesidades de. productos,. se tuvo. que. los clientes. invertir. en. la. y. a. la. rápida. investigación. implementación de técnicas que ayudarían a las organizaciones a eliminar. e. estos. inventarios.. Por ello comenzó a dársele importancia a la planeación y asignación de recursos en una línea, algunas de las razones más significativas que se encontraron para invertir en aumentar la confiabilidad y eficiencia del scheduling,. fueron:. a) Satisfacer los deseos del cliente en cuanto a la mejora en el seguimiento de las órdenes y menores tiempos de entrega. b) Aumentar la capacidad de aprendizaje para eliminar defectos. c). La creciente complejidad y rápida obsolescencia de los productos.. d) Reacciones flexibles para realizar cambios en la producción de artículos mixtos..

(14) e) Reacciones flexibles ante problemas de emergencia en el piso. f). Rápida detección de variaciones en la calidad de los productos y de la fuente exacta de defectos.. Recientemente, al reducir los inventarios. de trabajo en proceso (WIP). entre. estaciones, se hizo más complejo el análisis de los sistemas y por consiguiente la realización del scheduling.. Ya no resulta suficiente contar con personas expertas en. el área, ahora se necesitan herramientas que ayuden a desempeñar mejor esta tarea.. Esta es la razón por la cual en los últimos años hayan aparecido los siguientes enfoques cuyo propósito es cambiar la manera de hacer el. scheduling:. a) Mejorar los métodos de entrenamiento para los responsables del scheduling. en la. línea de producción. b) Desarrollar y utilizar "sistemas expertos" que imiten el comportamiento humano. c). Realizar modelos matemáticos de los sistemas.. d) Utilizar sistemas híbridos que combinen las áreas más fuertes de cada uno de los enfoques mencionados anteriormente.. Cada una de estas tendencias ha demostrado tener sus ventajas y limitaciones, a veces es más conveniente confiar en el sentido común de una persona experta aunque su visión esté determinada. por la capacidad humana; otras será mejor. utilizar métodos computaciones o matemáticos que tratarán de modelar el sistema con toda su complejidad aunque esto signifique la utilización de grandes cantidades de recursos computaciones y tiempo de simulación.. Pero siendo cual sea el enfoque con el que se ataque el problema del no deberá perderse la certeza que éste es uno de los pilares de toda económica. Dicho de manera más general, scheduling. scheduling, actividad. se refiere al proceso de. organizar, elegir y programar la utilización de recursos que llevaran al cabo las actividades necesarias para la producción de bienes, al tiempo que satisface un gran número de restricciones de relación y de tiempo. [Morton, 1993].

(15) 1.1.. Conceptos básicos. 1.1.1. ¿Qué es Scheduling. scheduling?. es un término utilizado por varias disciplinas económicas y aunque. para cada una de ellas tiene un significado un poco distinto, en general se refiere a la coordinación y control de actividades, incluyendo la óptima planeación de recursos dentro de un sistema.. El término schedule, proviene del latín en donde significa "una pequeña hoja de papel" y del francés que lo define como "pergamino, nota o factura". Ambas raíces denotan la importancia de documentar, es decir realizar el schedule en papel.. A lo largo del tiempo varias definiciones de schedule se han sucedido, en 1936 un diccionario lo cita como: "una lista; un catálogo; un inventario; un horario; una clasificación".. En 1958. aparece como. " una. lista. del tiempo. en que. ciertas. actividades deben llevarse a cabo; un plan de tiempo para un proyecto; una lista de detalles". [O'Brien, 1969]. El término schedule. ha adoptado diferentes significados de acuerdo a las. necesidades de la época, pero en todos se resalta la importancia de la asignación y del tiempo. Recientemente se tiene una definición más general y difundida dentro del ámbito académico: "scheduling. ampliamente. se refiere a la asignación de. recursos limitados a ciertas tareas en un tiempo determinado, es un proceso de toma de decisiones que tiene como meta la optimización de uno o más objetivos. [Pinedo, 1995]. Las tareas y recursos a los que se refiere Pinedo, pueden tomar varias formas; los recursos pueden tratarse de máquinas en una planta, pistas en un aeropuerto, trabajadores en una construcción o hasta unidades de procesamiento en una computadora. De igual manera, las tareas pueden ser operaciones en una línea de producción, despegues y aterrizajes, estatus dentro de una construcción o la ejecución de programas de computadora.. Cada. tarea. puede. tener. un. distinto. nivel. de. prioridad,. procesamiento y fecha de entrega. En todo problema de scheduling. tiempo. de. se tratará de.

(16) alcanzar un objetivo, ya sea la optimización del tiempo de proceso, la minimización de tareas completadas después de la fecha de entrega, etc.. Como se mencionó con anterioridad, el scheduling. es utilizado en diversas. actividades, éste existe en casi todos los sistemas de producción y manufactura, en la distribución y el transporte; y en general en todas las industrias que necesiten asignar recursos a tareas específicas. [Pinedo, 1995] Dentro de un ambiente de manufactura, el scheduling juega un papel especialmente importante, no sólo por lo que implica en sí mismo, sino por la interacción que tiene con las demás funciones dentro de la organización.. El scheduling. de una estación específica tiene que interactuar con el proceso. de la planeación de la producción que se ocupa de la planeación tanto a mediano como a largo plazo de toda la organización. Este proceso a su vez toma en consideración niveles de inventarios, pronósticos y requerimientos de recursos; todo esto con la finalidad de optimizar la mezcla de productos en cada estación y la asignación de recursos a largo plazo. De igual manera, el scheduling. se ve afectado. por lo que sucede en la línea de producción, muchas veces eventos inesperados como fallas en la maquinaria o cambios en el tiempo de procesamiento tienen grandes impactos en él. [Pinedo, 1995]. Con el propósito de entender la interacción de las distintas funciones en una organización, se muestra a continuación un diagrama en donde se representa el flujo de información dentro de un sistema típico de manufactura..

(17) Plan de producción, master scheduling Condición de capacidad. f. Órdenes, demandas pronosticadas. Cantidades, fechas de entrega >. f. Requerimientos de materiales, planeación, Planeación de capacidades. Restricciones del scheduling. Requerimientos de materiales.. Órdenes de compra, fecha efectiva. >. f. Scheduling y re-scheduling Desempeño del schedule. Schedule. Scheduling detallado. >. Despachador. Condición de las compras Administración del piso de compras >. Programación de trabajos. Colección de datos >. f. Piso de compras. Figura 1.1. Flujo de información a través de un sistema de manufactura. [Pinedo, 1995]. 10.

(18) 1.1.2. Niveles de. scheduling. Cuando se habla de scheduling, conjunto. de. interrogante. actividades. a. ser. sabiendo que su definición envuelve. óptimamente. programadas,. puede. surgir. un la. de cuándo estas actividades serán consideradas como un conjunto o. individualmente. dentro de la programación. Morton y Pentico definen tarea. {job). como la actividad o conjunto de actividades intermedias que permitan la terminación de un producto, es decir que envuelvan el proceso completo y que deriven en un beneficio económico.. La misma interrogante ejemplo. ¿Cuándo. podría surgir con los recursos a ser utilizados, por. un conjunto. de máquinas. es considerado como un. recurso. individual y cuándo es considerado como varios?.. Un recurso implica que para su utilización no habrá que tomar más de una decisión, de igual manera solo tendrá una sola fila de productos esperando a ser procesados. Para citar un ejemplo, digamos que una máquina es por definición un recurso. Pero si se tienen dos máquinas idénticas podrán considerarse un solo recurso si se tiene una fila de productos que requieran para su siguiente proceso a cualquiera de las dos máquinas, a la que este disponible en ese momento. Pero si por el contrario, cada máquina realiza una operación diferente y cada una tiene una fila de productos en proceso, entonces deberán ser consideradas como recursos independientes.. Para los problemas que tienen múltiples recursos, una actividad o conjunto de actividades. tendrá. varias. opciones para completar. su proceso. Estas. distintas. opciones son conocidas como rutas.. Dependiendo del número de actividades y recursos a programar, distintos niveles de scheduling. existen. dentro de una organización. Para su estudio y debido. a que envuelven diferentes horizontes de tiempo, deberán considerarse diferentes variables; es importante encontrar sus similitudes pero también tener en cuenta que el impacto que tendrán dentro de la empresa es diferente. A continuación se muestra una tabla (Tabla 1.1) ilustrando los diferentes niveles de scheduling. dentro de una. organización.. 11.

(19) Horizonte Nivel. Ejemplos de tiempo Expansión de la empresa, layout y diseño. 1.- Planeación a largo plazo. de la planta.. 2.- Planeación a mediano plazo. Producción, logística.. 1-2 años. Requerimientos, órdenes de compra,. 3.- Planeación a corto plazo. 2-5 años. 3-6 meses. establecimiento de fechas de entrega.. 4.- Scheduling. Ruteo, balanceo de líneas, tamaño de lotes.. 5.- Scheduling y control. Trabajos urgentes, retraso en materiales,. reactivos. descompostura de máquinas.. 2-6 semanas 1-3 días. Tabla 1.1 Niveles de scheduling. [Morton, 1995]. En la planeación a largo plazo las tareas a ser programadas se refieren al diseño y ubicación de plantas, almacenes, departamentos, líneas de producción, etc. Mientras que los recursos son capacidades financieras, ingeníenles y administrativas. En este tipo de planeaciones lo más importante es pronosticar con certeza las consecuencias de las decisiones tomadas. Usualmente la manera más común de atacar este tipo de problemas, es considerar los posibles escenarios y evaluar el impacto de cada uno de ellos.. En la planeación a mediano plazo, los problemas más comunes son los relacionados con la capacidad de reconfiguración, siendo que no se tratan con horizontes de tiempo tan largos como en el nivel uno lo más importante en este tipo de programación no son las proyecciones sino la capacidad de lidiar con los cambios inusitados en los recursos.. El nivel 3 envuelve principalmente la planeación de los requerimientos materiales (MRP), órdenes de compra y fechas de entrega. como datos de entrada. de. Generalmente tiene. la planeación realizada en el nivel 2, además de una. proyección estadística sobre el comportamiento de las órdenes. Con estos datos se realiza lo que se conoce como programa maestro {master schedule). que no es más. que la planeación de lo que se necesita producir por producto, cantidad y período de tiempo. [Morton, 1993]. 12.

(20) Uno de los puntos más importantes a considerar dentro la planeación es la relevancia de contar con una programación dinámica, es decir que pueda adecuarse rápidamente a los cambios que pudieran presentarse en el piso de producción, la oferta y precios en las materias primas, gustos del cliente, etc.. El nivel 4, que considera un horizonte de tiempo. de entre 2 y 4 semanas,. recibe como datos de entrada algunos parámetros obtenidos en el nivel anterior. Estos son: tiempos entre llegadas, fechas de entrega, cantidades y actividades a completar. Este tipo de scheduling. es revisado constantemente, y pesar de tener. como guía el programa maestro de producción deberá ser altamente reactivo ya que tendrá que lidiar constantemente con los problemas inesperados que suceden el la línea de producción.. Por último en el nivel 5, se tratará con las emergencias de último momento y con aquellos problemas que por algún motivo fueron ignorados en el nivel 4. Este tipo de planeación buscará dar solución a fallas en máquinas, defectos o retrasos en materiales, etc.. 1.1.3. Definiciones Es importante aclarar que a lo largo de esta investigación se modelos determinísticos del scheduling.. utilizarán. Por lo que la nomenclatura y definiciones. listadas a continuación corresponderán a los conceptos básicos utilizados en los problemas de scheduling. para este tipo de modelos.. Para los problemas de scheduling se considera un número finito de trabajos y de máquinas. El número de trabajos será denotado por la letra n y el número de máquinas por la letra m.. Usualmente, el subíndice j. se refiere a los trabajos,. mientras que el subíndice /' se refiere a las máquinas.. Si un trabajo requiere un número determinado de operaciones, entonces la combinación (i, j) se referirá a la operación del trabajo y en la máquina /.. Tiempo de procesamiento. (p¡j):. Representa el tiempo de procesamiento para el. t r a b a j o ; en la máquina /. El subíndice /' puede omitirse si el tiempo de procesamiento. 13.

(21) para el t r a b a j o ; no depende de la máquina o si el t r a b a j o s o l o puede ser procesado en la máquina dada.. Fecha efectiva (r,):. Es el tiempo en el que el trabajo llega al sistema, es decir el. tiempo más corto en el puede empezar a ser procesado el trabajo. Fecha. de entrega. (d)):. Representa la fecha comprometida. para entregar. el. producto al cliente, es decir el tiempo en el que se completa un trabajo. Es permitido terminar un trabajo después de su fecha de entrega, pero se incurre en una falta o penalti.. Deadline:. Fecha de entrega que debe cumplirse sin demoras.. Peso (wj):. Es un factor de prioridad que denota la importancia relativa del trabajo j. en comparación con otros trabajos dentro del sistema. Por ejemplo, un peso puede ser representado por el costo actual de mantener el trabajo dentro del sistema. Este costo puede estar relacionado a un costo por mantener inventarios.. Un problema de scheduling. se representa de la siguiente manera: ct | B | y • El campo. a describe la configuración de las máquinas utilizadas y tiene una sola entrada. El campo p provee algunos detalles sobre las características del proceso y puede contener. una, varias o ninguna entrada.. El campo y indica el objetivo a ser. minimizado.. A continuación se muestran algunos ejemplos para el campo a :. Una sola máquina (1): Es el caso más simple de todos y se toma como base para explicar otros más complicados.. Máquinas. idénticas en. paralelo. El trabajo j. paralelo (Pm):. Se tienen. m. máquinas. idénticas. en. requiere una sola operación y ésta puede ser realizada en. cualquiera de las m máquinas o a cualquiera que pertenezca a un subgrupo de máquinas dado. Si el trabajo j no puede ser procesado en cualquier máquina, pero si en alguna que pertenezca a un subgrupo (A/,), entonces tendrá que especificarse M¡ en el campo p.. 14.

(22) Máquinas en paralelo con diferentes velocidades (Qm): Se tienen m máquinas en paralelo cada una con distintas velocidades; la velocidad de la máquina / se denota por v¡. El tiempo p que el trabajo j pasa en la máquina / es igual a p/v¡, /?. es. asumiendo. que el trabajo es procesado solamente. configuración también se conoce como máquinas. uniformes.. en la máquina. esto. /'. Esta. Si todas las máquinas. tienen la misma velocidad, esto es v, = 1 para toda /', y p¡j = p¡, entonces la configuración es idéntica a la explicada en el punto anterior.. Máquinas distintas en paralelo (Rm):. Esta configuración es una generalización. del punto anterior.. Se tienen m máquinas diferentes en paralelo. La máquina i. procesa el trabajo. a una velocidad v¡j. El tiempo p. n. que el trabajo j pasa en la. máquina /' es igual a p/v¡j. Si las velocidades de las máquinas son independientes a los trabajos, esto es v¡j = v¡ para toda / y j, entonces la configuración es idéntica al punto anterior.. Flow. shop. (Fm):. Se tienen m máquinas en serie. Cada trabajo tiene que ser. procesado en cada una de las m máquinas. Todos los trabajos tienen la misma ruta, es decir tienen que ser procesados primero en la máquina 1, luego en la máquina 2 y así sucesivamente. Después de completar el trabajo en una máquina, este se une a la fila de espera de la siguiente máquina. Generalmente, se asume que todas las filas operan bajo la disciplina primeras. entradas. primeras. salidas. (PEPS). Si se está. trabajando bajo PEPS, en el campo p deberá escribirse prmu, de permutación.. Flexible flow shop (FFs): Ésta es una generalización de las configuraciones: flow shop y máquinas paralelas. En lugar de m máquinas en serie se tienen s estados en serie, con un número determinado de máquinas en paralelo en cada estado. Cada trabajo debe ser procesado primero en el estado 1, después en el estado 2 y así sucesivamente. El estado funciona como un banco de máquinas en paralelo; en cada estado el trabajo j requiere solo una máquina y generalmente los trabajos pueden ser procesados en cualquier máquina. Las filas entre los estados operan bajo la disciplina PEPS.. Open shop (Om): Se tienen m máquinas. Cada trabajo tiene que ser procesado en cada una de las m máquinas. Sin embargo, algunos de los tiempos de procesamiento podrán ser cero. No existen restricciones acerca de la ruta a seguir por cada trabajo.. 614400 15.

(23) Job shop (Jm): Teniendo m máquinas, cada trabajo cuenta con su propia ruta a seguir. Deberá hacerse una distinción para cuando un trabajo visita una máquina una sola vez y cuando la visita varias veces. Para este caso, el campo p se deberá escribir recrc para denotar recirculación.. Las restricciones de procesamiento se especifican en el campo p, algunas de estas son:. Fecha efectiva (/j):. Si este símbolo está presente en el campo p, el trabajo j no. podrá comenzar su procesamiento antes de la fecha efectiva ry. Si ry no aparece en el campo p, el procesamiento del trabajo j. puede iniciar en cualquier tiempo. A. diferencia de la fecha efectiva, la fecha de entrega no se especifica en este campo. El tipo de función objetivo brindará suficiente información. para saber cuando hay. fechas de entrega y cuando no.. Tiempo de setup. dependiente de la secuencia (s ): jk. Representa el tiempo de. setup ente los trabajos j y k, dependiente de la secuencia, s. ok. denota el tiempo de. setup para el trabajo k si este es el primero en la secuencia, mientras que s. ]0. denota. el tiempo de limpieza después de realizado el trabajo j , si este es el último de la secuencia (de esta manera, se entiende que s k y s 0. j0. deberán ser cero). Si el tiempo. de setup entre los trabajos j y k depende de la máquina, entonces deberá incluirse el sufijo /', esto es s . Si s iJk. jk. no aparece en el campo p, entonces se asumirá que todos. los tiempos de setup son cero o independientes de la secuencia, en cuyo casi estos podrán ser sumados a los tiempos de proceso.. Preemptions. (prmp): Esto implica que no es necesario mantener un trabajo en la. máquina hasta su terminación. Se permitirá interrumpir el procesamiento de un trabajo en cualquier momento y poner otro es su lugar. No se pierde la cantidad de procesamiento que el trabajo ya ha realizado, por lo que cuando se coloca el trabajo en la máquina. (o en otra. similar,. tratándose. de máquinas en paralelo). solo. necesitará concluir el resto del procesamiento.. Restricciones de precedencia (prec): Esto puede aparecer en las configuraciones de máquinas paralelas o en una sola máquina que requieran que uno o más trabajos deban estar terminados antes de que otro trabajo puede ser procesado. Si cada. 16.

(24) trabajo tiene al menos un predecesor y un sucesor, la restricción se refiere a una cadena. Si cada trabajo tiene por lo menos un sucesor, la restricción se refiere a una entrada.. Si cada trabajo tiene por lo menos un predecesor, la restricción se refiere. por lo menos a una salida. Si no aparece prec en el campo p, los trabajos no tienen restricción de precedencia.. Interrupciones (brkdwn): Las interrupciones en las máquinas indican que éstas no están disponibles todo el tiempo. Se asume que sean fijos los períodos en los que las. máquinas no están disponibles (por ejemplo debido a cambios de turno o. mantenimiento). Si se tienen varias máquinas idénticas en paralelo, el número de máquinas disponibles en cualquier tiempo es una función del tiempo, esto es m(t).. Restricciones de elegibilidad de máquina (Mj): Esta opción aparece sólo cuando se tiene una configuración de máquinas en paralelo (P ). m. Cuando M¡ está presente,. no todas las máquinas pueden procesar el trabajo j.. Mj denota el conjunto de. máquinas que pueden procesar el trabajo j.. Sí Mj no aparece en el campo p, el. trabajo j puede ser procesado en cualquiera de las m máquinas.. Permutación. (prmu): La restricción que deberá aparecer en la configuración de. flow shop es que las filas enfrente de cada máquina, operan bajo la disciplina PEPS. Esto implica que el orden (o permutación) en el cual los trabajos pasan a través de la primer máquina deberá mantenerse a lo largo de todo el sistema.. Bloqueo (block): Este fenómeno puede ocurrir en la configuración flow shop. Si un flow shop tiene in buffer de tamaño limitado entre dos máquinas sucesivas, puede suceder que cuando el buffer. se encuentre lleno no se permita. a la máquina. siguiente soltar un trabajo ya terminado. Este fenómeno se conoce como bloqueo: el trabajo terminado tiene que permanecer en la máquina siguiente previniendo que la máquina procese otro trabajo. Cuando se tiene esta opción en el campo b, se asume que las máquinas operan bajo PEPS, es decir se permite la permutación.. No-espera (nwt): Este fenómeno también ocurre en los flow shops. Los trabajos no podrán esperar a ser procesados entre dos máquinas sucesivas. Esto implica que el tiempo de inicio para procesar un trabajo deberá ser retrasado para asegurar que el. 17.

(25) trabajo podrá ir a través de todo el sistema sin tener que esperar. a ninguna. máquina. Es este caso también se opera bajo la disciplina PEPS.. Recirculación (recrc): Puede ocurrir en job shops cuando un trabajo visita a una máquina más de una vez.. Cualquier otra opción que aparezca en el campo b se explicará por sí misma. Por ejemplo cuando se tiene p = p implica que todos los tiempos de procesamiento }. son iguales. Y cuando se tiene d¡ = d implica que todas las fechas de entrega son iguales.. Los objetivos a ser minimizados estarán siempre en función de los tiempos de terminación. de los trabajos,. los cuales dependen del schedule.. El tiempo. de. terminación del trabajo j en la máquina / se denota por C¡j. El tiempo en el que el trabajo j deja el sistema (el tiempo de terminación de la última máquina en donde requiere ser procesado) se denota por C¡. El objetivo también estará en función de las fechas de entrega.. El retraso (lateness). del trabajo j se define como:. que será positiva cuando el trabajo j se completa tarde y negativa cuando se completa antes de tiempo.. La tardanza (tardiness). 7} = max (Cj - d. jr. del trabajo j se define como:. 0) = max(Lj, 0). La diferencia entre retraso y tardanza reside en el hecho que la tardanza nunca podrá ser negativa. Los castigos o penaltíes del trabajo j se definen como:. U 1. =\[O. s. i. C. >. d. J J en cualquier otro caso. 18.

(26) A continuación se presentan algunos ejemplos de funciones objetivos a ser minimizadas:. Makespan. (C. m a x. ) : El makespan se define como el max(Ci, . . . . , C ) , que es el n. equivalente al tiempo de terminación del último trabajo que deje el sistema. Un mínimo makespan generalmente Implica una alta utilización de las máquinas.. Retraso m á x i m o ( L. max. ) : El retraso máximo L. m a x. se define como el max(Li, . . . . ,. L ) . Indica la máxima violación de las fechas de entregas. n. Tiempo total de terminación (con pesos) (£w,C,): La suma de los tiempos de terminación con pesos de n trabajos indican el total de los costos por mantener inventarios incurridos en el schedule. Generalmente se refiere al tiempo de ciclo (flow. time).. Tiempo total de terminación(con. 0. pesos y descuentos) ( S i v / l - e " ' ) ) : Ésta es. una función de costos más general que la mencionada en el punto anterior, en donde los costos se descuentan a una razón r,. 0 < r < 1, por unidad de tiempo. Si el n. trabajo j no se completa en el tiempo r, se incurre en un costo adicional wfe' dt el periodo [t,. t + dt].. en. Si el trabajo j se completa en un tiempo t, el costo total. incurrido en el periodo [0, t] es rCi. Wj(l-e' ).. Generalmente el valor de r es cercano a cero, por ejemplo 0 . 1 o 10%.. Tardanza total (con pesos) (Ew/f)): Este es un caso más general de la función de costos del tiempo total de terminación (con pesos).. Número de trabajos tardíos (con pesos) (ZWJUJ):. Generalmente es un objetivo. muy utilizado en la práctica y de fácil medición. [Pinedo, 1995]. 19.

(27) 1.2.. Historia El scheduling. comenzó a tomar importancia. dentro de la manufactura a. principios del siglo XX, con el trabajo de Henry Gantt y otros pioneros. Sin embargo todavía tuvieron que transcurrir varios años antes de que apareciera la primer publicación referente al scheduling en la literatura de investigación de operaciones.. Algunas de estas primeras publicaciones aparecieron en el Naval. Research. Logistics Quaterly a principios de los 50's. [Pinedo, 1995]. Durante scheduling. las décadas siguientes el auge en las investigaciones sobre el. se hizo evidente. Esto aunado a la utilización de computadoras personales. permitió a las empresas tener rápido acceso a la información y de este modo realizar programaciones más exactas y confiables.. 1.2.1. Evolución en los métodos de solución. 1.1.1.1.. Métodos tradicionales. Los primeros desarrollos sobre métodos de análisis y solución del scheduling tuvieron tres vertientes principales. Realizar el scheduling:. •. De forma manual.. •. Con ayuda de computadoras.. •. Con modelos matemáticos.. El scheduling. realizado manualmente, utiliza el conocimiento de expertos que. organizan los recursos disponibles tomando en consideración pronósticos de ventas y de producción.. Los ingenieros de manufactura quienes son los encargados de tomar todas las decisiones referentes al scheduling,. se basan en métodos heurísticos. Los trabajos. son programados de acuerdo a reglas simples, como as least slack.. Estos a su vez. son ordenados en secuencia para cada máquina de acuerdo a otras reglas como la elección. de la. máquina. disponible. con la mayor. razón. valor. /. tiempo. de. procesamiento.. 20.

(28) En este tipo de programación manual, el tamaño de los lotes es fijo a través de todo el ciclo de vida del producto, este es elegido tomando en consideración los costos fijos de arranque y operación.. Los problemas que pudieran presentarse, tales como diferencias en tamaños de lotes (lot splitting), casos. urgentes),. reforzar las máquinas desocupadas (para ser utilizadas en. reenrutamientos. debidos a fallas en máquinas, despacho de. órdenes tardías; son manejados por la experiencia y sentido común.. Algunas de las ventajas de utilizar este tipo de scheduling son:. a) Mezcla adecuada y efectiva de experiencia humana. b) Uso del sentido común para adaptarse a situaciones de crisis.. De la misma manera, alguna de sus desventajas son:. a) La dificultad de probar un número grande de prioridades, y hacer una estimación precisa de los efectos de las acciones a tomar. b) Dificultad en la respuesta al cambio (future. shock).. c) Al tener menor control sobre los datos, el problema se torna complejo.. Entre las décadas de los 50's y 60's, gracias a los avances computacionales de la época, la manera de realizar el scheduling cambió radicalmente.. Esto permitió representar: la estructura de la línea de producción, actividades a realizar en ésta, trabajos, etc. Y mediante la utilización de métodos heurísticos simples, la computadora era capaz de extrapolar a futuro un schedule dado. [Morton, 1993].. Entre las ventajas de utilizar este tipo de métodos, están: el tiempo que implicaba la reprogramación del scheduling, que pudiera ocurrir. se lograba representar con suficiente realismo lo. en el piso de producción y la facilidad con la que podía. transmitirse el conocimiento.. 21.

(29) Entre las desventajas encontradas al utilizar este tipo de métodos de solución para el scheduling,. estaban: debía tenerse especial tanto en la programación como en los. datos de entrada ya que de estos dependía el resultado final. Además de que el diseño y la programación requerían de varias horas de trabajo. Todo esto hacía que fuera muy difícil saber cuando se estaba realizando bien el scheduling y cuando no.. 1.1.1.2.. Métodos. contemporáneos. En los últimos años se han utilizado métodos heurísticos que si bien, aún se encuentran en una etapa de desarrollo han contribuido notablemente en el campo del scheduling,. a continuación se da una breve explicación de lo que consisten. algunos de estos métodos.. Búsqueda scheduling. tabú. (Tabú. search).. Las. heurísticas. relacionadas. con. el. que han utilizado búsqueda tabú, han sido presentados por Glover y. Laguna (1989), Laguna et al. (1989), y Widmer y Hertz (1989). Glover (1990) ha presentado también buenos resultados en el uso de la búsqueda tabú. En su forma más simple, la búsqueda tabú es una búsqueda de nodos vecinos con una lista de posiciones de búsqueda recientes. "Tabú" proviene del hecho de que estas posiciones no deben ser repetidas. mientras. se encuentren en la lista activa. Una de las. posiciones se mantiene en movimiento tratando de superar el mejor objetivo o por lo menos ignorando al peor de todos. La mejor solución es, por lo general, almacenada hasta que no se encuentren mejores soluciones.. Recocido simulado con el scheduling. (Simulated annealing). Las heurísticas relacionadas. que han utilizado recocido simulado son descritos por Kirkpatrick. et al. (1984), Vakharia and Chang, (1990), Coroyer y Lui (1991), Ishibuchi et al. (1991),. y Van Laarhoven et al. (1992).. El recocido simulado también. agrega. diversificación al procedimiento de búsqueda de nodos vecinos, pero de una manera diferente.. De nueva cuenta, en su forma. más simple una cantidad al azar es. agregada a cada posible movimiento de evaluación. La función objetivo para un movimiento. potencial es calculado y comparado con el objetivo en curso. Una. cantidad al azar es agregada a esta diferencia, produciendo una diferencia ajustada. Entonces el movimiento. con la mayor. diferencia ajustada. positiva. es elegido.. Siguiendo la diferencia original será la estrategia de intensificación; mientras que. 22.

(30) siguiendo la cantidad al azar será la estrategia de diversificación. Combinando los dos procesos se crea la estrategia conjunta del recocido simulado.. Algoritmos genéticos (Genetic Algorithms). Los algoritmos. genéticos. (Holland, 1975; Dorigo, 1989; Davis, 1991; Falkenauer amd Buffoix, 1991; Nakano y Yamada, 1991; Della Croce et al. 1992) se refieren a un proceso de búsqueda que simula. la evolución. natural.. Se tiene. una población de posibles soluciones al. problema. En cada generación, se permite a las mejores soluciones producir nuevas soluciones(hijos) por medio de la mezcla de ciertas características de los padres (o por mutación); los peores hijos mueren para así mantener la población estable y esto se repite en la generación siguiente. Es posible considerar un concepto más amplio de algoritmos genéticos como una clase muy general de técnicas que pueden incluir. búsquedas de nodos vecinos, búsquedas tabú, recocido simulado, y. beam. search como casos especiales. [Morton, 1993]. 1.3.. Métodos de evaluación Es de vital importancia entender lo que significa un buen scheduling. para. poder evaluar su funcionamiento a través del tiempo. Por lo que se han desarrollado diversos estudios que buscan precisamente encontrar un nivel de desempeño.. Varios autores coinciden en que esto es muy difícil de lograr debido a la gran variedad de procesos que existen dentro de una organización, es decir el. scheduling. sería evaluado de acuerdo a parámetros exclusivos de cada proceso, pero no podría ser comparado con otros niveles de desempeño encontrados en procesos diferentes, esto hace de la evaluación del scheduling un proceso difícil de desarrollar.. Kempf asegura que para que un scheduling tendrá que ser primeramente un scheduling restricción. de. manufactura. sea considerado como bueno,. viable es decir, que no viole ninguna. en donde esté trabajando.. En otras. palabras,. su. ejecución tendrá que ser físicamente posible.. Otra de las condiciones para tener un buen scheduling. es que éste sea. aceptable, es decir que pueda ser mejorado con cambios triviales.. 23.

(31) Al momento de evaluar el scheduling,. la interrogante principal es qué variable. es la que deberá ser evaluada. En este punto también hay diversas opiniones, algunos investigadores aseguran que la mejor manera de evaluar un scheduling. es. basándose en los costos (utilización de máquinas, satisfacción del cliente, inventario, etc).. Otros. coinciden en que. la mejor. manera. de evaluar. el scheduling. es. contabilizando el número de trabajos realizados en un horizonte de tiempo, y para este caso en particular lo que se buscará mejorar son las reglas de despacho.. Otra forma de evaluar el scheduling. es realizando varios escenarios en donde. se juega con algunas variables como, tiempo de ciclo, tardanza máxima, etc. Y al discriminar los peores resultados encontrar la mejor manera en la que éste podría realizarse.. Teóricamente se han realizado una gran variedad de estudios en esta área y lo que haría falta probar es un poco más de conocimiento empírico y técnicas de evaluación de desempeño contemporáneas para conocer el comportamiento de los resultados y conocer cuál de todos estos es el mejor indicador de cuando un scheduling. se está realizando correctamente y cuando no.. Lo descrito en este punto muestra los esfuerzos que se han realizado para evaluar el desempeño del scheduling,. por lo que es importante recordar que la. presente investigación sugerirá una forma diferente de evaluarlo.. 24.

(32) Capítulo 2 2. INTRODUCCIÓN A SEIS SIGMA A medida que la competencia entre organizaciones se hace más fuerte, crece la necesidad de mejorar la calidad y la satisfacción al cliente. Por lo que las empresas se ven en la necesidad de implementar nuevas estrategias y métodos que ayudarán a mejorar su productividad y eficiencia.. Una de estas estrategias,. adoptada por varias organizaciones. mundialmente. exitosas tales como General Electric, Motorola, Sony, Honda Kodak, etc; es: Seis Sigma. Dichas empresas han logrado, no solo aumentar sus niveles de calidad y competencia, sino que han reducido costos y mejorado sus índices de productividad.. Algunas personas ven a Seis Sigma como la aplicación rigurosa de herramientas estadísticas a través de distintos procesos dentro de la organización. Otros la ven como una versión sofisticada de TQM (Total Quality Management). Lo que Seis Sigma. busca en. realidad. es. mejorar. la eficiencia. y. eficacia. dentro. de. una. organización al cubrir las necesidades del cliente, al mismo tiempo que utiliza la conjunción de varias filosofías de calidad.. Resulta importante aclarar que la meta final de Seis Sigma no es el mejoramiento continuo persé, sino la creación de bienes económicos tanto para el cliente como para la empresa misma. [Breyfogle, 2001]. 2.1.. Historia. 2.1.1. Motorola Hoy directamente. en. día sabemos que. el éxito de. la empresa. Motorola. va. ligado. con Seis Sima, fue precisamente ahí donde surgieron todos estos. conceptos que tiempo después evolucionaron en lo que hoy se conoce como Seis Sigma.. En los años 8 0 ' s y principios de los 9 0 ' s compañías. estadounidenses. cuyo. mercado. era. Motorola era una de absorbido. por. tantas. competidores. 25.

(33) japoneses. Varios de sus altos ejecutivos coincidían que esto era debido a la deficiente. calidad de sus productos.. En ese entonces Motorola aplicaba. varios. sistemas de calidad sin mucho éxito, hasta que en 1987 una nueva estrategia surgió del Sector de Comunicaciones. A esta nueva filosofía de mejoramiento. se le. denominó: Seis Sigma.. Lo que en ese momento significó Seis Sigma para Motorola fue una manera simple y consistente de rastrear y comparar el funcionamiento de la organización con los requerimientos del cliente. Al mismo tiempo que se buscaba, de manera muy ambiciosa, alcanzar la calidad perfecta o cero defectos.. En poco tiempo esta nueva filosofía se difundió a toda la organización y bajo la supervisión del entonces presidente de la compañía, Bob Galvin, se fijó la meta inicial de realizar los procesos 10 veces mejor (denotado como 10X) en un lapso de cinco años.. Mas tarde este objetivo cambió a tener un mejoramiento de 10X cada. dos años, es decir un mejoramiento de 100X en cuatro años.. Solo dos años después de haber implementado Seis Sigma, Motorola recibió el premio Malcolm Baldrige National Quality Award. El número total de empleados creció de los 71,000 que había en 1980 a más de 130,000 de hoy en día. Algunos de los logros más importantes de Motorola han sido:. •. Incremento de las ventas en cinco veces, con ganancias totales cercanas al 2 0 % .. •. Ahorros acumulados basados en proyectos Seis Sigma por $14 billones de dólares.. •. El valor de mercado de Motorola crece a una tasa compuesta anual del 21.3%.. 2.1.2. Allied Signal Allied Signal, comenzó a aplicar estrategias de calidad a principios de los 9 0 ' s y para 1999 ya estaba ahorrando alrededor de $600 millones de dólares anualmente. Todo esto gracias a la exitosa utilización de Seis Sigma.. Los equipos de trabajo de Allied Signal utilizaron la filosofía Seis Sigma no sólo como una manera de reducir defectos en la producción, sino que comenzaron a. 26.

(34) aplicar. los mismos. principios. en el diseño y desarrollo. de nuevos. productos,. reduciendo con esto el tiempo de diseño y certificación.. En 1998 la compañía registró un crecimiento de productividad del 6%, con un margen de ganancias del 13%. El valor de mercado de la compañía en 1998 creció a una tasa del 2 7 % compuesto anualmente.. Los encargados de implementar Seis Sigma dentro de Allied Signal, la definen como "más que solo números - es un estado de autodeterminación para alcanzar un estándar de excelencia, utilizando todas las herramientas a nuestra disposición sin dudar nunca en reinventar la forma en que se hacen las cosas" [Pande, 2000]. 2.1.3. General Electric Jack Welch, uno de los ejecutivos más visionarios y exitosos de este siglo, llevó a General Electric a ser una de las empresas más grandes y remunerantes de la historia. El valor de mercado de General Electric en 1981 era de $12 billones de dólares, para 1998 este se había incrementado hasta $280 billones de dólares. Se encargó además, de transformar a una empresa tradicionalmente manufacturera a una corporación más diversificada con una amplia gama de productos y servicios.. Welch entró en contacto con la filosofía Seis Sigma, gracias a un amigo y antiguo colaborador suyo, Lawrence A. Bossidy, entonces presidente de Allied Signal. En la reunión anual de altos ejecutivos de General Electric, en junio de 1995, Bossidy estuvo encargado de dar una conferencia, podía hablar de cualquier tema siempre y cuando generara nuevas ideas entre la audiencia. Bossidy decidió compartir el éxito alcanzado por Allied Signal al utilizar Seis Sigma.. Fue tal el impacto que causó, que en agosto del mismo año Jack Welch decidió adoptar Seis Sigma. Y su meta final era la de llevar a cada uno de los productos y servicios de General Electric a niveles de calidad de Seis Sigma para el año 2000.. Cuando General Electric implemento Seis Sigma, Welch pudo percatarse que la mayoría de sus procesos estaban en niveles de tres y cuatro sigmas, es decir 35,000 defectos por millón de oportunidades. Una medida común entre las empresas. 27.

(35) consideradas con un buen nivel de calidad. La meta. entonces era alcanzar y. mantenerse cerca de la perfección, esto es 3.4 defectos por millón de oportunidades.. En 1996, la diferencia entre ser una empresa de 3 sigmas a una de 6 sigmas, le estaba costando a General Electric entre 7 y 10 billones de dólares. anuales en. desperdicios y retrabajos.. Inicialmente General Electric entrenó a 200 Master Black Belts, 800 Black Belts y dio entrenamiento a 20,000 ingenieros para realizar los diseños de nuevos productos bajo la filosofía de Seis Sigma.. En 1997 se había realizado una inversión de $250 millones de dólares en entrenamientos masivos, cerca de 4,000 Black Belts y Master Black Belts y más de 60,000 Green Belts. Esta inversión se recuperó pronto, a finales de 1997 Seis Sigma produjo un aumento de las ganancias por $300 millones de dólares.. Después de los primeros resultados, los beneficios comenzaron a reflejarse exponencialmente.. En 1998, se invirtieron unos $500 millones de dólares y se. obtuvieron tres cuartos de billón de dólares como ganancias. En 1999 el pronóstico fue de tener un aumento en los ingresos totales por 1.5 billones de dólares.. 28.

(36) 2.2.. Conceptos básicos 2.2.1. Definiciones 2.2.1.1.. ¿ Qué es Seis Sigma ?. Mikel Harry, uno de los pioneros en la utilización de Seis Sigma, establece que la diferencia que existe entre Seis Sigma y los programas de calidad tradicionales, reside en que estos se han enfocado en la detección y corrección de defectos comerciales, industriales y de diseño; Seis Sigma provee métodos específicos que permiten recrear el proceso, de manera que los defectos y errores no ocurrirán en primera instancia.. Peter Pande la define como un sistema fácil y comprensible para alcanzar un máximo éxito de negocios de manera sostenible. Seis Sigma se guía principalmente por. el entendimiento. completo. de las necesidades del cliente,. disciplinada de datos, análisis estadísticos. la. utilización. y una atención diligente al manejo,. mejoramiento y reinvención de los procesos de negocios.. Algunos de los éxitos que pueden obtenerse mediante la utilización de Seis Sigma son:. •. Reducción de costos.. •. Mejora en la productividad.. •. Crecimiento en el mercado.. •. Continuidad de clientes.. •. Reducción en el tiempo de ciclo.. •. Un cambio en la cultura de la empresa.. •. Desarrollo de productos y servicios.. 29.

(37) 2.2.1.2. Para definir. Definición. estadística. de Seis. Sigma.. Seis Sigma estadísticamente, dos términos son básicamente. importantes: los límites de especificación y la distribución normal.. Límites. de. especificación.. Los límites de especificación son las tolerancias o rangos de desempeño que los clientes requieren de productos y procesos.. Los. límites de especificación (superior e inferior) se utilizan en todos los. procesos requeridos para la fabricación de un producto. Esto es sencillamente porque la variabilidad. es tan común en la vida real, que tienen que permitirse ciertos. rangos de imprecisión en los procesos.. La siguiente figura (Fig. 2.1) ilustra a los límites de especificación como las dos. líneas verticales, típicamente el valor objetivo se encuentra exactamente a la. mitad de ambos límites. Es importante aclarar que estos límites de especificación son totalmente. independientes de la curva de campana de la distribución normal. Lo. importante de los límites de especificación, es comprender que los clientes esperan que el producto o servicio que están comprando caiga dentro de este rango, más aun cuando se trata del centro exactamente. Límite de especificación Inferior. Distribución Normal Centrada. -6o -5o -4o -3o-2o Límites. Espec. i1 sigma ±2 sigma ±3 sigma ±4 sigma i5 sigma ±6 sigma. -1o. X. Límite de especificación Superior. *1O *2o + 3 0 +40 *5o +6o. Porcentaje Defectos por millón 68.27 317300 95.45 45500 99.73 2700 99.9937 63 99.999943 0.57 99.9999998 .002. Figura 2.1. Distribución Normal y Límites de especificación.. 30.

(38) La distribución. normal.. La curva de "campana" que aparece también en la figura 2.1 representa a la distribución normal, también conocida como distribución Gaussiana. La curva tiene una forma simétrica y se extiende desde - hasta + infinito en el eje de las X ' s . La forma de la curva depende solamente del proceso, equipo, personal, etc. que tienen relación. directa. con. el. proceso.. En pocas palabras,. esta. curva. sintetiza. la. cuantificación empírica de la variabilidad de un proceso de manufactura.. Las líneas punteadas en la figura 2.1 representan el número de desviaciones estándar (a) a las que un determinado punto se encuentra del centro (o de la media n).. La información. tabular. bajo la curva normal de la figura. 2.1. indica el. porcentaje de área bajo la curva que puede encontrarse entre ± 1 unidades de a , ± 2 unidades de a y así sucesivamente hasta llegar a ± 6 unidades de es, con respecto a la media. Donde a es el símbolo griego utilizado para denotar la desviación estándar de una población.. Se asume que el área total bajo la curva de la distribución normal es igual a 1. Esto quiere decir que el 100% de las piezas (o lo que se este contabilizando) de un proceso tendrán un valor dentro del eje X ' s desde - infinito + infinito.. Las piezas o puntos que caen fuera de los límites de especificación son definidos como: defectos,. fallas o no conformidades.. Un defecto puede definirse también como cualquier instancia o evento en donde el producto falle al querer cumplir con las necesidades del cliente. [Pande, 2000]. Considerando la información bajo la curva de la figura 2.1, podemos darnos cuenta que el 99.73% del área total cae dentro de las ± 3 unidades de a. Esto a su vez corresponde a tener 2,700 defectos por millón. Para ± 6 unidades de a este número se reduce a 0.002 defectos por millón.. 31.

(39) 2.2.2. Nivel sigma o nivel de calidad sigma. La explicación del punto anterior está basada en la consideración que el proceso se encuentra completamente centrado. Sin embargo, para representar típicos cambios o variaciones en la media de un proceso, Motorola agregó un valor de ± 1.5 a a la media del proceso. Este valor se utiliza para calcular el nivel. sigma. o el nivel de calidad sigma de un proceso. La figura 2.2 muestra que en este caso, para un valor de + 6 unidades de a el número de defectos por millón es de 3.4.. Distribución Normal Corrida i 1.5o. -6o. -5o. -4o -3o. -2o. -1o. x. *1o +2o. +3o. +4o. +5o. +6o. Figura 2.2. Efecto de correr la media ± 1.5 a en la distribución normal.. Entre mayor sea el nivel de calidad sigma, menor será el número de defectos por. millón.. Desgraciadamente esta. relación. no. es lineal. y. por. lo tanto. el. mejoramiento necesario para pasar de un nivel cinco a un nivel seis es muy grande y por lo tanto difícil de lograr. Un cambio de este tipo será mas difícil de lograr que un cambio de tres a cuatro niveles de calidad sigma. Esto se ve ilustrado en la figura 2.3. Dentro de la terminología Seis Sigma, el nivel de calidad sigma, se mide generalmente por medio de los defectos por millón de oportunidades DPMO.. 32.

(40) Centrada. Figura 2.3. Defectos por millón VS nivel sigma de calidad.. Los requerimientos del cliente, se conocen en Seis Sigma como "CTQs" (Critical To Quality) puntos críticos para la calidad, por sus siglas en inglés. Y son precisamente estos CTQs los que ayudan a calcular el nivel de calidad sigma dentro de un proceso.. Hasta hace algunos años, la gran mayoría de las organizaciones trabajaban con niveles de calidad de +. 3 a , actualmente este valor ya no es aceptable si se desea. seguir en el mercado. Por ejemplo, considerando un nivel de desempeño del 9 9 . 9 % ( 0.1% de defectos) en las siguientes industrias de servicios, se tendrían: [Breyfogle, 2001].. •. 20,000 prescripciones medicas incorrectas al año.. •. Una hora de agua para beber contaminada al mes.. •. 22,000 cheques deducidos incorrectamente en una hora.. •. Fallas en la electricidad, agua y calefacción por 8.6 horas al año.. •. Dos accidentes de avión por día en el aeropuerto internacional O ' H a r é .. •. 500 procedimientos quirúrgicos incorrectos a la semana.. •. 2,000 paquetes de correo perdidos cada hora.. •. 32,000 detenciones en los latidos del corazón por persona al año.. 33.

(41) Este tipo de fallas deben de ser prevenidas antes de que ocurran, de ahí la importancia del nivel de calidad sigma. Aun así, debe tenerse cuidado cuando se decide sobre que proceso aplicar una metodología de mejora para alcanzar niveles más altos de calidad. Existen algunos casos, no tan críticos como los mencionados anteriormente en donde una inversión para elevar el nivel sigma no es justificable. Por ejemplo, nadie toma tanta importancia cuando en una caja de 100 cerillos uno de ellos se rompe antes de poder encenderlo (99.0% de nivel sigma). Pero si sería fatal que al encender la estufa, el ducto por donde pasa el gas se abriera. y causara. un accidente mayor.. En. la. siguiente. tabla. (Tabla. 2.1). se muestra. de. manera. simplificada. la. metodología para encontrar el nivel de sigma o desempeño en un proceso [Harry, 2000].. 2.2.3. El costo de la calidad. Desde que la calidad comenzó a ahorrar dinero a las compañías, muchas se han preocupado por producir artículos o servicios con cero defectos, esto es haciendo las cosas correctamente desde la primera vez.. Por varios años, las empresas han utilizado el costo de una calidad deficiente COPQ (Cost Of Poor Quality, por sus siglas en inglés) como un indicador de calidad. De hecho algunas organizaciones toman a esta métrica como el único índice de calidad. Aunque recientemente se han encontrado ciertos problemas que impiden un cálculo confiable de COPQ. Según Mikel Harry, estos son:. •. Los costos no se incrementan para que la calidad mejore, dando énfasis en la "prevención" en lugar de "detectar y reparar".. •. Muchos costos relacionados con la calidad son difíciles de identificar por la mayoría de los sistemas de contabilidad.. •. La teoría convencional de costo de la calidad ignora costos e ineficiencias que ocurren en ingeniería, manufactura, contabilidad y otros sectores de la compañía.. Debajo del nivel. de calidad de tres sigma, los costos de calidad en una. organización caen entre un 25 y 40 por ciento de las ventas totales. Para tener un. 34.

(42) mejor punto de comparación, con un nivel de seis sigma este valor puede reducirse hasta menos de uno por ciento.. Cálculo del nivel de calidad sigma en un proceso específico. Acción. Paso 1. 2. (Ejemplo). Ecuaciones. Producción de. Seleccionar el proceso.. microchips. Número de unidades que son. 1,283. procesadas. Número de unidades libres. 3. 1,138. de defectos al final del proceso. Calcular el yield del proceso. 4. (porcentaje de unidades. = (paso 3) / (paso 2). .8870. = 1 -(paso 4). .113. libres de defectos) 5. Calcular la razón de defectos, basándose en el paso 4. Determinar el número de. 6. 7. = N número de. causas potenciales que. características criticas. pueden crear un defecto. para la calidad (CTQs). Calcular la razón de defectos por medio de los CTQs.. 24. = (paso 5) / (paso 6). .0047. = (paso 7) x 1,000,000. 4,709. Calcular el número de 8. defectos por millón de oportunidades (DPMO). Convertir los DPMOs al nivel. 9. de calidad sigma. (Utilizar la. 4.1. tabla 1 de los anexos) Nivel de desempeño 10. Conclusiones. ligeramente arriba del promedio. Tabla 2.1. Cálculo del nivel de calidad sigma.. 35.

(43) La siguiente tabla (Tabla 2.2) muestra una comparación entre el nivel sigma, los DPMO y el costo de calidad. [Harry, 2001]. Costo de la calidad Nivel Sigma. DPMOs. Costo de la calidad. 2. 308,537 (Empresas no competitivas). No aplica. 3. 66,807. 25-40% de las ventas. 4. 6,210 (Empresas promedio). 15-25% de las ventas. 5. 233. 5-15% de las ventas. 6. 3.4 (Empresas de clase mundial). <1% de las ventas. Tabla 2.2. Costos de la calidad.. En general son cuatro las categorías en donde entran los costos relacionados con la calidad. Estas categorías se muestran en la siguiente tabla (Tabla 2.3).. El. costo de la calidad está compuesto por aquellos debidos a fallas, evaluaciones y prevención.. Evaluación. Fallas internas •. Desperdicio. •. Adaptación. •. Abastecedor de desperdicio y. adaptación. •. Inspección. •. Prueba. •. Auditoría de calidad. •. Costo inicial y de mantenimiento. del equipo de prueba. Fallas externas. Prevención. •. Costo al consumidor. *. Planeación de la calidad. •. Costo de garantía. •. Planeación del proceso. •. Ajustes de quejas. •. Control de los procesos. •. Material regresado. *. Entrenamiento. Tabla 2.3. Clasificación de los costos de la calidad.. A pesar de la clasificación presentada en la tabla anterior, varios de los costos de la calidad se encuentran "ocultos" bajo otras categorías de costos directos e indirectos. La siguiente figura muestra los costos de calidad, tanto los que pueden ser contabilizados con facilidad (punta del iceberg), como los costos ocultos que se muestran en el iceberg bajo el agua. (Figura 2.4). [Breyfogle, 2001]. 36.