SMED también en el control numérico

El objetivo fundamental del sistema de producción de Toyota (SPT) según Taiichi Ohno, es acortar permanentemente el tiempo que transcurre desde el recibo del pedido por parte del cliente, hasta que se cobra la factura correspondiente.

Evidentemente esto conlleva al análisis detallado y profundo de cada una de las acciones que ejecutamos, para eliminar o -en el peor de los casos- reducir todas aquellas que alargan los procesos, no agregan valor y generan un costo adicional innecesario.

Una de las herramientas de las cuales el SPT echa mano para cumplir sus objetivos, es la relacionada con el cambio rápido de herramentales, o más conocida por sus siglas en inglés como SMED (Single Minute Exchange of Die).

Cuando empleamos máquinas de control numérico, pensamos que, una vez optimizados los programas de mecanizado, poco podemos hacer para acortar los tiempos. Es aquí donde debemos enfocarnos en el SMED.

Desde luego, el cambio de las herramientas para el mecanizado en la mayoría de ellas es realizado con un cambiador automatizado.

El enfoque no debe ser en las herramientas, sino más bien, en el proceso que se lleva a cabo cada vez que terminamos el mecanizado de una pieza y ajustamos la siguiente en la máquina. Es precisamente aquí donde perdemos mucho tiempo en fijar y centrar la nueva pieza para llevarla al cero máquina y poder iniciar el nuevo ciclo de mecanizado automatizado.

Principios fundamentales del SMED

Según los expertos japoneses, si cronometramos el tiempo requerido desde que terminamos la última pieza del lote A y podemos iniciar el mecanizado de la primera pieza del lote B, podríamos distinguir entre cuatro grupos de tiempos fundamentales:

1. Preparaciones, ajustes post proceso, comprobación de materiales, herramientas, maquinaria, accesorios y limpieza.
2. Remover físicamente la pieza anterior y presentar la siguiente pieza a mecanizar.
3. Soltar o “liberar” la pieza anterior y fijar la nueva pieza (en la mayoría de los casos a través del empleo de tornillos o chucks mecánicos que requieren una llave con giro), centrar la pieza sobre la máquina para encontrar el punto “0,0,0” (al cual hará referencia el software del CNC para dirigir y controlar todos los recorridos de corte) y fijación de otros parámetros.
4. Hacer muestras iniciales para garantizar que efectivamente la pieza está “bien centrada” y que la rutina de corte dará los resultados esperados.

 

Según Shigeo Shingo, del total del tiempo requerido desde la salida de la última pieza buena del lote anterior, al inicio del mecanizado de la primera pieza del lote siguiente, el paso uno consume 30 % del tiempo total del cambio; el paso dos, 5 %; el paso tres, 15 %, y el paso cuatro, el restante 50%.

Por desgracia, solo el paso dos es indispensable y los otros tres solo agregan costos; por lo tanto, la reflexión obligada sería: ¿cómo puedo hacer para eliminar o, en el peor de los casos, reducir los pasos uno, tres y cuatro?.

Este es precisamente el punto de partida de la aplicación del SMED como herramienta fundamental del sistema de producción de Toyota.

Cómo implementar SMED en máquinas CNC

Muchas veces consideramos este trabajo como un “mal necesario” y lo ejecutamos con molestia y desagrado. El problema se acrecenta cuando los lotes de producción se reducen, e incluso llegamos a la conclusión de que cada pieza es “diferente” de alguna manera a la anterior, lo que consume más tiempo en la fijación y centrado de la pieza a mecanizar. La reflexión aquí sería: ¿cómo puedo hacer para reducir al máximo el tiempo perdido para fijar y centrar la siguiente pieza a mecanizar, tratando de llegar incluso a eliminar casi totalmente el tiempo de cambio?.

El SMED nos presenta dos alternativas:

1. Dispositivo de fijación (conocido en el medio como fixture) universal, para una familia de productos.


2. Existencia de un segundo juego de dispositivos de sujeción para un cambio rápido.

 

En el primer caso, se tienen productos con morfologías similares aunque no idénticas, que se agrupan en familias y que normalmente corren en medianos y altos volúmenes. En este caso, el dispositivo se ha adaptado de tal manera que la fijación de la pieza es basada en su forma externa sobre topes y guías y la fijación es casi inmediata. De esta forma se eliminan los tiempos de centrar y localizar el cero máquina. La fijación ocurre con mordazas, con levas o utilizando la presión neumática o hidráulica. El dispositivo de sujeción o “fixture” permanece siempre sujeto a la mesa de la máquina y solo ocasionalmente es intercambiado.

El segundo caso, el de un segundo juego de dispositivos de sujeción, normalmente se emplea para bajos volúmenes o con geometrías muy difíciles. Aquí, mientras la pieza uno es mecanizada en la máquina CNC, el operador hace el centrado y ajuste de la pieza dos en el segundo dispositivo, de manera tal, que al terminar el mecanizado de la pieza uno, el dispositivo simplemente se libera de las mordazas y el fixture dos se coloca en posición mediante los topes y guías sobre la bancada de la máquina y se cierran las mordazas, garantizando así el “cero máquina”, pudiendo iniciar de inmediato el mecanizado de la siguiente pieza. De esta manera nos acercamos al ideal del OTED (One Touch Exchange of Die) o cambio de herramentales de un solo toque, en el cual, después de cambiar el fixture completo, solo perderemos unos segundos en seleccionar el programa de corte en el CPU del control numérico (se recomienda emplear un lector de código de barras para “leer” cuál pieza es la que se va a mecanizar y así evitar “errores de dedo”).

Con estos dos procedimientos de cambio de herramentales, podemos reducir de manera radical los tiempos muertos entre pieza y pieza. Esto a su vez, nos permite acortar el tiempo total de producción requerido para transformar la materia prima en producto terminado y reaccionar mucho más rápido a los requerimientos reales del mercado, reduciendo dramáticamente le material en proceso (WIP) no deseado.