Análisis de los factores clave que impactan la Eficiencia General de Equipos (OEE) en una Celda de Manufactura Flexible

El proyecto busca optimizar la eficiencia y productividad de una Celda de Manufactura Flexible enfocada en el entorno académico dedicada al procesamiento de productos sólidos y líquidos como granos de maíz y agua destilada. Para lograrlo, el trabajo se enfoca en tres áreas clave: definir una secuencia de producción eficiente, diseñar un sistema confiable para medir la Eficiencia General de Equipos (OEE) y evaluar el impacto de las mejoras implementadas sobre ese indicador.

El indicador OEE permite medir qué tan eficientemente se está utilizando un equipo o celda de producción, a partir de tres componentes: Disponibilidad (tiempo real de operación frente al tiempo planificado), Rendimiento (velocidad real de producción frente a la velocidad ideal) y Calidad (proporción de productos conformes frente al total producido). Medir el OEE de forma confiable es fundamental para identificar pérdidas de eficiencia y dirigir los esfuerzos de mejora hacia las causas reales del problema.

• Objetivo General

Investigar los factores clave que afectan la Eficiencia General de Equipos (OEE) en una Celda de Manufactura Flexible en el entorno académico dedicada a la elaboración de productos sólidos y líquidos.

• Objetivos específicos

1. Definir una secuencia de producción eficiente en la CMF, desarrollando y validando un flujo de trabajo óptimo que abarque producción, empaque y almacenamiento, con plena integración y sincronización de robots, transportadores y sistemas de control.
2. Diseñar un sistema para medir el OEE dentro de la CMF, identificando las variables clave de disponibilidad, rendimiento y calidad, y desarrollando formularios o sistemas de registro para capturar tiempos de operación, paros, tasas de producción y calidad del producto.
3. Evaluar el impacto de las mejoras implementadas sobre el OEE mediante un análisis de causa raíz y la metodología DMAIC (Definir, Medir, Analizar, Mejorar, Controlar), con monitoreo continuo de resultados.

• Gestión de Operaciones y Sostenibilidad.
• Ciencia, Tecnología e Innovación.
• Estadística Aplicada y Gestión de la Calidad.

• Escuela de Ingeniería en Producción Industrial del Tecnológico de Costa Rica.
• Escuela de Ingeniería Electrónica del Tecnológico de Costa Rica.
• Facultad de Ingeniería de la Universidad de Extremadura España.
• Facultad de Ingeniería de la Universidad UNIMINUTO Colombia.

• Definición de la secuencia de producción: Esta etapa inicial consiste en el mapeo detallado del flujo del proceso dentro de la celda de manufactura. Se identifican las estaciones de trabajo activas, los tiempos de ciclo teóricos, los cuellos de botella y la lógica de control del sistema (sensores, actuadores y sistemas de transporte).
• Diseño del sistema de medición OEE: Se establecen los mecanismos y puntos de recolección de datos operativos. En esta etapa se define el plan de muestreo, estandarizando la recolección de muestras, determinado a partir del factor limitante del sistema, lo cual permite obtener datos estadísticamente representativos para el cálculo de los indicadores sin exceder los límites de inventario de las estaciones.
• Evaluación de mejoras (DMAIC): Una vez establecido el sistema de medición, se aplica el ciclo de mejora estructurada para identificar las causas raíz de las pérdidas en la celda, evaluar el impacto de variables específicas (como fallas de lectura o desalineaciones) y proponer soluciones validadas mediante análisis estadístico.

Para abordar sistemáticamente los factores que degradan el OEE en la celda de manufactura, el proyecto se ejecuta siguiendo las cinco fases de la metodología Seis Sigma (DMAIC):

• Definir: Se delimita el alcance del proyecto, identificando la celda de manufactura específica, los objetivos de eficiencia y el problema central (la brecha entre el OEE actual y el OEE de clase mundial esperado).
• Medir: Se cuantifica el estado actual del proceso recolectando datos de tiempos de parada, tiempos de ciclo reales y conteo de piezas. Se utilizan las muestras estandarizadas para establecer la línea base del OEE y de sus tres componentes principales.
• Analizar: Se procesan los datos recolectados utilizando herramientas estadísticas (como diseño de experimentos o análisis de varianza) para identificar los factores críticos que más impactan la eficiencia. Se busca diferenciar si las pérdidas provienen de fallos de hardware, falsos positivos en sensores o problemas de sincronización en el flujo.
• Mejorar: Se diseñan y evalúan estrategias de mitigación para las causas raíz encontradas. Estas mejoras pueden incluir ajustes en la lógica de control, estandarización de parámetros o modificaciones en la configuración física de la celda.
• Controlar: Se establecen mecanismos para garantizar que las mejoras implementadas sean sostenibles en el tiempo. Esto incluye la creación de gráficos de control (como gráficos I-MR para la estabilidad del proceso) y la documentación de nuevos estándares operativos para los usuarios del sistema.

El desempeño de la celda de manufactura flexible se evalúa a través de la métrica OEE, la cual permite visibilizar las pérdidas ocultas del proceso de producción. Este indicador general se calcula mediante el producto de tres variables porcentuales independientes:

OEE = Disponibilidad * Rendimiento* Calidad

Cada componente evalúa un tipo específico de pérdida en la celda:

• Disponibilidad: Mide las pérdidas por tiempos muertos. Se calcula dividiendo el tiempo operativo real entre el tiempo de producción planificado. Este indicador se ve afectado directamente por paros no planificados, averías de equipos, ajustes prolongados o fallas en la comunicación de los módulos de la celda.
• Rendimiento: Mide las pérdidas por velocidad. Compara la cantidad real de unidades producidas frente a la cantidad teórica que debió producirse durante el tiempo operativo (basado en el tiempo de ciclo ideal). Se ve impactado por micro paros, atascos temporales o desalineaciones en las bandas que ralentizan el flujo sin detener por completo el sistema.
• Calidad: Mide las pérdidas por defectos. Es la proporción de piezas buenas (unidades que cumplen con todos los requerimientos) respecto al total de piezas procesadas. Este indicador se reduce cuando el sistema clasifica incorrectamente una pieza o genera un producto no conforme debido a fallos en las estaciones de procesamiento o inspección.