Lean Manufacturing vs Six Sigma vs Teoría de Restricciones

Condiciones económicas de Japón y Estados Unidos en la posguerra

Desde la década de 1950 hasta la siguiente década, Japón fue recuperándose gradualmente de los estragos de la segunda guerra mundial. Su infraestructura industrial quedó profundamente dañada. Dos de sus ciudades más importantes, Hiroshima y Nagasaki, quedaron convertidas en cenizas con el lanzamiento de bombas nucleares.

Al igual que Japón, el resto del mundo industrializado: Francia, Inglaterra, Rusia, Alemania, Italia y los demás países de Europa continental, quedaron también destruidos por los intensos bombardeos de la segunda guerra mundial.

En contraste, los Estados Unidos de Norteamérica, fueron los únicos en no recibir ningún daño en su territorio. Esto significó para los norteamericanos, un período de 30 años de gran prosperidad económica, prácticamente libre de competidores; pero la llegada de la década de los años 70’s trae consigo el resurgimiento de las economías europeas así como también, la economía japonesa.

Japón, con una extensión territorial de apenas 378 mil km², siendo montañosa el 85% de su superficie, además de ser un archipiélago formado por 4 islas principales y varios centenares de otras islas pequeñas, tiene una población actual de más de 125 millones de personas. Sólo como referencia, México, mi país, tiene una extensión territorial de 1,973,000 km² (5.2 veces más grande que Japón) con la misma cantidad de habitantes que los que tiene Japón;  en México, en forma adicional, contamos con recursos petroleros, minería, pesca, forestales, agricultura, ganadería y gran cantidad de mano de obra.

escala comparativa MexicoJapon

Así que entonces, aunque Japón, cuenta con muchos recursos marinos y forestales, no dispone de recursos de otro tipo como minería, agricultura, petróleo, etcétera.

Una vez que hemos hecho un preámbulo sobre los orígenes de las condiciones económicas que enfrentaron los japoneses desde 1950 hasta 1980 y haciendo un contraste con la situación en Norteamérica, ahora nos cuestionamos ¿cuál es el secreto del milagro económico japonés?

Lean Manufacturing -Manufactura Esbelta-

Antes de la Segunda Guerra Mundial, Japón ya había alcanzado una estabilidad económica, un reconocimiento internacional y un notable desarrollo tecnológico, principalmente en aplicaciones militares. Sin embargo, como mencionamos anteriormente, Japón siempre ha necesitado recursos que no posee. Es por ello que esta nación se ha perfilado como un país imperialista. Con esta necesidad vital y la oportunidad de quitarse de encima el dominio comercial de origen británico-americano,  deciden tomar parte en la segunda guerra mundial integrándose a los ejércitos del eje, el cual quedó conformado por Alemania, Italia y Japón mismo.

La empresa Toyota, se formó en 1930, diez años antes de que iniciara la segunda guerra mundial. Al término de la guerra, en 1945, la isla queda ocupada por el ejército de los Estados Unidos de Norteamérica. ( https://youtu.be/s22TUt99Chc ).

La industria Japonesa sobrevivió gracias a la ayuda recibida de los Estados Unidos y a la férrea disciplina y tenacidad del pueblo japonés. En virtud de la escasez de recursos, de la que ya dimos cuenta, los japoneses siempre han vivido de manera frugal. En todas sus actividades que llevan a cabo, buscan incansablemente eliminar cualquier tipo de desperdicio, exceso e irregularidad (muda, muri y mura, como lo llaman los japoneses) . Esto hizo que el presidente de Toyota, Eiiji Toyoda, en 1950 le pidiera a su director Taiichi Ohno que incrementara la productividad de su planta en un 10% para alcanzar el nivel de productividad de las fábricas americanas de aquel entonces. Ohno descubrió que la fabricación de piezas, una a una, y no en lotes, le permitía lograr un flujo continuo y con ello, reducir el tiempo de entrega al cliente. Con esta idea en mente, se dedicó a perfeccionar su técnica de manufactura creando herramientas, conforme se iban presentando situaciones indeseadas sobre la marcha, que le permitían resolver ciertos problemas que interrumpían el flujo continuo. Un listado enunciativo, más no exhaustivo de estas herramientas, hoy conocidas como herramientas de la Manufactura Esbelta, son:

  • SMED (Single Minute Exchange of Dies), se usa para reducir los tiempo de cambios de configuración de operaciones. Esto permite correr pequeños lotes de una gran variedad de modelos en un mismo turno.
  • Poka Yoke, se usa para evitar los errores. Si no se comete un error en el proceso, entonces se ejecuta el ciclo y no habrá ningún defecto en el producto.
  • Jidhoka, consiste en equipar a las máquina con la capacidad de detectar situaciones anormales para detenerse y así evitar generar defectos.
  • Pull System, asegura que el proceso proveedor sólo fabricará lo que el proceso cliente requiere.
  • Kanban, señal de producción enviada desde el proceso cliente hacia el proceso proveedor para indicarle a éste último lo que se debe fabricar y en qué cantidad.
  • Kaizen, filosofía de mejora continua y gradual mediante la cual todos los trabajadores están involucrados en la mejora continua de sus procesos.
  • Just in time (JIT), esta herramienta permite asegurar en combinación con kanban, pull system y supermercados, la fabricación de partes en la cantidad, modelo, lugar y en el momento justo a tiempo que el cliente requiere.

El sistema de producción de Toyota (TPS) o Lean Manufacturing, como actualmente se le llama, tiene dos pilares.:

  • Justo a tiempo que es el pilar de la productividad y
  • Jidhoka que es el pilar de la calidad.

Su base es el trabajo estandarizado y el Mantenimiento Productivo Total (TPM) y sus dos elementos clave son actividades de mejora gradual -kaizen-  involucrando la participación proactiva de todo el personal y el respeto por la gente.

la casa lean

Teoría de Restricciones (TOC)

A finales de los años 70´s y principio de la década de los años 80´s el Doctor en Física Israelí Eliyahu Moshe Goldratt desarrolló un software -Creative Output- para gestionar los procesos productivos.

En el año de 1982 él ya había hecho algunas implementaciones exitosas de su software en empresas grandes como General Motors, Procter & Gamble, AT&T, NV Philips, ABB y Boeing. En 1984, Blair Thomson gerente general de Saginaw Steering Gear, división de General Motors (después vicepresidente ejecutivo de General Motors), usaba el término “Manufactura Sincronizada” para referirse a lo que más tarde vendría a llamarse “teoría de restricciones”. Thomson argumentaba que el nombre original con el que había sido bautizado en 1979 y estaba aún vigente en aquel entonces “Programas para la producción” no le parecía adecuado ya que el programa -software- resultó ser lo menos importante en los esfuerzos de mejorar la cadena productiva. Goldratt decidió cambiar el nombre a “tecnología mejorada para la producción” en 1982, sin embargo ni siquiera él mismo utilizó tal nombre ya que no le convencía. Por ello, Thomson decidió llamarle “Manufactura Sincronizada” dentro del entorno de General Motors.

En 1984, Goldratt estaba sumamente frustado ya que, aunque sus ideas parecían funcionar bien en la práctica, a él le costaba mucho trabajo, tiempo y esfuerzo vender su software. Esto lo llevó a escribir una novela en la que exponía sus ideas. Esta novela llamada “La meta”, se publicó en 1984 y fue un verdadero “best-seller”. Hasta 2018 se han vendido más de 4 millones de copias en todo el mundo. En 1987, Goldratt empezó a usar el nombre de “teoría de restricciones” para referirse a su modelo de gestión de la cadena productiva. Goldratt escribió varios libros, conforme iba madurando su modelo de gestión. La figura siguiente muestra los títulos y el orden cronológico de su producción literaria que desarrolló sobre el tema.

libros de goldratt

El concepto DBR -Drum-Buffer-Rope o tambor-amortiguador-cuerda como se le llama en español es la base en la que se fundamenta la Teoría de Restricciones.

Todo Proceso se conforma de diversas operaciones. La operación más lenta, define la restricción del proceso. Se deben seguir 5 pasos para tratar cualquier restricción del proceso en un proceso de mejora continua:

  1. identificar las restricciones del sistema.
  2. Decidir cómo explotarlas.
  3. Subordinar todo a la decisión anterior.
  4. Superar la restricción del sistema (elevar su capacidad).
  5. Si en los pasos anteriores se ha roto una restricción, regresar al paso (1) pero no permitir la inercia.

El tambor es el ritmo o cadencia a la que deberán trabajar todas las operaciones del proceso. La cuerda simboliza una ligadura entre la restricción y las operaciones situadas adelante de ella. No tiene ninguna aportación de valor si las operaciones que se sitúan adelante de la restricción van más deprisa que la restricción. Sólo generarán huecos en el sistema. Es por ello que la restricción debe explotarse al máximo, según lo indica el paso 2. Esto significa, por ejemplo: horario escalonado para ir a comer para el personal que atiende a la restricción del proceso; asegurar que el material que entra a la restricción es 100% libre de defectos; autorizar tiempo extra, si es necesario, sólo para la restricción. El paso 3 se refiere a que debemos cuidar que se disponga de suministros, materiales, herramientas, etcétera, que se requieran para evitar un paro del recurso restricción. El funcionamiento de la restricción es prioridad número uno. Finalmente, el concepto “amortiguador” se refiere a la cantidad de material que debe estar presente, justo antes de la restricción, para atender cualquier falla imprevista de cualquier recurso ubicado detrás de la restricción. Esta cantidad de material será igual al tiempo de reparación histórico mas largo de cualquier recurso previo a la restricción dividido entre el tiempo ciclo de la restricción. Por ejemplo, si el tiempo ciclo de la restricción es de 50 segundos por pieza y el tiempo de reparación histórico más largo de un recurso previo a la restricción ha sido de 3 horas, entonces el amortiguador sera igual a:

amortiguador = (3 hrs x 3600 segundos/hr)/ 50 seg/pza = 216 piezas

El enfoque de la teoría de restricciones es exclusivamente hacia la Productividad. NO tiene ningún elemento que se enfoque en la calidad, vista ésta como asegurar una mínima variación en las especificaciones técnicas del producto o servicio ofrecido.

Finalmente, es necesario citar que los tipos de restricciones que fueron identificados por Goldratt son:

  1. Limitaciones físicas: son equipos, instalaciones o recursos humanos, entre otros, que evitan que el sistema cumpla con su meta.
  2. Limitaciones de políticas: son todas las reglas que evitan que la empresa alcance su meta (por ejemplo: no hacer horas extras, trabajar en otros turnos, no vender a plazos, entre otros).
  3. Limitaciones de mercado: Cuando el impedimento está impuesto por la demanda de sus productos o servicios.

Finalmente, mencionaré que bajo la perspectiva de Teoría de Restricciones, los tres indicadores financieros, en orden de importancia son:

  1. Throughput, definido como la velocidad a la que el sistema genera dinero a través de sus ventas; el objetivo es maximizarlo.
  2. Inventario, representa todo el dinero que el sistema invierte en cosas que pretende vender; el objetivo es minimizarlo. Las mejores empresas Norteamericanas 50 vueltas de inventario al año versus las mejores empresas Japonesas 100 vueltas de inventario al año.
  3. Gasto de operación, representa todo el dinero que el sistema invierte en transformar el inventario en throughput; implica costos fijos y gastos variables. El objetivo es minimizarlo.

Six Sigma.

El origen de la metodología de calidad denominada ” Six Sigma” data del año 1980 en la empresa Motorola, en Chicago, Illinois. Es justo en esa década, cuando la industria Norteamericana, empieza a reconocer el avance imparable de la industria japonesa basado en la calidad, servicio de entrega rápido y bajos costes de manufactura. Al igual que la Teoría de Restricciones, ambas estrategias surgen como una respuesta Americana para intentar detener el avance de la ola japonesa. Otras empresas que han implementado esta estrategia de calidad para la manufacrura de productos y prestación de servicios son General Electric, Allied Signal y Polaroid.

La estrategia Six Sigma busca mejorar la calidad de la salida de un proceso identificando y eliminando la causa de los defectos y reduciendo la variabilidad en los procesos de manufactura y servicios. Utiliza un conjunto de métodos de la gestión de la calidad y métodos estadísticos mayormente empíricos y genera una infraestructura especial de personas dentro de la organización quienes son expertas es dichos métodos. Cada proyecto Six Sigma realizado dentro de una organización, sigue una serie de 5 pasos denominados DMAIC:

  1. Definir, cuál es el proyecto y los objetivos del mismo, por ejemplo: reducir el tiempo del ciclo del proceso, reducir la contaminación, reducción de costos, incrementar la satisfacción del cliente, incrementar las utilidades.
  2. Medir, define la característica crítica de calidad, define cómo se va a medir y toma datos del estado actual.
  3. Analizar los resultados y con ello, interpreta la relación de los factores o parámetros del proceso contra la respuesta del mismo (característica crítica de calidad).
  4. Incrementar o Mejorar el desempeño del proceso, implementando, en el proceso, las acciones correctivas que son necesarias.
  5. Controlar, los resultados obtenidos, definiendo controles específicos para aquellos parámetros significativos que afectan la característica crítica de calidad.

La estrategia Six Sigma, según Harry se vincula a mejorar las utilidades de acuerdo a la tabla siguiente:

niveles 6 sigma y costos de la calidd

Finalmente, se puede decir que el nivel Sigma al cual funciona un proceso, no es otra cosa más que el nivel de capacidad o desempeño a cual dicho proceso opera, como se explica en este ejemplo:

Supongamos un proceso que produce partes, cuya característica crítica de calidad tiene una media de 30.2 unidades y una desviación estándar de 1.5 unidades. La especificación técnica es 30 ­± 5 unidades.

Z(LSE) = (35-30.2)/1.5 = 3.200         El % defectuoso por el límite superior es = 0.069%

Z(LIE) = (30.2-25)/1.5 = 3.467         El % defectuoso por el límite inferior es = 0.026%

El porcentaje defectuoso total que produce el proceso es 0.069+0.026 = 0.095%; multiplicando por 10,000 obtenemos 950 partes defectuosas por millón de oportunidades.

Para  calcular el valor de Cp equivalente, suponemos un proceso centrado en la media. La fracción total de defectuosos ( 0.095%) la dividimos entre dos = 0.0475% por cada cola. El valor Z correspondiente a una fracción defectuosa 0.000475 es Z = 3.3. El Cp es Z÷3:

Cp = Z ÷ 3= 3.3 ÷ 3 = 1.1

Ahora, considerando que el valor Z = 3.3 calculado para una distribución cuya media esta centrada en la mitad de la especificación y reconociendo que este es un caso muy hipotético y poco probable, entonces, de forma empírica, se desplaza la media 1.5 unidades Sigma; así el valor Sigma correspondiente a este proceso será Z + 1.5 = 3.3 + 1.5 = 4.8 SIGMA. Lo cual dará un nivel DPMO = 950, según los cálculos arriba realizados. Estas conclusiones pueden compararse con la tabla inferior: Sigma entre 4.5 – 5.0; Cp entre 1.00-1.17 y DPMO entre 1,350 – 233

tabla de niveles sigma dpmo y Cp

tabla comparativa 3 modelos LEAN TOC 6 SIGMA

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