Un rediseño de la ingeniería

Invertir en nuevas tecnologías no garantizará por sí solo la competitividad de la industria estadounidense. Las cosas tienen que funcionar bien y los procesos deben ser eficientes. La industria debe hacer su trabajo de manera correcta y rápida. A pesar de la inversión y la atención que ha dedicado recientemente a la fabricación, la industria estadounidense sigue tardando más en comercializarse que algunos de sus competidores extranjeros y el producto final suele tener muchos defectos. A lo largo del camino, la chatarra, la reelaboración y el uso ineficiente del tiempo de fábrica hacen que los costes sean innecesariamente altos.

El lanzamiento lento del producto, la mala calidad y la ineficiencia no son problemas aislados ni síntomas de un fracaso en las funciones individuales de la empresa. Los problemas están relacionados y reflejan problemas con la forma en que interactúan esas funciones. La empresa estadounidense típica vincula sus departamentos de diseño, fabricación y control de calidad solo en los puntos en los que un producto pasa de un departamento a otro. En otras palabras, permite que la ingeniería funcione de forma independiente del resto de la empresa. Una forma mejor de operar es unir los departamentos, integrar más estrechamente la ingeniería con otras funciones.

¿Cómo pueden las empresas estadounidenses reducir el riesgo de fallos en el diseño y el elevado coste de la renovación de los programas, fijar fechas de lanzamiento de los productos realistas, reducir los cambios de ingeniería y aumentar la certeza sobre la calidad de los productos? Puede que los gerentes traten de abordar estas preguntas por separado, pero la idea de fabricación integrada es una respuesta que todas tienen en común. Sin embargo, a pesar de su gran promesa, la fabricación integrada no puede tener éxito si se permite que las actitudes y patrones de comportamiento parroquiales de los directivos aborten cualquier compromiso real de cambio.

Diseñe primero, controle la calidad después

Desde la Segunda Guerra Mundial, los Estados Unidos se han convertido en una nación de especialistas en fabricación. Hemos establecido un sistema para canalizar cada producto a través de una secuencia fija de tareas especializadas. Un producto pasa del desarrollo de ingeniería, que determina su diseño básico, a los detalles de ingeniería, que perfecciona el diseño y diseña un programa de software para su fabricación. El ingeniero de producción es el siguiente producto y decide qué herramientas se necesitan, cuál debe ser la secuencia de mecanizado y si las piezas deben fabricarse o comprarse. El ingeniero industrial interviene para proporcionar las rutas detalladas y pedir los materiales necesarios. Solo entonces vienen la producción, el ensamblaje, la inspección y las pruebas. En resumen, la venerable tradición estadounidense consiste en diseñar primero y hacer la ingeniería de fabricación y el control de calidad después.

Este modo de funcionamiento tiene graves inconvenientes. Se supone que cada departamento completará las tareas que se le asignen según lo previsto y sin errores. Sin embargo, la experiencia demuestra que los problemas pueden pasar desapercibidos, aunque el coste de corregirlos más adelante supere con creces el coste de hacer las cosas bien la primera vez.

Además, dado que cada departamento tiene su propio sistema de registro del trabajo y asignación de recursos, la producción no siempre avanza sin problemas y según lo previsto. Como consecuencia, es posible que un diseño esté casi terminado para cuando el ingeniero de fabricación lo estudie para ver si crea algún problema. Y las funciones de prueba y diagnóstico pueden estar implicadas de otro modo cuando llegue el producto, de modo que el descubrimiento de los defectos se produzca aún más tarde. Solo los descuidos y errores más graves se detectan desde el principio. Otras solo se hacen evidentes cuando el producto comienza a fabricarse, ya que las dimensiones fuera de las tolerancias y comienzan a aparecer malos ajustes y el proceso de ensamblaje se ralentiza.

Cuando estos problemas salen a la luz, normalmente pasan a ser responsabilidad de la función de control y garantía de calidad. A veces, los directores de control de calidad pueden trabajar con los supervisores y los operadores para resolver las dificultades, pero tienen que remitir la mayoría de los problemas a la ingeniería de fabricación o procesos para su corrección. Con suerte, estos departamentos pueden hacer los cambios necesarios en las máquinas, las herramientas, los accesorios y las secuencias para que gran parte del producto cumpla con las especificaciones. Mientras tanto, cualquier pieza que se haya fabricado mal o se haya comprado mal debe repararse o desecharse.

En muchas situaciones, los problemas deben volver a la ingeniería de diseño para su resolución. Si la solución es fácil y económica, se realizan los cambios necesarios. Pero si, como es muy común, estos cambios afectan a otras piezas y especificaciones de rendimiento, la ingeniería de diseño debe llegar a un compromiso con la ingeniería de fabricación y la producción. El resultado general de estos compromisos es más chatarra y pérdida de tiempo.

Debe haber una forma mejor

La fabricación integrada es una forma de incorporar la ingeniería de fabricación, la ingeniería de calidad y la ingeniería de pruebas al proceso de diseño desde el principio y de esforzarse juntos por lograr una producción de alta calidad y sin problemas. Por «fabricación integrada» me refiero a la colaboración simultánea de funciones especializadas. En lugar de funcionar como entidades aisladas, las funciones trabajan juntas para coordinar las actividades.

En un sentido estricto, la fabricación integrada se refiere a la participación de la ingeniería de fabricación en todas las fases de producción posteriores. Esta integración puede lograrse mediante células de trabajo y tecnología de grupos, que permiten agrupar piezas similares en una familia de productos y fabricarlas un solo equipo de trabajadores. El equipo utilizado puede ser convencional, y el verdadero impulso a la eficiencia proviene de la reducción de los tiempos de configuración y la mejora de la calidad.

Una célula de trabajo integrada incluye las funciones de diseño, desarrollo y aprovisionamiento, junto con las que participan directamente en la fabricación. Este acuerdo elimina las colas en distintos departamentos y permite que los conocimientos adquiridos en el aprovisionamiento y la fabricación afecten al diseño de forma inmediata.

A algunas personas les desanima la idea de que el control de calidad o el aprovisionamiento trabajen en estrecha colaboración con el diseño por miedo a que el plan tarde en hacerse realidad. Simplemente no es cierto que la integración de la ingeniería de fabricación y otras funciones en el proceso de diseño prolongue los plazos de entrega. Mida el tiempo que queda hasta que un producto aceptable esté en manos del cliente, no solo hasta el final de la fase de ingeniería. La prueba I ilustra este punto. Demuestra que la fabricación integrada prolonga las etapas de desarrollo y planificación del producto, pero se traduce en una entrega más temprana de un producto de mayor calidad al cliente que los métodos de fabricación existentes.

Prueba I Los plazos de entrega de los sistemas de fabricación tradicionales e integrados

Las ventajas de adoptar un enfoque integrado son fundamentales para mejorar el rendimiento de la fabricación.

Periodos de lanzamiento más cortos

Una empresa de maquinaria de procesos ilustra muy bien estas ventajas. Esta empresa de productos metálicos necesita una ingeniería especial para satisfacer las necesidades de cada cliente. En un momento dado, el departamento de ingeniería tiene unos 20 puestos internos, con uno o dos ingenieros asignados a cada trabajo. A la gerencia le gusta el trabajo atrasado porque significa que el trabajo siempre está ahí cuando los ingenieros están disponibles. El trabajo promedio espera varias semanas para recibir una tarea y, después, tarda unas 16 semanas en completarse. La fabricación tiene su propia cola y tarda unas seis semanas en producir el artículo, que luego dedica cuatro semanas a las pruebas.

Sin embargo, los análisis mostraron que cada producto nuevo solo requería una media de cuatro semanas de ingeniería y una semana de fabricación. Los gerentes podrían darse cuenta de esta abreviación de la hora de lanzamiento si crearan una «célula» que combinara las habilidades de ambas funciones y la pusieran bajo un solo líder (consulte la prueba II). El análisis también mostró que las primeras entregas se realizaron pruebas durante más de cuatro semanas. Reducir la acumulación allí acortó aún más el tiempo de salida al mercado.

Prueba II Periodos de lanzamiento en una empresa de maquinaria de proceso con y sin fabricación integrada

Este tipo de integración tiene efectos muy parecidos a los del sistema de inventario «justo a tiempo» de Japón. Los proyectos «fluyen» por la planta en lugar de moverse a tropezones y comienzan de un departamento aislado a otro. Este flujo de trabajo, así como la visión avanzada que fomenta en relación con la capacidad de fabricación, la capacidad de prueba y la facilidad de servicio, contribuyen en gran medida al objetivo de hacer las cosas bien la primera vez.

Después de que Simplicity Engineering, una empresa que fabrica sistemas de manipulación de materiales, integrara sus operaciones, Jim Parsons, entonces presidente, comentó sobre el cambio: «Antes llegábamos tarde a todas las propuestas. Nuestro sistema se diseñó para fallar porque permitimos que cada departamento, empezando por el de ingeniería, tuviera un atraso. El trabajo se movía en bloques en lugar de fluir a medida que se terminaba. Una vez que redujimos las colas y distribuimos el trabajo entre los grupos, redujimos el tiempo de entrega en un 60%%.”

Reducción de cambios de ingeniería

En una empresa de maquinaria textil, la falta de un acuerdo de ingeniería y fabricación se tradujo en millones de dólares en costes adicionales y en muchas retiradas de productos. Las reducciones de costes por las que la dirección se había esforzado durante años se perdieron en tan solo unos meses. La ingeniería tenía un historial de permitir solo la mitad de las tolerancias de piezas que pensaba que adoptaría la fabricación. En algunos casos, no parecía importar que la industria interpretara las tolerancias de manera flexible. Sin embargo, en muchos casos, el producto requería tolerancias más estrictas. Cuando la ingeniería insistió en ellos, la fabricación se frustró. Los gerentes de planta a menudo tenían que añadir operaciones o comprar equipos de acabado para cumplir con las especificaciones.

Como los dos departamentos seguían en desacuerdo sobre qué especificaciones eran realmente necesarias, el control de calidad decidió dejar pasar algunas desviaciones al ensamblaje y las pruebas para poder emitir juicios realistas sobre las tolerancias específicas. El control de calidad pudo resolver algunos problemas de esta manera, pero el debate continuó sobre si el bajo rendimiento se debía a que las piezas estaban fuera de tolerancia o a defectos en el diseño básico. En consecuencia, los ingenieros a veces tenían que rediseñar un producto para compensar los problemas que los servicios de fabricación, control de calidad o pruebas podrían haber resuelto. Para cuando lo hizo, ya se estaban produciendo un gran número de piezas para su montaje futuro.

Si los departamentos se comunican desde el principio, las disputas sobre las tolerancias se pueden resolver antes de que el proceso de fabricación vaya demasiado lejos. Cualquier problema que los servicios de control de calidad y pruebas no puedan solucionar se puede incorporar al diseño original, no a los cambios de diseño posteriores.

Más certeza sobre la calidad y el rendimiento

Los ingenieros de las empresas de alta tecnología y defensa generalmente creen que lo que se obtiene por calidad y rendimiento es todo lo que cabe esperar. Es decir, si el rendimiento más reciente de una nueva ficha tiene una media de 50%, luego 50% es el estándar, incluso si algunos lotes son 90% aceptable. El récord de Japón de rendimientos mucho más altos con el mismo equipo de proceso está haciendo añicos esa creencia.

En Japón, el departamento de ingeniería analiza las consideraciones de calidad y viabilidad junto con otras funciones en el momento del diseño. Los japoneses analizan estadísticamente sus procesos y trabajan juntos para fijar y alcanzar objetivos óptimos de calidad de los productos. Los fabricantes estadounidenses están empezando a creer que mejorar la interfaz de calidad de ingeniería, fabricación y calidad puede producir el mismo alto nivel de rendimiento en este caso.

Especificaciones y controles más completos

La falta de interacción entre la ingeniería y la fabricación puede provocar especificaciones y controles incompletos. Los gerentes solo pueden garantizar el cumplimiento de las normas y la calidad para el cliente si los límites de control del proceso se detallan en detalle. Para muchas piezas fabricadas en los Estados Unidos hoy en día, no lo son. Como me dijo el presidente de una empresa: «Dadas las leyes actuales de responsabilidad por productos defectuosos, no me gusta decirle al juez que no importaba que una pieza no cumpliera con las especificaciones, ya que todas nuestras piezas no cumplen con las especificaciones y funcionan muy bien».

Compartir los resultados de los estudios sobre la capacidad de los procesos es la única manera de salir de este dilema. La fabricación y el control de calidad pueden mantener un archivo de datos sobre las capacidades del proceso al que los ingenieros pueden consultar a la hora de decidir las especificaciones adecuadas.

Más atención a la inspección y las pruebas

Las especificaciones del producto requieren las especificaciones de proceso correspondientes. La inspección y las pruebas tienen que estar alertas al principio del proceso de diseño para tener tiempo de preparar el equipo. Además, su participación en las primeras fases del diseño a menudo puede provocar pequeños cambios que facilitan en gran medida las operaciones de prueba posteriores. Sin embargo, a menudo las presiones de tiempo obligan a estos departamentos a pedir prestados los recursos para este trabajo a fin de cumplir con lo previsto. Como resultado, las inspecciones y las pruebas están incompletas y los problemas pasan desapercibidos, hasta que los clientes los descubren.

El presidente de una empresa de electrónica, que había insistido en que su gente cumpliera con el calendario de desarrollo de una feria comercial anual a toda costa, se sintió frustrado al enterarse de que era probable que el equipo tuviera un mal rendimiento. Pensó que podía corregir el problema prestando a los departamentos de inspección y pruebas toda la ayuda que quisieran. El ingeniero jefe respondió: «No ayudará, señor. Todo el trabajo de ingeniería está hecho; solo se necesitan dos meses para montarlo, depurarlo y dejarlo listo para su uso».

Eliminación de atascos

Cuando la fabricación, la calidad, las pruebas y el servicio de atención al cliente no participan en el diseño y la revisión del diseño, la ingeniería tiende a ir a lo seguro retrasando el lanzamiento de un producto hasta que haya realizado exhaustivas comprobaciones cruzadas. Cuando se involucran estas otras funciones, se comparte ampliamente el conocimiento de la situación del producto y de lo que aún está abierto a cambios. Es posible, por ejemplo, hacer luminarias con las especificaciones en cuestión abiertas, de modo que todas las funciones puedan continuar al mismo tiempo que finaliza el desarrollo del producto. En estas circunstancias, la versión final no crea un atasco; lo que sí crea es el resumen del trabajo ya empezado.

Se adapta mejor al CAD/CAM y a las células de trabajo

Las células de trabajo basadas en la tecnología de grupo están empezando a revolucionar la fabricación. Al dividir las piezas en grupos familiares, es posible hacer piezas similares en lotes pequeños con cambios mínimos de configuración. Reduce la duplicación innecesaria entre las piezas y reduce los costes y los inventarios.

Los sistemas de codificación matemática facilitan el funcionamiento de estas células de trabajo y también desempeñan un papel importante en la elaboración de las instrucciones para los sistemas de diseño asistido por ordenador (CAD). Si la integración funcional no se ha producido para cuando se introduzcan los sistemas CAD y CAM (fabricación asistida por ordenador), los ingenieros tendrán que codificar sus datos en secreto para que nadie pueda acceder a ellos prematuramente.

La fabricación integrada facilita la adopción de avances como el CAD/CAM y la tecnología grupal, y garantiza que se comparta la información importante. Con la fabricación integrada, una empresa puede aprovechar las ventajas de tener una base de datos común: la ingeniería tiene acceso a la información sobre el procesamiento, al mismo tiempo que la fabricación tiene acceso a los datos sobre los estándares y las familias de piezas.

¿Por qué operamos como lo hacemos?

El objetivo final de los directivos es lanzar un producto excelente al mercado de forma rápida y a un coste moderado. Sin embargo, rara vez alcanzan ese objetivo. Si la fabricación integrada puede ayudar, ¿por qué las empresas se han resistido a la idea? Simplemente porque las actitudes y los patrones de comportamiento arraigados van en su contra.

Las empresas estadounidenses tienden a precipitarse en los proyectos en lugar de planificarlos, pensarlos detenidamente y subdividirlos, a pesar de que esa prisa se traduce en malos resultados. El porcentaje de productos que salen al mercado sin modelos de ingeniería, antes de que lleguen los resultados de las pruebas del modelo o sin ciclos de producción preliminares es alarmanentemente alto. El marketing y la alta dirección suelen ser responsables porque son las funciones más sensibles a la amenaza de la competencia. Se sienten presionados por acelerar las cosas antes de recibir comentarios de otros departamentos. Como comentó un entrenador: «No tenemos tiempo para hacerlo bien, pero tenemos tiempo para hacerlo una y otra vez».

Algunas empresas prueban un componente, pero no prueban la forma en que encaja con los demás componentes del producto. Otros lanzan grandes cantidades de un producto en lugar de una cantidad limitada a partir de la primera tirada de producción. Como una empresa no puede darse el lujo de desechar lanzamientos tan grandes, debe gestionar cualquier cambio de forma individual. Si la primera tirada fuera solo para diez unidades, hacer cambios en la undécima no significaría una gran pérdida de tiempo ni dinero.

Otro ataque contra las operaciones estadounidenses es su débil relación entre la ingeniería y las ventas. Las ventas pueden querer lo imposible: un producto de primera calidad a un precio bajo. Los ingenieros pueden interpretar la señal en el sentido de que «debemos ir en primera clase hasta el final». Surgen problemas cuando el mercado quiere un producto básico a un precio razonable en lugar de un artículo de lujo con un precio superior. Muchos productos nunca llegan al mercado debido al desajuste entre las funciones que ofrecen y las que el cliente probablemente esté dispuesto a pagar. Cuando se trata de productos personalizados, las ventas no suelen obtener las especificaciones completas con rapidez y, por lo tanto, la ingeniería tiene poco tiempo.

Muchas empresas distribuyen demasiado los recursos de ingeniería, especialmente en las primeras fases del proyecto. Asumen que el exceso de personal más adelante compensará cualquier retraso en el calendario. Pero las nuevas personas que se añadan en el futuro tienen que ser entrenadas, a menudo por la tripulación existente. En un proyecto, un equipo de 50 expertos en software creció hasta alcanzar los 125, mientras que la producción cayó por debajo de lo que los 50 producían por sí mismos. Es especialmente difícil ponerse al día con los grandes proyectos. Los grandes grupos de ingenieros pueden dedicar tanto tiempo a la coordinación, la administración y los gastos generales como a realizar el trabajo.

La cuestión de la ejecución de los horarios y los horarios es delicada. Cuando alguien cercano a un proyecto planifica y coordina los detalles, la ayuda es de gran ayuda. La programación impuesta por personas que no conocen los detalles de un proyecto suele provocar más trabajo o no tiene sentido.

Quizás el obstáculo más importante para la fabricación integrada sea la actitud de los ingenieros de que si otros tienen problemas, deberían acudir a la ingeniería, y solo a la ingeniería. Esta es una barrera que debe romperse desde ambos lados. Los ingenieros deberían estar en contacto con la producción para ver las muchas cosas que van bien y las que van mal. Con demasiada frecuencia, los ingenieros solicitan una reasignación a medida que el proyecto actual está a punto de completarse.

Consideran que quedarse con el producto durante la fabricación y durante ella es una penalización. La gente de la industria manufacturera puede resistirse a la integración con la ingeniería por la lealtad a otros miembros de su propio departamento. La formación de grupos pequeños que trabajen de forma independiente en los proyectos puede hacer que los empleados pasen gradualmente de los departamentos especializados a los equipos de trabajo interfuncionales.

Qué debemos hacer

La industria estadounidense ha empezado a recuperar la calidad, pero a pesar de la creencia popular, los círculos de calidad no bastan. La mayoría de los logros de Japón en materia de calidad provienen de la ingeniería y la gestión. Los operadores y los círculos de calidad representaron una parte más pequeña. Las empresas estadounidenses deberían aprender del ejemplo de Japón e ir mucho más allá de los esfuerzos actuales.

1. La alta dirección debería formar tanto a los ingenieros como a los gerentes en técnicas de calidad estadística y fijar el objetivo de fabricar los productos bien la primera vez. Las empresas estadounidenses acaban de empezar a poner a disposición del público general la formación en gestión que hasta ahora solo se impartía a ingenieros de calidad.

2. Otro paso, más lento, es volver al aprendizaje exhaustivo de ingenieros y gerentes en todas las fases de la empresa. Como mínimo, todos los ingenieros de diseño y supervisores deberían estar expuestos a otras funciones. En Japón, los directores pueden dedicar de dos a tres años a cada función. Durante la década de 1950, los programas de aprendizaje eran muy populares en los Estados Unidos en empresas como Procter & Gamble, General Motors y Eastman Kodak. Ahora son menos populares, quizás porque es posible que las prestaciones no aparezcan hasta dentro de varios años.

3. Las empresas deben hacer frente a las actitudes que contradicen la fabricación integrada y educar a los empleados para que las cambien. Hacer de la ingeniería de diseño una actividad integradora requiere algo más que la adopción formal de un programa. La integración no se producirá si todos los incentivos apuntan a los ingenieros a permanecer encerrados en sus creaciones.

4. El último y más importante paso es organizativo. Tanto en la alta tecnología como en la industria en general, los conceptos tradicionales de organización departamental y funcional están quedando obsoletos rápidamente. La tecnología actual, los plazos de lanzamiento y los problemas de calidad requieren células de trabajo que incluyan no solo la fabricación y la ingeniería, sino también otras funciones. Las organizaciones deben eliminar las barreras estructurales que impiden que el espíritu de equipo cruce las líneas departamentales. Muchas empresas han experimentado con éxito con grupos de trabajo o equipos de acción integrados para lanzar un producto o proyecto específico. Este enfoque debe convertirse en la norma, no en la excepción.

La industria estadounidense debería esforzarse por conseguir una posición de fabricación competitiva en lugar de tratar de echar la culpa a los errores del pasado. Sin embargo, seguir adelante requiere un diagnóstico de los problemas subyacentes. La experiencia demuestra que algunos de estos problemas están en los pies de los directores ejecutivos, que apoyan fechas de finalización poco realistas y que son los únicos que pueden hacer los cambios organizativos que unirán la ingeniería, la fabricación y otras especialidades.

Las mejores empresas japonesas han eliminado las colas, reducido las barreras organizativas entre los departamentos y han desarrollado un espíritu de equipo que lleva los productos desde una idea abstracta hasta un artículo terminado. Debe haber algo de sabiduría en sus métodos. Nadie puede negar su habilidad especial para lanzar artículos de alta calidad al mercado rápidamente.

Pero la competitividad mundial no tiene por qué ser exclusiva de Japón. Nosotros también podemos diseñar y fabricar automóviles que requieren poco servicio. Todos nuestros electrodomésticos pueden durar tanto como nuestros refrigeradores. Y nuestros costes pueden ser tan competitivos como los de cualquiera. Pero tenemos que revisar nuestra forma de pensar sobre la secuencia de fabricación.

En tiempos normales, cambiamos despacio. En tiempos de crisis, cambiamos rápidamente. Nuestra lucha por la competencia en la fabricación mundial es urgente, pero hasta ahora solo hemos realizado algunos cambios. Instituir círculos de calidad no nos permitirá por sí solo hacer frente a ese desafío competitivo. Debemos construir relaciones organizativas nuevas e integradas para satisfacer las necesidades actuales y futuras.

Lectura adicional en HBR

Jeffrey G. Miller, «Fit Production Systems to the Task», enero-febrero de 1981, pág. 145. Reimpresión

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