Lean manufacturing es una filosofía originaria de Japón, la cual tiene su génesis en el sistema de fabricación de Toyota, aunque se dice que dicha filosofía se inició, según Shah y Ward (2007), en el año 1927. Su contraparte americana, Ford, también planteó su propia filosofía de producción y principios y que en términos generales no distan una de la otra. Sea americana o japonesa, como efectivamente se reconoce, la filosofía lean se basa en la mejora continua de los procesos por lo que los siguientes sistemas de producción prometen allanar el camino en pro de la consecución de dichos resultados: a) mapa de la cadena de valor (VSM), b) 5 s (cinco eses), c) JIT: justo a tiempo, d) Kaizen: mejora continua, e)TQM: calidad total, f) TOC: teoría de las restricciones g) reingeniería de procesos, h) manufactura flexible e, i) TPM: mantenimiento productivo total, entre otros. La aplicación de las herramientas del lean manufacturing a través de la práctica, por ejemplo en la aplicación de la metodología de las cinco eses (5 s) con consideraciones de mantenimiento y criticidad de equipos, puede resolver problemas de orden y limpieza de la planta así como el control de maquinarias y equipos que, por no llevar una adecuada trazabilidad en sus actividades, no permita darle estabilidad al proceso y proyectar a la organización a esquemas de planeación y crecimiento.

El trabajo en mantenimiento es la tarea que le permite a cualquier organización sostener en el tiempo y estirar de manera positiva la funcionalidad de sus equipos de modo que estén disponibles para operar en las condiciones para los cuales fueron diseñados. Estas tareas deben, y se recomienda, estar alineadas con la misión, visión y objetivos de la organización de manera que estas se cumplan en función del norte de la empresa.

Sus objetivos son, según Muñoz (2008), los siguientes:

• Asegurar que la fracción de tiempo de la planta en operación sea el adecuado (disponibilidad).

• Garantizar que la planta no tenga fallas inesperadas (confiabilidad).

• Garantizar que cuando ocurra una falla esta sea solucionada lo más rápido posible (mantenibilidad).

• Asegurar que la vida útil de los activos sea lo más larga posible.

• Optimizar los recursos que le asigna la empresa.

Ahora bien, más que tareas de mantenimiento, según (Viveros, 2013), la idea es realizar la mejora y hacerlo de un modo práctico y moderado, lo cual implica o abarca todas aquellas actividades técnicas y administrativas cuyo objetivo es alcanzar la máxima disponibilidad al mínimo costo dentro del marco de la prevención de accidentes y el respeto al medio ambiente.

Es una técnica que deriva su nombre de las iniciales de un proceso lógico y por etapas cuyas palabras (en japonés) comienzan todas por la letra ese (s): seiri, seiton, seiso, seiketsu, shitsuke, que significan, respectivamente: 1) eliminar lo innecesario, 2) ordenar (cada cosa en su sitio y un sitio para cada cosa), 3) limpiar e inspeccionar, 4) estandarizar (fijar la norma de trabajo para respetarla) y, 5) disciplina (construir autodisciplina y forjar el hábito de comprometerse) (Rajadell, 2010). La técnica se establece y desarrolla a través de 5 pasos, los cuales corresponden a una mecánica de invención japonesa que se refiere a 5 estados que llevan a la disciplina o mantenimiento de condiciones idóneas de trabajo. Las 5 s, como técnica, también implica para su avance asignación de recursos, mejorar la cultura de la empresa y la consideración de aspectos humanos. En la literatura encontramos ejemplos claros en donde notamos que el objetivo o la meta de esta técnica, según Hirano (1996), es la de acrecentar y mantener las condiciones de trabajo de toda la organización, que permitan contribuir a la seguridad de los trabajadores, el clima laboral, la motivación personal y la eficiencia con el fin de mejorar la calidad del producto, la productividad de la empresa y la competitividad en el mercado.

En la actualidad la herramienta de las 5 s ha llegado a convertirse en una regla muy importante para las empresas, sin importar cual fuere su fuente de trabajo o mercado, meta o enfoque, es decir, es una herramienta que ha dado frutos y por ello puede ser replicada en áreas operativas o administrativas de cualquier organización empresarial. En la Tabla 1 se identifican y caracterizan las etapas del proceso, su concepto y objetivo metodológico de acuerdo con Villaseñor (2007).

Tabla 1
Caracterización de las etapas del proceso 5 s.

Fuente: los autores del artículo basados en Villaseñor (2007).

Esta estrategia metodológica de trabajo está' encaminada a crear un sistema operativo que aumente la eficiencia de todos los equipos que intervienen en el proceso productivo de la empresa para garantizar su correcto funcionamiento, evitando así despilfarro por pérdidas de tiempo al fallar un equipo, que conllevarían al incumplimiento ante los clientes y mayores costos para la empresa. Martínez (2001) y Cuatrescasas y Torrel (2010), sugieren que el TPM no es responsabilidad solo del personal de mantenimiento sino de todos los que interviene en el proceso operativo. Los operarios se deben ocupar de algunas tareas de mantenimiento tales como limpieza, lubricación, ajustes, reaprietes de tornillos y pequeñas reparaciones. Se pretende conseguir con ello que el operario de producción se implique más en el cuidado de la máquina, siendo el objetivo último el de conseguir cero averías. Por lo tanto, se basa en la formación, motivación e implicación del equipo humano, en lugar de la tecnología (Tavares, 2011). La estrategia del TPM presenta un concepto de "eficiencia operacional", obtenida por el producto y rendimiento de tres indicadores: disponibilidad de equipos, rendimiento de los encargados de la operación y el mantenimiento/calidad de los servicios y productos; indicador útil para medir el rendimiento colectivo del sistema e incluso compararse con las otras empresas del sector. En la Figura 1 (de acuerdo a Arata, 2009) se muestra el ciclo de trabajo del mantenimiento.

Figura 1
Ciclo de trabajo del mantenimiento.
Fuente: tomado de Arata, 2009.

En el análisis se definen e identifican las variables dependientes e independientes que hacen que el problema de investigación sea claramente manejable a través del cálculo e interpretación de ellas; a saber:

• Variable dependiente (productividad): según Herrera y Gómez (2018), la productividad se conoce como la relación entre el nivel de producción total y la utilización de los recursos pertinentes para alcanzar el nivel de producción, en otras palabras, la razón entre las salidas y las entradas. Medina (2010) plantea la situación como la forma en cómo se utilizan los insumos de producción durante la elaboración de productos y servicios para satisfacer las necesidades de la sociedad y además establece que es un factor estratégico en las organizaciones, ya que los bienes y los servicios no pueden ser competitivos si no se elaboran con estándares altos de productividad. Esta variable es el resultado del producto o servicio que se da mediante la eficiencia y el uso adecuado de los recursos, siendo uno de ellos el cumplimiento del tiempo pactado, y mediante la eficacia se logra la producción que se necesita en un determinado tiempo.

• Variable independiente (mantenimiento productivo total). Dentro del análisis de este aspecto es importante resaltar los conceptos de: a) confiabilidad: es la probabilidad de un óptimo funcionamiento de una máquina o proceso en ciertas condiciones y durante una etapa determinada, también se puede definir como el tiempo promedio entre fallas (Cossta, 2015) y, b) eficiencia: es la relación que se guarda entre los recursos que se usan y los productos o servicios que se obtienen (Kramis, 1994). Así mismo, y según Allen (2001), este sistema promueve una comunicación efectiva en toda la organización mediante la creación de un lenguaje visual para todo el lugar de trabajo.

En el caso de estudio en la empresa escogida, después de aplicado el instrumento y la lista de chequeo en algunas áreas, se encontraron fortalezas, pero el resultado no arrojó una buena calificación (2.4 de un total de 5.0 puntos en una escala ordinal), ya que se detectaron algunas deficiencias en infraestructura, inventario, materiales y proveedores, maquinaria, procesos, calidad y manejo de residuos, como se muestra en la Figura 3 del autodiagnóstico para el área de producción. Adicionalmente, una de las variables más críticas es el manejo y disposición de residuos, con la calificación más baja correspondiente a 1.6 sobre 5 puntos, lo que indica que en el 32 % de las ocasiones en que se lleva a cabo el proceso productivo, los restos como grasa, gasolina, material mecanizado, agua contaminada y otros aditivos necesarios para diluir la grasa, no tienen la disposición adecuada, ocasionando que los lugares de trabajo y las máquinas con que se trabaja presenten condiciones de orden y aseo bastante desagradables, lo que podría propiciar además de accidentes de trabajo, tiempos perdidos y daños a los equipos afectando todo esto la productividad.

Figura 3
Autodiagnóstico del área de producción.
Fuente: los autores del artículo basados en información de la empresa.

Así mismo, los lugares de ubicación de los materiales en proceso (partes de máquinas y equipos para reparación) como también los insumos usados en las reparaciones, no tienen un control en los inventarios, impactando de esta manera en la infraestructura, ya que el 46 % de las veces (según la calificación obtenida en el diagnóstico que se aprecia en la Figura 4 sobre el puntaje del área de producción de la empresa), esta área es usada de modo inadecuado, obstaculizando el flujo de materiales y alterando visualmente el ambiente de trabajo, no solo por ubicar equipos y materiales en lugares no acondicionados sino también afectando pisos, paredes y otras máquinas a las que se les da uso indebido.

Figura 4
Puntaje del área de producción de la empresa.
Fuente: los autores del artículo basados en información de la empresa.

En la identificación de los aspectos e impactos en el área operativa antes descritos, también se evidenció que, por ejemplo, hay contraflujos y las distancias son apreciables para los productos en inventario (terminados o en proceso). No existen lugares señalizados o preestablecidos o simplemente los usados son espacios inadecuados. Así mismo, es fácil ver que no existe una política clara del mantenimiento, por lo que el 47 % de los eventos por fallos son imprevistos y por tanto las tareas ejecutadas para la disponibilidad de los equipos es de tipo correctivo; no se analizan las causas y por ello el 52 % de las fallas son recurrentes o repetitivas, eso sin tener en cuenta que no se llevan registros de fallos o las causas asociados a las pérdidas de funcionalidad de los equipos. No hay un responsable de la vigilancia tecnológica de modo formal y la información se obtiene solo a través de contactos con proveedores.

Teniendo en cuenta que la problemática central del proceso operativo es la falta de técnicas de organización, manejo de residuos, infraestructura, manejo de inventario, materiales y proveedores, la no existencia de planes de mantenimiento a los equipos e instalaciones, efectividad de los procesos y control sobre la calidad operacional; es determinante conocer las causas que hacen que este problema persista en la empresa. Es por ello que, con una adecuada gestión de mantenimiento, es fundamental la conveniente operación de los equipos, que debe ser considerada desde las etapas tempranas tanto en el diseño o compra de estos, lo que se denominada gestión temprana, y el análisis en materiales, lubricantes y nuevas técnicas de análisis en los equipos para optimizar en forma constante los recursos disponibles.

De igual manera, en el análisis se dedujo que existen dos causas directas: la primera está relacionada con la falta de organización y manejo de residuos en el modo en que se ejecutan las tareas debido a la falta de estructuración del layout (en español: diseño, plan, disposición) de la planta y la actitud de los operadores en su rutina de trabajo. La segunda causa directa está asociada con el inadecuado uso operativo de los equipos, restringiendo su operatividad y afectando e impactando negativamente la infraestructura y vida útil de los mismos.

De lo anterior se concluye que se requiere iniciar una estrategia de mejora a partir de la aplicación de 5 s y TPM para resguardar los activos de la empresa y propiciar la creación de nuevas políticas que propendan por la mejora de los diferentes aspectos estudiados y un cambio en la actitud de todos los trabajadores en la empresa caso de estudio en la investigación.

Para la implementación de la metodología 5 s, se comienza con una capacitación en esta temática, posteriormente se escoge el área piloto para el establecimiento que fue el espacio destinado para el lavado de las piezas; seguidamente se toma evidencia fotográfica del estado actual del área de lavado y se levanta el plano de la planta; luego se realiza un listado de los objetos presentes en el sitio de trabajo y se procede a clasificar los objetos por medio de tarjetas rojas; con esto se logran eliminar y reubicar objetos que no son necesarios en este espacio y de esta forma se obtiene un lugar más organizado, limpio y despejado para la circulación del operario y las piezas a trabajar.

Es importante aclarar que este proceso es de difícil inicio, romper viejos paradigmas mentales en los empleados es algo complicado, pero del mismo modo, cobra vital importancia una vez formalizado por su impacto visual que hace el contraste en el antes y el después de aplicar la técnica de las 5 s en la motivación de los operarios. Adicionalmente, el apoyo gerencial fue vital para que las tareas de orden, clasificación y limpieza empezaran a dar buenos resultados. De la mano de este proceso se hace necesario implementar medidas que, en la parte de mantenimiento, mitiguen los impactos negativos sobre las máquinas y en el proceso en la prestación de los servicios.

La empresa inicia el proceso de implementación de las 5 s a partir de febrero del 2018, logrando implementar hasta la 3 s en un plazo de 4 meses. El área escogida como piloto es la correspondiente a la operación de lavado. En este lugar se lograron listar los objetos, de los cuales un 55 % (peso de 37.1 kg) fue eliminado, liberándose un espacio de 2.89 m² y reduciéndose el recorrido del trabajador en 9.65 m.

Para el caso de los trabajos de mantenimiento, de acuerdo a criterios TPM, los reportes de los estudios que se iniciaron en el área de producción (operaciones) nos muestran que aquellas máquinas con mayores dificultades son: 1) Rectificadora de asientos CNC: el pistón hidráulico no sujeta bien la pieza llamada piloto por ausencia de tornillo hidráulico, la máquina opera con pistón hidráulico reconstruido por el personal de mantenimiento desde hace dos años y el cambio de mangueras de la máquina se realiza de forma frecuente por daños en las mismas (cada 2 meses aprox.), entre los antecedentes más importantes. 2) Rectificadora de cigüeñal: la falta de empaque de válvula doxa genera el goteo de aceite que llega a contaminar el agua y conlleva a fallas en el cabezal por roturas, los rodamientos deben estar siempre lubricados para evitar desgaste en las piezas de las máquinas. 3) Torno N° 2 ZMM VRATZA 582: el interruptor de encendido no funcionaba por lo que la máquina se encendía de forma directa al conectarla. Se le realiza el arreglo al interruptor interno lo que permite el encendido normal de la máquina. La parte magnética del contador de la máquina está fallando. 4) Pulidor de cilindro CNC: Los vana-dores se queman debido a la fluctuación de energía. Esta circunstancia hace que el equipo presente fallos intermitentes pero ininterrumpidos desde hace dos años aproximadamente.

Una vez identificados los equipos de mayor mantenimiento en el área operativa y que por ello se convierten en el primer escalón de atención para el proceso productivo, se inicia un análisis que permita conocer los modos de fallos y sus consecuencias de forma que los trabajos de mantenimiento apunten a la mitigación de los mismo de manera inmediata y se programen las tareas y mecanismos de planeación de las tareas y rutinas para prevenir la reaparición de los mismos y de esa forma tener un mejor control operativo.

Tabla 2
Identificación y manejo del riesgo.

Tipo o clasificación⇢ : crítica [9-10] CS: significativa [5-8]; CI: importante [1-4]. NPR = S x P x D. Fuente: los autores (2018).

Luego del análisis se detecta que el NPR o número de probabilidad del riesgo y su impacto más crítico se encuentra en el primero y cuarto equipos estudiados, es decir, la rectificadora de asientos CNC y el torno N° 2 ZMM VRATZA 582, equipos sobre los cuales se recomienda hacer un énfasis en las tareas de mantenimiento.

El ingeniero Carlos Sierra Fernández, Ph. D., explica, dentro de las funciones de la teoría general del mantenimiento y de la fiabilidad de la cátedra de Técnicas de Mantenimiento en Instalaciones Mineras que imparte en la Universidad de Cantabria, que "en teoría de la probabilidad y estadística, la distribución de Weibull es una distribución de probabilidad continua y multiparamétrica. El campo de la fiabilidad y el mantenimiento es la más utilizada y una de las que aportan mayor precisión".

En esta fase se analizan datos históricos de fallas y de reparación, asignando distribuciones de probabilidad que representan las características de falla o de reparación de un modo determinado. A partir de los datos encontrados de los últimos fallos registrados, se hace una estimación estadística simulada del comportamiento de dichos fallos intentando predecir por tendencias de aproximación de los modelos preestablecidos, tal como se muestra en la Tabla 3 y el cálculo de R(t) en la Figura 5. Es decir, con ayuda del software y una correlación de variables, atendiendo a la simulación de Montecarlo, se hace una extrapolación de condiciones de manera que se obtienen valores aleatorios que intenten representar estadísticamente el comportamiento de los últimos fallos registrados y evidenciados en los reportes entregados por los encargados del mantenimiento en la empresa estudiada.

Tabla 3
Tiempos de fallos (MTTR) simulados en Weibull ++6.

Fuente: resultados del software Weibull ++6 con datos de la empresa.

Figura 5
Cálculo de R(t) Fiabilidad - Distribución de probabilidad Weibull.
Fuente: resultados del software Weibull ++6 con datos cargados por los autores.

Los datos simulados representan el modelo (cosa que se evidencia en la tendencia de la gráfica), por lo que podemos asumir que la simulación se aproxima a lo real, ya que hay bastante similitud de los datos reales con los simulados ya que la dispersión es poca (Figura 6). Lo ideal es que la dispersión de los datos sea más estrecha que la dispersión de especificación y que todos los datos estén dentro de los límites de especificación. Los datos que están fuera de los límites de especificación representan elementos no conformes. En esta figura de la distribución Weibull (última representación), se puede observar que la dispersión del proceso es mayor que la dispersión de especificación, lo que sugiere una capacidad deficiente. Aunque gran parte de los datos se encuentran dentro de los límites de especificación, hay muchos elementos no conformes por debajo del límite de especificación inferior, lo que hace que la tendencia de los datos se sitúe al lado izquierdo.

Figura 6
Gráficas Weibull: tasa de fallos - Fiabilidad acumulada Fiabilidad - Distribución de probabilidad Weibull.
Fuente: resultados del software para Weibull con datos cargados por los autores.

De los resultados obtenidos del software podemos verificar que cuando el parámetro beta (ß) es > 1, se dice que la tasa de fallo se incrementa con la edad de forma continua, lo que indica que los desgastes empiezan en el momento en que el mecanismo se pone en servicio. Para el caso de estudio se presenta esta situación, por lo que se infiere que las piezas de los equipos de la empresa muestran fallos debido a estas circunstancias, que se evidencia en la hoja de vida de estas (Figura 6).

En la Figura 6 podemos validar que hay un 90 % de posibilidades de que el tiempo de fallos sea menor a 4021 minutos, que es el dato máximo posible (según la simulación), dado que el rango medio para este último punto es de 0.90. Usualmente, la vida característica Ƞ es el valor del dato (en este caso: MTTR) que corresponde al 57 % aprox. del valor del rango medio de la línea recta.