La industria moderna se caracteriza por la utilización de máquinas en los procesos productivos. Estas máquinas, cada vez más sofisticadas y precisas, permiten aumentar la productividad y reducir los tiempos de producción. Sin embargo, la interacción entre el operario y la máquina puede generar interferencias que afectan negativamente a la eficiencia del proceso.
En el mundo empresarial, es común pensar que la productividad aumenta si un mismo operario se encarga de varias máquinas. Sin embargo, como he comentado, esto puede generar interferencias que afecten negativamente a la producción. Por ello, es importante realizar un estudio de la interferencia hombre-máquina para determinar el número de máquinas que un trabajador puede manejar sin que la utilización de una interfiera en la producción de las otras.
Imaginemos una fábrica de relojes de precisión. En su interior, un ejército de operarios se afana en montar y ajustar los delicados mecanismos que darán vida a las agujas del tiempo. Cada operario está a cargo de varias máquinas que realizan diferentes tareas: corte, pulido, ensamblaje, etc. Cada máquina tiene un tiempo de ciclo determinado, es decir, el tiempo que tarda en realizar su tarea. Sin embargo, las máquinas no son seres autónomos, necesitan de la intervención humana para su correcto funcionamiento. Es aquí donde entran en juego las interferencias.
En este artículo, nos adentraremos en el fascinante mundo de las interferencias en el trabajo con máquinas.
¿Qué son las interferencias hombre - máquina en el trabajo con máquinas?
La interferencia hombre-máquina se produce cuando un operario tiene que atender a varias máquinas a la vez y alguna de ellas queda desatendida porque su ciclo de operación finaliza al mismo tiempo. Esto puede generar paradas en la producción y una disminución de la eficiencia. Las interferencias son estos tiempos adicionales que se producen al atender a varias máquinas a la vez. Estos tiempos de espera forman parte del método de trabajo y deben ser tenidos en cuenta a la hora de calcular la productividad de la instalación.
Métodos para calcular la interferencia hombre-máquina
Existen tres métodos clásicos de cálculo de la interferencia, basados en la teoría de colas —las tablas de Ashcroft, el ábaco de Dale-Jones y la fórmula de Wright— y dos herramientas complementarias para estudiarla caso a caso: el diagrama hombre-máquina y la simulación.
Tablas de Ashcroft
- Se utilizan sobre todo cuando las máquinas atendidas por un mismo operario no son idénticas y hay que cuantificar la producción perdida por paros simultáneos.
Pasos:
- Calcular el tiempo de ciclo de cada máquina.
- Buscar en las tablas de Ashcroft el factor de interferencia para la cantidad de máquinas y la relación entre los ciclos.
- Multiplicar el factor de interferencia por el tiempo de ciclo mayor para obtener el tiempo de interferencia.
El ábaco de Dale-Jones
- Se utiliza para obtener el porcentaje de interferencia sobre el tiempo máquina, cruzando el tiempo de servicio del operario con el número de máquinas atendidas.
La fórmula de Wright
La fórmula de Wright se utiliza para calcular la interferencia en sistemas en los que un operario atiende a varias máquinas. La interferencia es el tiempo durante el cual una máquina no puede ser atendida porque el operario está ocupado con otra. Para sistemas con seis o menos máquinas se emplea un gráfico empírico del que se lee la interferencia sin necesidad de cálculos; para siete o más máquinas se emplea la expresión de Wright, que vemos más adelante con un ejemplo completo.
Diagrama de Hombre-Máquina
Permite visualizar gráficamente la interferencia entre el operario y las máquinas.
Pasos:
- Representar el ciclo de trabajo del operario y de cada máquina en un diagrama.
- Identificar los tiempos de espera del operario y de las máquinas.
- Calcular el tiempo de interferencia a partir de los tiempos de espera.
Simulación
Se utiliza para analizar la interferencia hombre-máquina en sistemas complejos. Permite evaluar diferentes escenarios y probar diferentes soluciones.
A continuación, te explicamos cómo utilizar cada uno de ellos.
Tablas de Ashcroft: cálculo del suplemento de tiempo por paro sincronizado
Las tablas de Ashcroft proceden del trabajo de H. Ashcroft, «The Productivity of Several Machines Under the Care of One Operator» (Journal of the Royal Statistical Society: Series B, 1950), que aplica conceptos de probabilidad para cuantificar cuánta producción pierde un conjunto de máquinas cuando una sola persona las atiende: si dos máquinas se paran a la vez, la segunda debe esperar a que el operario termine de atender a la primera. El método se apoya en el concepto de número efectivo de máquinas (número de Ashcroft): cuando las máquinas son idénticas, el número efectivo coincide con el número de máquinas atendidas.
El procedimiento es el siguiente:
- Calcular el tiempo de ciclo de cada máquina, distinguiendo el tiempo de funcionamiento y el tiempo de atención del operario.
- Determinar el número efectivo de máquinas (para máquinas idénticas, igual al número de máquinas).
- Buscar en las tablas el suplemento de interferencia correspondiente y aplicarlo al ciclo máquina para obtener el tiempo total que tarda el operario en atender a todas las máquinas, incluyendo las esperas.
Veamos un ejemplo práctico (ejemplo orientativo, construido para ilustrar el procedimiento). Supongamos cinco máquinas iguales, cada una con una capacidad de 100 piezas por hora de funcionamiento, y que por cada hora de funcionamiento de máquina hay 0,20 horas (12 minutos) de tiempo de parada por intervención externa del operario. La cuenta da:
- Cada máquina produce durante 48 minutos de cada hora de presencia (60 − 12 = 48 minutos), es decir, 80 piezas por hora efectivas por máquina.
- La atención del operario se lleva 12 minutos por máquina y hora: con cinco máquinas, 5 × 12 = 60 minutos de atención por hora. El operario está ocupado el 100 % del tiempo.
- Con el operario sin margen, cada vez que dos máquinas necesitan atención al mismo tiempo, una de ellas espera. La interferencia es inevitable y la producción real de la instalación queda por debajo de las 400 piezas por hora teóricas (5 × 80).
El suplemento exacto que hay que aplicar se lee en las tablas de Ashcroft según el número de máquinas y la relación entre sus tiempos de ciclo. La conclusión práctica es que añadir máquinas a un operario que ya está al 100 % de su tiempo de atención no aumenta la producción: la reduce por interferencia, salvo que se acorten las intervenciones (preparando herramienta y material antes de la parada) o se automatice parte de la atención.
Ábaco de Dale-Jones: cálculo del porcentaje de interferencia sobre el tiempo máquina
Otro método para calcular las interferencias es el ábaco de Dale-Jones. Se basa en el concepto de tiempo de servicio: el porcentaje de tiempo que el trabajador dedica a cada máquina en cada ciclo, tanto el trabajo interno (realizado mientras la máquina trabaja) como el externo (con la máquina parada). Para utilizarlo se calcula primero el tiempo de servicio y después se cruza la curva correspondiente con el número de máquinas, obteniendo el porcentaje de interferencia sobre el tiempo máquina.
Veamos un ejemplo práctico (ejemplo orientativo, construido para ilustrar el procedimiento). Supongamos un proceso operado por un trabajador con 8 máquinas, con un tiempo de servicio del 8 % en cada máquina y sin trabajo interno. Cruzando la curva correspondiente a un tiempo de servicio del 8 % con el número de máquinas (8), el ábaco da un porcentaje de interferencia en torno al 16,5 % del tiempo máquina. Este porcentaje se aplica sobre el tiempo máquina, no sobre el tiempo de ciclo.
En términos de productividad: si las ocho máquinas necesitan, cada una, una hora de tiempo máquina, el operario necesitará 8 × (1 + 0,165) = 9,32 horas de reloj para atenderlas todas, frente a las 8 horas teóricas sin interferencias. La diferencia (1,32 horas sobre 8) es la pérdida de productividad de la instalación: un 16,5 %.
Fórmula de Wright: cálculo de la interferencia en porcentaje
El tercer método para calcular las interferencias es la fórmula de Wright (Wright, Duvall y Freeman, 1936). Calcula la interferencia como porcentaje del tiempo medio de atención del operario y se utiliza cuando hay siete o más máquinas; para menos máquinas se emplea el gráfico empírico de curvas. La expresión es:
I = 50 × [ √( (1 + X − N)² + 2·N ) − (1 + X − N) ]
Donde:
- I es la interferencia, expresada como porcentaje del tiempo medio de atención del operario.
- X es la relación entre el tiempo medio de funcionamiento de la máquina y el tiempo medio de atención del operario.
- N es el número de máquinas.
La relación X debe ser mayor que N − 1 para que la carga de atención sea viable; si es menor, el operario no llega a atender todas las máquinas y el problema es de capacidad, no de interferencia.
Ejemplo de cálculo de interferencia hombre-máquina
En una fábrica de mecanizado se quiere ocupar a un trabajador con tres fresadoras idénticas. Cada máquina tarda 30 minutos en realizar la pieza de forma automática y el operario interviene 1,5 minutos por pieza para cargarla y descargarla. El desbarbado de la pieza (1,5 minutos) se realiza mientras la máquina trabaja, por lo que no detiene el ciclo. La interferencia máxima admitida por el método es del 10 % del tiempo de atención.
Los datos para la fórmula son:
- X = relación entre el tiempo de funcionamiento de la máquina y el tiempo de atención: 30 / 1,5 = 20.
- N = 3 máquinas.
Sustituyendo: I = 50 × [ √( (1 + 20 − 3)² + 2·3 ) − (1 + 20 − 3) ] = 50 × [ √330 − 18 ] ≈ 8,3 % del tiempo medio de atención.
Aunque lo habitual es emplear el gráfico empírico cuando hay menos de siete máquinas, la fórmula da una aproximación válida para este caso. Con un 8,3 %, por debajo del 10 % admitido, el operario puede ocuparse de las tres fresadoras: el solape entre atenciones existe, pero es asumible. Si la relación X bajara —por ejemplo, porque las piezas exigen más intervención— la interferencia crecería con rapidez y habría que reducir el número de máquinas por operario o acortar el tiempo de atención.
Cómo minimizar las interferencias en el trabajo con máquinas
Para minimizar las interferencias en el trabajo con máquinas, es importante diseñar los procesos productivos de manera que se reduzca el tiempo de espera del operario. Una forma de hacerlo es aumentar el número de máquinas a cargo de cada operario, de manera que el tiempo de espera se reduzca. Sin embargo, esto puede tener un efecto negativo sobre la calidad del trabajo y el bienestar del operario. Por tanto, es necesario encontrar un equilibrio entre productividad y condiciones de trabajo.
Otra forma de minimizar las interferencias es mediante la automatización de algunas tareas, lo que reduce la necesidad de intervención humana. Para medir en planta los tiempos de atención y de ciclo que alimentan estos cálculos, el cronoanálisis con una aplicación como Cronometras y el muestreo del trabajo de WorkSamp cubren las dos mediciones necesarias. Además, es importante realizar un mantenimiento preventivo de las máquinas para evitar paradas no programadas y reducir el tiempo de parada.
Conclusión
Como hemos visto, las interferencias son un factor importante a tener en cuenta en el trabajo con máquinas. Los tres métodos de cálculo que hemos presentado permiten cuantificar el impacto de las interferencias sobre la productividad y ayudan a diseñar procesos productivos más eficientes. Sin embargo, es importante recordar que la productividad no lo es todo y que las condiciones de trabajo y el bienestar del operario son aspectos fundamentales a considerar en cualquier proceso productivo.
El trabajo con máquinas es un arte complejo que requiere una cuidadosa planificación y un equilibrio entre productividad y condiciones de trabajo. Las interferencias son un desafío constante en este arte, pero también una oportunidad para mejorar la eficiencia y la calidad del trabajo.
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