Eficiencia de una máquina industrial: Calculo, ejemplos y aplicaciones

La eficiencia de una máquina: OEE

La OEE es una métrica utilizada para medir la eficiencia global de los equipos en los programas de mantenimiento productivo. Esta métrica incluye la efectividad y la eficiencia de una máquina y es un recurso común en Lean Manufacturing pues sirve para resolver las siguientes cuestiones:

• ¿Con qué frecuencia está disponible la máquina para funcionar?
• ¿A qué velocidad funciona cuando está en marcha?
• ¿Cuántas piezas aceptables se han producido?

¿En qué consiste la eficiencia de una máquina?

A continuación se definen los tres componentes de la fórmula de cálculo de la OEE.

Disponibilidad (A):

La disponibilidad es la unidad de tiempo que la máquina está disponible para funcionar dividida por el tiempo total disponible posible. Esta métrica no incluye ninguna cifra de rendimiento relativa al funcionamiento de la máquina mientras está en marcha.

DISPONIBILIDAD = Tiempo de funcionamiento / Tiempo de producción planificado

La disponibilidad utilizada para determinar la eficiencia de una máquina, sólo incluye el tiempo de funcionamiento programado, planificado o asignado a la máquina y no debe confundirse con otra métrica común llamada utilización. La utilización puede incluir todas las horas del día, independientemente de la programación y es más eficaz para planificar la capacidad y analizar la absorción de los costos fijos.

Por tanto, la disponibilidad examina la propia máquina y se centra más en la absorción de los costos variables.

Tiempo de funcionamiento = Tiempo de producción previsto – Tiempo de inactividad previsto

El tiempo de inactividad planificado incluye las pausas para comer, las reuniones y cualquier otra pausa programada regularmente que sea independiente de la máquina.

Rendimiento (P):

También conocido como eficiencia, es una medida que indica lo bien que funciona la máquina mientras está en marcha dentro del tiempo de funcionamiento.

RENDIMIENTO = Piezas Producidas / (Velocidad Ideal * Tiempo de Funcionamiento) * 100%

Donde:

Piezas Producidas = Rechazo no planificado + piezas aceptables.

Velocidad Ideal = Velocidad óptima a la que debería funcionar la pieza en la máquina.

Tiempo de funcionamiento = Tiempo de producción planificado – Tiempo de inactividad planificado

Calidad (Q):

Otro parámetro que define la eficiencia de una máquina, es la calidad que es una medida del número de piezas que están dentro de la especificación en comparación con cuántas se produjeron. En algunos casos, existe una producción de rechazo planificado.

El rechazo planificado es un término problemático porque todo rechazo es un lucro cesante, aunque esté incluido en el presupuesto y el costo. Si un competidor averigua cómo eliminarlo, se crea una estructura de costos en desventaja y resulta más improbable conseguir nuevos negocios.

Por ejemplo, si la máquina debe calentar algunas piezas o aprender un proceso, estas piezas no deberían incluirse en el cálculo. Sin embargo, esto representa una oportunidad para encontrar una manera de evitar permanentemente estas piezas de calentamiento o piezas de desecho iniciales es una mejora creíble.

CALIDAD = Piezas aceptables / Piezas totales * 100%

Donde:

Piezas totales = Piezas aceptables + Piezas de rechazo no planificadas

Un reto en los procesos de producción a granel es que las piezas de una operación pueden no ser reconocidas como defectuosas hasta fases posteriores. No en todos los casos es posible realizar una inspección de la totalidad de los criterios, por lo que los defectos pueden detectarse más adelante de la máquina que los creó.

Esto significa que, en realidad, la parte de calidad de la eficiencia de una máquina tendría que volver a calcularse con el valor más bajo de Piezas Aceptables.

Ejemplo de cálculo de la eficiencia de una máquina

Para determinar la eficiencia de una máquina, veamos un ejemplo del que se conocen los siguientes datos para un turno de 8 horas:

• Un total de cinco tiempos de pausa planificados que suman 50 minutos
• 10 minutos de tiempo de inactividad no planificado debido a un fallo de utillaje
• Se determinó que la velocidad ideal de la máquina para producir esta pieza era de 400 piezas/min.
• 150.000 piezas producidas durante el turno de 8 horas
• Se desecharon 25.000 piezas por estar fuera de especificación

Calculemos cada elemento de la OEE:

• Disponibilidad (A):

  Hay un total de 480 minutos en un turno. Se planificaron 50 minutos más, por lo que esos minutos se eliminarán del denominador. Por tanto, el denominador de la disponibilidad es (480-50) / 480 = 430 minutos (es el tiempo de producción planificado).

  El numerador es el tiempo de funcionamiento que elimina el tiempo total de inactividad no planificado, que sólo fue de 10 minutos debido a un fallo de las herramientas. Por tanto, el tiempo de funcionamiento fue de 420 minutos.

  Por tanto, A = 420 minutos / 430 minutos = 97,67%.

  Hay que tener en cuenta que otra métrica común que miden las empresas es la utilización que en este caso sería 420 / 480 = 87,5%. Es decir, independientemente del motivo del tiempo de inactividad perdido, el equipo utilizó el 87,5% del tiempo potencial durante el turno.

• Rendimiento (P):

  El denominador se refiere a los 420 minutos de funcionamiento. Si la máquina debía producir 400 piezas por minuto, al multiplicarlo por 420 minutos se obtiene la cantidad de piezas que deberían haberse producido, que es 168.000 piezas.

  En la realidad, la máquina fabricó 150.000 piezas debido a algunas pérdidas. Por tanto, P = 150.000 piezas / 168.000 piezas = 89,29%.

• Calidad(Q):

  Dado que se desecharon 25.000 piezas, 125.000 de las 150.000 eran aceptables. Por tanto, Q = 125.000 / 150.000 = 83,33%.

  Para obtener el OEE, basta con multiplicar los 3 valores anteriores para saber la eficiencia de una máquina:

  OEE = 97,67% * 89,29% * 83,33% = 72,7%.

Si quieres ampliar conocimientos, consulta este ejemplo sobre hacer la medición de eficiencia en plantas industriales de alimentación: Cálculo de la OEE.

Grandes pérdidas que afectan a la eficiencia de una máquina

Las pérdidas afectan a la eficiencia de una máquina y a los tres componentes de la OEE. Desglosar las pérdidas en estas categorías ayuda al equipo a priorizar las mejoras. Las pérdidas afectan a uno de los tres productos (A, P o Q) y el área con el porcentaje más bajo es probablemente un buen punto para que el equipo centre sus mejoras.

Pérdidas por avería

Averías repentinas o inesperadas de los equipos que hacen que la eficiencia de una máquina sea menor pues está menos disponible. Entre los factores que contribuyen se incluyen:

• Averías mecánicas importantes
• Fallos del sistema eléctrico
• Fallos estructurales

Pérdidas por puesta a punto y ajuste

La eficiencia de una máquina se ve mermada por los tiempos de inactividad y productos defectuosos que se producen cuando se detiene la producción de una pieza y el equipo se configura o ajusta para cumplir los requisitos de otra pieza. El grado de pérdida depende de factores como:

• Normas de proceso
• Nivel de mantenimiento de los equipos
• Consistencia y calidad de las herramientas
• Nivel de destreza del operario
• Estandarización entre máquinas

Ralentí y paradas menores

La producción se interrumpe por un mal funcionamiento temporal o cuando la máquina está en ralentí. Entre los factores que contribuyen a ello se incluyen:

• Productos defectuosos que provocan la parada de la línea
• Interrupción del flujo de producción, falta de producto o materia prima, herramientas
• Dependencia de componentes de montaje u otros insumos
• Operario en otra máquina u otras tareas
• Avería temporal del equipo

Pérdidas de arranque

Este tipo de pérdida que afecta a la eficiencia de una máquina, es una pérdida de rendimiento que se produce durante las primeras etapas de la producción: desde la puesta en marcha de la máquina, el calentamiento, la fase de aprendizaje hasta el momento en que la máquina está produciendo con regularidad y calidad. El grado de pérdida depende de factores como:

• Mantenimiento del equipo
• Utillaje
• Materia prima
• Nivel de habilidad del operario

Pérdidas por reducción de velocidad

Se refiere a la diferencia entre la velocidad de diseño del equipo y la velocidad real de funcionamiento. Es posible que algunas piezas no puedan funcionar a la velocidad máxima de una máquina. Los factores incluyen:

• Problemas mecánicos
• Riesgo de fabricar piezas inaceptables a velocidades más altas
• Formación del operario

Defectos de calidad (desechos y retrabajos)

Otros sucesos que afectan a la eficiencia de una máquina son las pérdidas de calidad causadas por el mal funcionamiento de los equipos o utillajes. El grado de pérdida depende de factores como:

• Mantenimiento de los equipos
• Utillaje
• Materia prima
• Nivel de destreza del operario o cumplimiento de los PNT

Para poder minimizar las seis grandes pérdidas en los procesos industriales, es muy útil  implantar soluciones de machine monitoring en la manufactura industrial.