Cálculo de la eficiencia de una máquina y cómo aumentarla

El cálculo de la eficiencia de una máquina es un aspecto crítico de la fabricación moderna porque reduce los costos de funcionamiento, mejora el rendimiento y reduce el impacto medioambiental. Las máquinas ineficientes conducen a un pobre retorno de la inversión, algo que cualquier empresa debería tratar de evitar activamente.

A continuación se presentan varios enfoques que se pueden utilizar para medir y calcular la eficiencia de las máquinas.

El concepto básico de eficiencia

En la fabricación, la eficiencia es la capacidad de producir algo sin perder tiempo, materiales o energía. Pero en la realidad, la eficiencia del 100% es inalcanzable porque siempre hay algún tipo de desperdicio. No obstante, es importante que los fabricantes intentan acercarse mediante principios como la fabricación ajustada, el justo a tiempo y la mejora continua (Kaizen).

Se define la fórmula básica de la eficiencia de la siguiente manera:

Cuando se divide la producción de un proceso entre las entradas y se expresa el resultado en forma de porcentaje, se obtiene el índice de eficiencia de ese proceso específico.

La eficiencia tiene un tope máximo del 100% y no puede superar ese límite. Cualquier proceso, de fabricación o de otro tipo, con un índice de eficiencia del 100%, puede considerarse un proceso perfecto.

Formas para el cálculo de la eficiencia de una máquina

En un proceso de fabricación hay numerosos insumos. Utilizando la fórmula básica, se puede examinar la eficiencia de una máquina desde diferentes ángulos, dependiendo del insumo considerado. Esto da varias formas diferentes de medir la eficiencia de la máquina.

Los tres enfoques más importantes son:

• Producción de energía

  El término producción de energía es un término erróneo, ya que la energía no puede producirse ni destruirse, según la Ley de Conservación de la Energía. En este caso, la producción de energía se refiere a la conversión de la energía disponible en una forma de energía más aprovechable.

  Un buen ejemplo es un panel solar que convierte la energía solar en energía eléctrica, o un generador que convierte la energía mecánica/química en energía eléctrica.

  La fórmula para calcular la eficiencia de la producción de energía tiene el mismo formato que la fórmula básica de eficiencia:

  Eficiencia = energía utilizable/energía disponible x 100

  Por ejemplo un generador diesel. Si un galón de gasoil tiene 40.000kWh de energía, y el generador lo convierte en 10.000kWh de electricidad, la eficiencia es:

  Eficiencia = (10.000/40.000) x 100 = 25%.

• Consumo de energía

  Dado el elevado coste de los insumos energéticos y el impacto de los combustibles fósiles en el medio ambiente, la eficiencia en el consumo de energía ha adquirido más importancia en las últimas décadas.

  Los costes energéticos representan la friolera del 96% del coste total del ciclo de vida de un motor. Y en la fabricación, las máquinas con motor representan casi la mitad del consumo de energía eléctrica. Por tanto, cualquier cambio en la eficiencia del consumo energético industrial tiene un enorme impacto en las redes eléctricas y en el medio ambiente en general.

  Se puede utilizar la misma fórmula básica de eficiencia anterior:

  Por ejemplo, una herramienta eléctrica que consume 500kWh de electricidad y produce una energía cinética de 320kWh. Su eficiencia es:

  Eficiencia = (320/500) x 100 = 64%.

• Eficiencia de la producción (productividad frente a eficiencia)

  Hay una diferencia significativa entre productividad y eficiencia en la fabricación. La productividad se centra en aumentar la cantidad de bienes producidos. A menudo, esto puede ocurrir a costa de la eficiencia.

  Un ejemplo común es el aumento del porcentaje de unidades defectuosas. Las empresas que aumentan la producción más allá del límite óptimo suelen enfrentarse a este problema, debido a factores como materiales de menor calidad, fatiga de los operarios, etc. Mientras que el número real de unidades creadas aumenta, la eficiencia disminuye.

  En cambio, la eficiencia de la producción se centra menos en la cantidad y más en la calidad. Quiere producir más unidades reduciendo el número de defectos y residuos. Si se ejecuta correctamente, la mejora de la eficiencia de la fabricación aumentará la productividad.

  Una forma sencilla de calcular la eficiencia de la producción sería considerar la tasa de producción real frente a la tasa de producción estándar/máxima posible en la máquina.

  Por ejemplo, una máquina de impresión que ofrece una producción real de 650 unidades por hora, frente a una tasa máxima de 900 unidades por hora. Utilizando la fórmula de la eficiencia se obtiene el siguientes resultado:

  Eficiencia = (650/900) x 100 = 72,22%

OEE: El estándar de oro en eficiencia de fabricación

OEE son las siglas de Overall Equipment Effectiveness. Es una métrica estándar de la industria y un indicador clave de rendimiento (KPI) ampliamente aceptado, aplicable en una amplia gama de industrias.

Esta métrica es popular debido a su enfoque integral. Examina tres aspectos clave de los equipos en la línea de producción:

• Disponibilidad
• Rendimiento
• Calidad

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• Cálculo de la disponibilidad

  Todos los activos tienen un tiempo de trabajo programado de X horas por semana/mes. La disponibilidad muestra el tiempo de trabajo real de una máquina como un porcentaje del tiempo de trabajo programado.

  La fórmula para calcular la disponibilidad es:

  

  La disponibilidad rara vez es del 100%, ya que el tiempo de inactividad puede producirse debido a una amplia gama de factores. Los fallos del equipo, los ajustes, las reparaciones, el mantenimiento no planificado y otros factores contribuyen a reducir la disponibilidad.

• Cálculo del rendimiento

  El rendimiento representa el número real de unidades producidas por una máquina, como porcentaje del número máximo de unidades que podría haber producido a máxima velocidad, durante el tiempo real de trabajo en la planta.

  La fórmula básica del rendimiento es:

  

  El rendimiento puede verse afectado por pequeñas paradas durante el proceso de producción. Los defectos de las máquinas y los operarios sin formación pueden ralentizar la velocidad de producción, lo que provoca un menor rendimiento.

• Cálculo de la calidad

  La calidad muestra el porcentaje de productos buenos frente a los defectuosos en cualquier lote. Los productos defectuosos suponen un despilfarro, ya que tienen que ser desechados o reelaborados.

  La fórmula para calcular la calidad es:

  

  La calidad puede verse afectada por muchos factores, tanto directos como indirectos. Los defectos en el proceso de producción pueden dar lugar a productos de menor calidad o defectuosos. Los errores de los operarios, las materias primas de baja calidad y los fallos de las máquinas también pueden reducir el porcentaje de calidad en la producción.

Cómo calcular la OEE

Una vez que se dispone de las métricas de disponibilidad (A), rendimiento (P) y calidad (Q) para una instalación de máquinas o plantas, el cálculo de la OEE es un proceso relativamente sencillo.

La fórmula básica para la OEE es:

Una puntuación de OEE del 100% se considera una producción perfecta. Tiene tres características principales:

• La máquina no produce piezas defectuosas
• La máquina produce piezas sin parar (durante el tiempo de funcionamiento programado)
• La máquina funciona a la máxima velocidad

Para darle un poco de contexto, las instalaciones de producción promedio tienen la puntuación OEE en torno al 60%.

Cómo implementar y utilizar la OEE en la instalación

Como ya se ha explicado, la fórmula de la OEE es bastante sencilla. Los directivos que deseen calcular la OEE deben recopilar datos sobre la disponibilidad, el rendimiento y la calidad.

Los siguientes pasos pueden mejorar las posibilidades de éxito en la implantación de la OEE:

• Elegir un piloto: Se debe empezar de forma sencilla con una máquina que sea relativamente fácil de revisar. Es importante elegir a operarios entusiastas que tengan una actitud positiva y sean receptivos a los comentarios y asignar al proyecto un técnico de mantenimiento competente como persona de contacto. Confiar el liderazgo a un director de línea/departamento con una clara supervisión del proceso de producción.
• Definir los parámetros de OEE: Establecer los límites de los datos que deben recogerse. Seleccionar la categoría de tiempo para las mediciones, los productos que se van a seguir, la velocidad máxima de la máquina, etc.
• Organizar la recogida de datos: Elegir la mejor manera de que un operario recoja fácilmente los datos relevantes definidos en el paso anterior. Mantener los formularios y procedimientos lo más cortos y sencillos posible para lograr la máxima eficacia y precisión.
• Formar al personal: Explicar los fundamentos y beneficios de la OEE a todos los participantes del equipo piloto. Si es necesario, proporcionar formación adicional para la recogida de datos y la elaboración de informes.
• Recoger los datos: Evitar el error de no confiar esta tarea a los operarios. Ellos son los más indicados para realizar el seguimiento de las métricas necesarias para calcular la OEE. Si es una opción, se puede proporcionar un supervisor con experiencia en OEE para mejorar la precisión y evitar errores.
• Procesar los datos: Hacer que el jefe de equipo revise y procese los datos tan pronto como estén disponibles, preferiblemente antes de la siguiente ronda de recogida de datos. Crear gráficos e informes legibles para facilitar la comunicación de las mediciones de OEE.
• Proporcionar información a los operarios: Compartir los resultados de la OEE con los operarios para ayudarles a conocer las áreas que necesitan mejorar. Una comunicación rápida es esencial, ya que los comentarios pueden incorporarse a la producción antes de la siguiente ronda de recogida de datos de OEE.
• Implicar a la dirección: Los resultados de la OEE pueden revelar puntos débiles que requieren una intervención de alto nivel en el proceso de producción. Sólo la dirección es capaz de abordar algunos de estos problemas. Comunicar todos los resultados de la OEE a la dirección de alto nivel para que se aplique con éxito

Para tener las máximas posibilidades de éxito, la OEE debe ser un esfuerzo concertado en el que participen todos: los operarios, los mandos intermedios y la supervisión de la dirección.

Descubre cómo el monitoreo de máquinas de manufactura industrial puede ayudarte a conocer los datos de OEE en tiempo real que se pueden utilizar para mejorar la productividad y reducir los costos.

Lucha contra la ineficacia de las máquinas

La ineficacia de las máquinas es un gran problema para los fabricantes. Lo que empeora las cosas es que muchas organizaciones ni siquiera son plenamente conscientes de las pérdidas que sufren debido a la baja eficiencia. Por eso es importante que las empresas tomen conciencia de los beneficios de monitorizar el tiempo de inactividad de máquinas y equipos industriales.

El tiempo de inactividad de los equipos es uno de los principales culpables que obstaculizan el proceso de producción. Se puede emplear un mantenimiento oportuno y proactivo para minimizar el riesgo de paradas imprevistas.