Sistemas de fabricación: seis sistemas y procesos habituales utilizados en la producción

Todas las fábricas funcionan con un sistema de producción, aunque no siempre lo parezca. La disposición de las líneas de producción, el flujo de trabajo y las herramientas que utilizan tus equipos a diario forman parte de ese sistema.

Y el tipo de sistema que utilices tiene consecuencias reales. Influye en todo, desde el coste y los plazos de entrega hasta la calidad del producto y la flexibilidad. Tanto si fabricas motores a reacción, cosméticos formulados por lotes o prototipos impresos en 3D, tu sistema determina cómo se lleva a cabo el trabajo.

En esta guía, analizaremos seis sistemas de fabricación muy utilizados, desde los discretos hasta los continuos, y exploraremos en qué contextos funciona mejor cada uno. También descubrirás cómo las herramientas modernas, como las plataformas MES, están cambiando las posibilidades en la planta de producción.

Un sistema de fabricación es cualquier combinación de acciones y procesos que se utilizan a lo largo de la producción de cualquier producto. Aunque las empresas han desarrollado diversos sistemas y procesos a lo largo del tiempo, estos se han convertido en un elemento cada vez más importante de cualquier entorno de producción.

El desarrollo del sistema adecuado proporciona un medio a través del cual se pueden transmitir órdenes a las máquinas y distribuir instrucciones a los trabajadores, y constituye un componente cada vez más esencial del control de calidad.

Algunos de los sistemas más habituales que se utilizan en la fabricación son:

• Fabricación discreta

• Fabricación repetitiva

• Fabricación por encargo (personalización en masa)

• Fabricación por lotes

• Fabricación en continuo

• Fabricación aditiva

En esta entrada, vamos a analizar los distintos sistemas y procesos que utilizan los fabricantes de todos los sectores en todo el mundo.

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La fabricación discreta es un término que hace referencia a cualquier tipo de proceso de montaje que da lugar a la fabricación de productos acabados diferenciados, compuestos por cualquier número de piezas o componentes individuales. Este concepto se aplica a menudo a empresas que fabrican una gran variedad de productos con diferentes tamaños y características, entre los que se incluyen la mayoría de los bienes de consumo, los teléfonos inteligentes, los dispositivos médicos, los coches y la ropa.

La fabricación repetitiva puede asemejarse a la fabricación discreta en el sentido de que describe la producción o el montaje de productos diferenciados que pueden desglosarse en sus componentes individuales, pero resulta más adecuada para procesos con poca o ninguna variación. En los procesos de fabricación repetitiva, los cambios entre etapas son menores, lo que se traduce en una mayor eficiencia productiva. Los procesos de fabricación repetitiva suelen darse en entornos en los que se producen bienes duraderos, como muebles y electrodomésticos, así como en muchos tipos de productos electrónicos de consumo y componentes eléctricos.

La fabricación por encargo, también conocida como «personalización en masa», es un proceso que combina la personalización de productos a medida —cada vez más popular en muchos bienes de consumo— con los bajos costes y la eficiencia productiva propios de los sistemas de producción tradicionales. A diferencia de los procesos de fabricación discretos y repetitivos, un entorno de fabricación por encargo utiliza áreas de producción definidas en lugar de las líneas de montaje tradicionales. Esto permite a las empresas producir lotes más pequeños de productos personalizados; sin embargo, puede resultar difícil de automatizar dependiendo del nivel de personalización. Entre los sectores en los que se pueden encontrar procesos de personalización masiva se incluyen la ropa y el mobiliario a medida, los automóviles especializados y cualquier bien de consumo que permita al consumidor personalizar el producto final.

Un proceso de fabricación por lotes consiste en un conjunto de ingredientes y una secuencia de uno o más pasos de producción que siguen un orden predefinido. Al final de cada secuencia se produce una cantidad determinada de producto(s), lo que conforma un único lote. El procesamiento de los lotes siguientes solo comenzará una vez que se hayan producido todas las cantidades establecidas de productos. Los procesos de producción por lotes son habituales en las industrias alimentaria y farmacéutica, ya que permiten un mayor control de la calidad, una mejor trazabilidad y tiempos de producción más cortos.

Un proceso de fabricación continuo hace que la materia prima pase desde el inicio del proceso, a través de cada etapa de producción, hasta convertirse en un producto final. En lugar de esperar a que la unidad de producto esté terminada (como en la fabricación por lotes), la materia prima se introduce y se procesa de forma continua para producir unidades adicionales del producto. Los procesos de producción continua se dan principalmente en sectores en los que las instalaciones pueden funcionar sin interrupciones, como el refinado de petróleo, la fabricación de papel, la producción de productos químicos y cosméticos, y algunos tipos de alimentos y bebidas.

La impresión 3D o los procesos de fabricación aditiva se encuentran entre las formas de producción más novedosas que no han dejado de ganar popularidad durante la última década. En comparación con los métodos tradicionales de fabricación, la impresión 3D ofrece varias ventajas en lo que respecta a la personalización, la complejidad, la sostenibilidad y la innovación. Como resultado, los procesos de fabricación aditiva han sido adoptados por una amplia variedad de sectores, desde el aeroespacial y el de defensa hasta los fabricantes de dispositivos médicos y dentales.

Elegir un sistema de fabricación no consiste en buscar el gráfico más eficiente de un libro de texto, sino más bien en adaptar los procesos a la realidad. Lo que importa es el tipo de producto que fabricas, el ritmo que necesitas alcanzar y la forma en que está organizada tu empresa para funcionar.

Qué debes tener en cuenta a la hora de tomar una decisión

Volumen de producción
Si se fabrican decenas de miles de piezas idénticas, suele ser más adecuado recurrir a líneas de producción continuas o repetitivas. Cuando cada pedido es diferente, como diez componentes a medida para diez clientes distintos, es mejor optar por un taller de fabricación por encargo o por la fabricación aditiva.

Complejidad del producto
Cuanta más variedad y opciones de configuración tenga tu producto, mayor será la flexibilidad que necesitarás del sistema. Ahí es donde destacan los talleres por encargo, las configuraciones por lotes o la fabricación aditiva. Si tu producto está muy estandarizado, un flujo continuo suele ser la opción más adecuada.

Plazos de entrega
: Los sistemas continuos y repetitivos están diseñados para procesar las piezas rápidamente. Los talleres por encargo y la fabricación aditiva pueden permitirte avanzar más rápido al principio, pero no siempre mantienen ese ritmo una vez que la demanda aumenta.

Presión de costes
La rentabilidad unitaria suele favorecer los procesos continuos o repetitivos cuando se produce a gran escala. Si cada céntimo cuenta y los volúmenes son elevados, esos son los sistemas que dan resultados.

Espacio e infraestructura
Los sistemas continuos requieren espacio dedicado, servicios de apoyo e inversión a largo plazo. Las instalaciones por lotes y aditivas son más fáciles de trasladar, ampliar o reconfigurar.

Integración digital
La automatización y los sistemas MES suelen integrarse con mayor facilidad en sistemas repetitivos, continuos y, en algunos casos, discretos. Son precisamente estas configuraciones las que más se benefician de las herramientas digitales avanzadas.

Adaptar los sistemas a las situaciones

• Necesidad de escalar rápidamente en múltiples sitios con pocas variaciones: repetitivo o continuo

• Fabricación de productos personalizados en pequeñas series: ¿taller de subcontratación o fabricación aditiva?

• Gestión de la demanda estacional o de productos mixtos: por lotes

• ¿Quieres automatizar y conectar a través del MES?: Procesos repetitivos, continuos o discretos

• Creación de prototipos o desarrollo inicial de productos: fabricación aditiva

• Reducir el coste unitario a gran escala: ¿de forma continua o repetitiva?
  
  

El siguiente paso consiste en analizar cómo los enfoques híbridos están empezando a combinar estos modelos para hacer frente a unas demandas más complejas y cambiantes.

Si recorres la mayoría de las plantas actuales, no encontrarás ni un solo sistema de manual que funcione de principio a fin. Lo que verás son combinaciones heterogéneas: un proceso continuo para el llenado de botellas, seguido de un cambio al procesamiento por lotes para el etiquetado. O una línea discreta a la que se han añadido un par de impresoras 3D para fabricar piezas a medida. Estas configuraciones no están pensadas para ganar un premio de diseño, sino para mantener el trabajo en marcha sin tener que desmontarlo todo cuando cambia la demanda.

¿Por qué las tiendas combinan modelos cada vez con más frecuencia? Porque las herramientas han cambiado.

Hoy en día, los sensores están por todas partes. Las máquinas pueden detectar problemas y ajustar sus propios parámetros antes incluso de que el operario se dé cuenta. Los ingenieros utilizan gemelos digitales para simular situaciones hipotéticas sin necesidad de acudir a la planta. El aprendizaje automático se está introduciendo poco a poco en los ámbitos de la calidad y el mantenimiento, lo que ayuda a los equipos a dejar de perseguir los problemas a posteriori. Y la automatización ya no es exclusiva de las grandes instalaciones; de hecho, las empresas más pequeñas pueden incorporar robots modulares sin necesidad de rediseñar todo su proceso.

Todo esto cambia la forma en que se diseñan los sistemas. La antigua idea de que, una vez establecido un proceso, este permanecía inalterable, ya no es válida. Las líneas de productos cambian más rápidamente. Los clientes quieren más variedad. La normativa no deja de cambiar. El sistema tiene que adaptarse o se colapsará.

Esa es la brecha Tulip tratando de cerrar. En lugar de un único y gran sistema MES que exige estabilidad, te ofrece módulos más pequeños que puedes integrar donde los necesites. Empieza con una sola aplicación en una línea piloto y ve añadiendo más a medida que evoluciona la operación. Al fin y al cabo, los procesos híbridos solo funcionan si tu software es capaz de adaptarse a ellos.

La fabricación moderna no se limita a un único modelo. Ya se trate de grandes volúmenes, variaciones complejas o una combinación de ambos, el sistema debe adaptarse a cómo se desarrolla realmente el trabajo en tu planta. Producción por encargo, por lotes, aditiva o continua: cada una tiene su lugar, y muchas plantas las combinan. La verdadera prueba es si tus herramientas digitales pueden seguir el ritmo. Un MES modular te ofrece esa flexibilidad: empieza por donde necesites y amplía el sistema a medida que las cosas cambien.

Durante la última década, se ha producido un aumento espectacular del número de proveedores de software que han entrado en el mercado con el objetivo de automatizar los sistemas de fabricación y resolver los innumerables casos de uso y retos a los que se enfrentan a diario los entornos de fabricación.

Según Allied Market Research, se prevé que el mercado mundial de software de gestión de operaciones de fabricación alcance los 15,2 mil millones de dólares en 2026. Aunque gran parte de este crecimiento corresponderá a soluciones ya existentes —como las soluciones puntuales aisladas y los sistemas tradicionales de ejecución de la fabricación (MES)—, creemos que una nueva generación de soluciones sin código y IoT marcará el camino, captando un porcentaje cada vez mayor de cuota de mercado.

Gracias a Frontline Operations Tulip, líder en el sector, los fabricantes pueden configurar una solución integral y flexible, independientemente de los sistemas que tengan implantados en la planta de producción. Tanto si fabrica productos en cadenas de montaje, en talleres de producción por encargo o por lotes, la biblioteca de aplicaciones Tulippuede ayudarle a resolver cualquier reto que se presente en su entorno.

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