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Organización para el diseño fabricable

En ninguna parte, en una empresa, es la necesidad de coordinación más agudas que entre las personas que son responsables del diseño del producto y los responsables de la fabricación. Como Daniel E. Whitney argumentó en estas páginas recientemente (“Fabricación por diseño”, julio-agosto de 1988), la mayoría de las empresas han operado durante años en un entorno donde el diseño y la fabricación se comunican con poca frecuencia, […]
Organización para el diseño fabricable

En ninguna parte de una empresa la necesidad de coordinación es más aguda que entre las personas responsables del diseño del producto y las responsables de la fabricación. Como argumentó recientemente Daniel E. Whitney en estas páginas («Fabricación por diseño», julio-agosto de 1988), la mayoría de las empresas han operado durante años en un entorno en el que el diseño y la fabricación se comunican con poca frecuencia, si es que lo hacen. En el peor de los casos, los diseños de productos se lanzaban «por encima de la pared»: los diseñadores sentían que su trabajo había terminado cuando se lanzaban los diseños y desaparecían en el dominio de la fabricación; los ingenieros de fabricación tenían dificultades para construir productos que se les caían en el regazo.

Muchas empresas han llegado a apreciar las desventajas de este enfoque secuencial para el desarrollo de productos. Los diseños finales que surjan de la ingeniería pueden producirse solo a un costo muy elevado. Si bien los gastos de diseño per se puede representar solo una pequeña parte del costo total de un producto, el diseño determina una gran proporción de los costos de producción, pruebas y mantenimiento. Obligar a la fabricación a esperar para comenzar su trabajo hasta que se publique un diseño prolonga el tiempo de desarrollo de un producto y puede obligar a una empresa a perder una oportunidad de mercado. A menudo, una empresa se ve obligada a ponerse al día implementando numerosos cambios de ingeniería mucho después de que se hayan introducido los productos.

Los fabricantes eficaces trabajan a partir de diseños que tienen el menor número posible de piezas, tantas piezas estándar como sea posible y que se pueden ensamblar mediante métodos dentro de las capacidades de fabricación. Los diseños apenas fabricables comprometen la fiabilidad del producto y pueden impedir el uso de robots o máquinas controladas numéricamente por ordenador cuya compra estaba justificada en el supuesto de que podrían mantenerse ocupados.

Las empresas que han intentado diseñar para la fabricación simplemente exhortando a los diseñadores a crear diseños más producibles, es decir, sin cambiar la organización básica del desarrollo de productos, se han topado con serios problemas. Después de todo, existen barreras para la integración del diseño y la fabricación. A menudo, los ingenieros de las dos funciones corporativas han tenido diferentes formaciones y no comparten ni un lenguaje común ni objetivos compatibles. Los ingenieros de diseño suelen centrarse más en el rendimiento del producto o en su estética; los ingenieros de fabricación suelen concentrarse en la eficiencia de la planta.

De hecho, los diseñadores generalmente disfrutan de un estatus y un salario más altos que los ingenieros de fabricación. Los diseñadores se consideran algo parecido a los artistas creativos y pueden ser recompensados por su ingenio que poco tiene que ver con que sus diseños se puedan convertir o no en productos de forma económica y sencilla. Las personas manufactureras, sean cuales sean sus antecedentes, a menudo cargan con el estigma de las personas menos educadas, gerentes que se han ido abriendo camino desde la fábrica.

El personal de las dos funciones también puede estar ubicado en diferentes edificios, ciudades o incluso países, y puede que no haya una oportunidad real para establecer una relación. Las prácticas presupuestarias pueden exacerbar las rivalidades, ya que a menudo los ingenieros de fabricación no reciben fondos para trabajar en proyectos hasta que se publica el diseño, que es precisamente cuando finaliza la financiación del diseño.

Habiendo observado numerosas organizaciones de fabricación, hemos discernido varios enfoques organizativos para el diseño para la fabricación que superan en gran medida estas barreras. Van desde la aprobación de la fabricación en los diseños hasta la combinación de ingeniería de productos y procesos en el mismo departamento. Algunos son más amplios que otros, pero todos son bastante prácticos, ya que han sido utilizados por una variedad de empresas. Fundamental para todos los enfoques es el cambio básico en el estructura de la organización.

Afirmación de fabricación. En este enfoque, los ingenieros de fabricación tienen poder de veto sobre los diseños de productos, que no pueden publicarse sin la aprobación del fabricante, aunque en algunos casos solo su aprobación final. Con este enfoque, es poco probable que un diseño improducible o apenas producible llegue a la fábrica. Pero el mayor inconveniente del enfoque, evidentemente, es su pesadez: da un palo a la fabricación sin proporcionar un intercambio creativo entre las dos funciones y no permite que la fabricación comience su trabajo hasta que se haya completado el trabajo de diseño.

Las empresas que utilizan este enfoque rara vez dejan que los diseñadores busquen a ciegas lo que satisfará a la fabricación. Los diseñadores pueden utilizar software disponible comercialmente para evaluar la producibilidad de un producto. Entre los sistemas más conocidos se encuentran el diseño para ensamblaje de Boothroyd y Dewhurst y el método de evaluación de ensamblabilidad de Hitachi. Estos y otros sistemas calculan una puntuación de producibilidad para casi cualquier producto, basándose en el número de sus piezas, el número de piezas estandarizadas, la simplicidad de los acopladores, los movimientos implicados en su montaje, etc. Algunos programas pueden incluso generar gráficos de barras que muestran las contribuciones de los subconjuntos al coste y al tiempo de fabricación.

La aprobación de la fabricación es relativamente sencilla de gestionar y depende poco de las habilidades interpersonales de los ingenieros a ambos lados del muro. El uso por parte de los diseñadores de software de sistemas expertos permite a las empresas más pequeñas beneficiarse del conocimiento acumulado de empresas más avanzadas y permite a los ingenieros de fabricación centrarse en su tarea principal, a saber, el diseño del proceso.

Por cierto, varias empresas han creado software personalizado para sus ingenieros de diseño. Los paquetes personalizados tienen como objetivo proporcionar a los diseñadores información sobre las limitaciones específicas de la planta de producción. Otras empresas utilizan versiones en papel menos sofisticadas (y menos costosas) de la misma idea, es decir, listas de componentes preferidos, rutas de producción estándar,. Por lo general, estos documentos se distribuyen al grupo de diseño para que puedan intentar que sus diseños se puedan fabricar antes de solicitar la aprobación de fabricación.

Un fabricante de electrodomésticos que conocemos, con varios miles de millones de dólares en ventas anuales, hace que sus diseñadores de productos utilicen una serie de módulos de software de autocomprobación para controlar cualidades tales como la moldeabilidad (para plásticos), la conformabilidad (para dibujos metálicos) y la facilidad de montaje automatizado. La empresa quiere que los productos alcancen puntuaciones aceptables en cuanto a la capacidad de fabricación antes de que la fabricación vea los diseños. Esto permite a los diseñadores ver estos programas como una herramienta para ayudarlos, en lugar de algo que la fabricación utiliza para frustrarlos. Sin embargo, la aprobación debe ser otorgada por un grupo de viabilidad de producibilidad en diez fases del proceso de diseño. Si se retiene la aprobación, el diseño no puede pasar a las fases finales, cuando los diseñadores normalmente encargarían equipos para construir prototipos.

Los altos directivos de esta empresa de electrodomésticos creen que sus programas de software han formado a los diseñadores y que han ayudado a la empresa a dar grandes pasos en cuanto a costo y calidad. Sin embargo, una vez más, la mayor debilidad del sistema es la falta de comunicación cotidiana entre los diseñadores y los fabricantes. Como dijo un gerente que ayudó a diseñar el sistema actual, los diseñadores todavía «trabajan en el vacío». Desearía que hubiera más interacción «cuando el papel está limpio».

La empresa ha considerado llevar el diseño y la fabricación al mismo edificio, aunque el costo es prohibitivo en la actualidad. Se están realizando planes para cambiar la responsabilidad de la construcción de prototipos del diseño a la fabricación. Los ejecutivos también están contemplando el contrato de fabricación para la fabricación de herramientas por parte de proveedores externos antes de finalizar el diseño para que los proveedores puedan ser «socios» en el proceso. Sin embargo, este enfoque puede llevar a negociaciones complejas (y posiblemente costosas) con estos proveedores siempre que se cambie un diseño y los gerentes de finanzas se resistan a ello.

El integrador. Los integradores trabajan con los diseñadores en cuestiones de producibilidad y sirven de enlace con el grupo de fabricación. Naturalmente, este papel requiere personas que puedan mantener el equilibrio entre las perspectivas de diseño y fabricación. Un integrador que se inclina demasiado hacia la fabricación perderá credibilidad con los diseñadores, y alguien que se inclina demasiado hacia el diseño simplemente no logrará hacer el trabajo.

Dada la forma en que los ingenieros están formados y promovidos actualmente, puede ser difícil encontrar candidatos para integradores. Los ingenieros de fabricación y diseño son el producto de programas de grado separados y distintos. Y una vez que trabajan para una empresa, tienden a ser promovidas dentro de sus respectivas jerarquías. Por lo general, hay pocas oportunidades de ampliar su perspectiva provincial para incluir las preocupaciones del otro grupo.

El enfoque integrador ha sido utilizado por la división electrónica de una empresa multimillonaria que conocemos, una empresa que vende equipos avanzados de aviónica y comunicaciones a las fuerzas armadas. Ahora que el Departamento de Defensa insiste en que sus contratistas prevean la producibilidad, la facilidad de servicio y la capacidad de mantenimiento de los sistemas de armas, la división debe proseguir con más cuidado el diseño para la fabricación. Además, dado que recientemente gastó decenas de millones de dólares en una planta de ensamblaje de electrónica avanzada, la empresa quiere que sus productos se diseñen para aprovechar esta nueva instalación.

Los ejecutivos de la empresa contrataron originalmente como integrador a un ingeniero industrial con experiencia en diseño. Comenzó preparando un manual para que lo usaran los ingenieros de diseño y aseguró el apoyo de la alta dirección para la aprobación de la fabricación en los diseños de productos. El manual, planificado como una colaboración entre el diseño y la ingeniería industrial, debía dividirse en cinco volúmenes, abarcando aspectos tales como listas de componentes estándar y montajes de placas de circuitos hasta las implicaciones económicas más oscuras de los errores de producibilidad en productos complejos de baja tasa.

Los ejecutivos de la empresa también asignaron a un ingeniero de pruebas para asegurarse de que los componentes se fabricaran de forma que se pudieran inspeccionar sistemáticamente, y emitieron una directiva según la cual los coordinadores de producibilidad aprobarían todos los diseños antes de su lanzamiento. Como dijo un supervisor: «Los predicadores se convirtieron en auditores».

Esta división ya ha visto beneficios sustanciales por estos esfuerzos. Las placas en las que se pueden utilizar técnicas automatizadas de colocación de componentes han aumentado del 40%% a unos 55%; para tableros de nuevo diseño, casi 90%. Los planes incluyen la designación de un tercer coordinador de producibilidad, así como la contratación de varios científicos para desarrollar nuevos métodos de producción para los diseños avanzados que pronto tendrá que producir. La compañía también planea involucrar a sus subcontratistas en los esfuerzos futuros para mejorar la producibilidad.

Claramente, el enfoque integrador es razonablemente flexible. Un solo individuo (o un equipo pequeño) puede realizar fácilmente un seguimiento de las nuevas capacidades de fabricación. Los ingenieros de fabricación no tienen que tener más conocimientos sobre diseño o los diseñadores se vuelven más expertos en fabricación. Más bien, el enfoque desarrolla a un «experto» en producibilidad, que puede convertirse en el punto focal de los esfuerzos de toda la empresa.

Sin embargo, existen algunas desventajas. Un problema es la desventaja de la virtud del integrador, lo que un integrador con el que hablamos llamó el «síndrome del gurú». Dado que el integrador está ahí para preocuparse por la producibilidad, nadie más lo hace. El enfoque integrador hace que la organización dependa en gran medida de una (o solo de unas pocas) personas. No facilita la ingeniería simultánea, es decir, la fabricación no puede comenzar su trabajo antes de que se haya completado el trabajo de diseño.

Equipos interdisciplinarios. Un paso más alejado del enfoque tradicional son los equipos interdisciplinarios. Como mínimo, están formados por un diseñador y un ingeniero de fabricación, que trabajan juntos durante todo el proceso. El equipo se reúne regularmente o incluso puede estar ubicado en la misma oficina.

Este es el primer enfoque que facilita la ingeniería simultánea: el ingeniero de fabricación se familiariza con el diseño mucho antes de su lanzamiento e incluso puede haber tenido una mano en su creación. El proceso de fabricación se puede planificar parcial o completamente antes de finalizar el diseño.

Quizás el mejor ejemplo que conocemos del equipo multifuncional sea una empresa de control de procesos con ventas anuales de aproximadamente$ 100 millones. Se interesó por la producibilidad hace unos dos años, cuando, al igual que el contratista militar del que acabamos de hablar, comenzó a utilizar equipos de autoinserción para la producción de placas de circuitos. La empresa también se desanimó por el fracaso de uno de sus productos recientes cuya mala calidad se atribuyó a un diseño apenas producible.

Inicialmente, se asignó formalmente al equipo de diseño a personas de ingeniería de fabricación y control de calidad, y desde el primer día de un nuevo programa de productos, todo el grupo se reunía una o dos veces por semana. Un director de programa, que actuó como mediador, determinó el calendario de reuniones. Finalmente, personas de ingeniería de pruebas, compras y marketing se unieron al equipo.

El nuevo enfoque creó algunas fricciones. Los diseñadores consideraron que el aseguramiento de la calidad y la fabricación se adelantaban a ellos y se preguntaban por qué la empresa no confiaba en ellos para crear buenos diseños de forma independiente. También consideraron que las demandas de fabricación eran a menudo poco realistas, sobre todo en lo que respecta a las holguras entre los distintos componentes. Les molestó que el nuevo sistema socavara su creatividad.

Todos estos sentimientos se han disipado con el tiempo, en gran parte porque la empresa se tomó la molestia de calcular el costo relativo de varios diseños a nivel de placa de circuito y demostró sin lugar a dudas la importancia de utilizar componentes autoinsertables. Los costos son mucho más bajos ahora con el montaje automatizado que el equipo se ha fijado recientemente el objetivo de utilizar componentes autoinsertables 97.% de la época. Por cierto, si bien los conflictos entre el diseño y la fabricación se han resuelto generalmente en las reuniones de equipo, la autoridad final sobre el diseño recae en el director de ingeniería.

El enfoque de equipo también ha sido utilizado con éxito por una compañía aeroespacial multimillonaria que hemos estudiado y que produce tanto para el mercado militar como para el comercial. La empresa quería reducir el tiempo de desarrollo de los principales productos de 36 a 24 meses, reducir el número de cambios de ingeniería necesarios para cumplir con los estándares de producción y utilizar plenamente sus capacidades de fabricación avanzadas.

El esfuerzo de producibilidad comenzó en 1983 con una serie de seminarios para diseñadores. En 1985, la empresa estaba lista para experimentar con lo que denominó centros de productos. Formó equipos de diseño con representantes de ingeniería, fabricación, garantía de calidad y soporte de productos (documentación, etc.), con liderazgo en diseño o fabricación.

El concepto de centro de productos ha seguido evolucionando. Actualmente hay seis trabajando en un único gran proyecto, organizado en torno a subcomponentes principales. Cada centro de productos tiene un gerente y un subdirector y, siempre que sea posible, las personas que trabajan en el proyecto se encuentran en la misma sala. La fabricación comienza la planificación del proceso tan pronto como una o dos semanas después de que el diseño comience su trabajo. Tradicionalmente, los ingenieros de fabricación no empezaban a trabajar hasta que se publicaran los diseños; hoy acabado casi simultáneamente con el lanzamiento del diseño.

La posibilidad de realizar ingeniería simultánea es una de las ventajas del enfoque de equipo. Además, la interacción frecuente que implica (especialmente cuando los diseñadores de productos y procesos están ubicados en el mismo lugar) permite que las personas de las dos funciones se eduquen mutuamente, mejorando así la capacidad para futuros esfuerzos. Quizás la característica más atractiva de este enfoque de equipo sea la forma en que sustituye la colaboración por la auditoría. Sin embargo, los miembros del equipo informan a través de jerarquías separadas, lo que les ayuda a mantener sus respectivas misiones. Hay tensiones, pero a menudo estimulan una mayor creatividad.

El concepto de equipo es caro porque significa asignar a las personas a un esfuerzo de desarrollo no solo durante el momento en que su experiencia especial es crucial, sino también antes y después. El enfoque requiere que los miembros adquieran una amplia experiencia en producibilidad, ya que ya no hay un solo experto en producibilidad y exige excelentes habilidades interpersonales. Probablemente haya algunos ingenieros a ambos lados del muro que harían más daño que bien a esos equipos. Por último, el enfoque de equipo corre el riesgo asociado con cualquier método que permita la ingeniería simultánea: la planificación de procesos realizada antes de que se publique el diseño final puede tener que desecharse a medida que evoluciona el diseño.

El departamento de diseño de procesos de producto. Nuestro cuarto enfoque del diseño para la producibilidad implica el mayor grado de cambio estructural. Implica crear un único departamento responsable tanto del producto como del proceso. Es posible que se produzcan varias variaciones de este enfoque, entre ellas:

  • Un gerente sénior responsable del diseño de productos y procesos, pero subunidades independientes para cada función.
  • Los ingenieros de productos y procesos se combinaron en un solo departamento con un gerente responsable de ambos grupos.
  • Un departamento compuesto por ingenieros de procesos de producto, es decir, personas responsables de ambos aspectos del diseño, un ideal que rara vez se encuentra, ya que muy pocas personas tienen las habilidades necesarias para atracar ambos mundos.

Uno$ Conocemos que una empresa de tecnología de defensa de 100 millones aprendió las virtudes de un departamento de procesos de productos por las malas. Al principio sometió los productos a revisiones de fabricación no vinculantes; esto funcionó bastante bien hasta que al grupo de ingeniería de valor se le ocurrió la idea de reducir el costo de un componente crítico sustituyendo la fundición a presión por una pieza mecanizada. A la fabricación le gustó el concepto, pero sostuvo que los componentes suministrados por el proveedor no funcionarían según lo prometido sin costosas reelaboraciones. Los ingenieros de valor desestimaron las objeciones de fabricación y la fabricación no presionó el problema.

Por desgracia, las protestas estaban justificadas. El reprocesamiento aumentó el costo del componente en casi un 100%%, tanto como $ 300.000 a lo largo de la vida del programa. Irónicamente, la empresa ya había tenido la intención de adoptar el enfoque del departamento de procesos de producto e incluso había empezado a dar al director de ingeniería de valor la responsabilidad añadida de administrar el departamento de ingeniería de fabricación. Como sucedió, desafortunadamente, esta persona no se sentía cómoda con el grupo de fabricación y pasó muy poco tiempo allí.

Ahora la empresa opera con una estructura provisional. En ausencia de una organización que apoye diseños fabricables, la producibilidad depende en gran medida de las inclinaciones personales de los diseñadores. El sistema de diseño asistido por ordenador de la empresa está interconectado entre el diseño y la fabricación, y los diseñadores pueden discutir las implicaciones de los diseños con la fabricación mientras ambos ven los dibujos en sus pantallas. Desafortunadamente, esto sucede con mucha menos frecuencia de lo que la dirección desearía.

Una empresa de componentes de automóviles, filial de uno de los tres grandes, tiene el segundo tipo de departamento de procesos de producto; los ingenieros de diseño y procesos dependen del mismo gerente en el primer nivel. Los equipos de procesos de productos comparten sistemas de software y oficinas, y se anima a los miembros a decidir sobre un diseño entre ellos. Si no lo hacen, su manager resuelve el problema. La empresa adoptó este enfoque para reducir el tiempo y el costo de desarrollo, y estos objetivos se han alcanzado, además de reducir los cambios de ingeniería después de que los productos están en producción.

El enfoque de un solo departamento permite la ingeniería simultánea y conduce a la educación mutua a través del contacto diario. También da mucha prioridad a las habilidades técnicas e interpersonales de los miembros del departamento. El director de departamento debe encontrar un equilibrio entre las funciones de ingeniería y aportar una gran experiencia.

El enfoque de un solo departamento crea el mayor grado de cambio estructural de los cuatro enfoques. También puede crear la mayor resistencia, ya que las personas se ven desgarradas del entorno cómodo de sus lealtades profesionales y departamentales. Tal vez el mayor peligro del enfoque de un solo departamento es que, a medida que las comunidades de diseño y fabricación trabajan más estrechamente juntas, puede que les resulte demasiado fácil comprometer diseños que son meramente aceptables para ambas partes, en lugar de insistir en la excelencia funcional desde su propia disciplina punto de vista.

De nuestros ejemplos se desprende claramente que una serie de enfoques diferentes pueden dar lugar a diseños producibles. ¿Cómo pueden elegir los directivos entre las alternativas? Los enfoques tienen un impacto en la organización, desde la aprobación de la fabricación (relativamente baja) hasta el departamento de proceso de producto (bastante alto). Los enfoques de mayor impacto permiten la colaboración y la ingeniería simultánea, mientras que los enfoques de menor impacto no lo hacen. Por otro lado, los enfoques de mayor impacto exigen mucho más a las personas, en términos de absorber el cambio y desarrollar nuevas habilidades, tanto técnicas como interpersonales.

Las empresas que gozan de una libertad sustancial en el diseño de productos y procesos, y que tienen la capacidad organizativa de absorber rápidamente el cambio, están bien posicionadas para aprovechar los enfoques de mayor impacto. Estas empresas pueden beneficiarse de la colaboración y la ingeniería simultánea que estos métodos permiten.

Se aconseja a las empresas cuyos productos y/o procesos son relativamente fijos o cuya capacidad de absorción del cambio es limitada, que comiencen con la aprobación de la fabricación o el enfoque integrador. Cuando los productos o procesos son fijos, hay poco que ganar con la intensa interacción que presentan los enfoques de mayor impacto. Y las organizaciones que tardan en cambiar tardarían tanto en implementar los diseños de mayor impacto que obtendrían un mayor beneficio si utilizaran uno de los enfoques más sencillos. Por supuesto, estas empresas siempre podrían pasar a diseños de mayor impacto en una fecha posterior.

Estos enfoques no están fundidos en concreto ni pretenden parecer exclusivos unos de otros. Las estructuras de las organizaciones deben adaptarse a los complicados dilemas a los que se enfrentan los administradores, por lo que cada organización debe personalizar su propio enfoque, utilizando los cuatro que se identifican aquí como componentes básicos. Sea cual sea el método elegido, será necesario cambiar la estructura de la organización en un programa para lograr un diseño fabricable.


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