Incremente utilidades reduciendo las mermas

Una vez una tecnología se establece, y está al alcance de la gran mayoría de fabricantes, el mercado se hace extremadamente competitivo. Esto hace difícil, para cualquier fabricante, mantener una ventaja en el mercado respecto a la calidad, volumen o la misma tecnología. En un mercado establecido, el hecho de que las compañías busquen reducir sus costos para llegar a ser el productor de menor costo es un paso lógico y evolutivo.

Históricamente, las compañías primero buscan mejorar la eficiencia de sus equipos productivos. Esto típicamente les lleva a analizar los tiempos muertos asociados a cosas tales como cambios de trabajo, cambios de bobina, mantenimiento, etc. Aunque existe una serie de soluciones de equipos, y los procesos disponibles para solucionar cada una de estas preocupaciones, las justificaciones de la rentabilidad) sobre la inversión pueden cambiar mucho, según una serie de variables tales como: Costos laborales, energéticos, de materia prima, cantidades de los tirajes de producción y costos de capital.

Existen grandes diferencias en todas estas variables según la región del mundo en la que el fabricante se encuentre. La propuesta que puede proporcionar una rápida rentabilidad sobre la inversión en Europa Occidental pueda que no dé el mismo resultado en América Latina. Pero existe una área común para todas estas industrias, y que tiene implicaciones de costos también comunes en todo el mundo. No importa qué industria se está sirviendo, o qué proceso se está utilizando: El material que es desechado, en vez de convertido a un producto terminado, representa una oportunidad perdida y un capital desperdiciado. Esto parece obvio, y todo el mundo entiende el costo de la merma debido a la fabricación de un producto de mala calidad, pero puede haber un tipo de merma en la que mucha gente no se fija; el material que se queda pegado al mandril (core) de cada bobina, que se usa en un proceso a partir de bobinas.

Al principio esto le puede parecer trivial pero, dependiendo del costo de su material y de la capacidad de sus máquinas, puede existir una oportunidad enorme para reducir costos y aumentar sus beneficios de forma sustancial. A través de los años muchos clientes han buscado nueva tecnología en esta área, y han encontrado distintas soluciones según sus necesidades específicas.

Recientemente se ha desarrollado un nuevo sistema para utilizar el máximo del material en una bobina. El presente artículo ilustrará cómo el nuevo WRS (por su sigla en inglés "Waste Reduction System" o Sistema de Reducción de Mermas) ha sido implementado en dos aplicaciones muy diferentes, logrando resultados sorprendentes.

**B2BIMGEMB**1**Aplicación típica
Primero veamos una aplicación típica. La cantidad de material en una bobina puede ser calculada por la ecuación de la izquierda, donde: L = Longitud de material en pies lineales; D = Diámetro exterior de la bobina en pulgadas; d = Diámetro exterior del mandril en pulgadas; t = Espesor del material en pulgadas.

Para aplicar esta ecuación a una aplicación típica de etiquetas autoadhesivas, vamos a asumir parámetros de la tabla de la izquierda. De esta información podemos calcular que existen, aproximadamente, 7,500 pies lineales (2,286 metros) de material en cada bobina. Esto significa que cada bobina duraría, aproximadamente, 15 minutos o 0.25 horas. Podemos calcular el número de bobinas utilizadas anualmente usando la siguiente ecuación para una operación típica de 12 horas diarias:

(12 horas/día / 0.25 horas/bobina) x 365 días x 90% tiempo de producción = 15,768 bobinas/año

Si cada cambio de bobina tuviera un promedio de solo 1/8" (3.175 mm) de material dejado en el mandril [1/4" (6.32 mm) en el diámetro] eso sería igual a 17 pies lineales (5.2 M). Nuestro desperdicio total anual se calcula así:

17 pies x 15,768 cambios de bobina = 268,056 pies lineales por año 
ó 
5.2 M x 15,768 cambios de bobina = 81,994 metros lineales por año.

Si el costo de nuestro material fuese $0.084 por pie lineal ($0.026 por metro lineal), nuestra merma total por año sería $22,517 para una operación de doce horas diarias. La merma para una operación de 24 horas diarias sería $45,034 por año. Esto no incluye el producto adicional que además venderíamos a nuestros clientes.

Estas cifras son relativamente conservadoras y el desperdicio real en el mandril normalmente es muy superior a lo que hemos usado en este ejemplo. Seguramente, si existiera un sistema de bajo costo disponible para utilizar este material, en vez de desaprovecharlo, todos lo incorporarían a sus operaciones. Antes de considerar posibles soluciones, necesitamos comprender qué factores limitan el uso de todo el material en cada bobina.

Primero vamos a considerar las limitaciones de los equipos de desbobinado. Los sistemas más básicos dependen del operador: o bien parar el proceso para hacer un cambio de bobina manual, o para iniciar la secuencia del empalme. Esto puede ser muy fiable si el operador es muy bueno en anticipar el final de la bobina. Pero puede ser muy errático en aquellas operaciones donde hay muchos cambios de operador y/o donde el operador no tiene mucha experiencia o no es muy consciente.

Si la máquina es más sofisticada, probablemente está equipada con algún tipo de sensor o sistema de cálculo del diámetro. Existen muchos métodos diferentes de determinar el diámetro de una bobina, tales como: Brazos seguidores, Sensores sin contacto (ultrasónicos, láser), y sistemas de cálculo de diámetro

Cada uno de estos sistemas tiene limitaciones particulares en lo que concierne a la precisión. Se requiere un sistema de extremada precisión y repetibilidad de detección de diámetro para reducir la merma que se queda en el mandril.

Incluso con un sistema de extremada precisión y repetibilidad de detección de diámetro, la bobina estándar de material normalmente limita la aplicación del aparato. La realidad del mercado es que los mandriles (cores) no son de tamaños uniformes de un proveedor a otro. No se puede programar un sistema de detección de diámetro para llegar a una distancia de .010" (0.25 mm) del mandril, si sus mandriles varían en .100" (2.5 mm).

Normalmente, el operador se ve forzado a programar el sistema para aproximarse al máximo a los mandriles de mayor diámetro, para asegurarse de que el material nunca se despegue del mandril. Obviamente, si los mandriles son de menor diámetro de lo programado, la merma será mayor.

También existe el tema de la calidad del material cerca del mandril. Muchos proveedores de materia prima no han tenido que garantizar que el material que suministran a los impresores y convertidores es de una calidad constante desde el diámetro externo hasta el mandril. Puede ser que tengan máquinas de rebobinar que no sean capaces o no estén bien calibradas para lograrlo pero, en cualquier caso, el convertidor normalmente paga por el material, sea utilizable o no.

Existe otro método disponible para utilizar casi todo el material en una bobina. Este sistema se llama "Agotar la bobina".

"Agotar la bobina" se refiere a un método donde un sistema de empalme automático deja que el material se agote completamente, y se suelta del mandril. El sistema detecta automáticamente que el material se ha desprendido del mandril, y un mecanismo de sujeción "pinza" el final de la banda para hacer el empalme automático. Este método requiere que el final de la banda se separa limpiamente del mandril. Ya que el final de la bobina es pinzado y desacelerado muy rápidamente, se imparte un aumento de tensión a la banda muy fuerte. Históricamente, esto ha limitado la aplicación de este sistema a materiales muy robustos como el cartón.

Hace algún tiempo, un convertidor de material no tejido, quien trabajaba con un material no tejido "high loft" compuesto, que era muy delicado y muy caro, buscó una tecnología para minimizar su merma. Este convertidor tenía que automatizar su línea de producción para mejorar su productividad. Esto les obligaba a añadir un sistema de empalme automático para reducir el tiempo muerto debido a los cambios de bobina. Aunque el proceso era relativamente lento, 46 MPM (150 FPM), el espesor del material dictaba que podrían esperar a hacer aproximadamente 24,000 cambios de bobina por año. Si el sistema de empalme automático dejara solo 3 M (10 pies) de material en el mandril, esto les costaría casi $50,000 al año. Ya que el material era demasiado delicado para un sistema tradicional de "Agotar la bobina", estaba claro que una nueva propuesta sería necesario. La baja velocidad de esta aplicación permitía algún tiempo para implementar la secuencia del empalme. El proceso también dictaba que tensiones muy bajas serían necesarias, así que ejes motorizados serían utilizados en el desbobinador. El sistema funcionaba de la siguiente manera:

1. El sistema utilizaba un sistema muy preciso de cálculo de diámetro para medir constantemente el diámetro de la bobina que se va agotando.
2. Cuando la bobina que se desenrolla llega a un diámetro preestablecido, cerca del mandril, un rodillo motorizado con un rodillo de presión neumático, ubicado después de la unidad de empalme, toma el control de la banda.
3. Cuando el sistema detecta que la banda se ha soltado del mandril, la unidad de control del eje motorizado entra en una desaceleración controlada para acercar el final de la banda a la unidad de empalme.
4. Un sensor permite ubicar la posición de la banda con exactitud, permitiendo que el final de la banda sea posicionado con precisión para el empalme. 
5. Se implementa el empalme y la nueva bobina se acelera a la velocidad de producción de la línea.
6. La Bailarina de Inercia-Compensada suministra el almacenamiento de material y el control de tensión para mantener la línea de producción funcionando a plena velocidad durante toda la secuencia del empalme.

El sistema funciona más allá de las expectativas del cliente y se logra la rentabilidad sobre la inversión en menos de un año.

Más recientemente, un importante fabricante de impresoras y un fabricante de empalmadores han trabajado juntos para suministrar una línea de impresión flexográfica completa a un proveedor importante de materiales de tubos laminados para pasta dental. Estos materiales son relativamente gruesos y caros. Ellos tenían cifras muy precisas sobre la merma de su sistema de empalme existente, y anhelaban poder mejorarlos. Las especificaciones del sistema eran las de la tabla al lado de este párrafo.

El sistema de empalme que se les suministró era parecido al que se suministró a la aplicación de telas no tejidas, pero con algunos pequeños cambios. Este sistema no necesitaba de ejes motorizados, así que tuvimos que diseñar el sistema para que funcionara con frenos. El cliente no podría procesar un espesor doble del material, con lo cual tuvimos que adaptar el concepto para que funcionara con un equipo de empalme a esta.

El sistema funciona de la siguiente manera (tabla de la izquierda):

1. Se utiliza un sistema de cálculo de diámetro preciso para medir constantemente el diámetro de la bobina que se va agotando.
2. Cuando la bobina que se desenrolla llega a un diámetro preestablecido, cerca del mandril, un rodillo motorizado con un rodillo de presión neumático ubicado después de la unidad de empalme, toma el control de la banda.
3. Esta señal también activa un sensor que está apuntando a la bobina que se desenrolla. Este sensor está diseñado para detectar la diferencia de color entre el material y el mandril marrón.
4. Cuando el sistema detecta el mandril, la unidad de control del eje motorizado entra en una desaceleración controlada para acercar el final de la banda a la unidad de empalme.
5. Una longitud específica de la banda es avanzada con precisión, posicionando el final de la banda para el empalme. 
6. Se implementa el empalme y la nueva bobina se acelera hasta la velocidad de producción de la línea. El pequeño resto del final de la banda, garantizado en menos de 30.5 cm (12"), simplemente cae al suelo.
7. La Bailarina de Inercia-Compensada suministra el almacenamiento de material y el control de tensión para mantener la línea de producción funcionando a plena velocidad durante toda la secuencia del empalme.

El sistema existente estaba costando al cliente lo siguiente:
Merma Total por año = 23.16 pies cuadrados/empalme x 130 empalmes/día x 355 días = 1,068,834 pies cuadrados / año

Costo Total por año = 1,068,834 pies cuadrados x $0.093 = $99,400 por año

Merma Total por año = 2.15 M2/empalme x 130 empalmes/día x 355 días = 99,222 M2/año

Costo Total por año = 99,222 M2 x $1.001 = $99,400 por año
El cliente pudo eliminar casi toda la merma de final de bobina. Su ahorro fue el siguiente:

Merma Total por empalme = 1.0 pie lineal x 1.083 pies de ancho de banda = 1.083 pies cuadrados

Merma Total por año = 1.083 pies cuadrados x 130 empalmes/día x 355 días por año = 49,995 pies cuadrados. por año

Costo Total por año = 49,995 pies cuadrados. x $0.093 = $4,650 por año

Merma Total por empalme = 0.305 M lineales x 0.330 M ancho de banda = 0.101 M2

Merma Total por año = 0.101 M2 x 130 empalmes/día x 355 días por año = 4,645 M2 por año

Costo Total por año = 4,645 M2 x $1.001 = $4,650 por año

Ahorro Total = $99,400 - $4,650 = $94,750 por año

No hace falta decir que, en este caso en particular, la inversión se pagó en cuestión de semanas. Además, el cliente pudo mejorar el ahorro aún más al suministrarle, junto con el sistema de rebobinado, un sistema que garantizaba que el empalme de entrada terminaría siempre en la última capa de la bobina que se rebobinaba. Esto le ahorró al cliente tener que quitar varias vueltas de material para eliminar el empalme de entrada, antes de enviar la bobina a su cliente. Esto fue la guinda final para un proyecto que suministró un retorno sobre la inversión tan rápido.

No todos los proyectos serán tan fáciles de justificar, ni todas las aplicaciones serán aptas para el Sistema de Reducción de Mermas (WRS). Pero los ejemplos aquí mostrados permitirán a todos analizar mejor su merma y ver los ahorros que se pueden lograr al vender cada cm2 de material comprado en vez de echarlo a la basura.