Entender los fundamentos del tiempo y el estudio de la movilidad en la ingeniería industrial

Entender los fundamentos del tiempo y el estudio de la movilidad en la ingeniería industrial

Los estudios de tiempo y movimiento han sido una piedra angular de la ingeniería industrial, proporcionando una metodología sistemática para analizar los procesos de trabajo, mejorar la productividad y reducir los desechos. Al descomponer las tareas en sus elementos constitutivos y medir el tiempo necesario, los ingenieros pueden identificar ineficiencias, normalizar los procedimientos y diseñar entornos de trabajo que maximicen el rendimiento humano. Este artículo explora los principios básicos, el desarrollo histórico, las metodologías, las aplicaciones y los adaptaciones modernas para los estudiantes de tiempo y los estudios de movimiento, ofreciendo una guía integrales.

¿Qué es un estudio de tiempo y movimiento?

Un estudio de tiempo y movimiento es una técnica de observación estructurada que se utiliza para examinar los métodos y la duración de las tareas de trabajo. Combina dos análisis complementarios: estudio de tiempo], que mide el tiempo necesario para completar cada elemento de tarea, y estudio de movimiento, que analiza los movimientos físicos involucrados para eliminar el esfuerzo innecesario.

El objetivo principal es identificar la forma más eficiente de realizar una tarea minimizando la fatiga y maximizando la producción. Este enfoque está basado en los principios de la gestión científica pioneros por Frederick Winslow Taylor y posteriormente refinado por Frank y Lillian Gilbreth, que introdujo el estudio de movimiento como una disciplina en su propio derecho.

Contexto histórico

Las raíces del tiempo y el estudio de movimiento se remontan a finales del siglo XIX y principios del XX. Frederick Taylor’s time studies at Midvale Steel and Bethlehem Steel focused on measurement “a fair day’s work” and establishing piece-rate pay systems. Su trabajo destacó el uso de los cronómetros y la observación precisa para establecer estándares de producción.

La combinación del estudio de tiempo de Taylor y el estudio de movimiento de Gilbreth se conocían como “tiempo y estudio de movimiento” y fue ampliamente adoptado en la fabricación durante los primeros 20 años del siglo. Hoy, estas técnicas han evolucionado con tecnología pero siguen siendo esenciales para la mejora de procesos en industrias que van desde la atención médica a la logística.

Componentes clave del estudio del tiempo y del movimiento

Un estudio minucioso de tiempo y movimiento implica varios componentes integrados, cada uno que contribuye a una comprensión holística de los procesos de trabajo.

Medición del tiempo

La medición del tiempo es el proceso de registro de la duración necesaria para realizar cada elemento de una tarea. Tradicionalmente, esto se hizo con un cronómetro (tiempo continuo o descomunal). Los métodos modernos incluyen la recopilación electrónica de datos, el análisis de vídeo y los sistemas de tiempo predeterminados (PTS) como Medición de Métodos-Tiempo (MTM) y Arreglo Modular de Normas de Tiempo Predeterminados (MODAPTS).

Análisis de la moción

El análisis de movimiento se centra en los movimientos humanos involucrados en una tarea. El sistema de lasrbligs de Gilbreths, como búsqueda, selección, captación, transporte, retención, liberación e inspección, proporciona un vocabulario para describir los movimientos. Al analizar las secuencias de larblig, los ingenieros pueden identificar movimientos innecesarios (por ejemplo, caminar excesivo, doblar o alcanzar) y minimizar el diseño de los flujos de trabajo.

Evaluación del método de trabajo

Este componente implica un examen crítico de los procedimientos de trabajo actuales. Los ingenieros evalúan la secuencia de operaciones, las herramientas y el equipo utilizado, el diseño del lugar de trabajo y las condiciones ambientales. El objetivo es identificar los desechos en sus diversas formas: movimiento, espera, transporte, sobreprocesamiento y rework. Técnicas como diagramas de flujo, diagramas de proceso de operación y gráficos de múltiples actividades se utilizan comúnmente para documentar y evaluar métodos.

Aplicación de las mejoras

El componente final es la implementación de cambios derivados de los hallazgos del estudio, lo que puede implicar la reestructuración de estaciones de trabajo, alteración de la colocación de herramientas, introducción de jigs o accesorios, revisión de procedimientos o readiestramiento de trabajadores. La implementación exitosa requiere colaboración con operadores, supervisores y administración para asegurar que los cambios sean prácticos y aceptados.

Metodologías: Estudio del tiempo vs Estudio de la Moción

Aunque a menudo se utiliza juntos, el estudio del tiempo y el estudio de movimiento se pueden realizar por separado dependiendo de los objetivos. El estudio del tiempo es principalmente cuantitativo: produce datos sobre las duraciónes y las tasas de producción. El estudio de movimiento es cualitativo, se centra en la eficiencia de los movimientos y la reducción de la fatiga.

Técnicas de estudio del tiempo

• Tiempo continuo: El cronómetro funciona continuamente, y el ingeniero registra el tiempo acumulativo al final de cada elemento. Este método es simple pero puede introducir errores humanos en la lectura de tiempos de división.
• Snapback Timing: El cronómetro se reinicia al final de cada elemento, dando tiempos de elementos directos. Esto requiere más habilidad pero reduce los errores de cálculo.
• Sistemas de tiempo predeterminados (PTS): En lugar de medición directa, se utilizan tiempos estándar para los movimientos fundamentales. MTM, por ejemplo, asigna valores de tiempo para alcanzar, captar, mover y movimientos de posición, permitiendo a los ingenieros construir tiempos de tarea desde una base de datos. PTS elimina la necesidad de estudios de cronología y reduce la variabilidad debido al ritmo del operador.
• Estudio del tiempo basado en vídeo: Las operaciones de grabación en vídeo permiten a los ingenieros revisar y evaluar elementos de tiempo fuera de línea, mejorando la precisión y permitiendo un análisis detallado de movimiento simultáneamente.

Técnicas de estudio de la moción

• Análisis de la religión:] Identificar y etiquetar cada movimiento en términos de las 18 terbligs. Las terbligs innecesarias (por ejemplo, "busca" debido a la mala disposición) son dirigidas a la eliminación.
• Diagramas de flujo y diagramas de cuerda:] Mapping worker or material movement on a floor plan to identify travel distances and backtracking.
• Cartas de movimiento simultánea (Cartas de movimiento simultáneas): Gráficos que registran los movimientos de ambas manos simultáneamente, revelando el tiempo ocioso o cargas de trabajo desequilibradas entre las extremidades.
• Listas ergonómicas: Evaluar la postura, la fuerza, la repetición y el alcance para reducir la tensión musculoesquelética.

Aplicaciones en todas las industrias

Los estudios de tiempo y movimiento no se limitan a la fabricación, sus principios se aplican donde se realiza el trabajo humano. A continuación se presentan ejemplos de sectores principales:

Fabricación

En fábricas, se utilizan estudios de tiempo y movimiento para establecer tasas de producción estándar, líneas de montaje de diseño, cargas de balance y reducir el tiempo de ciclo. Por ejemplo, una planta de montaje automotriz podría utilizar el estudio de movimiento para reorganizar la colocación de herramientas y reducir el tiempo de caminata del operador, mejorando directamente la rentabilidad. Estos estudios también apoyan iniciativas de fabricación magras como eventos de kaizen y cartografía de valor.

Salud

En hospitales y clínicas, los estudios de tiempo y movimiento ayudan a optimizar los flujos de trabajo clínicos. Un estudio podría analizar el tiempo que las enfermeras pasan en la documentación frente a la atención del paciente, lo que conduce a una mejor asignación de tareas o a la introducción de herramientas digitales.El análisis de movimientos de cirugía puede reducir los movimientos innecesarios, acortar los tiempos de operación y mejorar los resultados.

Logística y almacenamiento

Los centros de distribución dependen de los estudios de tiempo y movimiento para diseñar rutas de recolección eficientes, determinar alturas óptimas de bin y establecer estándares de rendimiento para los recolectores de pedidos. Al analizar las distancias y las rutas de viaje, los ingenieros pueden reducir el tiempo de recogida en un 10–30%, reduciendo directamente los costos de trabajo.

Service and Office Environments

Aunque es menos común en los ajustes de color blanco, los principios de tiempo y movimiento pueden adaptarse para las operaciones de servicio. Por ejemplo, un centro de llamadas puede analizar el tiempo de manejo promedio y el movimiento de conmutación entre aplicaciones de software. En una oficina, el estudio de los procedimientos de presentación y entrada de datos puede conducir a mejoras ergonómicas y tiempo de procesamiento reducido.

Beneficios de la realización de los estudios de tiempo y movimiento

Las organizaciones que invierten en estudios de tiempo y movimiento suelen tener importantes beneficios operacionales y centrados en el ser humano.

• Mejora de la eficiencia y el rendimiento: Al eliminar los movimientos desperdiciados y equilibrar las cargas de trabajo, la misma entrada de rendimientos laborales es mayor. Los tiempos estándar proporcionan un punto de referencia para una mejora continua.
• Mejor Utilización de Recursos: Los estudios revelan el equipo infrautilizado o el exceso de personal, lo que permite la reasignación de recursos, lo que reduce los costos de capital y mejora el rendimiento de la inversión.
• Fatiga y Strain reducidos para los trabajadores: Las mejoras ergonómicas del análisis de movimiento disminuyen el estrés físico, lo que lleva a menos lesiones y a una mayor moral. Los trabajadores tienen menos probabilidades de sufrir lesiones de cepa repetitivas cuando se eliminan los movimientos innecesarios.
• Mayor seguridad en el lugar de trabajo: La identificación de posturas austeras y movimientos de alto riesgo permite a los ingenieros rediseñar elementos de trabajo para prevenir accidentes.Las mejoras de seguridad también reducen los costos de compensación y las horas de inactividad.
• Procedimientos de trabajo estandarizados:] Los métodos consistentes aseguran la calidad y facilitan la formación. Los nuevos empleados pueden aprender las mejores prácticas estandarizadas rápidamente, reduciendo la curva de aprendizaje.
• Toma de decisiones data-Driven: Los datos del estudio del tiempo proporcionan pruebas objetivas para los planes de pago, los niveles de personal y los cambios de proceso, reduciendo la dependencia de la intuición o adivinanzas.

Limitaciones y críticos

A pesar de su eficacia, los estudios de tiempo y movimiento tienen limitaciones y han enfrentado críticas durante las décadas.

• Resistencia del trabajador: Los estudios pueden ser percibidos como vigilancia o como una herramienta para acelerar el trabajo sin la correspondiente compensación. Sin comunicación e implicación adecuada, los empleados pueden resistir o manipular datos de tiempo.
• Variabilidad en el desempeño humano: El rendimiento humano varía debido a la fatiga, habilidad y motivación. Los estudios pueden no captar esta variabilidad sin grandes tamaños de muestra y cálculos de las prestaciones cuidadosas.
• ]Apoyo a tareas repetitivas: El enfoque es más eficaz para tareas de ciclo corto, repetitivas. El trabajo complejo o cognitivo con alta variabilidad es difícil de tiempo y analiza con métodos tradicionales.
• ]Potencial para la deshumanización: Los críticos argumentan que tratar a los trabajadores como componentes de máquina puede desmoralizar a la fuerza laboral. El énfasis debe ser en mejorar la vida laboral, no sólo extraer más producción.
• Retos de implementación: Las mejoras identificadas en un estudio pueden requerir una inversión significativa de capital o un cambio organizativo que no siempre es factible.

Para hacer frente a estas limitaciones, la práctica moderna implica la ergonomía participativa, la comunicación transparente, y el uso del tiempo y el estudio de movimiento como parte de programas de mejora continua más amplios en lugar de como mecanismo de control independiente.

Herramientas y tecnologías modernas

La tecnología ha transformado la forma en que se realizan los estudios de tiempo y movimiento. Los cronómetros y portapapeles tradicionales han dado paso a herramientas avanzadas que mejoran la precisión, reducen el error humano y permiten el análisis en tiempo real.

Software de análisis de vídeo

La grabación digital de vídeo combinada con software de análisis (por ejemplo, Noldus Observer, Ulead, módulos de análisis de movimiento) permite a los ingenieros capturar los movimientos de marco por marco. Estos programas pueden rastrear automáticamente lasrbligs, calcular los tiempos de ciclo y generar estadísticas. También facilitan simulaciones “qué-si” permitiendo al usuario reordenar movimientos o cambiar distancias.

Sistemas de tiempo predeterminados (PTS)

Las bases de datos PTS modernas como MTM-1, MTM-2 y MODAPTS son ampliamente utilizadas en todas las industrias. Proporcionan tiempos estándar para los movimientos básicos (por ejemplo, alcanzar legntos, tipos de captación) derivados de investigaciones extensas. Utilizando PTS elimina la necesidad de observación directa y reduce la variabilidad debido al ritmo del operador. Son especialmente útiles para diseñar nuevos procesos antes de que se implementen.

Sensores utilizables e IoT

Dispositivos utilizables como trajes de cámara de movimiento, relojes inteligentes y acelerómetros pueden recopilar datos kinemáticos detallados durante el trabajo. Combinados con el aprendizaje automático, estos sensores pueden identificar automáticamente movimientos desperdicio o riesgos ergonómicos. Las estaciones de trabajo con IoT pueden registrar tiempos de ciclo y desviaciones de bandera en tiempo real, permitiendo un monitoreo continuo sin la presencia de un analista.

Gemelos y simulación digitales

Los ingenieros pueden construir modelos digitales de estaciones de trabajo y ejecutar simulaciones usando software como FlexSim o AnyLogic. Estas herramientas permiten la experimentación virtual con diferentes métodos, diseños y calendarios. Los datos de tiempo y movimiento se alimentan en la simulación para predecir mejoras de rendimiento antes de que se hagan cambios físicos, reduciendo el riesgo y el costo.

Estas tecnologías están haciendo que el estudio de tiempo y movimiento sea más accesible, escalable e integrado con otras corrientes de datos, como sistemas de producción y gestión de calidad.

Realización de un estudio práctico de tiempo y movimiento: un esbozo paso a paso

Para los profesionales que se preparan para realizar un estudio, las siguientes medidas proporcionan un enfoque estructurado:

1. Definir el Objetivo: Declarar claramente lo que deseas lograr: reducir el tiempo del ciclo, equilibrar una línea, mejorar la seguridad o establecer normas. Involucrar a los interesados para asegurar la alineación.
2. Seleccione el Task and Operator: Elija una tarea repetitiva y bien definida. Seleccione operadores que están experimentados y dispuestos a participar. Obtenga el consentimiento informado y explique el propósito.
3. Documentar el Método actual: Usa diagramas de flujo, diagramas de proceso y vídeo para capturar el procedimiento existente. Observe el diseño del lugar de trabajo, herramientas y condiciones.
4. Rechazar la tarea en elementos: Divida la tarea en elementos distintos y mensurables (por ejemplo, “reach for part,” “grasp part”, “move part to fixture”). Los elementos deben tener puntos de inicio y final claros y deben ser lo suficientemente cortos para tiempo individualmente (típicamente 2–10 segundos).
5. Medición y tiempos de grabación: Usar equipo de tiempo apropiado (stopwatch o video). Grabar al menos 10-20 ciclos para obtener un promedio confiable. También registrar la calificación de rendimiento (pace del trabajador en relación con un ritmo normal).
6. Pautas de Moción de Análisis: Usando listas de verificación ergonómicas o de análisis de terblig, identifica movimientos ineficientes. Busque oportunidades para combinar, eliminar o simplificar los movimientos.
7. Calcular Tiempo Estándar: Normalizar los tiempos observados aplicando el rendimiento. Agregue los subsidios para el tiempo personal, la fatiga y los retrasos para llegar al tiempo estándar para la tarea.
8. Develop Recommendations: Proponer cambios en el método, el diseño, las herramientas o la secuencia. Estimar el impacto esperado en el tiempo de ciclo, la calidad y la ergonomía.
9. Implement and Follow Up: Trabaja con operadores y supervisores para realizar cambios. Realiza un estudio post-implementación para verificar mejoras y realizar ajustes.

Conclusión

El estudio de tiempo y movimiento sigue siendo una disciplina indispensable en la ingeniería industrial, ofreciendo un marco probado para la comprensión y el mejoramiento del trabajo. Sus fundamentos, observación científica, medición metódica y diseño centrado en el ser humano, son tan relevantes hoy como hace un siglo. Combinando el rigor de la medición del tiempo con el análisis perspicaz del movimiento, las organizaciones pueden lograr una mayor productividad, menor costo y más seguro, más satisfactorios lugares de trabajo.

Para más lectura, explore recursos de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) sobre normas de trabajo, el Instituto Empresarial de Lean sobre reducción de residuos, y revistas académicas como el Revista Internacional de Ergonomía Industrial .