¿Qué es la fabricación discreta? La guía definitiva de modelos y métodos

Dentro del enorme ecosistema de la producción industrial, las palabras se utilizan indistintamente, lo que ha provocado confusión entre las partes interesadas, los inversores e incluso los directores de operaciones. Sin embargo, hay una diferencia que es la más importante: la brecha entre producir objetos físicos separados y desarrollar mezclas. Significado de fabricación discreta se encuentra en el núcleo de la primera, ya que representa un tipo de fabricación que se centra en la creación de artículos distintos.

Mire a su alrededor en su oficina o en su casa; casi todo lo que ve -su smartphone, su silla ergonómica, el coche de su entrada, incluso aparatos electrónicos como su cafetera- es un producto acabado del proceso de fabricación discreta. Se trata de un método de fabricación caracterizado por la producción de unidades individuales que pueden contarse, tocarse y, lo que es más importante, desmontarse en sus componentes originales.

Esta guía ofrece una inmersión en profundidad en la fabricación discreta. Vamos a ir más allá de las meras definiciones para hablar de los complicados modelos operativos, la importancia de la listas de materiales (BOM), la infraestructura tecnológica necesaria para soportarla y en qué se diferencia fundamentalmente de la fabricación por procesos.

¿Qué es la fabricación discreta? Definición y características principales

En su forma más simple, el significado de fabricación discreta se refiere a la fabricación de productos individuales. La palabra “discreto” significa “separado” o “distinto”. A diferencia de los fabricantes por procesos, que se ocupan de fórmulas, recetas y cantidades a granel (como litros de pintura o toneladas de gas natural), la fabricación discreta se ocupa de unidades contables.

La regla de “tocar y contar

La prueba de fuego más sencilla para este tipo de proceso de fabricación es la contabilidad. Cuando se fabrican productos que se miden en unidades -100 motores, 500 smartphones, 50 alas de avión-, se está operando dentro de industrias de fabricación discreta. Son productos duros que constan de partes separadas que se pueden reconocer.

Características principales

1. Ensamblaje basado en componentes:

El proceso de fabricación discreta es esencialmente un proceso de ensamblaje. Implica ensamblar diferentes materias primas (acero, plástico) y componentes individuales (motores, placas de circuitos) y unirlos. El ensamblaje final se realiza mediante una serie de pasos secuenciales: soldadura, atornillado y pegado.

2. Reversibilidad (Desmontaje):

La reversibilidad es una característica que distingue la fabricación discreta de la fabricación por procesos. Cuando se monta una bicicleta -un ejemplo clásico de fabricación discreta- y se comete un error, se pueden desatornillar las ruedas y desmontar el cuadro y el manillar. Las piezas individuales no pierden su identidad una vez que el producto está terminado. En cambio, no se puede “deshacer” un pastel y volver a ponerle sus ingredientes.

3. Alta complejidad Lista de materiales (LISTA DE MATERIALES):

La fabricación discreta se basa en listas de materiales de varios niveles. Un producto acabado (padre) está formado por subconjuntos (hijos), que a su vez están formados por distintos componentes, que a su vez están formados por materias primas. El reto clave del sector discreto es gestionar la jerarquía, el historial de revisiones y las interdependencias de estas piezas.

4. Centrado en la ruta y la operación:

La producción se define mediante una “Hoja de ruta”. Se trata de un mapa que indica al taller que la pieza A debe ir a la máquina CNC, luego a la estación de desbarbado, después a la cabina de pintura y, por último, a la línea de montaje. El seguimiento del movimiento de estas piezas a través de las operaciones de fabricación es fundamental.

Fabricación discreta frente a fabricación por procesos: Un análisis comparativo

Para tener una visión real de las necesidades operativas de la fabricación discreta, es necesario compararla con su homóloga Fabricación por procesos.

La fabricación por procesos es habitual en las industrias alimentaria y de bebidas, farmacéutica, química y del petróleo y el gas. La producción en estas industrias es una “receta” o una “fórmula”. Una vez finalizado el proceso de producción, los ingredientes individuales no pueden retirarse.

Aunque ambas están orientadas a la producción eficiente de bienes, su lógica, requisitos de software y estrategias de gestión son opuestas entre sí.

La matriz de comparación

La división del software

Debido a estas variaciones, un sistema ERP genérico casi nunca es aplicable a ambos.

• ERP discretos se centran en la lógica de la cadena de suministro, la programación del montaje y la integración CAD.
• ERP de procesos se centran en el escalado de lotes, la gestión de la potencia, la fecha de caducidad y la gestión del peso de captura (cuando un artículo puede pesar diferente de otro).

La zona gris: Modelos híbridos de fabricación

El mundo real no siempre traza una línea en blanco y negro entre lo discreto y el proceso. Muchas empresas modernas operan en un Fabricación híbrida en el que ambas metodologías coexisten bajo un mismo techo.

Pensemos en un fabricante de bebidas.

1. El líquido (proceso): La producción de la gaseosa se realiza mediante la combinación de agua, azúcar, carbonatación y aromatizantes. Esto no es más que un proceso de fabricación. Implica recetas, cubas y tuberías.
2. La botella (discreta): Una vez que ese líquido entra en la línea de embotellado, la operación cambia. La botella, el tapón, la etiqueta y el envase de cartón son unidades distintas. El acto de llenar 10.000 botellas es un proceso discreto que implica un montaje y envasado a alta velocidad.

El reto de la gestión:

Es un hecho conocido que una instalación híbrida es difícil de controlar. Un “ERP de procesos” estándar tal vez pueda gestionar perfectamente las cubas de mezcla, pero quizá no sea capaz de hacer un seguimiento del inventario de tapones de botellas o del programa de servicio de la etiquetadora. Por el contrario, un “ERP discreto” posiblemente pueda realizar un seguimiento de las botellas, pero no tener en cuenta las tasas de deterioro de los ingredientes líquidos.

Las capas especiales de software de “nivel dos” o los módulos avanzados de ERP que suelen utilizar los productores híbridos eficaces son capaces de “conmutación modal”, es decir, de tratar la primera mitad de la fábrica como un proceso de flujo continuo y la segunda mitad como una cadena de montaje discreta.

Modelos de producción de fabricación discreta: Explicación de MTS, MTO, ATO y ETO

La fabricación discreta no es una entidad. La complejidad del producto, la variabilidad de la demanda del cliente y el nivel de personalización ofrecido al cliente son las cuestiones clave que dictan la estrategia que adoptará una empresa. Estas estrategias suelen desglosarse en cuatro grandes modelos de producción.

1. Fabricación contra stock (MTS)

• El modelo: Los productos se fabrican en función de las previsiones de demanda y se almacenan en las existencias hasta que se recibe el pedido de un cliente.
• Ideal para: Productos estandarizados de gran volumen con demanda predecible (por ejemplo, electrónica de consumo, juguetes, elementos de fijación estándar).
• Métrica clave: Precisión de las previsiones. Si la previsión es errónea, tendrá stock muerto (exceso de inventario) o roturas de stock (pérdida de ingresos).
• Flujo de trabajo: La producción se activa por un nivel de “stock de seguridad” o una previsión de ventas, no por un pedido concreto de un cliente.

2. Fabricación por encargo (MTO)

• El modelo: La producción sólo comienza una vez recibido el pedido confirmado del cliente.
• Ideal para: Productos de mayor valor u opciones de personalización específicas (por ejemplo, coches de lujo, equipos médicos especializados).
• Métrica clave: Plazo de entrega. El cliente está dispuesto a esperar, pero el fabricante tiene que reducir el tiempo de espera para seguir siendo competitivo.
• Flujo de trabajo: Las existencias se mantienen como materias primas. El desencadenante es el pedido de cliente.

3. Montaje bajo pedido (ATO)

• El modelo: Un enfoque híbrido. El fabricante preensambla subconjuntos (MTS) y luego ensambla el producto final al recibir un pedido del cliente.
• Ideal para: Ordenadores (donde eliges la RAM y el disco duro), coches (eligiendo color y tapicería).
• Beneficio clave: Es una combinación de personalización MTS y MTO. Un producto considerado “a medida” puede enviarse en días en lugar de meses, puesto que las piezas clave ya están en la estantería.

4. Ingeniería por encargo (ETO)

• El modelo: El producto no existe hasta que el cliente lo encarga. Es un proceso que requiere una ingeniería y un diseño especiales antes de iniciar la fabricación.
• Ideal para: Grandes proyectos de infraestructuras, maquinaria industrial compleja, contratos de defensa, prototipos.
• Desafío clave: Estimación de costes. Dado que el producto no se ha construido previamente, es un gran riesgo estimar los materiales y la mano de obra necesarios.
• Flujo de trabajo: El proceso comienza en el Departamento de Ingeniería, no en la planta de producción. La lista de materiales se crea dinámicamente a medida que avanza el proyecto.

El flujo de trabajo principal: Lista de materiales e industrias comunes

En caso de que la fabricación discreta contenga una secuencia de ADN, es el Lista de materiales (LISTA DE MATERIALES).

La lista de materiales es más que una simple lista de ingredientes; es una estructura jerárquica que define el producto. Una lista de materiales completa incluye:

• Números de pieza: Identificadores únicos para cada tornillo, cable y panel.
• Cantidades: Cantidades exactas necesarias por unidad.
• Niveles:
  • Nivel 0: Bien acabado (por ejemplo, una bicicleta).
  • Nivel 1: Ensamblajes principales (ensamblaje del manillar, ensamblaje de la rueda, cuadro).
  • Nivel 2: Componentes de conjuntos (radios, llantas, neumáticos, puños, palancas de freno).
• Estado de revisión: Qué versión del diseño está actualmente en producción.

El papel fundamental de las ECN (Cambio de ingeniería Avisos)

En la fabricación discreta, los productos evolucionan. Los ingenieros encuentran un material mejor o un proveedor deja de fabricar un chip concreto. El procedimiento oficial de modificación de la lista de materiales se conoce como ECN. Cuando el equipo de ingeniería realiza cambios en un dibujo y el taller sigue utilizando la antigua lista de materiales, el resultado son desechos, repeticiones y pérdidas de dinero.

Industrias comunes que utilizan la fabricación discreta

Aunque prácticamente cualquier objeto físico puede considerarse una subcategoría de este paraguas, algunas industrias son las llamadas “usuarias potentes” de las metodologías discretas por su extrema complejidad estructural y sus elevadas exigencias normativas:

1. Automóvil: El arquetipo de la industria discreta. Un coche de hoy en día consta de más de 30.000 componentes diferentes, incluidos sensores microscópicos y enormes bloques de motor. El colmo de la gestión discreta en este caso es la coordinación de las cadenas de suministro mundiales para entregar Justo a tiempo (JIT) y Justo en Secuencia (JIS). Esto garantiza que el color concreto de un panel de puerta llegará a la estación de montaje en el momento exacto en que el chasis concreto pase por la línea, lo que reduce el coste de inventario in situ.
2. Aeroespacial y defensa: Este sector opera con modelos de alta complejidad y bajo volumen (a menudo ETO o MTO). Además del montaje, el requisito absoluto es trazabilidad. Todos los pernos y aletas de ala de material compuesto deben poseer un “certificado de nacimiento digital”. En caso de que un componente falle durante el vuelo, los sistemas discretos deben permitir a los investigadores rastrear esa pieza concreta hasta su número de colada de materia prima y el técnico que calibró el par de apriete.
3. Alta tecnología y electrónica: Se caracteriza por listas de materiales masivas y ciclos de vida de los productos increíblemente cortos. El principal problema de esta industria es el control de obsolescencia de componentes y “velocidad de reloj”. Dado que los gustos de los consumidores cambian en meses, los fabricantes de productos discretos tienen que ser lo bastante ágiles para eliminar las piezas antiguas de la Rev A y añadir procesadores de la Rev B a la cadena de producción sin detenerla ni sufrir enormes pérdidas.
4. Maquinaria industrial: Crear los robots, máquinas CNC y equipos especializados que potencian otras fábricas. Suele tratarse de una Ingeniería por encargo (ETO) en el que se solapan las fases de diseño y fabricación. El éxito depende de la perfecta integración de PLM (gestión del ciclo de vida del producto) y el taller, garantizando que los retoques de ingeniería personalizados se reflejen en las instrucciones de montaje en tiempo real.

Beneficios estratégicos: ¿Por qué optimizar su producción discreta?

¿Por qué invertir millones de dólares en ERP, líneas automatizadas y consultores para optimizar sus procesos discretos? Las ventajas competitivas de la fabricación discreta son difíciles de imitar, ya que, cuando se optimizan, ofrecen ventajas competitivas.

1. Granularidad del control de costes

En la fabricación por procesos, es difícil saber exactamente cuánta electricidad se ha utilizado en el proceso. un galón específico de pintura. En la fabricación discreta, se puede hacer un seguimiento de los costes hasta el último céntimo. Sabe que el producto A requirió 14 minutos de mano de obra, 12 tornillos a $0,05 cada uno y 30 minutos de tiempo de máquina. Estos datos granulares permiten estrategias de precios y análisis de márgenes precisos.

2. Agilidad y Personalización (Personalización masiva)

Los consumidores del mundo moderno desean productos personalizados. Con la fabricación discreta optimizada, es posible lograr la “personalización en masa”, es decir, la producción de productos personalizados con una eficiencia casi de producción en masa. Con la ayuda de los modelos ATO, una fábrica puede fabricar 1.000 variaciones de un producto en la misma línea sin mucho tiempo de inactividad.

3. Trazabilidad y conformidad

En el caso de industrias como los dispositivos médicos o la automoción, la seguridad no puede verse comprometida. La trazabilidad de principio a fin es posible con los sistemas de fabricación discreta. Se puede escanear el número de serie de un marcapasos terminado y ver el historial completo de todos los condensadores que contiene, quién lo fabricó y cuándo se probó. Esto es necesario para cumplir la normativa y gestionar eficazmente las retiradas de productos.

4. Reducción de residuos (principios Lean)

El Lean Manufacturing (Sistema de Producción Toyota) nació en la fabricación discreta. Gracias a la separación de las piezas, los residuos (Muda) son más fáciles de detectar. Si se ve una pila de existencias entre dos estaciones, se trata de un despilfarro visible. Los entornos discretos son más auditables para mejorar los procesos que los sistemas de tuberías de circuito cerrado de las industrias de procesos.

Retos operativos en la gestión de entornos discretos de alta complejidad

Aunque tiene sus ventajas, la fabricación discreta está llena de campos de minas operativos. El mero hecho de que haya muchas piezas móviles, tanto en sentido literal como figurado, la hace propensa a fallos en cualquier punto que pueden detener toda una operación.

• Cadena de suministro Volatilidad: Un producto discreto está tan listo como su parte menos lista. Se puede enviar con 99% de las piezas para construir un coche, pero sin el volante, no se puede enviar. Esta dependencia de cientos de proveedores debilita la cadena de suministro.
• Costes de inactividad: En una cadena de montaje de alta velocidad, cada segundo cuenta. Cuando se rompe un sensor o se atasca una cinta transportadora, no solo se pierde el coste de la reparación, sino también las miles de unidades que se dejan de fabricar esa hora.
• Calidad Coherencia: A diferencia de una cuba de productos químicos, que es homogénea, cada unidad de una línea discreta se ensambla individualmente. Esto supone un riesgo de error humano o de variación de los componentes. Un interruptor puede funcionar en la unidad #500 pero fallar en la unidad #501.

Aumento de la eficiencia con OMCH: Componentes de precisión para montaje de alta velocidad

La calidad de los componentes que controlan su línea de montaje está directamente relacionada con la fiabilidad de su línea de montaje en el entorno de alto riesgo de la fabricación discreta. Cuando falla un solo sensor de proximidad o fluctúa una fuente de alimentación, el efecto dominó provoca tiempos de inactividad no planificados, desechos y plazos de entrega incumplidos. Aquí es donde la estrategia de componentes pasa de ser un detalle de aprovisionamiento a una ventaja competitiva.

OMCH se ha consolidado como un colaborador esencial para los fabricantes que se enfrentan a estas complejidades. OMCH, fundada en 1986, no es sólo un proveedor, sino un fabricante integral de automatización industrial y productos eléctricos de baja tensión. En el caso de un fabricante de productos discretos, la colaboración con OMCH aborda tres puntos de dificultad operativa:

1. Reducción de la complejidad de la contratación (ventanilla única):

Los fabricantes de componentes discretos se enfrentan a menudo a cadenas de suministro fragmentadas, que compran sensores a un proveedor y neumáticos a otro. OMCH ofrece una amplia cartera de más de 3.000 modelos, desde sensores inductivos y fotoeléctricos a fuentes de alimentación conmutadas, disyuntores y componentes neumáticos. Esta función “todo en uno” simplifica la gestión de la lista de materiales y consolida las listas de proveedores, agilizando el proceso de adquisición.

2. Garantizar la fiabilidad de la línea:

Prevenir los defectos es importante en una industria en la que la reversibilidad puede hacerse, pero a un coste elevado. OMCH cuenta con un 8.000 metros cuadrados fábrica con 7 líneas de producción dedicada a ello, lo que significa que todos los componentes se fabrican con arreglo a normas internacionales de alto nivel. Con certificaciones como CE, RoHS y ISO9001, OMCH ofrece la confianza de hardware necesaria para operar líneas de montaje de alta velocidad sin preocuparse por fallos inducidos por componentes.

3. Apoyo global a las operaciones Lean:

OMCH atiende las necesidades Just-in-Time (JIT) de los fabricantes de todo el mundo con una base de clientes de más de 72,000 y presencia en más de 100 países. Se dedican a Respuesta rápida 24/7 y una sólida gestión de inventarios para que, independientemente de que opere con un modelo MTO o MTS, los elementos de automatización necesarios para mantener la línea en movimiento nunca se queden sin existencias.

Mediante la incorporación de los componentes eléctricos y de control industrial que ofrece OMCH, los fabricantes de productos discretos tienen la posibilidad de reforzar el “sistema nervioso” de su planta de producción, de modo que la maquinaria física pueda seguir el ritmo de la planificación digital.

La pila tecnológica: Funciones esenciales del ERP e implantación

Los fabricantes de productos discretos necesitan una sólida pila tecnológica para gestionar la complejidad mencionada. Las listas de materiales y los niveles de inventario modernos no pueden gestionarse con hojas de cálculo Excel. La columna vertebral digital de un fabricante de productos discretos es la Planificación de recursos empresariales (ERP) sistema, a menudo apoyado por un Sistema de Ejecución de la Fabricación (MES).

Sin embargo, no todos los ERP son iguales. A la hora de elegir un software de fabricación discreta, no se puede renunciar a ciertas características:

1. Finito Capacidad Programación (FCS)

La planificación estándar presupone una capacidad infinita. El FCS se fija en la realidad: “Sólo tiene 3 máquinas CNC y 2 soldadores”. Programa la producción basándose en la actual del taller, evitando los cuellos de botella antes de que se produzcan.

2. Cambio de ingeniería Gestión (ECM)

El software debe gestionar el control de versiones. Cuando una lista de materiales cambia de Rev A a Rev B, el sistema debe activar flujos de trabajo:

• Deje de comprar piezas viejas.
• Utilizar las existencias de piezas antiguas (fechado de efectividad).
• Actualizar las instrucciones de trabajo de los montadores.

3. Planificación de necesidades de material (MRP II)

Esta es la calculadora. Examina el programa maestro de producción (lo que se quiere fabricar) y la lista de materiales (lo que se necesita para fabricarlo) e indica a compras exactamente qué comprar y cuándo. En la fabricación discreta, el calendario es fundamental para minimizar el efectivo inmovilizado en inventario.

4. Control de taller (SFC)

Esta función controla el estado de la producción en tiempo real. Registra la hora a la que un trabajador entra en un trabajo y la hora a la que lo abandona mediante códigos de barras o RFID. Esta información es esencial para determinar el coste real de la mano de obra y dar a los clientes las fechas de entrega correctas.

5. Gestión del ciclo de vida de los productos (PLM) Integración

En el caso de los fabricantes de ETO y MTO, la fase de diseño se incluye en el plazo de entrega. Combinar el software CAD/PLM con el ERP garantizará que, en cuanto un ingeniero apruebe un diseño, la lista de materiales se envíe automáticamente a compras, y no habrá errores al introducir los datos manualmente.

El futuro de la fabricación discreta: Industria 4.0 e integración de la IA

Se acabaron las cadenas de montaje “tontas”. Qué es la automatización discreta en la era moderna? Se trata de la Industria 4.0, que actualmente está transformando la fabricación discreta de forma masiva. La fusión de la producción física y la tecnología digital, impulsada por automatización discreta, está creando “fábricas inteligentes” en las que la analítica de datos y la IA ocupan un lugar central.

1. En Internet de los objetos (IoT)

Las máquinas se están equipando con sensores que transmiten datos en tiempo real. Esto implicaría que, en un entorno discreto, la máquina CNC puede informar al sistema ERP de que una broca está desafilada y debe sustituirse antes de que se rompa y dañe una pieza. Esto hace que el mantenimiento pase de ser “reactivo” (arreglarlo cuando se rompe) a ser “predictivo”.”

2. Inteligencia Artificial (IA) en Garantía de calidad

La inspección visual es tediosa y está sujeta a errores humanos. Actualmente se utilizan sistemas de visión por ordenador basados en IA para escanear productos en la cadena de montaje. Estos sistemas son capaces de identificar arañazos microscópicos o tornillos que faltan en milisegundos y 100% el control de calidad está garantizado sin aflojar la línea.

3. Gemelos digitales

Un gemelo digital es una simulación informática del producto físico o incluso de la cadena de producción.

• Producto gemelo: Los ingenieros pueden simular el comportamiento térmico de un motor de automóvil antes de fundir una sola pieza de metal.
• Producción Twin: Los responsables pueden simular el efecto de añadir un nuevo robot a la línea. ¿Aumentará el rendimiento o sólo creará un cuello de botella en la estación de envasado? Esta capacidad de simulación permite una optimización sin riesgos.

4. Fabricación aditiva (impresión 3D)

Aunque la impresión 3D comenzó como una herramienta de creación de prototipos, está pasando a la producción real para la fabricación discreta. Permite crear geometrías que son imposibles con el mecanizado tradicional. Además, respalda el objetivo final de “Batch Size One”: crear un producto totalmente personalizado por el coste de uno fabricado en serie.

5. La cadena de suministro conectada

La fabricación discreta del futuro va más allá de la fábrica. La integración de blockchain y la nube permite a los fabricantes echar un vistazo al inventario de sus proveedores. Cuando un proveedor se queda sin existencias de acero, la IA del fabricante puede desviar automáticamente los pedidos a un proveedor alternativo, y el proceso de ensamblaje discreto no se saltará ni una.

Conclusión

La fabricación discreta es el motor de la economía moderna, responsable de las herramientas, vehículos y dispositivos que definen nuestra vida cotidiana. La idea principal, que consiste en juntar componentes separados para formar una unidad que funcione, es fácil, pero el proceso es una cacofonía de complicada logística, ingeniería y gestión de datos.

Las empresas que saldrán victoriosas a medida que la industria cambie a una producción de alta mezcla y bajo volumen e incorpore nuevas tecnologías de IA e IoT serán las que dominen los aspectos básicos: una lista de materiales sólida, una estrategia de cadena de suministro fuerte y la capacidad de ajustar sus modelos de producción a las necesidades en constante evolución del mercado.