Fábricas virtuales creadas para la educación digital

Por Francisco Tamayo, Jorge Mosqueda y Angeles Aguirre
Artículo de divulgación

Las y los estudiantes de ingeniería de cualquier institución educativa se enfrentan a la problemática de contar con una organización dispuesta a dar acceso a sus instalaciones y procesos de manufactura. La pandemia por Covid-19 no solamente ha impactado en su formación académica, sino también en su desarrollo profesional. Actualmente, se enfrentan a la nueva realidad de acceso limitado a prácticas en las empresas para la aplicación de técnicas y herramientas en la rama de Ingeniería Industrial.

La práctica y experimentación son necesarias para completar el proceso de certificación en la metodología Lean Six Sigma. En general, el aprendizaje de las técnicas y las herramientas que se aprenden en la rama de la Ingeniería Industrial requiere que los alumnos puedan visitar un proceso y recopilar datos (tiempos, niveles de calidad, uso de materias primas, uso de personal y maquinaria, etc.) para su posterior análisis.

A partir de esta necesidad, se aceleró el desarrollo de la planta “RV Duck Toys, S.A. de C.V.”, a disposición de los alumnos del certificado Green Belt, un programa de Educación Digital, en donde pueden experimentar en una fábrica virtual disponible 24/7 sin restricciones de acceso o reglas para manipular las máquinas y observar los procesos.

Necesidad de una planta virtual

Debido a la pandemia por COVID-19, se aceleró la necesidad de desarrollar una planta en realidad virtual como una alternativa para que las y los estudiantes pudieran realizar sus prácticas de la metodología Lean Six Sigma y otras áreas de la rama, teniendo la flexibilidad necesaria para experimentar con las variables de un proceso sin afectación a terceros en cuestión de riesgo y costo.

Para experimentar con un proceso en el ámbito profesional y conocer el impacto que las variables de proceso tienen sobre el mismo, suele ser necesario manipular dichas variables de proceso, lo cual puede llevar a que un lote de producción deba ser desechado debido al incumplimiento de los estándares de calidad establecidos para el mismo proceso.

Creación de la planta ‘RV Duck Toys, S.A. de C.V.’

El desarrollo de la planta se realizó en dos etapas. La primera fase ofreció una planta de robots de líneas automatizadas, y una segunda fase proporcionó mayores recursos y procesos a disposición de los estudiantes en una línea de ensamble de patos estilo ‘Lego’.

Fase 1: Robots de líneas automatizadas

En la primera fase de la planta virtual, las piezas podían ser defectuosas y no defectuosas, ya que no existían variables de proceso que se pudieran manipular. Aquí los estudiantes pudieron ingresar a observar el proceso y la salida de las piezas en cada una de las líneas automatizas para tomar datos y posteriormente efectuar un análisis estadístico (ver Figura 1).

Fase 2: RV Duck Toys, S.A. de C.V.

Con base a la experiencia y aprendizaje obtenidos en la fase 1, se robusteció la planta en una segunda fase con el aumento de recursos y procesos a disposición de los estudiantes. En esta nueva versión, ya fue posible manipular 8 variables de proceso que afectan la altura de las piezas del pato a la salida del proceso (ver Figura 2). Los estudiantes utilizaron esta nueva versión de la planta para aplicar y validar sus diseños de experimentos en el intento de mejorar el desempeño del proceso y alinearse a los límites de especificación que se proveen en el caso de estudio.

Hallazgos

La planta “RV Duck Toys, S.A. de C.V.” permite al estudiante:

• Contar con un ambiente en realidad virtual que simule el lugar de trabajo al que se enfrentarán cuando se desenvuelvan en el ámbito profesional.
• Simular la forma de trabajar en escenarios correspondientes al ámbito industrial y de manufactura.
• Observar las diferentes etapas del proceso de fabricación de los patos y mapear a detalle el proceso con el fin de entender la secuencia lógica del mismo, las entradas y las salidas esperadas.
• Realizar mediciones de tiempos, capacidad de producción y niveles de calidad para analizar los datos en un software estadístico, y realizar un diagnóstico sobre el desempeño del proceso.
• Manipular 4 máquinas con 8 variables de entrada cada una (presión, temperatura, velocidad de inyección, porcentaje de humedad, porcentaje de lubricante, porcentaje de limpieza, porcentaje de mantenimiento y operador) para controlar la variable de salida (altura de la pieza).
• Evaluar el nivel de calidad del proceso utilizando las especificaciones de calidad proporcionadas en el caso de estudio y determinar si aceptar o rechazar la producción para cada parte del pato (cabeza, patas, cuerpo, pico y pato completo ensamblado).
• Aplicar la metodología DMAIC para la mejora del desempeño del proceso, así como otras metodologías encaminadas hacia mejorar este desempeño.
• Aplicar la filosofía “Lean” o filosofía esbelta para la reducción de los desperdicios dentro del proceso y enfocarse sólo en las actividades que agregan valor al producto o lo transforman, de tal manera que la salida tiene más valor que la entrada.
• Aplicar herramientas estadísticas para medir el efecto que tienen las variables de proceso sobre la variable de salida.
• Aplicar herramientas estadísticas para controlar la variación de los resultados del proceso a la salida (controlar la altura de las piezas).
• Tener acceso a un proceso que funcione 24/7, los 365 días del año, que permita al estudiante comprender la utilidad de dichas herramientas estadísticas y cómo aplicarlas para resolver problemas en la vida real, sin comprometer o dañar los lotes de producción de un proceso real.
• Aplicar herramientas de análisis causa-efecto y el análisis del modo y efecto de las fallas para comprender las causas raíz de los problemas que afectan al proceso, y utilizar dicha información para realizar una propuesta de mejora.
• Resolver la problemática del caso (elevar el desempeño general del proceso y reducir el porcentaje de piezas rechazadas) realizando mediciones que evidencien las mejoras y optimizaciones en el producto y/o proceso a través de los indicadores clave de este.

Gracias a la planta en realidad virtual, los estudiantes de ingeniería pueden continuar experimentando en una fábrica que está disponible 24/7, y donde no existen restricciones de acceso o reglas para manipular las máquinas y observar los procesos.

Visita nuestro espacio digital para que puedas conocer su historia y evaluar su uso en tus clases: Ingresa aquí para conocer la planta. Además, contamos con ejercicios ya elaborados que puedes utilizar al realizar prácticas en nuestra planta virtual “RV Duck Toys, S.A. de C.V.”.

Autores

• Francisco Alberto Tamayo Enríquez. Es profesor de Experiencias Digitales de Profesional, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias. Es Doctor en Ingeniería Industrial. Emprendedor, consultor y catedrático internacional, con experiencia en calidad, manufactura y el uso de VR para experiencias educativas. Profesor del Certificado GBLSS. francisco.tamayo@tec.mx
• Jorge Alberto Mosqueda Benavides. Es profesor de Experiencias Digitales de Profesional, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias. Es Ingeniero Químico Administrador con una Maestría en Ciencias con especialidad en Sistemas de Calidad y Productividad en el Tecnológico de Monterrey. Es consultor de tiempo parcial en Productivity L.A. como entrenador en temas de Lean Manufacturing y Six Sigma. Es profesor del Certificado GBLSS. mosqueda@tec.mx
• Angeles Carolina Aguirre Acosta. Es profesora de Experiencias Digitales de Profesional, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias. Egresada de la carrera de Ingeniería en Industrias Alimentarias y de la Maestría en ciencias con especialidad en Calidad y Productividad, ambas por el Tecnológico de Monterrey. Es consultora y empleada en el área de calidad y producción, principalmente en el sector de Alimentos y Educación. Es profesora del Certificado GBLSS. acaguirre@tec.mx.

¿Quieres saber más?

• Boyles, B. (2017). Virtual reality and augmented reality in education. Center For Teaching Excellence, United States Military Academy, West Point, Ny. https://www.westpoint.edu/sites/default/files/inline-images/centers_research/center_for_teching_excellence/PDFs/mtp_project_papers/Boyles_17.pdf
• Carrion, et al. (2021). Embracing virtuality: user acceptance of virtual settings for learning. https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2021.107283
• Kavanagh, S., Luxton-Reilly, A., Wuensche, B. & Plimmer, B. (2017). A systematic review of Virtual Reality in education. Themes in Science and Technology Education, 10(2), 85-119. Retrieved May 4, 2022 from https://www.learntechlib.org/p/182115/.
• Moore, P. (1995). Learning and teaching in virtual worlds: Implications of virtual reality for education. Australasian Journal of Educational Technology, 11(2). https://ajet.org.au/index.php/AJET/article/view/2078/1014
• Radianti et al. (2020). A systematic review of immersive virtual reality applications for higher education: Design elements, lessons learned, and research agenda. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2019.103778
• Singh, R. P., Javaid, M., Kataria, R., Tyagi, M., Haleem, A., & Suman, R. (2020). Significant applications of virtual reality for COVID-19 pandemic. Diabetes & Metabolic Syndrome: Clinical Research & Reviews, 14(4), 661-664. https://doi.org/10.1016/j.dsx.2020.05.011