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• Alejandro Hernandez

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UNIVERSIDAD DE COSTA RICA MAESTRIA EN INGENIERIA INDUSTRIAL Curso: SISTEMAS DE MANUFACTURA Alumno: Ing. Marlon López Jiménez, Fecha: lunes 9 de noviembre, 1998

CURVAS DE APRENDIZAJE 1. APRENDIZAJE, ADIESTRAMIENTO Y MODIFICACIÓN DE LA CONDUCTA: La Eficiencia de cualquier organización depende directamente de la buena capacitación de sus miembros. Los empleados nuevos necesitan algún adiestramiento antes de que puedan encargarse del trabajo, mientras que los viejos requieren nueva instrucción tanto para mantenerse a tono con las exigencias de su empleo actual, como para capacitarse para traslados y promociones. El adiestramiento motiva a los empleados para trabajar más. Los que entienden su oficio tienen un espíritu mejor de trabajo, y el simple hecho de que la administración confíe lo suficiente en sus capacidades para invertir dinero en su capacitación, le da la seguridad de que son miembros apreciados de la empresa. Esto es especialmente importante en las compañías dinámicas, donde la tecnología está cambiando. Se opone resistencia a cambios como la automatización cuando los trabajadores temen que no van a ser capaces de desempeñar los nuevos empleos. Los buenos gerente reconocen que el adiestramiento es un proceso continuo y no una actividad de una sola vez. En un extremo, el adiestramiento consiste un unas pocas horas (o minutos) de introducción que hace el supervisor. En el otro extremo tenemos los cursos formales destinados a preparar especialistas calificados en un período de varios años. En medio de estos extremos hay incontables programas, según las necesidades de cada organización. 1.a. Aplicación de la teoría del aprendizaje: Cualquiera que sea el tipo de adiestramiento que resuelva impartir la administración, vale la pena prestar atención a los principios de aprendizaje:  La Motivación: El estudiante indiferente o desaplicado aprenderá poco aún cuando tenga un magnífico maestro. Para que un empleado se beneficie de¡ adiestramiento, tiene que estar deseoso de mejorar sus habilidades y desempeño del trabajo. Ver teorías de Motivación de Maslow, Herzberg, etc.  El Refuerzo: Se refiere a que existan estímulos o recompensas para que el individuo aprenda. Esta recompensa no necesita ser tangible. Generalmente hay un equilibrio entre las recompensas intrínsecas (sentido de progreso personal y realización) y las extrínsecas ( estímulo y elogio que dé una persona de afuera, como el supervisor).  Retroalimentación: Debe existir un conocimiento de los resultados. Imagínese que difícil sería mejora la puntería si uno no pudiera ver el blanco. Para que ocurra autocorrección el aprendiz debe conocer la relación entre su comportamiento y el impacto o resultado de ese comportamiento.

 Aprender Haciendo: El proceso de aprender es más eficiente cuando el alumno toma parte activa en él y no se limita a escuchar instrucciones. La actividad motriz (movimiento muscular) estimula directamente los procesos mentales superiores, tales como el aprendizaje.1  Repetición Espaciada: Muchos experimentos han demostrado que la repetición espaciada -periodos de aprendizaje distribuidos en el tiempo - es más eficiente que tratar de aprenderlo todo de una vez. Los programas de aprendizaje en que el principiante aprende haciendo repetidamente una cosa son un ejemplo excelente de este enfoque. Otro valor obvio de la repetición es que evita que lo aprendido se olvide. 

Tamaño apropiado o alcance de la lección: Se facilita aprender cuando el proceso total o la destreza que se ha de dominar se divide en segmentos “digeribles”. Así el principiante obtiene satisfacción de alcanzar cada una de las sub-metas y éstas a su vez le ayudan a alcanzar su objetivo de aprender todo el oficio.



Enseñanza de la teoría: Una de las cuestiones más controvertidas en la enseñanza se refiere a la cantidad de teoría o fundamentos que requiere el principiante para aprender más efectivamente. La teoría misma quizá no sea esencial para una tarea específica, pero le ayudará a trasladar sus conocimientos a nuevos oficios, equipos y procesos. Para adquirir nuevos conceptos sobre nuevos problemas que se presentan en el curso de su trabajo, el individuo necesita una comprensión más básica de sus actividades, de la que le da el entrenamiento exclusivamente práctico.

1.b Patrones Típicos de aprendizaje: Descorazonamiento: Cuando el empleado empieza a aprender una nueva habilidad, se siente por lo general torpe e inepto, lo cual puede ser muy descorazonador para un hombre que se precie de su agilidad y su habilidad de modo que durante esta primera etapa necesita el estímulo del supervisor. La duración de esta primera etapa es función de la complejidad y novedad de la destreza que se vaya a aprender; pueden ser sólo de unos pocos minutos o de una pocas semanas. Rendimiento Creciente: Después, la velocidad de aprendizaje es rápida. Esta es la etapa de rendimiento creciente, en la cual la adición de pequeñas cantidades de práctica producen incremento grande de pericia. Durante este segundo período aumentan la confianza y la satisfacción del empleado. Falso Plano: Pasado algún tiempo más de entrenamiento, se desarrolla un “plano”. Ahora el tiempo adicional de adiestramiento no da por resultado aumentos significativos de pericia, y tanto el supervisor como el aprendiz caen en el error de creer que se ha a alcanzado ya el máximo de pericia. Este plano parece ser el resultado de dos factores: •Pérdida de motivación al disiparse el primer ímpetu de progreso y hacerse más difícil un progreso adicional •La necesidad que el aprendiz tiene de importantes intervalos de tiempo para desarrollar nuevas y mejores destrezas Máxima Pericia: Debe guardarse el supervisor de caer en el error de creer que el adiestramiento del empleado está terminado una vez que alcanza la destreza máxima. Hay que fomentar la repetición continua de manera que ocurra el “super-aprendizaje”.

1

Ver Gordon Allport, “The Psychology of participation", Psychological Review. Vol 53 (mayor 1945)

Parece que las secuencias reflejas que ponen en relación las reacciones musculares con los estímulos sensorios arraigan más fuertemente cuando el individuo sigue practicando aún después de haber alcanzado un rendimiento excelente. 1.c. Adiestramiento de Instrucción para el oficio (AJO): Reconociendo las presiones que el tiempo impone a los supervisores y la falta de preparación para extensas actividades de adiestramiento, los especialistas de personal idearon un procedimiento rápido y fácil de dominar para los gerentes durante la segunda guerra mundial llamado "Adiestramiento de Instrucción para el Oficio". En él se incorporaron sanos principios de enseñanza tal como se describen a continuación: 1. Se prepara una descripción del oficio dividiéndolo en una serie de movimientos que puedan describirse. El adiestrador identifica las técnicas especiales que se requieren, las precauciones que hay que tomar, los criterios que indican si el oficio se está ejecutando correctamente, los niveles de calidad y de seguridad que se fijen, y demás. Estos son los puntos claves del oficio. 2. Desde el principio de la sesión de adiestramiento el equipo y los materiales se colocan en la posición en que el trabajador debe conservarlos. 3. El adiestrador tranquiliza al alumno, averigua cuánto sabe, le explica la relación de su oficio con otros oficio de la organización, y le muestra la posición correcta de trabajo. 4. El adiestrador describe completamente el oficio, hace hincapié en los puntos claves y en seguida él mismo se pone a ejecutar la tarea, describiendo a cada paso qué es lo que está haciendo y por qué. Al aprendiz se le estimula para que haga preguntas. 5. En seguida el aprendiz le dice al adiestrador cómo se debe ejecutar el oficio y el adiestrador sigue sus instrucciones. 6. El aprendiz ejecuta la tarea explicando a cada paso qué está haciendo y por qué. 7. El adiestrador hace el seguimiento con comprobaciones periódicas y le dice al aprendiz adónde puede acudir por ayuda si tiene alguna dificultad.

II. CURVAS DE APRENDIZAJE: Una de las capacidades únicas en el área de factores humanos es la habilidad de aprender y mejora la ejecución. Es esta capacidad la que estimuló el desarrollo de una técnica de predicción conocida como “curva de aprendizajes”. La idea general detrás de la curva de aprendizaje es que si un individuo tiene la oportunidad de hacer un trabajo más de una vez, el tiempo requerido para cada unidad sucesiva requerida debe ser menor debido al aprendizaje que ocurre. En la realidad se ha observado que el rendimiento de hoy no precisamente es garantía del rendimiento futuro. Los trabajadores pueden adquirir nuevas técnicas. Las agrupaciones pueden aprender técnicas de labor en conjunto. El incremento de producción como consecuencia del aprendizaje puede influenciar una manera radical el tiempo de terminación de una orden. En muchos casos se ha encontrado que una relación cuantitativa y predecible existe entre el número de unidades producidas y el tiempo requerido para producirlas. Así, el pronosticar los requisitos de tiempo para la producción futura, es un método muy útil.

Se ha encontrado que una tasa de aprendizaje del 80% es descriptiva de ciertas operaciones en diversas industrias como por ejemplo las de instrumentos de aviación. El significado de una tasa de aprendizaje del 80% es que el tiempo promedio acumulado para producir duplicar el número de unidades producidas es el 80% del tiempo requerido para producir el incremento anterior. Supóngase que se necesitaron 100 horas para producir la primera unidad y que la tasa de aprendizaje es del 80%. La tasa promedio acumulada para duplicar la producción presente, de una a dos unidades, es de 100 horas x 0.8= 80 horas. Como este es el tiempo por promedio por unidad, el tiempo total para producir 2 unidades es 80 horas x 2 = 160 horas. Para duplicar nuevamente la producción, de 2 a 4 unidades, el tiempo promedio por unidad disminuye hasta el 80% del promedio anterior, es decir, 80 horas x 0.80 = 64 horas. Esto hace que el tiempo total para producir 4 unidades sea igual a 64 horas x 4 = 256 horas. Continuando con esta progresión, en la tabla siguiente aparecen los valores tabulados en donde las horas se generalizan convirtiendo 100 horas en 100%. TABLA 1: Porcentajes del tiempo de producción basado en una tasa de aprendizaje del 80% Número de Unidades Tiempo promedio acumulado Porcentaje total del tiempo Producidas Porcentaje por unidad inicial de producción 1 100 100,00 2 80 160.00 4 64 256.00 8 51.20 409.60 16 40.96 653,36 Figura 3: Curva de aprendizaje representada en una escala Lineal. Tiempo

80%

No. de Unidades producidas

Figura 4: Los tiempos de producción con tasas de aprendizaje del 80%, 90% y 100% Tiempo

100% 90% 80%

No de Unidades producidas

En la Figura 4 se muestra las horas totales de producción con y sin aprendizaje cuando se necesitaron 100 horas para producir la misma unidad. La curva inferior corresponde a la curva superior Multiplicada por el factor de la columna 2 de la tabla 1. La curva de en medio se basa en una tasa de aprendizaje del 90%. Se advierte con facilidad que la columna 2 de tabla 1 es simplemente la tasa de aprendizaje elevada a una potencia correspondiente al número de veces que se duplica la producción. La relación no lineal de la columna con la columna 2 sugiere una función exponencial. Además, la relación inversa de las dos columnas indica un exponente negativo. En papel Lineal, la curva de aprendizaje está dada por una hipérbola de la forma Tn = T1(N)

s

(1)

donde: Tn = Tiempo para producir la n-ésima unidad. T1 = Tiempo para producir la primera Unidad. N = Número de la unidad s= Pendiente de la curva de aprendizaje cuando se representa en papel logarítmico. Exponente Asociado con la tasa de aprendizaje. Además: Despejando “s” de la fórmula 1 se obtiene que: s=Log(r)/ Log(2)

(2)

donde r = Tasa de aprendizaje. Utilizando la fórmula 2 y las tasas de aprendizaje típicas se crea la tabla 2 en la cual se muestran los Exponentes asociados a cada tasa de aprendizaje. TABLA 2 Exponentes "s" asociados a cada tasa de aprendizaje: Tasa de Aprendizaje 95% 90% 85% 80% 75% 70%

Exponente "s" Valores Negativos 0.074 0.152 0.234 0.322 0.415 0.514

EJEMPLO 1: Considérese una situación en la que el tiempo que se requiere para producir la primera unida es 1000 horas y la tasa de aprendizaje es 70%. Debe determinarse el tiempo requerido para la quinta unidad. Entonces, T1= 1000 horas. N= 5 r= 70% = 0.7 s= log 0.7 / log 2 = -0.514 utilizando 1:

T5 = 1000 (5) -0.514 Este ejemplo muestra el potencial de aumentar la productividad humana simplemente reconociendo la presencia del, fenómeno de aprendizaje y aplicándolo para reducir las horas - hombre y, por ende, el insumo humano par aun nivel específico de producción. EJEMPLO 2: Considere el caso de Long-on-Rhythrn-Drum Company, quien fábrica un tambor de alta calidad. Al inspector le toma 100 segundos inspeccionar la primera unidad. Suponga una tasa de aprendizaje M 80% y calcule el tiempo total que le tomaría inspeccionar 1000 unidades. R=/ 180.24 horas.

EJEMPLO 3: Supóngase que el tiempo medido para que un operador produzca 2 sillas es de 3 horas. Posteriormente se vuelve a realizar una nueva medición y resulta que en esta ocasión el mismo operador pudo realizar 4 sillas en 5.1 horas. Encontrar la tasa de aprendizaje: R=/ 85%

Algunas de las tasas de aprendizajes comúnmente aceptadas en la Industria se muestran en la tabla 3: TABLA3 Tasas de aprendizaje según el área de desempeño Area  Trabajo de Ensamble burdo o fino ( Ejemplo aviones)  Ensamble de estructuras, equipo electrónico de procesamiento de datos; astilleros; producción automática de maquinaria  Soldadura  Maquinado

Tasa de aprendizaje 70-80% 80%

80-90% 90-95%

III APLICACIONES Y LIMITACIONES DE LAS CURVAS DE APRENDIZAJE: Las curvas de aprendizaje son apropiadas para esas situaciones en las que hay una gran capacidad de participación del trabajador en la tarea. Como método de predicción, puede ser particularmente apropiada para las operaciones de ensamble que comprenden nuevos modelos o diseños de productos donde puedan esperarse mejoras en el aprendizaje. Las curvas de aprendizaje son de uso limitado en estos casos donde los procesos en máquinas marcan el ritmo y limitan el potencial, de mejoras y donde los trabajadores están ya familiarizados y son hábiles al ejecutar la tarea. A. Curvas de Mejoramiento:

La curva de aprendizaje se refiere por lo general, sólo a la mejora que resulta del aprendizaje del operario, mientras que la curva de mejoramiento es el resultado de los aumentos de eficiencia realizados por la organización, sobre muchos de los cuales, el operario no tiene ningún efecto. A.1 Tiempo Estándar: El ANSI Standard Z94.0-1982 define el tiempo estándar como 'TI valor de una unidad de tiempo para la realización de una tarea, como lo determina la aplicación apropiada de las técnicas de medición del trabajo efectuada por personal calificado. Por lo general se establece aplicando las tolerancias apropiadas al tiempo normal: •Tiempo Normal: Es el tiempo que requiere un operarlo calificado para realizar una tarea, aun ritmo normal, para completar un elemento, ciclo u operación usando un método prescrito •Tolerancias: es el valor o porcentaje del tiempo mediante el cual se aumenta el tiempo normal, para la cantidad de tiempo improductivo aplicada, para compensar las causas justificables o los requerimientos de normas generales que necesitan un tiempo de desempeño que no se mide en forma directa para cada elemento o tarea. Por lo general esta incluye elementos ir-regulares, oportunidad de incentivos durante el tiempo de control de la máquina, retrasos inevitables menores, tiempo de descanso para superar la fatiga y tiempo para las necesidades personales. Así, el "Tiempo Estándar" es el tiempo que le toma aun operario bien capacitado, terminar un elemento de trabajo definido, de acuerdo con las especificaciones conocida y siguiendo un método prescrito que usa equipo, herramientas, material y distribución de] lugar de trabajo específicos, tomando en consideración al personal promedio, la fatiga y la asignación de tiempos de retrasos. El tiempo Estándar es, en teoría, algo que se puede lograr cuando: Se elimina la necesidad de rehacer o desechar un trabajo, se dispone de toda la herramienta de producción, se estabilizan los requerimientos de ingeniería, se eliminan los retrasos de las máquinas, la fuerza laborar concuerda perfectamente con los requerimientos de programación, no hay escasez de piezas ni de materiales, los empleados se han familiarizado con todos los aspectos del trabajo y, las actividades se han repetido muchas veces en un ambiente estable, es decir, de cientos a miles de veces. A.2. Curva de Mejoramiento: La variación real del tiempo con respecto al tiempo estándar puede clasificarse como variación de aprendizaje, logística, técnica o diversas. Debe notarse en la figura siguiente que, éstas categorías de variación con respecto al estándar, se enfocan al estándar, sobre el periodo que lleva a producir X unidades. Cada una de estas categorías de variación del estándar comprende una oportunidad real de mejoramiento, lo cual requiere de una acción especifica de la administración para eliminar los elementos que impulsan los costos. 1. Aprendizaje: Son tres los factores que afectan al aprendizaje: la pericia del operario en los métodos, el conocimiento que tenga de los productos y los proceso así como, la pérdida de aprendizaje. 2. Logística: Los factores logísticos que contribuyen a que no se logre el tiempo estándar, incluyen la disponibilidad de piezas, la complejidad de la manufactura, la programación y tasas de producción, así como la disponibilidad de maquinaria y la distribución de las instalaciones.

3. Técnicos: Entre los factores técnicos que coadyuvan a que no se logre el tiempo estándar se encuentran la ingeniería, la planeación y las herramientas, así como la calidad, todos ellos afectados a su vez, por la tecnología de vanguardia, la complejidad del producto y los asuntos relacionados con la posibilidad de producirlo. 4. Diversos: Se dan sobretodo en la parte inicial, en que se necesitan demasiadas horas extras para alcanzar la programación. De manera similar, la fatiga excesiva provocada por demasiadas horas extras y/o por tener que corregir los errores de otros. Asimismo si ocurre alguna tormenta o algún otro acontecimiento fuera de nuestro control. A.4 Estimación del Costo directo de la Mano de Obra

La exactitud y la confiabilidad de la estimación de la mano de obra en una fábrica depende de:    

Metodología bien definida y aplicada de manera consistente. Exactitud y consistencia de la estimación del tiempo estándar. Elementos de la curva de mejoramiento: Técnicos, logísticos y de aprendizaje. Mantener el control de la configuración de la variación de la base del tiempo estándar.

 

Automatización. Impacto en el cielo de vida del producto.

El fenómeno de la curva de aprendizaje abarca muchas variables, la mayoría de las cuales contribuyen a que el realizar una operación estándar tome más tiempo del estándar. Así, el predecir el punto de la curva de aprendizaje en el cual se aplica el tiempo estándar, se considera más un “arte” que una “ciencia”. En resumen existe un importante grado de vulnerabilidad si no se puede estimar, de manera exacta, la mano de obra fabril, cuando se toman en cuenta todo los factores que intervienen. B. VARIOS: La aplicación más importante de las curvas de aprendizaje está en la estimación de los costos futuros. Wright notó una tasa predecible en la reducción de costos (mejoramiento) en la cual el costo unitario acumulado decrecía de acuerdo con un porcentaje constante conforme aumentaba la cantidad acumulada de acuerdo con otro porcentaje constante. La curva de aprendizaje es, en realidad, una representación matemática, gráfica o tabular, de la manera en que se reducen los recursos conforme se repite la fabricación de un producto. Así, la curva de aprendizaje se usa más que nada, para predecir los costos de producción, a partir de los costos históricos conocidos de los productos en fabricación. La unidad de medida es, por lo general, horas unitarias de mano de obra necesaria del operario. En la manufactura, se usan curvas de mejoramiento representativas para planear las necesidades de fuerza laborar, estimar el desempeño que en realidad se espera de la mano de obra (horas por unidad), establecer los precios de ventas y decidir si se hace o se compra, juzgar los pagos de incentivos saláriales, en su caso, evaluar la eficiencia organizacional, evaluar las propuestas de de capital para el equipo, crear una programación de entrega eficiente, así como estimar los costos de arranque de un nuevo producto para amortizarlos con el costo estándar del mismo En el sector aéreo espacial y de defensa, las curvas de aprendizaje se usan extensamente para estimar las horas unitarias futuras. Sabiendo cuáles fueron las primeras horas unitarias y cuál ha sido el porcentaje del desempeño de la curva de aprendizaje, se pueden predecir las horas unitarias esperadas.

BIBLIOGRAFÍA:

1. Ewood S. Buffa. Modern Production Managment. Fifth Edition, A Wiley / Hamilton Publication. Page 120-124 2. Richard J. Hopeman. Administración de Producción Y Operaciones. Cia Editorial Continental S.A de C.V. México. Páginas 212 - 217. 3. David J. Sumanth Ph.D. Ingeniería y Administración de la Productividad. Mc. Graw Hill, Páginas 411 - 417 4. James L. Riggs. Sistemas de Producción. Editorial Limusa Mexico. 1976. Páginas 525 –535.