sábado, 20 de enero de 2018

Mensajes amables de fin de semana: los habanos, la ecuación del calor de Fourier, las iguanas de Camaguey y yo


Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:


Lo primero, pedir disculpas porque, como prometía con estos mails amables, nada más lejos de mi intención que divulgar cosas conflictivas, perjudiciales o incorrectas
Pero me vais a permitir que cuando hable de ese pequeño pecado que es fumar un puro de vez en cuando, eso sí sin dependencias; eso es algo más, ……diferente diría yo, a fumar cigarrillos
Ya dediqué un primer post a esto; voy, con este segundo, a divulgar un poco más esta liturgia que a algunos nos hace felices
En primer lugar, vaya esta aclaración siempre por delante, estoy hablando de fumar un par de puros los fines de semana
Con mi familia, tengo acordado que, los tres cuartos de hora que me dura un puro como el “Wide Churchill”, uno de mis favoritos, cumplimos una regla básica: “Problemas/obligaciones/recordatorios/etc., antes o después de esa hora”
En verano, en la terracita que tengo, fumar un puro mientras veo las estrellas es todo lo que necesito para ser feliz
En invierno es más complicado ( dentro de casa, por supuesto, no fumamos ), pero bueno, se abriga uno un poco y tampoco es para tanto

En las próximas líneas, voy a aprovechar la excusa de los puros para hacer una “navegación en Internet por otros temas”….no valdrá para nada, pero con esto me divierto mucho más que viendo la tele
Vamos allá:

Las claves para encender bien un puro…y la ecuación del calor de Fourier
Se empieza quemando poco a poco la corona externa, sin chuparlo
Se mantiene el puro en una mano, a distancia, y con el encendedor a 90º, se debe quemar primero la corona externa completa
Se va girando poco a poco el puro, los 360 grados, hasta que tenemos una corona resplandeciente, uniformemente quemada
Cuando ya hemos terminado esta fase, se acerca uno la llama al centro y, ahora sí, poniéndoselo en la boca, se va aspirando suavemente, a pequeñas bocanadas, para quemar la parte central
Hay que aspirar hasta que la llama llegue al tabaco; en ese momento hay que dejar de aspirar, y se sigue girando
El “poka-yoke” para saber si está uniformemente encendido es soplar suavemente sobre la parte encendida
Siguiendo este método, es casi imposible que se apague el puro
La clave de esta forma de encender el puro es que, si tenemos caliente la corona, al aplicar la llama a la parte central el calor se queda por el centro más, antes de huir a la parte externa, lo que hace que la totalidad de la sección del puro quede uniformemente quemada
Pero vamos, confirmación de lo que dice la ecuación del calor de Fourier, que define matemáticamente que el flujo de calor entre dos zonas a diferentes temperaturas depende del gradiente ( o sea la diferencia de temperaturas ) que haya al inicio 
Para dudas técnicas, la ecuación del calor de Fourier, que define matemáticamente cómo se propaga el calor entre dos extremos de una varilla que están a diferentes temperaturas:


Ejemplo de aplicación de la Ley de Fourier:

viernes, 19 de enero de 2018

Mi visita a OPEL Figueruelas de esta semana, una mezcla de belleza y sentimientos


Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:


El miércoles fui a dar una vuelta por la que fue mi casa durante siete años, la fábrica que tiene OPEL en Figueruelas, a unos 30 km de Zaragoza
Para mí siempre será General Motors ( quizás algunos no lo sepáis, pero ahora los nuevos dueños de Opel son los del Grupo PSA )
Suelo ir cada dos años, por varias razones
La primera, para visitar viejos amigos; la segunda, para estar en el estado del arte de la Ingeniería de Fabricación
Entré en General Motors en Febrero de 1982; el primer Corsa salió de la línea de montaje en Agosto de ese año
Creo que, desgraciadamente, pertenezco a la última generación de españoles que ha tenido la maravillosa oportunidad profesional de asistir a la puesta en marcha de una fábrica de automóviles en España….por supuesto, espero equivocarme
Mi trabajo allí estaba relacionado con los autómatas de los sistemas de manipulación, transporte y almacenaje
Evidentemente, no fui el responsable directo de los diseños originales, porque la misión de los españolitos que contrataron eran estar “pegados”, los dos primeros años, cada uno a los alemanes que tenían la responsabilidad y los conocimientos directos
Mi jefe se llamaba Willems; a él le dieron los americanos una orden sencilla: “Sr Willems, HOY aquí solo hay cabras; aquí tiene 200.000 millones de ptas; en 1.000 días tiene que salir un coche por minuto
Anécdotas, todas las que se quieran y unas pocas más
Algunas de ellas están en diferentes entradas que he dedicado a este tema en mi blog “Historias del LEAN”; ahí van algunos links:

 La GENERAL MOTORS, Florencio, Willems y yo:
( La anécdota de ese navarro inolvidable, Florencio, en mitad de un Planning Coordination Meeting ( Ingeniería y Proveedores, para seguimiento semanal del Planning de Puesta en Marcha de la Fábrica….¿os imagináis qué Planning? ) con unas 50 personas y traducción simultánea inglés, alemán y español….!!!esa anécdota nunca se nos olvidará a todos los presentes!!!! )

El LEAN y yo:
( Las tres preguntas clave que me hicieron en el proceso de selección para entrar a formar parte de General Motors )

Para alguien que ha trabajado tanto años en Ingeniería de Fabricación, ver una fábrica como ésta le produce una sensación de belleza, ….es la misma sensación que cuando un pintor se pone delante de una obra maestra
Este post NO es para entrar en detalles, solo decir que mi paso por esas queridas tierras de Aragón me marcó para siempre, tanto a nivel personal como profesional……porque, eso sí, como en Zaragoza hace mucho frío en invierno ….. pues llegué soltero y salí casado……!!es broma, querida maña!!! 
Lo curioso es que conocí a mi mujer cuando ambos estábamos recibiendo formación ( cada uno en los suyo; ella era técnica de Sistemas ) en la Central de Opel, en Ruesselsheim, cerca de Frankfurt ….habré ido allí más de 50 veces a lo largo de esos siete años……!Alemania, por multitud de razones tanto personales como profesionales, mi segunda patria!!!

Mil gracias José Mari, por la cordialidad de tu acogida este pasado miércoles, y por el tiempo que nos dedicaste


Que disfrutes cada hora del fin de semana

Un cordial saludo

Alvaro Ballesteros

viernes, 12 de enero de 2018

Mensajes amables de fin de semana: logran, por primera vez, que el tiempo fluya hacia atrás



Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:

Por una de esas casualidades de la vida, han coincidido en pocos días el mail que mandé el pasado fin de semana sobre los fundamentos, según mis humildes entendederas, de la esa maravillosa máquina que ayuda a salvar muchas vidas cada día en los hospitales de todo el mundo, la Resonancia Magnética, con una noticia que ha creado un shock en toda la comunidad científica mundial:


Logran, por primera vez, que el tiempo fluya hacia atrás





Adjunto los comentarios que he considerado más interesantes de este link

En nuestra experiencia cotidiana el tiempo transcurre, siempre, en una única dirección, esto es, desde el presente hacia el futuro. La materia envejece y se corrompe, los niños crecen, los adultos se hacen viejos y a nadie se le ocurriría quedar con un amigo “hace tres horas”.
Sin embargo, y desde hace décadas, los científicos se preguntan si el Universo “debe” por fuerza avanzar y desarrollarse en esa única dirección. ¿Por qué no al revés? Sobre todo teniendo en cuenta que, en el mundo de las partículas subatómicas, esas de las que todo y todos estamos hechos, las leyes de la Física son simétricas con respecto al tiempo. O lo que es lo mismo, funcionan igual con independencia de que el tiempo transcurra hacia delante o hacia atrás. Es al pasar al nivel macroscópico cuando todo parece “elegir” moverse únicamente hacia el futuro. El físico Arthur Eddington bautizó esta situación, a principios del siglo pasado, como “la flecha del tiempo”.
La razón por la que esta “flecha” apunta siempre en una dirección, pero no en la otra, es uno de los mayores rompecabezas científicos de todos los tiempos. Y la respuesta clásica para que las cosas sean así es que la flecha del tiempo se desprende de la Segunda Ley de la Termodinámica, que establece que la entropía, o el desorden, siempre aumenta dentro de un sistema cerrado.
Es por eso, por ejemplo, que la leche se mezcla fácilmente con el café o el té, pero nunca vuelve a emerger limpia y pura de una taza de café con leche; o que un huevo, una vez frito, jamás volverá a ser un huevo crudo; o que el calor fluya siempre desde el objeto más caliente hacia el más frío, y nunca al contrario.
Otra razón importante para que las cosas funcionen tal y como vemos son las condiciones iniciales del sistema. Y por motivos que aún escapan a nuestra comprensión, el Universo primitivo estaba muy caliente y su energía se distribuía uniformemente por todas partes. Lo cual es un estado de baja entropía en un sistema dominado por la gravedad. Con el paso del tiempo, en efecto, la entropía del Universo no ha dejado de aumentar, y eso es lo que determina la dirección de la flecha del tiempo.
“Desfreír” un huevo
Ahora, un equipo internacional de investigadores liderado por Kaonan Micadei, físico en la Universidad Federal ABC, en Brasil, se ha preguntado qué sucedería al modificar las condiciones iniciales de un sistema cerrado. Es decir, si el estado inicial de un sistema determina la dirección de la flecha del tiempo, ¿sería posible crear, aquí en la Tierra, sistemas cerrados cuyas condiciones iniciales obliguen a la flecha del tiempo a apuntar en la dirección opuesta? Si la respuesta fuera afirmativa, dentro de ese sistema los huevos fritos podrían “desfreirse” de forma espontánea y el calor podría fluir de los objetos más fríos a los más calientes.
La respuesta es que sí. Micadei y su equipo, en efecto, han logrado, por primera vez, construir un sistema de estas características. Y, efectivamente, en su experimento la flecha del tiempo apunta en dirección contraria, permitiendo a los investigadores comprobar cómo un objeto frío es capaz de aportar calor a otro más caliente, algo impensable en nuestra realidad cotidiana. El trabajo, publicado en arXiv.org, abre las puertas al desarrollo de toda una nueva generación de dispositivos en los que el tiempo se mueve hacia atrás, en lugar de hacia delante.
La investigación, por supuesto, no nos permitirá emprender un viaje al pasado para ver dinosaurios, pero sí que podría decirnos por qué nuestro Universo está “atrapado” en una calle de un solo sentido.
Entrelazamiento cuántico
El exótico sistema creado en laboratorio por los investigadores es una mezcla de cloroformo disuelto en acetona. El cloroformo (CHCl3), está formado por un átomo de carbono, otro de hidrógeno y tres de cloro, un escenario perfecto para llevar a cabo experimentos de física cuántica, que es capaz de manipular los espin (una especie de rotación interna) de los núcleos de carbono e hidrógeno gracias a una técnica denominada resonancia magnética nuclear.
La idea era alinear los núcleos por medio de un potente campo magnético. Los físicos usaron pulsos de radio para invertir uno o ambos espins, y consiguieron que ambos se entrelazaran. El entrelazamiento es un extraño, pero bien conocido proceso cuántico en el que dos partículas comparten la misma existencia de forma que, como si de dos gemelos microscópicos se tratara, lo que le sucede a una es inmediatamente “sabido” por la otra, con independencia de la distancia que las separe. Después, una vez entrelazados, al escuchar las señales de radio emitidas por los núcleos los físicos pudieron determinar cómo evolucionaban sus estados cuánticos.
Al mismo tiempo, los núcleos de los átomos de carbono e hidrógeno estaban en contacto térmico, lo que significa que la energía térmica podía fluir entre ambos. Los investigadores podían controlar la temperatura de los dos núcleos y calentarlos de forma independiente gracias a la resonancia magnética nuclear. En estas condiciones, lo lógico sería que, como sucede en el mundo real, el calor fluyera desde el núcleo más caliente hacia el más frío. Pero Micadei y su equipo observaron justo lo contrario.
La clave para lograrlo fue, como se ha dicho antes, el entrelazamiento, el fenómeno que Micadei y sus colegas explotaron para crear el conjunto único de condiciones iniciales que permiten que, dentro de ese sistema, el tiempo corra hacia atrás.
El resultado fue la creación de un tipo de “motor” capaz de impulsar la energía térmica en la dirección opuesta a la que nos es familiar. “Observamos -reza el artículo- un flujo de calor espontáneo desde el sistema frío al caliente”.
Escala macroscópica
El hallazgo tiene importantes implicaciones para nuestra comprensión de la naturaleza del tiempo, y de su relación con el entrelazamiento cuántico y la entropía. “Nuestros resultados soble la flecha termodinámica del tiempo -explica Micadei- podrían también tener estimulantes consecuencias sobre la flecha cosmológica del tiempo”. Lo cual da a entender que procesos parecidos a los descritos en su experimento podrían ser responsables de las condiciones iniciales del Universo, el sistema en que vivimos, y explicar por qué el tiempo fluye en la dirección que observamos.
Otro aspecto significativo de este trabajo, de naturaleza más práctica, es que los fenómenos observados por los investigadores no se limitan solo a los sistemas microscópicos, sino que funcionan también a escala macroscópica, con un gran número de moléculas implicadas. Por lo tanto, estos resultados podrían desembocar en una nueva generación de dispositivos en cuyo interior el tiempo correría al revés, y que serían capaces de conducir la energía térmica de objetos fríos a otros más calientes.

(Fin del citado artículo)


Y ahora, un resumen de mi mail del  pasado fin de semana ( sobre las claves del funcionamiento de la Resonancia Magnética ) sacado de dos links, uno de la Universidad de Santiago de Compostela y otro de la Universidad Autónoma de Madrid
1.Información sacada del Link de la Universidad de Santiago de Compostela:


Situación fuera del equilibrio
Un pequeño pulso en la región de las radiofrecuencias (MHz) aplicado en un plano perpendicular al campo magnético del imán genera un segundo campo magnético (dirección B1) que puede inducir transiciones (cambios de población) entre los estados del espín. Esto sucederá cuando el pulso tenga exactamente la energía exacta DE que separa los dos estados +½ y -½, o dicho de otro modo, cuando su frecuencia coincida con la frecuencia de Larmor.




Fig. Un pulso de la frecuencia adecuada (radio-frecuencia) induce transiciones que perturban las poblaciones de equilibrio de los espines nucleares.
A nivel macroscópico, durante el tiempo que dura el pulso, este segundo campo magnético se producen rotaciones de los espines nucleares "imanes". Cuando el pulso deja de aplicarse los espines dejan de rotar y quedan alineados (un pequeño exceso de población), en una dirección en principio arbitraria que puede no ser la misma que la situación de equilibrio.






Fig. Situación fuera del equilibrio creada tras la aplicación de un pulso de la frecuencia adecuada (radio-frecuencia)
Los pulsos producen rotaciones de la magnetización neta en determinadas direcciones, esto puede representarse por medio de un diagrama con ejes cartesianos, lo que se conoce como modelo vectorial:




Fig. Un pulso de radiofrecuencia consiste en un campo magnético adicional B1 aplicado a lo largo de un eje situado en el plano x-y durante un tiempo limitado. El sistema de espines absorbe energía y la magnetización neta M rota un determinado ángulo hacia el plano x-y mientras dure el pulso. En la figura el pulso se aplica durante un determinado tiempo hasta conseguir girar la magnetización 90º en torno al eje y hasta llevarla exactámente sobre el eje x.
Cuando el pulso cesa, los espines nucleares que se encuentren en situación fuera del equilibrio, tienden a recuperar espontáneamente el estado inicial de población de equilibrio. Esto se consigue emitiendo el exceso de energía en forma de una onda de radio a la frecuencia de Larmor de los espines. Esta señal es amplificada y digitalizada convenientemente y es lo que se conoce como un espectro de RMN.






Fig. Cuando el sistema regresa a la situación de equilibrio se emite una onda llamada FID que da lugar al espectro de RMN
A nivel macroscópico la vuelta a la situación de equilibrio lleva a la situación inicial donde los pequeños imanes están alineados con B0:






2.Información sacada del siguiente Link de la Universidad Autónoma de Madrid:




La magnetización transversal en el plano xy, que gira a la frecuencia de resonancia de los núcleos en cuestión y que decae con el tiempo, induce una rf en la bobina receptora. Después de la debida amplificación, la rf se mide en intervalos muy cortos de tiempo. Cada medida se lleva a una posición de memoria del ordenador. Al cabo de 2-3 min. el ordenador ha almacenado miles de medidas, cuyos puntos, representados de forma consecutiva, forman una función senoidal compleja, denominada FID.




La FID es por tanto una medida de la vuelta al equilibrio. Para ello, la señal de rf se ha convertido (digitalizado) en miles de puntos (TD) durante el tiempo de medida, denominado tiempo de adquisición (AQ).
La FID está constituida por una composición de señales senoidales, cada una correspondiente a una señal del espectro. Esta señal necesita de un tratamiento posterior para convertirla en el espectro.




Las frecuencias encerradas en una FID pueden desenmascararse mediante la función matemática de la transformada de Fourier (FT). Aplicada la ecuación integral compleja de la FT a cada punto de la FID, que está definida en el dominio del tiempo (AQ), se obtiene un nuevo conjunto de puntos, que es el verdadero espectro rmn, en el dominio de las frecuencias.

(fin de información sacada de los links citados, para aclarar el principio de funcionamiento de las Resonancias Magnéticas que se hacen cada día en los hospitales de todo el mundo )


Conclusiones
Vuelvo a poner de nuevo la idea clave del experimento anunciado por estos científicos de la Universidad ABC de Brasil
La idea era alinear los núcleos por medio de un potente campo magnético. Los físicos usaron pulsos de radio para invertir uno o ambos espins, y consiguieron que ambos se entrelazaran. El entrelazamiento es un extraño, pero bien conocido proceso cuántico en el que dos partículas comparten la misma existencia de forma que, como si de dos gemelos microscópicos se tratara, lo que le sucede a una es inmediatamente “sabido” por la otra, con independencia de la distancia que las separe. Después, una vez entrelazados, al escuchar las señales de radio emitidas por los núcleos los físicos pudieron determinar cómo evolucionaban sus estados cuánticos.
Al mismo tiempo, los núcleos de los átomos de carbono e hidrógeno estaban en contacto térmico, lo que significa que la energía térmica podía fluir entre ambos. Los investigadores podían controlar la temperatura de los dos núcleos y calentarlos de forma independiente gracias a la resonancia magnética nuclear. En estas condiciones, lo lógico sería que, como sucede en el mundo real, el calor fluyera desde el núcleo más caliente hacia el más frío. Pero Micadei y su equipo observaron justo lo contrario.
La clave para lograrlo fue, como se ha dicho antes, el entrelazamiento, el fenómeno que Micadei y sus colegas explotaron para crear el conjunto único de condiciones iniciales que permiten que, dentro de ese sistema, el tiempo corra hacia atrás.
El resultado fue la creación de un tipo de “motor” capaz de impulsar la energía térmica en la dirección opuesta a la que nos es familiar. “Observamos -reza el artículo- un flujo de calor espontáneo desde el sistema frío al caliente”.


¡!!!! Chapeau !!!!!!!si esto es así, ……. !!!!la física que conocemos, patas arriba!!!!

Detalles adicionales de este impactante experimento se pueden encontrar en los siguientes  links:

Arrow of time’ reversed in quantum experiment:

Scientists REVERSE TIME in experiment breaking 2nd law of thermodynamics:


Termino con el resumen hecho por el MIT el 22 de Diciembre de 2017:

Physicists Demonstrate How to Reverse of the Arrow of Time:

One of the more curious challenges in physics is to understand the nature of time. At the microscopic level, the laws of physics are symmetric with respect to time—they work just as well whether time runs forwards or backwards. But at the macroscopic level, processes all have a preferred direction. The great physicist Arthur Eddington called this the “arrow of time.”
Just why this arrow points in one direction but not the other is one of the great scientific puzzles. The standard answer is that the arrow of time follows from the Second Law of Thermodynamics—that disorder, or entropy, always increases in a closed system.
That’s why milk mixes easily in tea but never emerges from a brew, why scrambled eggs never spontaneously unscramble, and why your morning mug of coffee heats your hands as you hold it and not the other way around.




But there is another factor at work—the universe’s initial conditions. For reasons unknown, the early universe was hot and its energy distributed evenly. This is a low-entropy state for a system that is dominated by gravity. 
Over time, the entropy has continually increased, and this is what has largely determined the arrow of time.
But that raises an interesting possibility. If the initial conditions determine the arrow of time, perhaps it is possible to create systems on Earth with initial conditions that force the arrow of time to run in the opposite direction. In these systems, eggs could spontaneously unscramble and heat could flow from cold objects to hot ones.
Today, Kaonan Micadei at the Federal University of ABC in Brazil and a few pals have built such a system for the first time. In their experiment, the arrow of time runs in reverse, allowing them to observe a cold object heating up a hotter one. The work raises the possibility of a new generation of devices in which the arrow of time runs backwards.
The exotic new system is a mixture of chloroform dissolved in nail polish remover, or acetone. Chloroform—CHCl3—consists of a single carbon atom, a single hydrogen atom, and three chlorine atoms.
This creates a perfect playground for quantum physicists, who are able to manipulate the nuclear spins of single carbon and hydrogen nuclei using a technique called nuclear magnetic resonance.
The idea is to align the nuclei using a strong magnetic field. Physicists then use radio pulses to flip one or both spins, causing them to become correlated or entangled. And by listening to the radio signals emitted by the nuclei, the physicists can work out how the quantum states of the nuclei evolve.
At the same time, the carbon and hydrogen nuclei are in thermal contact, meaning that heat energy can flow from one to the other. The team can control the temperature of both nuclei by selectively heating them using nuclear magnetic resonance. When one nucleus is hotter than the other, heat naturally flows from the hot one to the colder one.
In the new experiment, Micadei and co have observed the opposite. And the key is to entangle the nuclei in advance. Entanglement is the strange quantum process in which two quantum particles share the same existence. It is this phenomenon that Micadei and co have exploited to create the unique set of initial conditions that allow time to run backwards.
When the nuclei are entangled, the correlation places extra limits on the way the particles behave, resulting in a kind of engine that drives heat energy in the opposite direction. “We observe a spontaneous heat flow from the cold to the hot system,” say the team.
That has important implications for our understanding of time and its relationship to entanglement and entropy. “Our results on the thermodynamic arrow of time might also have stimulating consequences on the cosmological arrow of time,” say Micadei and co, hinting that similar correlations may be responsible for the universe’s initial conditions.
A significant point in this work is that the phenomenon is not limited to microscopic systems. Indeed, these NMR experiments work on a macro scale in which huge numbers of molecules contribute to the observed signal. So the result may also allow a new generation of devices that drive heat from cold regions to hot ones.
Interesting work on the fundamentals of time.




Que disfrutes cada hora del fin de semana

Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros
















Aunque no seamos conscientes de ello, el futuro de nuestra Empresa está en crear flujo LEAN en el Proceso de Industrialización/Modificaciones de Producto/Ofertas


Estimad@s Cllientes y/o amantes del LEAN:

Vamos a dedicar este escrito a reflexionar sobre la excelencia LEAN en el Proceso de Industrialización
Cuando hablamos de industrialización, hay muchas Empresas que dicen “ese no es mi problema”, porque nosotros industrializamos nuevos productos muy de tarde en tarde, los centros de decisión están lejos de aquí y no podemos hacer nada, etc.
Pero nada más lejos de la realidad
Industrializar es sugerir modificaciones de producto para ser más baratos y/o dar plazos más cortos, es calcular costes y plazos en productos bajo pedido, es sugerir modificaciones para hacer más fácil la fabricación, es dar ideas para mejorar la productividad ….. ¡!Industrializar bien es todo!!!  
Por todo ello, y con objeto de que el título exprese todo lo que implica, convengamos en llamar a este Proceso Clave de Negocio: Proceso de Industrialización/Modificaciones/Ofertas
Sirva un caso como ejemplo: las fábricas que hacen producción bajo pedido, en el fondo están siempre industrializando; se nos preguntará por qué, la respuesta es fácil
Cada vez que llega una nueva oferta, tenemos que penetrar lo suficiente en el producto para conocer lo siguiente:
-Si el producto se puede fabricar
-En caso positivo, cuánto cuesta hacerlo, o lo que es lo mismo, cuales son los costes
-Para saber los costes, hay que definir con cierta precisión las rutas y los tiempos
-Por último, pero no menos importante, sobre todo si nos estamos jugando la vida en ello, tenemos que dar, en medio de la marabunta de nuestra producción, una fecha de entrega corta y fiable
Nos gustaría insistir un poco en este último punto: para dar una fecha fiable, tenemos que estar seguros de que podemos hacer las pruebas, en producción, con suficiente rapidez para que la fecha no se nos vaya del plazo que el Mercado considera como estratégico; hacer pruebas en plena producción interrumpe el ritmo diario de la fábrica: si nuestra fábrica es poco flexible, el responsable de producción nos dará largas y se enfadará cada vez que hagamos la prueba; si ya somos capaces de gestionar con naturalidad lotes cortos ( porque hemos hecho los deberes LAN en la Fábrica ), el responsable de producción será mucho más amable…….. porque habremos conseguido que la prueba pase por el proceso productivo como un lote corto más  
Y aquí está la madre de todas las batallas: nuestra experiencia de muchos años en Consultoría nos dice que la clave para que muchas Empresas españolas ( dentro de estructuras de Multinacional ) eviten la deslocalización es que sean capaces de industrializar en un tiempo mínimo……por supuesto, con calidad y costes competitivos
Pero no es tan fácil ser bueno industrializando. Para ello, debemos haber sentado los cimientos sólidos en los dos Procesos Clave de Negocio anteriores, el de Fabricación y el de Gestión de Pedidos

Mucho de vosotros ya conocéis el camino que recomendamos para la migración hacia la  Excelencia LEAN ENTERPRISE:




En este escrito nos estamos centrando en la tercera etapa
Ello quiere decir que ya hemos creado flujo en Fabricación y en Gestión de Pedidos
Por tanto, ya hemos conseguido aproximarnos, entre otras cosas, a los cero defectos, a los cero retrasos y a los cero papeles
Ahora vamos a ver cómo conseguimos los cero bucles de iteración por fallos en la primera industrialización: en una palabra, cómo conseguir una buena industrialización al primer intento
Evidentemente, sino no sería Metodología/enfoque LEAN, lo que buscamos es crear flujo en todos los protagonistas involucrados en la industrialización
Pero aquí no estamos hablando de flujos físicos sino de flujos de información
Eso pasa por definir claramente dónde deben residir las distintas funcionalidades asociadas a los diferentes Sistemas de Información implicados en el Proceso de Industrialización
 ¿Dónde hay que gestionar las modificaciones de diseño, las versiones sucesivas de diseño, las diferentes vistas/formas de gestión que se necesitan a lo largo del Ciclo de Vida de un Producto/Servicio, etc.?
¿Cómo se comunican entre sí  los módulos relacionados con el diseño con los módulos del ERP?
Estamos hablando de acertar en la fusión ERP y los distintos Sistemas asociados a las funcionalidades PLM (relacionadas con el Ciclo de Vida de los Productos/Servicios)
En estos casos, una decisión no correcta de dónde tiene que estar cada cosa, probablemente nos esté condicionando no solamente la productividad de los propios departamentos involucrados sino también las capacidades estratégicas de toda la Empresa

La experiencia de muchos casos diagnosticados nos indica que la falta de flujo en esa parte crucial de la Cadena de Valor de muchos Clientes es consecuencia de dos razones fundamentales:
-En el momento de la concepción del ERP (o en su desarrollo posterior, vía actualizaciones/parches), se creó ahí una Catedral pre-LEAN que, en sí misma, es la fuente del atasco, porque la burocracia/tiempo necesarios para hacer las cosas vía el ERP existente (en la mayoría de los casos el SAP) se convierte en sí mismo en Cuello de Botella
-Las funcionalidades PLM relacionadas con el Ciclo de Vida del Producto no se hablan entre sí, por lo que la imprescindible integridad de los datos se ha de llevar a cabo con esfuerzos ímprobos de los diferentes departamentos, lo que, en sí, es limitante a la hora de abordar nuevos Proyectos, nuevos diseños o nuevas ofertas   

Las Empresas que realmente aciertan en esta fusión ERP+PLM+LEAN consiguen unas mejoras, respecto a las que no lo hacen, bastante significativas:  
-Un 50% más de Proyectos abiertos (caso de empresas que hacen Proyectos bajo pedido)
-Un 30% más de diseños (con acortamientos muy significativos de los plazos de lanzamiento de Nuevos Productos)
-Un 50% más de ofertas (incrementando de forma sustancial las operaciones de Alto Valor Añadido de la Fuerza Comercial)  

En algún escrito anterior hemos reflexionado sobre las arquitecturas óptimas para crear flujo en Industrialización/modificaciones de Producto/Ofertas en Empresas que diseñan y/o fabrican productos de elevada complejidad que están sometidos a modificaciones constantes, ya sea por necesidades de personalización de los clientes o por modificaciones propias de diseño

Los conceptos clave de la arquitectura de Sistemas que buscamos son los siguientes:
-Las bases de datos empleadas para el diseño deben estar fuera del SAP
-Las aplicaciones que se emplean para diseñar el producto ( tipo CAD, PRO/ENGINEER, etc. ) deben estar fuera de SAP
-Tiene que haber un software que gestione el Ciclo de Vida del Producto, y debe estar, por supuesto, fuera de SAP
-Este Software debe ser capaz de presentar, bajo petición, las diferentes vistas que se necesitan del Producto: la forma como ve el producto la Ingeniería de Diseño no tiene nada que ver con la forma en que lo visualiza la Ingeniería de Producción, y ambos nada que ver con cómo lo necesita Mantenimiento, o cómo se necesita para la correcta instalación en Obra, o la forma de ver el producto que manejan los comerciales para hacer ofertas, etc.
-En cuanto alguien hace modificaciones en su vista, el software de Ciclo de Vida debe ser capaz de modificar automáticamente el resto de las vistas de todos los involucrados citados
-Las ofertas, su gestión, la rápida generación de nuevas ofertas, el rápido y preciso cálculo de coste, la fecha de entrega fiable.. y corta, debe estar también fuera del SAP
-Hacer ofertas no es nada más que otra fase del Ciclo de Vida del Producto; el PLM nos presenta la información básica, actualizada, que se precisa en este caso para calcular el nuevo coste, según la nueva BOM 
-Para disminuir el No Valor/burocracia de las ofertas, nos apoyamos en configuradores de ofertas, que, al igual que lo ya comentado en los configuradores de producto, nos ayudan, con sistemas poka-yoke a prueba de fallos al 100%, a evitar incompatibilidades/incongruencias en la oferta generada   

Todos los puntos anteriores piden una arquitectura de Sistemas como la siguiente:




El pilar fundamental de todo esto está en los sistemas PLM (Product Life Management) y sus interconexiones con los Sistemas de Diseño, Producción y Documentales
Diseñamos en CAD, PRO/ENGINIEER, etc., sacamos las BOM del PLM, y devolvemos ahí los resultados del nuevo diseño
Las nuevas BOM se mandan a SAP, que solamente trabaja con las BOM actualizadas
En los Sistemas de diseño tenemos configuradores de Producto que ayudan a diseñar más rápido productos parecidos y a diseñar a prueba de fallos, vía formularios/plantillas inteligentes que nos ayudan a evitar diseños incompatibles ( poka-yokes a prueba de fallos al 100%, que aseguran que si se mete una opción no se puede poner esta otra, …) : estos configuradores ayudan a mejorar enormemente la productividad del Departamento de Ingeniería de Diseño
El CAD se comunica automáticamente con el PLM
El PLM se comunica automáticamente con el SAP
El PLM actualiza automáticamente la documentación de los nuevos BOM en los Gestores Documentales

En fin, reitero, tanto para sobrevivir dentro de una Multinacional contra los enemigos internos (los más peligrosos, que están en los países de bajo coste) como para hacerlo dentro del propio país compitiendo con Empresas mucho más grades (y casi siempre más lentas a la hora de reaccionar), es totalmente fundamental crear flujo LEAN en el Proceso de Industrialización(Modificaciones/Ofertas
Argumentos: ya conocéis de sobra los míos...TOYOTA, la creadora del LEAN, hoy por hoy diseña en la mitad de tiempo que la competencia
Los que se plantean migrar hacia la excelencia LEAN en el Proceso de Industrialización/Modificaciones/Ofertas no van hacia esa meta por moda…van al futuro



Que disfrutéis cada hora del fin de semana
Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros



sábado, 6 de enero de 2018

Mensajes amables de fin de semana: mi columna, la Resonancia Magnética, la Mecánica Cuántica y la Transformada de Fourier


Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:

Soy un hombre “biónico”: tengo un implante de titanio entre dos vértebras cervicales, que me lo pusieron hace unos años para corregir un disco intervertebral que estaba ya bastante deteriorado
Hace pocas semanas, me hicieron una resonancia magnética para ver qué tal va la cosa por ahí
La verdad es que, cuando el neurocirujano te enseña las imágenes de tu columna te quedas impresionado por la precisión y nitidez de las mismas; parece magia que podamos ver con “esos ojos de la ciencia” las interioridades de nuestra columna
Pongo un caso sacado de Internet ( no es mi columna, pero para los efectos del presente escrito, da lo mismo )


Examen de imágenes por resonancia magnética de la columna lumbar



Una vista lateral de la columna lumbar muestra discos, canal espinal y raíces nerviosas normales (ver figura 1). Las raíces nerviosas normalmente flotan en el canal lleno de líquido. La figura 2 muestra una pequeña hernia de disco que avanza hacia el canal en dirección a las raíces nerviosas.

El resto del presente escrito está dedicado a profundizar un poco en las bases físicas de esta maravilla que nos brinda la ciencia….y a expresar una vez más mi enorme admiración por lo transcendental que fue para el género humano el descubrimiento que hizo Fourier de su famosa transformada

La Resonancia Magnética es Mecánica Cuántica en estado puro
Lo que más me maravilló la primera vez que me lo explicaron es de qué forma tan elegante llegamos al corazón del núcleo, sin preocuparnos de otras fuerzas que, como en el caso de que interviniera la electromagnética, sería mucho más complejo

El espín nuclear
Electrones, neutrones y protones, los tres tipos de partículas que constituyen el átomo, tienen una propiedad intrínseca que se llama espín. El espín aparece de forma natural como un cuarto número cuántico de la función de onda cuando se resuelve la ecuación de onda de Schrödinger incluyendo el efecto relativista.
El espín representa una propiedad general de las partículas puede entenderse fácilmente por analogía con las propiedades de los electrones. Es sabido que los electrones que circulan por una bobina generan un campo magnético en una determinada dirección. De manera análoga, los electrones del átomo circulan alrededor del núcleo y generan un campo magnético que llevará asociado un determinado momento angular. Existe un momento angular asociado a la partícula misma ya se trate del electrón, protón y neutrón, y éste se describe mediante el número cuántico de espín que puede tomar valores de + ½ y –½.
De particular interés para la Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es el espín de los protones y neutrones del núcleo atómico. En el núcleo atómico, cada protón se puede aparear con otro protón con espín antiparalelo (algo análogo a lo que sucede con los electrones en los enlaces químicos). Los neutrones también pueden hacerlo. Los pares de partículas que resultan de combinar un espín de signo positivo con otro negativo, da como resultado un espín neto de valor cero. Por esta razón núcleos con número de protones y neutrones impar dan lugar a un espín neto, donde el número de desapareamientos contribuye con ½ al total del número cuántico de espín nuclear, denominado I.
Por tanto, entre los elementos de la Tabla Periódica, cada isótopo de un determinado átomo, dependiendo de cuál sea el número de protones y neutrones del núcleo, va a tener un determinado valor de I.



Num.
protones
Num.
neutrones
protones + neutrones
spin I
ejemplos
par
par
par
0
12C, 16O
par
impar
impar
1/2
1H, 13C, 15N
impar
par
impar
>=1
2D, 14N


Los isótopos con I = 0 son inactivos a la RMN, los isótopos con I= 1/2 tienen una distribución esférica de carga en el núcleo mientras que los isótopos con I >= 1 no tienen una distribución de carga esférica en el núcleo, son cuadrupolares. Cuando I no es nulo, el núcleo tiene un momento angular de espín y un momento magnético asociado, µ, que depende de la dirección del espín. En los experimentos de RMN modernos lo que se hace es manipular el momento magnético.
El momento de espín angular que un núcleo puede tomar va desde +I a –I en pasos enteros. Este valor se conoce como el número cuántico magnético, m. Para un núcleo dado, el número total de estados posibles del momento angular es (2I+1). El momento angular de espín es una magnitud vectorial. La componente z del mismo (denominada Iz) está cuantizada:
Iz = m h / 2 p
m = (+I, I-1, I-2, ..., -I)
Donde h es la constante de Planck.
Comportamiento de los espines en un campo magnético estático

a) Situación de equilibrio
Podemos hacernos una imagen simplificada de lo que sucede al introducir una muestra con isótopos de espín I= ½ (por ej. 1H, 13C o 19F) dentro del campo magnético de la RMN. Estos núcleos tienen dos posibles estados del momento magnético, a menudo referidos como + ½ y -½ (también se les llama arriba y abajo o bien estados a y ß).




Las energías de los dos estados en ausencia de campo magnético externo están degeneradas, esto es lo mismo que decir que son iguales y por tanto, en ausencia de campo magnético el número de átomos (población) en el estado + ½ es el mismo que el número de átomos en el estado -½. El resultado del momento magnético global, m, que es proporcional al valor del espín es nulo.
Cuando un núcleo con espín nuclear no nulo es sometido a un campo magnético, el eje del momento angular coincide con la dirección del campo. Como resultado, el momento magnético, m, va a dejar de ser nulo ya que uno de los estados va a estar alineado con el campo magnético externo B0 (dirección +z) y por tanto es de menor energía, mientras que el otro va a estar en una dirección opuesta (dirección -z) y va tener mayor energía.



La diferencia de energía entre los dos estados del espín I= 1/2 es proporcional a la fortaleza del campo magnético externo (efecto Zeeman). El siguiente diagrama ilustra como los dos estados de espín tienen exactamente la misma energía cuando el campo magnético es cero, y que esta diverge linealmente a medida que el campo aumenta.






Fig. Diferencia de energía para los dos estados de espín de un núcleo con I = 1/2. µ es el momento magnético del núcleo en el campo.
Para un campo magnético dado en el que hay una determinada diferencia de energía DE entre los estados, existe un pequeño desvío de población hacia el estado de menor energía que resulta en un pequeño exceso de población en el estado de menor energía. La Ecuación de Bolzmann que es función de DE y de la tempertura, permite calcular cual es la diferencia de población entre los estados de espín.




Ec. Bolzmann: Nparalelo / N antiparalelo = eDE/kT
En un campo magnético el vector del espín precesiona en torno al campo mangético (eje z). Las componentes en el plano x-y varian con el tiempo a la frecuencia B0 llamada frecuencia de resonancia de Larmor (w0).




El hecho de que exista un pequeño exceso de espines en el nivel de menor energía da lugar a un vector de magnetización macroscópica neta (M). Como las componentes en el plano x-y están distribuidas aleatoriamente, la suma neta de las componentes en este plano es cero. Por tanto, en el equilibrio, existe una componente de magnetización neta que apunta en la dirección del campo magnético B0 (eje +Z)




Fig. modelo simplificado de la magnetización microscópica a) y macroscópica b) de un conjunto de espines en presencia de un campo magnético. En el equilibrio hay más espines en la dirección del campo (+z) lo que da lugar a un vector de magnetización neta M de magnitud constante.
La magnitud del vector de magnetización neta (Mz) es proporcional a la diferencia de poblaciones en el estado paralelo y antiparalelo al campo, es decir, en los estados a y b.




Podemos hacernos una imagen aproximada de lo que sucede a nivel macroscópico del siguiente modo. Los núcleos con espines I = ½ de una molécula pueden ser considerados como pequeños imanes con direcciones Norte/Sur (dos posibles estados de energía). En ausencia de campo magnético los espines se encuentran desordenados pudiendo apuntar en cualquier dirección. En presencia de un campo magnético intenso (B0) los "imanes" de los espines nucleares de la muestra tenderán a orientarse preferentemente aunque no exclusivamente en la dirección del campo magnético externo (dirección +z) generándose un pequeño exceso de población en el nivel de menor energía




Fig. Situación de equilibrio espines dentro de un campo magnético
La diferencia de energía, DE, entre los estados a y b es:
DE = (h g B0) / 2 p
La situación de resonancia entre los dos estados se consigue aplicando una radiación electromagnética (generalmente en la región de las radiofrecuencias, MHz) que tenga exáctamente el valor de energía DE. La energía de un fotón es E = hn, donde n es su frecuencia. Por tanto, la frecuencia de la radiación electromagnética requerida para producir resonancia de un determinado nucleo en un campo magnético B0 es:
n= g B0 / 2 p
Esta frecuencia de resonancia n es la que da lugar al espectro de RMN y se conoce como frecuencia de Larmor.

b) Situación fuera del equilibrio
Un pequeño pulso en la región de las radiofrecuencias (MHz) aplicado en un plano perpendicular al campo magnético del imán genera un segundo campo magnético (dirección B1) que puede inducir transiciones (cambios de población) entre los estados del espín. Esto sucederá cuando el pulso tenga exactamente la energía exacta DE que separa los dos estados +½ y -½, o dicho de otro modo, cuando su frecuencia coincida con la frecuencia de Larmor.




Fig. Un pulso de la frecuencia adecuada (radio-frecuencia) induce transiciones que perturban las poblaciones de equilibrio de los espines nucleares.
A nivel macroscópico, durante el tiempo que dura el pulso, este segundo campo magnético se producen rotaciones de los espines nucleares "imanes". Cuando el pulso deja de aplicarse los espines dejan de rotar y quedan alineados (un pequeño exceso de población), en una dirección en principio arbitraria que puede no ser la misma que la situación de equilibrio.




Fig. Situación fuera del equilibrio creada tras la aplicación de un pulso de la frecuencia adecuada (radio-frecuencia)
Los pulsos producen rotaciones de la magnetización neta en determinadas direcciones, esto puede representarse por medio de un diagrama con ejes cartesianos, lo que se conoce como modelo vectorial:





Fig. Un pulso de radiofrecuencia consiste en un campo magnético adicional B1 aplicado a lo largo de un eje situado en el plano x-y durante un tiempo limitado. El sistema de espines absorbe energía y la magnetización neta M rota un determinado ángulo hacia el plano x-y mientras dure el pulso. En la figura el pulso se aplica durante un determinado tiempo hasta conseguir girar la magnetización 90º en torno al eje y hasta llevarla exactámente sobre el eje x.
Cuando el pulso cesa, los espines nucleares que se encuentren en situación fuera del equilibrio, tienden a recuperar espontáneamente el estado inicial de población de equilibrio. Esto se consigue emitiendo el exceso de energía en forma de una onda de radio a la frecuencia de Larmor de los espines. Esta señal es amplificada y digitalizada convenientemente y es lo que se conoce como un espectro de RMN.







Fig. Cuando el sistema regresa a la situación de equilibrio se emite una onda llamada FID que da lugar al espectro de RMN
A nivel macroscópico la vuelta a la situación de equilibrio lleva a la situación inicial donde los pequeños imanes están alineados con B0:





Toda esta información la he sacado de un maravilloso link de la Universidad de Santiago de Compostela:

Siguientes pasos, una vez los espines se vuelven a desalinear

Digitalización mediante transformada de Fourier
La desalineación de los espines, es decir, la recuperación natural de la dirección y sentido de éstos una vez sometidos a la radiación electromagnética, generará unas emisiones a consecuencia de la liberación energética, los cuales serán captados por la antena receptora del escáner. Estas emisiones han de ir en concordancia con la Dim-Fase, siendo la compilación de todas estas emisiones el principio de la resonancia magnética.
Una vez finalizada toda la extracción de datos se procederá al trato de las mismas en el dominio de la frecuencia mediante el empleo de la transformada de Fourier, la cual nos facilitará la reconstrucción de la imagen final por pantalla. La frecuencia de la variación de una señal en el espacio se denomina "K", es decir, los datos compilados en el dominio de las frecuencias espaciales se denomina espacio K.
La finalidad de la creación de este espacio es poder aplicar las leyes matemáticas de Fourier, lo que permite identificar el lugar de procedencia de las emisiones en un determinado momento y, por lo tanto, su lugar de procedencia.


Explicación adicional sobre las relajaciones longitudinal y trnsversal, momento cumbre de donde proceden las imágenes de la resonancia




La desviación del sistema del equilibrio, como consecuencia de la introducción de un pulso de radiofrecuencia, provoca la aparición de magnetización transversal, en el plano xy. Cuando el pulso de rf ha cesado, el sistema tiende a volver al equilibrio. De este modo, la magnetización transversal del plano xyse extingue con el tiempo. La bobina excitadora, que ha sido conmutada a receptora, detecta este proceso de relajación al equilibrio. La magnetización transversal, que gira a la frecuencia de Larmor, induce una radiofrecuencia en la bobina que es detectada y convertida en una señal medible.




Es imposible que el campo magnético creado por el imán sea totalmente homogéneo. Las desviaciones de esta homegeneidad hacen que los nucleos "sientan" un campo ligeramente distinto dependiendo de su situación en el tubo de muestra. Así, los vectores magnéticos de los núcleos individuales, que componen la magnetización  transversal del plano xy, se abrirán en abanico, disminuyendo la intensidad de la magnetización transversal. De este modo, la inhomogeneidad del imán marca otro proceso, regulado por un tiempo T2, por el que la magnetización desaparece del plano xy con el tiempo.




En resumen, la magnetización macroscópica va desapareciendo del plano xy y recupera su posición inicial en el eje z mediante dos mecanismos distintos, regulados por los tiempos de relajación T1 y T2.
Es durante esta vuelta al equilibrio cuando se hace la medida de la señal de resonancia.




La magnetización transversal en el plano xy, que gira a la frecuencia de resonancia de los núcleos en cuestión y que decae con el tiempo, induce una rf en la bobina receptora. Después de la debida amplificación, la rf se mide en intervalos muy cortos de tiempo. Cada medida se lleva a una posición de memoria del ordenador. Al cabo de 2-3 min. el ordenador ha almacenado miles de medidas, cuyos puntos, representados de forma consecutiva, forman una función senoidal compleja, denominada FID.




La FID es por tanto una medida de la vuelta al equilibrio. Para ello, la señal de rf se ha convertido (digitalizado) en miles de puntos (TD) durante el tiempo de medida, denominado tiempo de adquisición (AQ).
La FID está constituida por una composición de señales senoidales, cada una correspondiente a una señal del espectro. Esta señal necesita de un tratamiento posterior para convertirla en el espectro.




Las frecuencias encerradas en una FID pueden desenmascararse mediante la función matemática de la transformada de Fourier (FT). Aplicada la ecuación integral compleja de la FT a cada punto de la FID, que está definida en el dominio del tiempo (AQ), se obtiene un nuevo conjunto de puntos, que es el verdadero espectro rmn, en el dominio de las frecuencias.

Esta información la he sacado de esta hermosa página de la Universidad Autónoma de Madrid:

Nota final: no puedo dejar de descubrirme una vez más ante esta nueva aplicación de la transformada que descubrió Fourier hace muchos años …….hay muy pocos casos en la historia de ciencia en que una ecuación matemática tenga tan variadas aplicaciones, que abarcan un descubrir el origen de las vibraciones en una Prensa hasta la Resonancia Magnética, pasando por supuesto por todo lo que implica esta transformada en las telecomunicaciones, ….y hasta en los formatos comprimidos de video y audio que llevamos en nuestros móviles




Que disfrutes cada hora del fin de semana

Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros