G02 1202 2018

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Contenido

EJERCICIO 1: CONFORMADO DE TUBO

El presente documento resume las características de la simulación del proceso de conformado de tubos metálicos realizado con Flexsim.


Mapa VSM del proceso

Siguiendo las directrices aportadas por el enunciado, se plantea el siguiente mapa de proceso:



Imágenes del modelo del proceso en FlexSim

A continuación, se presenta el diseño general del proceso.


En las siguientes capturas se pueden observar los diferentes parámetros mediante los cuales se han configurado tanto las máquinas procesadores como los operarios que las manejan. Cabe destacar que los tiempos de cada máquina que aparecen en el mapa del proceso se han repartido entre los que vienen requeridos por el uso de la máquina y aquellos que dependen únicamente del operario (carga y descarga).


Imagen:Operador_prensado.jpeg Imagen:Operador_punzonado.jpeg

Imagen:prensado.jpeg Imagen:punzonado.jpeg


Por último, se muestran algunos datos generales del proceso obtenidos durante la simulación. Si bien la frecuencia de trabajo es equilibrada entre los dos puestos de trabajo, el proceso de punzonado se mantiene a la espera de las primeras 20 unidades procedentes del prensado sin realizar actividad alguna durante un tiempo dado, lo cual podría ser revisado para aumentar la productividad.



El modelo puede descargarse a través del siguiente enlace: Descarga Modelo 1 FlexSim


EJERCICIO 2: FABRICACIÓN DE BASTIDORES

El presente documento resume las características de la simulación del proceso de fabricación de bastidores realizado con Flexsim.

Mapa VSM del proceso

Siguiendo las directrices aportadas por el enunciado, se plantea el siguiente mapa de proceso:



Imágenes del modelo del proceso en FlexSim

A continuación, se presenta el diseño general de la planta donde desarrollar el proceso.



En ella, se pueden distinguir dos partes claramente diferenciadas:

1. La primera de ellas la conforman una tronzadora (separador) que, de un mismo producto de entrada, obtiene dos productos diferentes (barras de distinta longitud). En la simulación, esta distinción se realiza creando dos productos de iguales características excepto por su denominación y su color. Estos subproductos se procesan de manera independiente, de tal forma que los tubos de menor longitud (470 cm) serán prensados y punzonados en sus extremos antes de pasar a la siguiente fase, mientras que los de longitud superior (500 cm) simplemente son trasladados en lotes a la siguiente fase del proceso.



En las siguientes capturas se pueden se observa la configuración tanto de la máquina tronzadora como de el operario que la asiste.


Imagen:primera_parte_proceso.jpg Imagen:primera_parte_operario.jpg


A continuación, hemos añadido las imágenes correspondientes a la configuración de la prensa y la punzonadora, además de las correspondientes a los operarios implicados e incluyendo la relativa al trasporte empleado en cada una de las ramas.


Imagen:primera_parte_final.jpg


2. En la segunda parte, los distintos subproductos son acumulados en almacenes independientes. Se pasa entonces a la estación de soldadura, conformada por dos máquinas independientes para mejorar la productividad y evitar una acumulación de subproductos en el proceso, donde un par de tubos de cada tipo son soldados sobre un utillaje (representado como un pallet) para conformar el producto final. Nótese que las soldadoras son combiners en el entorno de FlexSim. Este producto final es depositado sobre una banda de rodillos que lo conduce hacia el almacén de salida.



Seguidamente se han adjuntado las imágenes correspondientes a las configuraciones de los distintos procesos y operarios que han sido necesario emplear para el desarrollo de esta segunda parte.


Imagen:ultimaparteejercicio2.jpeg


En este proceso se ha escogido como entrada 1 barra destinada a formar tubos largos cada 2 barras destinadas a productos cortos, dado que, de lo contrario, la acumulación de productos en el almacén de tubos de 500 mm sería desmedida. Aún así, se detecta que el procesado de los tubos más cortos constituyen un cuello de botella en el proceso, produciendo una ralentización del proceso. Por ello, se recomendaría aumentar el número de máquinas destinadas al procesado de estos subproductos con el fin de acelerar la producción.

Resultados de la simulación

A continuación, se muestran los datos recopilados durante el proceso de simulación.



De esta información puede destacarse que todos los empleados presentan niveles elevados de ocupación productiva de su tiempo, a excepción del trabajador situado a la salida cuya función es la de recoger los productos terminados y almacenarlos. Los tiempos improductivos de este trabajador se podrían ver mejorados aumentando los niveles de producción mediante la eliminación de cuellos de botella. Independientemente, en este modelo sólo se representa una línea de producción, aunque en la cinta transportadora 2 desembocan productos de otras líneas, por lo que el trabajador encargado de la recogida de productos en dicha cinta tendría en realidad una tasa de ocupación mayor que la mostrada en el gráfico anterior.

El modelo puede descargarse a través del siguiente enlace: Descarga Modelo 2 FlexSim


EJERCICIO 3: FABRICACIÓN DE PRODUCTOS CON PROCESOS DISTINTOS

El presente documento resume las características de la simulación del proceso de fabricación de diferentes productos que siguen procesos distintos realizado con Flexsim.

Mapa VSM del proceso

Siguiendo las directrices aportadas por el enunciado, se plantea el siguiente mapa de proceso:


Imágenes del modelo del proceso en FlexSim

A continuación, se presenta el diseño general de la planta donde desarrollar el proceso.



Se puede observar que este diseño consiste en tres líneas de trabajo en las que se realizan diferentes operaciones. Están situadas en paralelo para optimizar el recorrido de los producto, puesto que cada uno necesitará unas operaciones diferentes. No obstante, al margen de las tres líneas de trabajo, existe una última línea al final, correspondiente al proceso de revisión de las piezas producidas por las líneas de trabajo. Este puesto de revisión se puede observar en la imagen adjunta a continuación:


Cada máquina está atendida por un operario, que también se encarga de la carga y descarga de los productos en los contenedores adyacentes. Los tiempos correspondientes a las distintas operaciones del los procesos bien recogidos por la siguiente tabla:

Seguidamente se han adjuntado las imágenes correspondientes a las configuraciones de los distintos procesos y operarios que han sido empleados.


Proceso 1:


Proceso 2:


Proceso 3:


Proceso de revisión:

Resultados de la simulación

A continuación, se muestran parcialmente los datos recopilados durante el proceso de simulación.

Análisis de los datos obtenidos

Con los datos recopilados en la tabla anterior, se pueden determinar directamente los tiempos de ciclo para cada uno de los productos, distinguiendo entre los tiempos de ciclo en cada una de las fases del proceso (cada una de las tres bancadas de máquinas) y el tiempo de ciclo total de cada tipo de producto. Así, se obtiene como resultado:

Para el cálculo de los costes, se tendrá en cuenta en el presente ejercicio el coste productivo de las máquinas y el salario de los empleados de la planta.

De este modo, asumiendo que todas las máquinas son procesadores de control numérico de la serie CNC OPTIMUM F 80, con una potencia de 9,5 kW, a un precio energético de 14 céntimos por kWh, el precio de la fabricación de las 120 piezas especificadas resultaría aproximadamente de 180,31 € por la producción del lote completo.

A este precio, se le imputa además el coste salarial de los 5 empleados de la planta, que se estima en 1152 € según convenios. Con una jornada laboral de un sólo turno para todos los empleados, con 40 horas semanales (~160 horas mensuales), y sabiendo que cada lote de 120 piezas se fabrica en un tiempo de 75,58 horas aproximadamente,se le imputa a cada pieza un coste de 22,67 € asociado al salario de los operarios. De este modo, la fabricación de 120 piezas ascendería a un total de 2901 €.

Finalmente, en la imagen adjunta puede observarse la información sobre los flujos de productos de cada máquina y la tasa de ocupación de cada empleado obtenida mediante la simulación.

El modelo puede descargarse a través del siguiente enlace: Modelo FlexSim 3

TRABAJO FINAL (TG4): SISTEMA PRODUCTIVO DE CENTROS CON MECANIZADO

El trabajo final asignado al grupo 2 consiste en una planta industrial de mecanizado en la que se fabrican piezas prismáticas en serie. La instalación cuenta con tres zonas de trabajo idénticas, y cada una de ellas está formada por un centro de mecanizado, un banco auxiliar para el mecanizado, cuatro almacenes de material y cuatro almacenes de utillaje. De cada cuatro almacenes de material, dos son de entrada y dos de salida. Además, cada zona de trabajo dispone de una grúa de bandera para trasladar las piezas.

Los productos son transportados con una carretilla desde un almacén de entrada hasta las zonas de trabajo, y de estos al almacén de salida. Cada zona de trabajo está atendida por un operario.


Mapa VSM del proceso

Siguiendo las directrices ya comentadas, se plantea el siguiente mapa de proceso:


Explicación del diseño del proceso en FlexSim

Según el enunciado, la entrega de las piezas a mecanizar se realiza mensualmente, por lo que la simulación desarrollada en FlexSim corresponde al trabajo realizado durante un mes.

Los pedidos está formados por 16 tipos de productos diferentes. Los lotes que se reciben están formados por piezas del mismo tipo, y todos los lotes de cada tipo tienen la misma cantidad de piezas. Para poder realizar una simulación correcta y que permita obtener datos de interés, ha sido necesario aplicar tanto ideas de uso de FlexSim explicadas en clase como nuevas propuestas ideadas por el equipo.

Puesto que es condición impuesta que los almacenes de entrada de cada zona de trabajo estén alimentados por la carretilla de manera que esta lleve la carga al primer almacén disponible, se ha optado por ajustar la capacidad máxima de estos contenedores a 1. Como lo que transporta la carretilla son lotes (y no piezas sueltas), realmente estará dejando un lote completo en cada almacén, y no influye el número de piezas que contenga cada lote. Aunque podría pensarse que esto podría suponer un cuello de botella del proceso, hay que tener en cuenta que los tiempos de mecanizado de las piezas son del orden de la centena de minutos, por lo que no supone un problema.

Además, para mejorar la productividad de la carretilla, ésta puede llevar 3 lotes simultáneamente, e ir repartiéndolos por las 3 zonas de trabajo. La velocidad de la carretilla se ha establecido midiendo la distancia media de las zonas de trabajo a los almacenes de entrada y salida, y dividiéndola entre el tiempo medio empleado en el trayecto según el enunciado (3:45 min).

Las máquinas mecanizan las piezas de una en una, por lo que es necesario añadir antes un "separator" que desempaque el lote, aunque no exista en la realidad pues la grúa es capaz de coger directamente una sola pieza. Del mismo modo, tras el proceso de inspección, se ha añadido un "combiner" virtual que vuelva a juntar las piezas en lotes, para que la carretilla pueda recogerlos adecuadamente.

Por otro lado, los centros de mecanizado se han representado como "combiners", para representar que unen una pieza y un utillaje.

Cada pieza precisa de dos fases de mecanizado para estar acabadas. Puesto que ambas fases se realizan en la misma máquina y una a continuación de la otra, se ha optado por simular un única fase que tarde en realizarse la suma de los tiempos de ambos procesos. Los tiempos de carga y descarga se han imputado a la grúa o al operario, según corresponda.

Los centros de mecanizado son de control numérico, por lo que una vez la pieza es colocada en la máquina, el operario puede realizar el proceso de inspección mientras la pieza está siendo mecanizada.

El tiempo de preparación ha precisado un tratamiento especial. Cada tipo de pieza tiene asociado un tiempo de preparación imputable a cada máquina empleada. Por el método de distribución de lotes implementado, los lotes del mismo tipo de pieza irán seguidos, por lo que cada máquina hará una única vez el proceso de preparación para ese tipo. Para poder hacer esto en FlexSim, se ha decidido incrementar levemente los tiempos de producción de cada pieza para que, al terminar de producir ese tipo, el tiempo sea el real, es decir, el tiempo de todos los ciclos realizados más una sola vez el tiempo de preparación. Este incremento toma el valor del tiempo de preparación entre el número de piezas de ese tipo entre 3, puesto que se reparte por las tres máquinas.

A continuación, se presenta el aspecto general del proceso en la simulación realizada por medio de FlexSim:



La tabla de datos facilitada por el enunciado, se ha insertado en el programa añadiendo una columna extra que facilita el valor del número de piezas que contiene cada paquete de piezas. Además, se ha elegido un número menor o igual a la capacidad máxima de los contenedores de el área de procesamiento y divisor del número total de piezas de cada entrega mensual.



La siguiente imagen muestra sólo la entrada de piezas al proceso global. En ella, se suministran los productos de entrada y pallets, que por medio de un "combiner" simulan la suministración de productos en forma de lotes:



En la siguiente imagen, se puede observar con más detalle cómo estaría compuesta cada una de las tres zonas productivas, donde distinguimos los almacenes para productos y utillajes, el puesto de mecanizado y el puesto de inspección:



Finalmente se muestra una figura que representa la salida de las piezas del proceso global. Cabe mencionar que al primer almacén llegan los productos en lotes, pero en esta simulación se ha añadido un "separator" y un post-almacén donde representar (y etiquetar) los productos terminados de manera individual:



En las siguientes capturas se pueden observar los diferentes parámetros mediante los cuales se han configurado tanto las máquinas procesadoras como los operarios que las manejan. Se han incluido también etiquetas (labels) y código que no se muestra en la captura para simplificar la compresión del proceso.


Resultados de la simulación

En las siguientes imágenes puede observarse la información sobre los flujos de productos de cada máquina y contenedor, así como la tasa de ocupación de cada empleado obtenida mediante la simulación. Con esta información, se procede al análisis de los Dashboards como sigue:

1. Flujos en las máquinas: Puede observarse como la tasa de salida de productos terminados de cada una de las tres máquinas de producción es bastante baja, con una media próxima a 0.3 productos a la hora. Esto se achaca a los elevadísimos tiempos productivos para cada uno de los productos, ya que en el modelo FlexSim considerado, las dos fases productivas se realizan en la misma máquina. Sin embargo, cabe destacar que este flujo de salida es aproximadamente el mismo en las tres máquinas, lo cual indica que se ha conseguido distribuir satisfactoriamente la carga de trabajo entre cada una de las máquinas disponibles.

2. Tasas de ocupación en los contenedores: En este análisis, cabe diferenciar los distintos contenedores que encontramos en el proceso en función de su ubicación dentro del organigrama productivo.

- En el almacén de entrada a la planta, se puede ver cómo se acumulan los paquetes hasta que comienza su transporte para el proceso de conformado (esta configuración no se hace atendiendo a términos de eficiencia, sino por estética en FlexSim). Por el contrario, en la salida, los productos terminados se van acumulando hasta el final del proceso de simulación. El tiempo inicial en que se encuentra vacío se corresponde con el tiempo que tarda el primer lote de productos en ser procesado y transportado hasta dicha salida.

- En los contenedores de entrada a cada máquina se puede apreciar cómo predomina el estado "releasing", esto es, el transporte de productos desde el almacén hasta la máquina. Esto es un buen indicativo ya que implica que es un almacén con mucho flujo de salida hacia la zona de conformado, dando una idea de que la tasa de ocupación de las máquinas son las deseadas (producción constante).

- Los almacenes de entrada a la inspección alternan sus estados vacíos y de "releasing" constantemente, lo cual significa que los procesos de conformado en la máquina son muy largos, por lo que deben esperar para recibir piezas, pero que una vez recibidas son transportadas y tratadas en el centro de inspección a gran celeridad.

- Por último, los almacenes de salida de cada una de las zonas se encuentran la mayor parte del tiempo vacíos. Esto es indicativo de una deficiencia en el sistema, ya que el alto tiempo invertido en el conformado de las piezas hace que estos almacenes de salida sean ineficaces, puesto que no almacenan volúmenes de productos elevados (como es deseable). Por último, cabe destacar en este análisis que, al igual que sucedía con las máquinas, los almacenes de cada una de las zonas muestran unas tasas de ocupación prácticamente idénticas, lo que refuerza la anterior afirmación de que el reparto de las cargas de trabajo entre cada una de las tres zonas es el adecuado.

3. Tasas de ocupación de operarios y máquinas: Finalmente, un análisis de las tasas de ocupación de los operarios y las máquinas refuerzan las teorías expuestas anteriormente. Así, nuevamente observamos que los tiempos de producción tan elevados unidos a que los operarios no realizan el procesado de los productos, ya que realizan en paralelo a este procesamiento la inspección, produce una desocupación muy elevada de los empleados, especialmente del encargado del transporte (carretilla), lo cual podría considerarse como una ineficiencia del proceso.Sin embargo, tanto en los operarios como en las máquinas de las tres zonas, las tasas de ocupación son similares, lo cual vuelve a corroborar lo acertado en el reparto de la carga de trabajo. Cabe mencionar, sin embargo, que existen ligeras diferencias entre la tasa de ocupación de las máquinas al final del proceso debidas al orden en que van llegando los productos (primero a 3, luego a 2 y finalmente a 1) y de los distintos tiempos que tienen los productos que llegan a cada máquina, ya que no todos los productos llegan a todas las máquinas.

A continuación, se muestran parcialmente los datos recopilados durante el proceso de simulación, consistente todos ellos en etiquetas de tiempo que se colocan recopiladas durante el paso de los productos por el flujo productivo. En concreto, se han recopilado los tiempos de producción (SMx - EMx), es decir, el tiempo de conformado del producto las distintas máquinas; los tiempos de fase, a los que nos referimos como tiempos de zona (SZx - EZx) y que son los tiempos que cada producto pasa en una zona de producción (desde su recepción al contenedor de entrada hasta su salida del contenedor de salida de cada una de las zonas); y los tiempos totales de permanencia del producto en fábrica (SF - EI), que abarcan desde que el producto entra en el almacén de entrada hasta su llegada al almacén de salida.


Análisis de resultados

Con los datos recopilados en la tabla anterior, se pueden determinar directamente los tiempos de ciclo para cada uno de los productos, distinguiendo entre los tiempos de ciclo en cada una de las fases del proceso y el tiempo de ciclo total de cada tipo de producto. Debido a la extensión del archivo, se muestra de forma parcial. Así, se obtiene como resultado:



Para el cálculo de los costes directos anuales, se tendrá en cuenta en el presente ejercicio el coste productivo y de mantenimiento de las máquinas, los salarios (operarios y programador), la amortización, el mantenimiento y los utillajes. Los indirectos se han considerado, por indicación del enunciado, como el 18% del total.

En la siguiente tabla se puede observar los costes considerados discriminados en diferentes partidas. Especial atención merece el coste de producción, calculado como el consumo eléctrico realizado por las máquinas durante los tiempos de producción, que a un precio del kWh industrial en España de 0.083€, da un total de 1411 € mensuales (es decir, por la fabricación del lote completo de productos indicados en el enunciado). Analizando todos estos costes, el coste total asciende a aproximadamente 4,2M € al año.

Propuestas de mejora

Como se ha explicado anteriormente, el mayor de los inconvenientes del modelo de producción escogido es la elevada tasa de improductividad de los empleados en la planta, que consumen la mayor parte de su jornada productiva en estado inactivo. Esta improductividad es especialmente llamativa en el caso del operario de transporte (carretilla).

Para solucionar estas ineficiencias, se propone eliminar los puestos de inspección de las tres zonas y unificarlos en un único puesto de inspección a la salida del proceso, de cuyo funcionamiento sería responsable un único operario. De esta forma, los tiempos productivos de cada uno de los tres operarios (que en su mayoría se corresponden con la inspección de piezas, ya que los centros de mecanizado se han considerado de control numérico y operan de manera autónoma) se concentrarían en un único empleado con una tasa de ocupación equivalente a la suma de los tres anteriores. A cambio, podría prescindirse de dos de los operarios anteriores en el caso de que el operario encargado de la inspección también se encargara de la alimentación de los centros de mecanizado, aunque sería prescindible que esta tarea la realizara un único operario para las tres máquinas, teniendo en este caso dos empleados en total (uno para la alimentación de máquinas y otro para la inspección de piezas), pudiendo prescindir de uno de los 3 operarios anteriores.

En el caso del operario de transporte, la solución propuesta sería sustituir al transportista por cintas transportadoras, tanto para la admisión de productos a la zona de trabajo como para la salida de productos a inspección y a stockaje. En este caso, no sería posible prescindir del operario, ya que se necesitaría que dicho operario separara en origen los distintos lotes en función de la máquina a la que deban ir. Sin embargo, podría considerarse también la opción de temporizar las llegadas de materiales a través de la cinta para que el operario encargado de la mecanización de productos fuera el que, en una cinta continua, pudiera retirar los productos destinados a cada máquina en el momento que corresponda, de forma que en este caso sí se podría prescindir del operario transportista.

Estas dos medidas, combinadas, permitirían además prescindir de 3 contenedores en cada zona productiva, a saber: el contenedor de entrada a la inspección sería sustituido por un único contenedor a la entrada del puesto de inspección global para la planta, mientras que los dos contenedores de salida de cada zona productiva serían suprimidos, ya que los productos terminados se depositarían directamente en la cinta transportadora que los llevaría hacia la zona de almacenamiento en la salida de la planta.

Por último, cabe mencionar que en el proceso aquí seguido se ha supuesto una llegada por lotes a la planta, por lo cual resulta más eficiente que todos los productos pasen por todas las máquinas, para evitar así tiempos de espera a que cada máquina termine con su tipo de producto. Esto es debido fundamentalmente a la limitación de espacio en los almacenes para cada tipo de producto (de no existir esta limitación, todos los productos de un tipo podrían quedar almacenados en la zona de trabajo de cada máquina, agilizando también el proceso). En caso de que los lotes llegaran mezclados, sería posible valorar la conveniencia de asignar cada tipo de producto a una máquina concreta.


El modelo puede descargarse a través del siguiente enlace: Media:EntregaFinalGrupo2.zip

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