G04 1202 2018

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Conceptos básicos

El diagrama VSM (del inglés Value Stream Mapping) o “Mapa del flujo de Valor” es una herramienta común en el Lean Manufacturing que permite comprender y mejorar las etapas que comprenden un sistema. La idea sobre la que se sostiene esta herramienta defiende que la mejora de un proceso se debe hacer a través de una imagen realística que represente la situación actual. De este modo, una imagen detallada de todos los elementos y operaciones que componen un proceso nos permite prever un estado futuro del mismo, en el que se han eliminado o minimizado las situaciones con bajo valor añadido. Un VSM completo incluye lo siguiente:

  • Flujos de material
  • Inventario
  • Stocks
  • Suministrador, Cliente
  • Transporte de materiales
  • Sistemas informáticos
  • Flujos de información

<Ejemplo de mapa VSM>

Modelo

Descripción del sistema

Para esta primera tarea, se pide elaborar un proceso lineal de fabricación mediante el cual se realice un conformado de tubos. El proceso está dividido en dos operaciones, un prensado de los extremos de los tubos y la posterior perforación de los mismos. Cada una de estas operaciones es atendida por un operario. Además, existe un almacén intermedio, donde se almacenan los tubos antes de su transporte en carretilla manejada por un tercer operario.

Descripción del modelo: Objetos fijos (FixedResource)

Para representar este proceso en FlexSim, se ha utilizado, por una parte, una fuente y un sumidero, que son, respectivamente, el origen y el destino de las piezas. Entre ellos, se han puesto dos máquinas que son las encargadas de realizar cada uno de los procesos del conformado. También son necesarios una serie de almacenes donde estarán depositados los tubos en un determinado instante. Por último, es necesario definir tres operarios, que se ocupen de cada una de las máquinas y de una carretilla transportadora, que transportará los elementos hasta el almacén situado justo antes del segundo puesto de trabajo.

Descripción del modelo: Prensado

Para empezar el proceso, la fuente definida proporciona 20 unidades de producto a procesar cada 10 minutos(600 segundos), con lo que nos aseguramos de que la primera máquina del proceso siempre tenga algún tubo en el almacén1 y de esta forma esté continuamente trabajando. Una vez que los tubos están en dicho almacén, un operario se encarga de transportar cada uno de los tubos a la máquina para que se realice el prensado de los mismos.

Los tiempos de carga y descarga de tubos han sido asociados al operario y no al proceso respetando la forma de trabajo de FlexSim. Es decir, estos tiempos de carga y descarga hacen referencia a lo que tarda el operario en coger una pieza y depositar ésta misma en otro sitio y no lo que se tarda en cargar las piezas en la máquina de procesado y descargarlas una vez procesadas (siendo estos últimos datos los proporcionados en el enunciado y quizá la forma quizá más intuitiva de entenderlo). Puesto que en FlexSim los tiempos de carga y descarga asociados a un operario son valores invariantes independientemente de que estemos en la operación de toma de la pieza del almacén1 o en la operación de descarga de la pieza una vez prensada sobre el almacén2, tendremos que obtener un valor medio para estos valores que sea coherente a ambas. Se ha optado por definir en el operario unos tiempos de carga y descarga de 2,3s y 2s (load and unload time). Esto nos permite tener unos tiempos de operación de toma y descarga de piezas (operaciones 1 y 2 del puesto 1 en el enunciado) de 4,3s (load time + unload time) para cada una de ellas. De este modo, respetamos el tiempo global de estas operaciones que, sumando los valores del enunciado, es 4,5 + 4,1 = 8,6. El resto de tiempos que se especifican se han incluido en el tiempo de proceso de la máquina, con lo que todos los tiempos quedan contemplados.

Nota: El valor 4,3 (suma de los valores de carga y descarga) es adquirido como la media de las operaciones 1 y 2 siendo éstas 4,5 y 4,1. La distribución 2,3-2 es arbitraria. Nos ha parecido coherente emplear estos valores ya que son dos movimientos similares y el tiempo de carga es previsiblemente mayor ya que hay que vencer a la gravedad. Por último, el operario tarda cierto tiempo en andar la distancia que separa el almacén de la máquina, aunque estos están bastante cercanos. La velocidad definida para el operario es de 2 m/s para ambos operarios. Este valor refleja el cuidado que los operarios de una planta industrial deben tener durante los desplazamientos, tanto por el producto desplazado cómo por ellos mismos.

Descripción del modelo: Transporte en carretilla

Desde aquí, los tubos van siendo depositados en el almacén 2a continuación de la primera máquina. En este almacén se van acumulando los tubos mencionados hasta que se llega al valor de 20 unidades. Una vez el pallet completo, la carretilla se encarga de transportarlo hasta el almacén 3, que alimenta el segundo puesto de trabajo. Los almacenes 2 y 3 están separados una distancia de 2m, tal y como se especifica el enunciado. La velocidad a la que se mueve la carretilla también se ha supuesto y es de 2 m/s. Se ha supuesto que la carretilla tarda 3 segundos en cargar un pallet completo, y otros 3 segundos en descargarlo.

MASA DE LA CARRETILLA

Suponiendo que las barras que fabricamos son huecas y tienen las mismas dimensiones exteriores que las barras del ejercicio2 (diam=20mm l=400mm), con un hueco de diam_int=18mm (vol_barra=2.3876e-05 m^3) y están fabricadas de aluminio (densidad=2700 kg/m^3), la masa de una barra será la siquiente: masa_barra = densidad*vol_barra = 0.0645 kg Si una carretilla transporta 20 barras, la masa de la carretilla será su propia masa más la masa de las barras, cuyo valor es: masa_20barras = 20*masa_barra = 1.2893 kg

Este dato nos permite justificar los tiempos de carga y descarga del palet en la carretilla.

Descripción del modelo: Punzonado

La última parte del proceso es muy similar a la primera, ya que consiste en el transporte de los tubos prensados al segundo puesto de trabajo (punzonado) a través de un operario. De la misma forma que en la primera fase, se ha definido un tiempo de carga del operario de 2.3 segundos y un tiempo de descarga de 2 segundos. Los demás tiempos han sido incluidos en el tiempo de proceso de esta segunda máquina, de forma que se represente el tiempo empleado de forma correcta La velocidad a la que se mueve este segundo operario vuelve a ser de 2m/s, como ya se ha mencionado previamente. Al terminar este proceso los tubos prensados y taladrados se van depositando en un último almacén, después del cual van a parar al sumidero definido al inicio.


Diagrama VSM

Diagrama: Los tiempos de carga y descarga han sido asociados al operario y no al proceso y su cálculo se encuentra descrito en el apartado2. El resto de tiempos especificados en el enunciado han sido asociados a un proceso se han repartido en tiempo de preparación y tiempo de procesado. Éste último ha sido calculado como la suma de tiempos de prensado de ambos lados (en el caso de prensado) y la suma de tiempos de punzonado de los 4 agujeros (en el caso de punzonado). Línea de tiempos: Se ha contado como tiempo de proceso la suma de todos los tiempos descritos en el enunciado menos los de carga y descarga. El tiempo de inactividad antes del primer proceso es de 604,5 segs como mínimo, ya que la carga y descarga de la operacion1 es de 4,5 seg y los lotes llegan cada 10 minutos. El tiempo de proceso de prensado, sumando los tiempos de preparación y procesado, es de 11,5 El tiempo de inactividad entre el proceso de prensado y punzonado, sumando la carga y descarga del primer proceso, el tiempo de transporte en carretilla y la carga y descarga del segundo proceso es de 4,1+6+4,5 = 14,6 seg como mínimo. El tiempo de proceso de punzonado, sumando los tiempos de preparación y procesado, es de 22,9 El tiempo de llegada al sumidero es como mínimo de 4,2 seg, siendo éste el tiempo de carga y descarga sobre el contenedor de salida.

Imagen:VSM Grupo 4.png

Análisis de los resultados

Finalmente, utilizaremos los datos obtenidos por la simulación para optimizar la planta. A partir de estos datos, seremos capaces de encontrar los cuellos de botella del flujo y mejorar la producción. En un primer lugar, cabe destacar que este modelo es bastante limitado debido a que se trata de un flujo linear que no permite muchas variaciones. Hemos decidido basar nuestro análisis a partir del tiempo de cada estado ya que, que la optimización del tiempo esta directamente ligada con el coste de producción de la planta. Sin embargo, podemos observar que, ambas maquinas tienen un tiempo de preparación de la pieza considerable, que, aplicando bridas más rápidas de utilización, las piezas se procesarían mas rápidamente. Por otro lado, alrededor del 20% del tiempo de trabajo de ambos trabajadores, están moviéndose para transportar piezas. Este tiempo, no aporta valor añadido al producto, lo que convendría disminuirlo, facilitando a los operadores la carga y descarga de las piezas. (disminución de la distancia de los depósitos …).

Un factor limitante de este modelo de planta es el tiempo bloqueada de la máquina de prensado (13%), que hace que el tiempo de procesado de la maquina de prensado sea la mitad que el de punzonado. Debido a que el tiempo del proceso de punzonado es mas largo que el de prensado, se forma un cuello de botella a la entrada del punzonado, que bloquea toda la línea de producción. Para evitar dicho problema se plantean diferentes soluciones:

- Dimensionando el número de máquinas obtendríamos un ratio más cercano al ideal que permitiría eliminar el tiempo de bloqueo. Para ello, seria necesario colocar dos maquinas de prensado y 3 maquinas de punzonado.

- Disminuyendo el tiempo del proceso de punzonado, utilizando un utillaje mas eficiente etc… Imagen:Dashboard2.1.png

Conclusión

Con esto, el proceso ha sido representado correctamente, con los tiempos especificados. Los datos que ha sido necesario suponer han sido las velocidades de los operarios y de la carretilla, así como el tiempo de carga y descarga de la carretilla. Además, ya que la única distancia que se especificaba era la que existía entre los contenedores 2 y 3 (2m), los demás objetos se han colocado de forma que no existiera una distancia ni muy grande ni muy pequeña entre dos elementos consecutivos, dando así por finalizado el proceso.

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