G05 1202 2018

De Wikifab

martes, 16 de octubre de 2018


Contenido

Trabajo 1

Mapa de procesos

El mapa de procesos recoge las fases del sistema de fabricación descrito en el enunciado.

En primer lugar, se introducen los tubos sin procesar a una ritmo de 20 unidades cada 10 minutos y se depositan en una contenedor. A continuación, pasan a la prensa que solo tiene capacidad para procesar los tubos de uno en uno. Una vez, prensados los extremos el operario recoge el tubo y lo traslada al segundo contenedor. Cuando se han acumulado 20 tubos en dicho contenedor la carretilla transporta el lote al tercer contenedor, que el operario utiliza para alimentar el punzonador. Una vez los tubos han sido punzonados, se depositan en un último contenedor. Cuando se completan los lotes de 20 tubos estos salen del sistema.

Imagen:mapa_procesos_G05.jpg


Modelo FlexSim

A continuación se incluye una captura de pantalla del modelo construido en FlexSim. En él se incluyen todos los elementos del mapa de procesos y se han añadido algunos elementos para darle el mayor realismo posible al modelo. Se ha incluido el trazado el movimiento de los operarios y el de la carretilla. Además, se ha impuesto que las piezas de la simulación tengan forma de cilindro, aunque sus medidas se han puesto al azar puesto que no se incluía esta información en el enunciado.

Imagen:flexim_G05.jpg

Cabe destacar que las hipótesis que se han establecido para la elaboración del modelo son las siguientes:


  • En el contenedor 1 se ha establecido una capacidad máxima de 100 unidades de producto sin procesar.
  • En el contenedor 2 se ha establecido una capacidad máxima de 20 unidades.
  • En el contenedor 3 se ha establecido una capacidad máxima de 100 unidades.
  • En el contenedor 3 se ha establecido una capacidad máxima de 20 unidades.


Además, dado que FlexSim no permite fijar unos tiempos de carga y descarga como se describen en el enunciado se ha optado por repartir dichos tiempos entre los lotes. Por tanto, el proceso seguido para fijar los tiempos de preparación, carga y descarga es el siguiente:

  • El tiempo de preparación se ha fijado en cero.
  • Al tiempo de carga y descarga se les ha dado el mismo valor. Este valor se ha calculado como la media de los tiempos de carga y descarga fijados en el enunciado divididos entre dos.

El motivo por el que se ha decidido hacer así es que el concepto de carga y descarga en FlexSim no es el mismo que en el enunciado. El software considera un proceso de carga como tomar un objeto y el de descarga como dejarlo. Para el enunciado, la carga consiste en coger un objeto y ponerlo en la máquina y la descarga en coger el objeto de una máquina y dejarlo en un contenedor. Por lo tanto, durante el proceso de carga del enunciado, en FlexSim se realiza una carga y una descarga, y durante una descarga del enunciado, en FlexSim se realiza otra carga y otra descarga. Los procesos de carga y descarga del enunciado tienen un tiempo necesario distinto, pero el programa solo deja trabajar con unos valores de carga y descarga constantes, por lo que para solventar este problema se decidió calcular la media del tiempo de la carga y descarga de cada proceso, y dividir este valor entre dos: una parte para la carga de FlexSim y otra para la descarga de FlexSim, por lo tanto los tiempos de carga y descarga del operario son iguales entre ellos para que el cómputo total del tiempo de carga y descarga sea igual al del enunciado.

En el prensado:

4.1 + 4.5 = 8.6 (tiempo de carga y descarga del enunciado)

2.15 * 4 = 8.6 (1 carga y descarga de 2.15s para la carga del enunciado y otra carga y descarga de 2.15s para la descarga del enunciado)

En el punzonado:

4.5 + 4.2 = 8.7

2.175 * 4 = 8.7 (1 carga y descarga de 2.175s para la carga del enunciado y otra carga y descarga de 2.175s para la descarga del enunciado)


Análisis de resultados

Los resultados se han obtenido estudiando el sistema durante un tiempo de cincuenta minutos (3.000 segundos), que se ha considerado adecuado para hacer un análisis aproximado pero realista. Durante este tiempo se ha conseguido una producción horaria de unas 65 unidades. Esta estimación se ha hecho teniendo en cuenta el número de unidades por hora que pasan por el contenedor cuatro, puesto que desde este elemento la salida del producto del sistema es directa.

Imagen:r_output_per_hour_G05.jpg

En primer lugar, el siguiente gráfico muestra la cantidad de contenido de las diferentes partes de la línea a lo largo del tiempo.

Como se puede observar, no se pueden realizar los 20 prensados en 10 minutos, es por ello que el contenedor 1 cada vez aumente el número de cilindros al inicio de cada serie. Tanto el prensado como el punzonado siempre varían de uno en uno debido a que la máquina solo puede mecanizar una pieza a la vez. También cabe destacar que el contenedor 3 se va a ir llenando a lo largo de los lotes, debido a que se tarda más en realizar el proceso de punzonado que el de prensado, por lo tanto no da tiempo suficiente a que éste se vacíe.

El contenedor 2 y 4 están limitados por el tamaño del lote, 20 cilindros. Por lo tanto, se vacían cada vez que se llega a dicho valor.

Imagen:r_content_vs_time_G05.jpg

Finalmente, el diagrama de sectores muestra la distribución de tiempos en la prensa y el punzonador. El sector en verde representa el tiempo que las máquinas están procesando producto, el rosa claro (idle time) representa el tiempo en el que la máquina está inactiva por carga y descarga y en lila (waiting for transporter) el tiempo en el que la máquina está esperando suministro.

En el caso de la prensa, el tiempo en el que se está procesando producto es algo menos de la mitad del tiempo total. La mayor parte del tiempo que no se está procesando se dedica a la carga y descarga, mientras que el tiempo en el que se está esperando a que el operario transporte las piezas es pequeño. Por tanto, una posible área de mejora es la reducción de los tiempos de carga y descarga.

En cuanto al proceso de punzonado, el tiempo observamos un comportamiento similar con un tiempo de procesado algo menor.

Imagen:r_punzonado_G05.jpg


Trabajo 2

Introducción

Se pretende modelar un sistema de fabricación de bastidores. El producto de partida son tubos de 6 metros de longitud y bastidores y el producto final un bastidor como el que se muestra en la figura.

Imagen:Bastidorg5.jpg


Mapa de procesos

El sistema de fabricación inicial consta de una tronzadora en la que se cortan los tubos de 6 metros en tubos más pequeños de 470 y 500 mm. Dependiendo de su longitud los tubos se procesan de un modo u otro.

  • Tubos de 470 mm. Se prensan sus extremos en una prensa y se depositan en un contenedor rampa, que los conduce hasta el punzonador.
  • Tubos de 500 mm. Se depositan en un almacén intermedio y cuando este se llena, una carretilla transporta los lotes hasta el siguiente almacén intermedio.

Una vez se tienen los tubos de 470 y 500 mm en sus respectivos almacenes previos al puesto de soldadura, el operador los coge y los une utilizando el utillaje que se le debe suministrar. El bastidor ya soldado se deposita en una cinta transportadora, que lo lleva hasta el contenedor de salida y finalmente, salen del sistema.


Imagen:mapproc2_G5.jpg

Imagen:mapproc2.1.jpg

Modelo de FlexSim

  • Source: el objeto source introduce el producto de partida en el sistema. El esquema de suministro que se ha fijado ha sido el de “arrival secuence”, estableciéndose la llegada alterna de dos tipos de productos. Esto se debe a que se ha querido que cada tubo de 6 metros que llega se utilice enteramente para obtener cilindros más pequeños de una misma longitud.
  • Tronzadora: en la tronzadora se ha establecido que el tiempo de proceso siga una distribución normal con el siguiente comando “normal(6, 0.5, 0)”. Además, se ha establecido que a la salida los cilindros deben tener un color distinto dependiendo de si son de 470 o 500 mm.
  • Contenedor 470: se ha decidido no formar lotes para que el operador pueda llevar los tubos a la máquina a medida que van llegando.
  • Contenedor 500: por el contrario, en este contenedor se han forman lotes de 24 tubos para facilitar su transporte mediante la carretilla.
  • Soldadora: se ha establecido un tiempo de proceso de 91,4 segundos.


*Los tiempos de proceso se han fijado como cero en todos los objetos del sistema y los tiempos de carga y descarga se han calculado de la misma forma que en el Trabajo 1.

Imagen:mod2_g5.jpg

Análisis de resultados

En el gráfico de contenido de los objetos respecto al tiempo de simulación transcurrido se ha representado la evolución del contenido de los almacenes. En el se puede observar que el número de producto que contienen los contenedores colocados antes del soldador aumenta rápidamente, mientras que en todos los demás se mantiene constante.

Esto indica que en el soldador existe un cuello de botella, lo cual era de esperar puesto que el tiempo de proceso de este objeto es mucho mayor que el de las demás máquinas.

Imagen:analis1g5.jpg

En la tabla de estados de los principales objetos del sistema, se puede observar que la soldadora está ocupada en todo momento, mientras que otros objetos están siendo infrautilizados. Además, el operario encargado de la soldadora está trabajando el 97% del tiempo.

Imagen:analis23g5.jpg

Primera propuesta de mejora

Como consecuencia de lo expuesto en el análisis de resultado se ha decidido introducir una segunda soldadora junto con un operario que se encargue de ella.

A continuación, se detalla el mapa de procesos del nuevo modelo.

Mapa de procesos

Además de una segunda máquina de soldadura se han introducido dos nuevos contenedores. Estos contenedores son necesarios para permitir que a las máquinas soldadoras llegue tubos de ambos tipos para construir los bastidores. Asimismo, ha sido necesario incluir un segundo punto de suministro de utillaje y un segundo operador.

Imagen:mod22_g5.jpg

Modelo FlexSim

En el modelo de FlexSim el principal problema que ha surgido al introducir las nuevas modificaciones ha sido que los operadores debía poder coger productos de dos contenedores distintos para llevarlos a sus respectivas máquinas de soldar. Puesto que FlexSim no permite que dos operarios accedan al mismo contenedor, se dividió cada salida en dos contenedores iguales.

Imagen:mapproc23_G5.jpg

Análisis de resultados

En este caso se observa que los contenedores colocados antes de la soldadura mantienen un número de producto razonable. Sin embargo, el contenedor de tubos de 470 mm sin procesar tiene un contenido prácticamente constante y mucho más alto que todos los demás. Esto puede significar que la línea de procesado de estos tubos está saturada y constituye otro cuello de botella del sistema.

Imagen:analis13g5.jpg

En el gráfico de barras de estado se puede observar que las máquinas de soldar están ocupadas prácticamente todo el tiempo y el porcentaje de tiempo durante el cual están esperando tubos sigue siendo aproximadamente el mismo que antes. Por lo tanto, se ha conseguido reducir el problema de la saturación de los almacenes intermedios pero sigue habiendo un cuello de botella en el proceso de soldadura. Teniendo en cuenta los tiempos de procesado de la línea de tubos pequeños y la de las soldaduras deberíamos tener tres soldadoras por cada línea de procesado de tubos de 470 mm. No obstante, esto supone una inversión considerable por lo que de momento, y hasta que no se tengan las herramientas para valorar el coste que supondría, no se estudiará este escenario.


Imagen:analis233g5.jpg

Al analizar el work in progress podemos medir la cantidad de producto intermedio que se queda en la cadena de montaje. Es decir, el valor añadido generado en el sistema pero que no se convierte en producto final sino que se almacena.

En este caso, tras 4 minutos de proceso, el sistema genera de alrededor de 0.000855*t+75.9 piezas que se almacenan (siendo t el tiempo en segundos). Cada 116 segundos se almacena una pieza en alguno de sus estados intermedios.


Imagen:alis233g5.jpg

Tras 10 h de proceso el sistema se quedaría de esta manera:


Con 106 piezas en estados intermedios almacenadas en las colas


Imagen:lis233g5.jpg


Segunda propuesta de mejora

Esta propuesta de mejora consiste en optimizar mejor la utilización de la tronzadora y analizar cómo quedaría al aumentar la capacidad de salida a dos líneas de procesos del sistema “prensa-punzado”


Mapa de procesos

Como se puede ver hemos añadido dos almacenes más, contiguos al almacén de salida de la tronzadora de los tubos 470mm, y hemos duplicado la línea “prensa-punzado”. La característica de las máquinas es equivalente a la propuesta 1.


Imagen:Mod21_g5.jpg Imagen:Mod22_g5.1.jpg

Modelo FlexSim

Las nuevas mejoras de este Modelo flexim han sido muy similares a la anterior mejora.

Imagen:mapproc23_G5.jpg

Análisis de resultados

Al añadir una nueva linea tras la tronzadora, podemos observar como se ha duplicado su porcentaje en el gráfico de barras de estado. Si analizamos también el process time, podemos ver como la mayoría de máquinas están en pleno funcionamiento la gran parte del tiempo. Sin embargo tenemos un gran tiempo de espera en los operadores del punzonado y de la prensa y del trasnporter. Esto es debido a la rapidez de la tronzadora con respecto al resto de las máquinas. Aqui el informe de resultados analizado con google sheet.


Imagen:state_modelo3.jpg Imagen:idelandprocessing.jpg

Sin embargo, podemos observar como gran parte de esa operabilidad de las maquina, y su constante funcionamiento, esta generando valor añadido en el proceso que no va a generar ventas. Ya que una gran parte de la fabricación se esta almacenando en almacenes intermedios de la cadena. Si analizamos el WIP (woking in progres)


Imagen:analis.jpg

Podemos ver como crece a un ritmo constante y positivo. En este caso, tras 3 minutos de proceso, el sistema genera de alrededor de 0.0949*t+98.3 piezas que se almacenan (siendo t el tiempo en segundos). Cada 10,53 segundos se almacena una pieza en alguno de sus estados intermedios.


Tras 10 h de proceso el sistema se quedaría de esta manera:


Con 3514 piezas en estados intermedios almacenadas en las colas


Imagen:10h2x2.jpg


Conclusiones

Ninguna de la propuesta de mejora es ideal a nivel de procesos, la proporción ideal, teniendo en cuenta los tiempos de carga, descarga y de procesos, serían 1x2x6 (1 tronzadora, 2 lineas de proceso de prensa-punzado, 6 lineas de soldadura). Sin embargo, a nivel de costes de inversión, esta solución nos saldría mucho más cara, pero optimizaría los procesos de nuestro sistema. El coste de inversión aumentaría debido a que habría que comprar más maquinaria, contratar a más operarios y aumentar la cantidad de mantenimiento a realizar en cada máquina.

Trabajo 3

Introducción

Se pretende modelizar y analizar un sistema de fabricación con tres máquinas en las que se procesan cuatro tipos de producto diferentes, a partir de cuatro productos iniciales diferentes. Cada uno de estos productos se procesan en lotes con un tamaño diferente, y el número máximo de productos que caben en los contenedores varia. Sus tiempos de proceso y preparación también varían, así como el número de productos defectuosos que se estima que se producen. Todos estos datos se muestran en las siguientes tablas.

Imagen:tablasintro.jpg

Mapa de procesos

El mapa de procesos del sistema parece representando en la Figura 1.

Imagen:mapaprocg5ej3.jpg

Los productos entran a un almacén inicial donde se forman los lotes, desde donde se reparten a los almacenes de entrada de cada una de las máquinas. Los productos A, C y D se llevan en forma de lote al almacén de la máquina 1, mientras que el B pasa directamente al de la máquina 2. A partir de ahí, cada uno de los productos sigue caminos distintos. Una vez en los almacenes de entrada, es un operario quien coge el producto, lo lleva a la máquina, realiza la preparación de la máquina y transporta el producto procesado al almacén de salida. Desde estos contenedores de salida, los productos se llevan al almacén de entrada del puesto de inspección. El operario asignado a este puesto los toma, los inspeccionan y los depositan en el almacén correspondiente. Todos los transportes de producto dentro del sistema, excepto aquellos que se ha especificado que los realiza un operario, se hacen usando una única carretilla.

Modelo FlexSim

El modelo completo que se ha construido en FlexSim puede observarse en la Figura 2, y la zona central con más detalle en la Figura 3.

Imagen:zoom35.jpg

Imagen:zoncentral.jpg

Formación de lotes usando separators y combiners

La característica principal de este modelo es el hecho de que ha sido necesario sustituir los contenedores intermedios por separators y combiners, puesto que para el transporte de los productos es necesario formar lotes de productos y esta funcionalidad no da buenos resultados cuando se utiliza el objeto queue, asociado normalmente a un contenedor en el sistema real. Los productos llegan al sistema y pasan a un combiner en el que se forman los lotes de tamaño correspondiente al tipo de producto. A continuación, la carretilla transporta estos lotes a los separators de entrada a las máquinas, donde se deshacen los lotes para que el operario pueda cogerlos y transportaros a las máquinas. Una vez que han sido procesado, se depositan de nuevo en un combiner que rehace los lotes para permitir que sean transportados de nuevo. Uso de etiquetas y tablas de datos Otro aspecto que también dificulta la construcción de este modelo es el hecho de contar con diferentes productos que tienen distintos parámetros asociados. Esto se puede solucionar mediante el uso de etiquetas o mediante una tabla en la que se recojan todos los datos.

  • Mediante etiquetas: en el objeto source cuando se define el método de producción se deben asociar una serie de etiquetas a cada uno de ellos, como se muestra en la Figura 4. Además, cada producto lleva asociado un ítemtype que permite identificarlos cuando estos llegan a alguno de los objetos. Para ellos se utiliza la función getitemtype(ítem). Los valores de los parámetros asociado a cada tipo de producto se recuperan usando la función getlabelnum.

Imagen:uso etiiquetas.jpg

  • Mediante una tabla de datos: se construye una tabla de datos como la que se muestra en la Figura 5, y cada vez que un producto entra en un objeto, este lee el tipo al que corresponde usando la función getitemtype(ítem) y a en función de cual sea lee el valor correspondiente en la tabla. En la Figura 6 se muestra como se ha programado la máquina 1 para que utilice los datos de la tabla para fijar sus tiempos de proceso y preparación

Imagen:Tabladatosg5.jpg

Imagen:ProgMaq1.jpg

Como consecuencia del uso de este método es necesario incluir un source y un sink a la salida de cada combiner y de cada separator, respectivamente. Esto se debe a que para formar lotes es necesario un producto adicional, el pallet.

Control del flujo en función del tipo de producto

Como se ha explicado en el mapa de procesos cada uno de los productos sigue un camino distinto dentro del sistema, por lo que se debe hacer un control del flujo especificando donde se transporta un producto en función de su tipo. Este control se hace usando un sistema de códigos, que se muestra en la Tabla 5. La toma de decisión de donde mandar un producto a continuación se hace en tres objetos: el combiner inicial y los combiners de salida de la máquina 1 y de la máquina 2. Cuando un producto entra en uno de estos objetos, se lee una vez más el tipo al que pertenecen usando la función getitemtype(ítem) y se utiliza para obtener el código que llevan asociado, ya sea mediante el método de las etiquetas o de la tabla de datos.

Imagen:codigoflujo.jpg

Una vez que se ha obtenido el código se debe calcular la cifra que da la información sobre la siguiente máquina a la que se debe enviar. En la Figura 6 se muestra el código que se ha utilizado en el combiner de salida de la máquina 2.

Imagen:condcombiner.jpg

Toma de tiempos

En la Figura 7 se especifica los puntos en los que se han recogido tiempos con el fin de mejorar la trazabilidad de los productos dentro del sistema de fabricación. Se puede observar que se han medido a el momento tanto de entrada como de salida de los contenedores de entrada y salida asociados a cada una de las máquinas.

Imagen:amptiempos.jpg

En nuestro caso, los tiempos que se van midiendo a medida que el producto avanza por el sistema se guardan en etiquetas asociadas al producto, definidas en el source. El tiempo en el que se producen los sucesos relevantes en el sistema se mide mediante la función time().

  • El tiempo de entrada en los contenedores de entrada (ECMi) se mide cuando el lote entra en el objeto. Sin embargo, es necesario guardar el valor de este tiempo en el objeto, usando la instrucción setlabelnum (current, SCMi), para que una vez que hemos separado el lote en productos individuales podamos transferirle el valor de ese tiempo al producto. Todos los productos de un mismo lote tendrán el mismo valor para este tiempo.
  • El tiempo de salida del contenedor de entrada (EMi) y el tiempo de entrada en el contenedor de salida (SMi) se pueden introducir en la etiqueta asociada al producto directamente puesto que, tanto en la salida del separator como en la entrada del combiner, el lote ya esta deshecho y podemos trabajar con los productos individualmente.


Finalmente, cuando el producto sale del puesto de inspección (OnExit) se genera una tabla “TiemposMedidos” en la que se recogen todos los tiempos que se han medido para un determinado producto. La Figura 8 muestra una parte de dicha tabla.


Imagen:tabtiem.jpg

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