G10 1202 2018

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EJERCICIO 1: CONFORMADO DE TUBOS

El objetivo del trabajo es realizar una simulación del proceso de fabricación de tubos. Realizaremos un mapa del flujo de valor (VSM) del proceso y explicaremos paso a paso la configuración del modelo de simulación realizado con el software FlexSim, y los resultados obtenidos.

VSM DEL PROCESO

Hemos realizado el mapa VSM que nos permite representar de manera sencilla la secuencia de operaciones y los tiempos dedicados a cada una de ellas.

Figura 1: Mapa del Proceso de Conformado de Tubos
Figura 1: Mapa del Proceso de Conformado de Tubos

Las siguientes tablas muestran el desglose de operaciones para cada fase:


CONFIGURACIÓN DE LA SIMULACIÓN EN FLEXIM

Para la simulación hacen falta los siguientes recursos:

  • 1x Fuente (source)
  • 4x Contenedor (queue)
  • 2x Procesador (processor)
  • 1x Sumidero (sink)
  • 2x Operario (operator)
  • 1x Carretilla (transporter)


Figura 4: Planta de Conformado simulada con FlexSim
Figura 4: Planta de Conformado simulada con FlexSim

Para empezar, ponemos una fuente que nos suministra 20 tubos cada 10 minutos, que se colocan en un contenedor de entrada (CONT1). El operario, Pepe, lleva los tubos al primer procesador, en el que se va a realizar la etapa de prensado. Una vez prensados los tubos, Pepe coloca los tubos en un contenedor (CONT2) con capacidad para 20 tubos. Cuando este almacén está lleno, la carretilla transporta los tubos a otro contenedor (CONT3), previo a la fase de punzonado. Ahí son recogidos por el operario Juan, que se encarga de llevarlos al procesador de punzonado y al contenedor final (CONT4). Por último, se expiden los tubos hacia el sumidero.

Fuente

Configuramos la fuente para que lleguen 20 tubos cada 10 minutos. Seleccionamos la opción de que la secuencia se repita (Repeat Schedule/Sequence), estableciendo 2 llegadas: la primera en tiempo 0 con capacidad de 20 elementos, y la segunda a los 600 segundos con 0 elementos. Así conseguimos llegadas periódicas con el intervalo especificado. También ajustamos la forma de la materia prima como un cilindro, para que se asemeje a los tubos, y sus características de color, tamaño y rotación, en la pestaña Triggers.

Contenedores

Todos los almacenes temporales o contenedores tienen la misma configuración.

Figura 7: Configuración en FlexSim de los Contenedores
Figura 7: Configuración en FlexSim de los Contenedores

Se les asigna una capacidad máxima de 20 tubos (Maximum Content), especificando que el tamaño del lote va a ser también de 20 (Target Batch Size). Se marca la opción de vaciar los almacenes entre lotes (Flush contents between batches).

Procesadores

El proceso cuenta con dos fases que se realizan en los procesadores: prensado y punzonado.

Se introduce para ambas fases el tiempo de ciclo y se conecta cada una a sus respectivos contenedores y operarios (ver Apartado interacciones).

Operarios

En el proceso los operarios se encargan de llevar los tubos de los contenedores a los procesadores, tanto a la entrada como a la salida de la máquina, y de realizar las distintas operaciones.


Se introduce los tiempos de carga (Load Time) y descarga (Unload Time) y se selecciona la opción Do not travel offsets fot load/unload tasks para que no atraviese los elementos del modelo. Se ha configurado para que realicen una trayectoria curva que se asemeja al movimiento real.

Carretilla

La carretilla se encarga de transportar los tubos del CONT 2 al CONT3, que se encuentran separados 2 metros. Se le asigna una capacidad de 20 elementos.

Figura 12: Configuración en FlexSim de la Carretilla
Figura 12: Configuración en FlexSim de la Carretilla

CONEXIÓN ENTRE ELEMENTOS

Los objetos de la simulación por lo que pasan los tubos, se conectan siguiendo el flujo del material con la herramienta Connect Objects.
Los operarios y la carretilla se conectan únicamente a los puntos de carga del material con la herramienta Connect Center Ports, según el criterio que utiliza FlexSim de conectar solo las entradas. Su movimiento se simula como una trayectoria curva añadiendo NetworkNodes y con Connect Objects.


ANÁLISIS DE RESULTADOS

Para analizar el funcionamiento del proceso, se han extraído una serie de gráficas para una simulación de 6 horas.

Figura 15: Resultados del Proceso
Figura 15: Resultados del Proceso

En la gráfica Output per Hour, observamos que la producción por hora es mayor en el prensado (69.5) que en el punzonado (65.5). Esto responde a que el tiempo de proceso del punzonado es más alto, siendo el cuello de botella del proceso.
La gráfica Average Content muestra la ocupación media de los almacenes. Vemos que los dos primeros contenedores tienen una ocupación media mayor que los otros dos. Esto se debe a que el material tiene que esperar a que termine la fase de punzonado y se libere el contenedor 3 para poder volver a empezar el prensado. La menor ocupación aparece en el contenedor 4, ya que los tubos terminados no tienen que esperar a operaciones posteriores. En la gráfica Average Staytime, que representa el tiempo medio de estancia de los tubos en los contenedores, aparecen también estos resultados.

Figura 16: Gráfica de Ocupación de los trabajadores
Figura 16: Gráfica de Ocupación de los trabajadores

El gráfico State Bar 1 muestra el porcentaje de tiempo de trabajo útil de los operarios y de la carretilla. Juan, encargado del punzonado, está ocupado el 95.7% del tiempo, mientras que Pepe un 87.7%. Esto se debe a que Pepe tiene que esperar a que se libere el contenedor de salida del prensado para poder seguir trabajando. El tiempo útil de la carretilla es muy bajo debido a que se limita a transportar los productos de un almacén cuando ha terminado el lote completo.

Figura 17: Diagrama de Gantt de los productos
Figura 17: Diagrama de Gantt de los productos

El Diagrama de Gantt muestra el tiempo de cada operación para cada tubo. El tiempo de prensado de un lote es mayor que el tiempo de suministro de materia prima, 600 segundos. Además, el tiempo teórico de punzonado ya es de por sí superior al tiempo de suministro. Por lo tanto, el sistema no es capaz de procesar a tiempo los suministros que le llegan. También se observa en el diagrama que el tiempo de conformado va a aumentando consecutivamente entre lotes, debido a la espera por los cuellos de botella.

Por lo tanto, sería necesario rediseñar la línea añadiendo nuevos procesadores o incrementando el tiempo de llegada. Para mejorar la eficiencia del sistema, se podría liberar el contenedor 2 con más frecuencia, posible por la baja tasa de ocupación de la carretilla, en lugar de esperar a que termine el lote. Así, el prensado podría continuar su actividad y el punzonado podría comenzar a trabajar antes.

ARCHIVO DESCARGABLE

El archivo FlexSim se puede descargar aquí.

EJERCICIO 2: FABRICACIÓN DE BASTIDORES

El ejercicio realizado tiene como objetivo realizar la simulación del proceso de fabricación de bastidores. Dibujaremos un mapa del flujo de valor (VSM) del proceso y explicaremos la configuración del modelo de simulación realizado con el software FlexSim. Asimismo explicaremos los resultados y las conclusiones obtenidas.

VSM DEL PROCESO

El mapa VSM, que se muestra a continuación, nos permite representar de manera sencilla la secuencia de operaciones y los tiempos dedicados a cada una de ellas.

Figura 1: Mapa del proceso de fabricación de bastidores
Figura 1: Mapa del proceso de fabricación de bastidores

IMAGEN VSM

Las siguientes tablas muestran el desglose de operaciones para cada fase:



CONFIGURACIÓN DE LA SIMULACIÓN EN FLEXSIM

Para la simulación hemos necesitado los siguientes recursos:

  • 2x Fuente (source)
  • 6x Contenedor (queue)
  • 2x Procesador (processor)
  • 1x Sumidero (sink)
  • 5x Operario (operator)
  • 1x Carretilla (transporter)
  • 1x Combinador (combiner)
  • 1x Separador (separator)
  • 2x Cinta transportadora (conveyor)


Figura 5: Mapa del Proceso de Conformado de Bastidores
Figura 5: Mapa del Proceso de Conformado de Bastidores


Para empezar, utilizamos una fuente que nos suministra tubos de 6000 mm de longitud. Estos pasan al contendor de entrada (ContEntrada) para ser cortados en la tronzadora en medidas de 470 mm (rosa) y 500 mm (aqua). Los tubos de 500 mm pasan a un contendor de salida (Tubos2) y son llevados por una carretilla hasta otro contenedor (EntSold500) situado a la entrada de la soldadura. Los tubos de 470mm siguen un recorrido distinto, pasan a un contenedor (Tubos1) donde son recogidos por un operario (Jose) para la operación de prensado. Tras la prensa, cada tubo se transporta por un contenedor rampa hasta el punzonado donde otro operario (David) se encarga de realizar la operación. Finalmente un operario (Federico) recoge dos tubos de cada clase y los junta en la soldadura. Los bastidores obtenidos (caja naranja) pasan por una banda de rodillos para su salida del proceso.

Figura 6: Primera parte del proceso
Figura 6: Primera parte del proceso




Fuentes

Configuramos el suministro de entrada para que nos lleguen tubos de 6 metros. A pesar de que la materia prima es la misma, para obtener dos tipos de tubos (470 y 500 mm) en la tronzadora se configuran desde la fuente dos entradas programadas de 3 y 3 tubos, que llegan con tres segundos de diferencia. Utilizamos una segunda fuente que suministra pallets a la soldadura.





Contenedores

Los contenedores se configuran de manera que almacenen los tipos de tubos correspondientes y utilicen a los operarios o carretilla para el transporte de los tubos. Normalmente se agrupan por lotes. En el contenedor previo a la soldadura, que almacena los tubos 470 mm, estos no se almacenan por lotes puesto que si no habría que esperar a que terminase de procesar todo el lote para comenzar la soldadura, con lo que se perdería gran cantidad de tiempo. Sin embargo, en el contenedor de los tubos de 500 mm, previo a la soldadura, se almacena por lotes pues la carretilla transporta el lote completo desde el anterior contenedor (Tubos2).

Figura 11: Contenedores de entrada a la soldadura
Figura 11: Contenedores de entrada a la soldadura

Procesadores

El proceso cuenta con dos procesadores: prensado y punzonado. Siguen la misma configuración que en el ejercicio 1.


Separador

Se utiliza un separador (tronzadora) al inicio del proceso para cortar los tubos de 6 metros en dos longitudes, 470 mm y 500 mm. Cada tipo de tubo sigue un itinerario distinto hasta que se juntan en la soldadura. La tronzadora corta los tubos siguiendo una distribución normal de media 6 y sigma 0.5.


Combinador

El combiner se emplea para el proceso de soldadura. En este punto el operario recoge dos tubos de cada tipo y se unen en la soldadura, que produce el bastidor requerido. Además, llega a la soldadura el pallet suministrado por la fuente, UtillajeSoldadura.


Cinta transportadora

Empleamos una primera cinta transportadora para imitar el contenedor-rampa de salida de la prensa. También utilizamos una segunda cinta transportadora para llevar el producto desde la soldadura hasta el contenedor de salida. Esta cinta es de grandes dimensiones porque se entiende que transportará también productos que lleguen de otras líneas.



Operarios

Los operarios se encargan de llevar los tubos de los contenedores a los respectivos procesos (tronzadora, prensa, punzonado, soldadura), y a los contenedores de salida. Necesitamos un operario, Lucía, para llevar los tubos a la tronzadora para cortarlos según dos medidas. Lucía también se encarga de llevarlos a los contenedores: Tubos1 y Tubos2. Luego el operario Jose recoge los tubos de 470 mm y los prensa. Posteriormente David los recoge para realizar la operación de punzonado y los deja en el almacén previo a la soldadura. El operario de la soldadura, Federico, debe coger dos tubos de cada tipo (470 y 500 mm) y juntarlos para la operación. Finalmente el operario Fernando lleva los bastidores a la salida.

Figura 20: Operario de Soldadura
Figura 20: Operario de Soldadura


Carretilla

La carretilla se encarga de llevar los tubos de 500 mm desde el contenedor de salida de la tronzadora hasta el contenedor de entrada a la soldadura. Con el fin de que la carretilla ahorre tiempo y coja el lote completo, y no cada tubo de uno en uno, habría que utilizar un combiner como contenedor de entrada y un separator como contenedor de salida.


Figura 21: Carretilla
Figura 21: Carretilla

Con el fin de que la carretilla ahorre tiempo y coja el lote completo, y no cada tubo de uno en uno, habría que utilizar un combiner como contenedor de entrada y un separator como contenedor de salida.


ANÁLISIS DE RESULTADOS

Se ha simulado el sistema durante 8 horas y estas han sido las gráficas obtenidas:

Figura 22: Resultados del proceso
Figura 22: Resultados del proceso

Podemos ver que el prensado y punzonado son los procesos que más piezas procesan por hora, mientras que la soldadura ralentiza la salida de productos terminados. Federico, el operario de la soldadura, está ocupado prácticamente el 100% del tiempo, en cambio, el resto están desocupados gran parte del tiempo, desaprovechando su jornada laboral. En cuanto a los contenedores, los productos pasan la mayor parte del tiempo en los contenedores previos a la soldadura, esperando que termine la soldadura anterior.

Figura 23: State Gantt
Figura 23: State Gantt

El diagrama muestra que, sobre todo la máquina del prensado, y también en menor medida la del punzonado, pasan largos periodos de tiempo sin trabajar debido a que tienen que esperar a que termine la soldadura.

El sistema nos indica que el cuello de botella es la soldadura, que emplea una gran cantidad de tiempo en hacer la operación ralentizando así todo el sistema y desaprovechando los medios que tenemos. Consideramos que sería conveniente utilizar una segunda soldadura para agilizar el proceso, de manera que el coste de una nueva soldadura sería compensado por el aumento de producción. Además, convendría estudiar el tamaño de lote para que sea el óptimo.

ARCHIVO DESCARGABLE

El archivo FlexSim se puede descargar aquí.

EJERCICIO 3:

Herramientas personales