G11 1202 2018

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Contenido

Entrega 1: caso práctico sobre fabricación de tubos

Introducción

Esta primera entrega consiste en la creación de un modelo mediante FlexSim que simule una sección de conformado de tubos metálicos. Esta sección está compuesta por dos puestos atendidos cada uno de ellos por un operario diferente.

La línea funciona de la siguiente manera: cada 10 minutos llegan lotes de 20 tubos al contenedor 1, desde donde pasan al primer puesto, en el que se realiza un prensado de sus extremos para que los tubos puedan ser soldados. Estos tubos se descargan en el contenedor 2 y, mediante una carretilla, son transportados 2 metros hasta el contenedor 3. Posteriormente, los tubos llegan al segundo puesto, en el que se les realizan dos agujeros que servirán para atornillar dichos tubos a otros elementos de las estructuras de las que formarán parte. Finalmente, los tubos ya terminados pasarán al contenedor 4.

Todo este procedimiento se ilustra en el siguiente diagrama de procesos:

Mapa procesos entrega 1
Mapa procesos entrega 1


Simulación en Flexim

A partir del anterior mapa de procesos se ha elaborado el siguiente modelo en FlexSim

Mapa procesos entrega 1
Mapa procesos entrega 1
Funcionamiento de la simulación
Funcionamiento de la simulación
Funcionamiento de la simulación
Funcionamiento de la simulación

A continuación, se va a proceder a detallar las propiedades de los elementos que componen la línea:

Entrada (source)

Cada 10 minutos, la entrada suministra 20 nuevos tubos al contenedor 1.

Contenedores

En la línea hay cuatro contenedores en total, todos ellos con una capacidad máxima de 1000 tubos. También se ha establecido que, cada vez que haya 20 tubos en el contenedor 2, la carretilla los traspase al contenedor 3.

Máquinas

La máquina de prensado se ha configurado para que sólo pueda procesar un único tubo cada vez (máximum content = 1) y se ha indicado que el tiempo que tarda en hacerlo debe de ser 15,9 segundos (process time = 15,9). Además, como no se mencionaba en el enunciado que fuera necesario un tiempo para poner en marcha la máquina, se ha tenido en cuenta que el tiempo de preparación de la misma es nulo (setup time = 0).

Máquina del la fase 1 (prensado)
Máquina del la fase 1 (prensado)

Por otro lado, la máquina de punzonado se ha configurado para que, al igual que la máquina anterior, sólo pueda procesar un único tubo cada vez (máximum content = 1) y se ha indicado que el tiempo que tarda en hacerlo debe de ser 22,9 segundos (process time = 15,9). Además, como tampoco se mencionaba en este caso que fuera necesario un tiempo para poner en marcha la máquina,también se ha tenido en cuenta que el tiempo de preparación de la misma es nulo (setup time = 0).

Máquina de la fase 2 (punzonado)
Máquina de la fase 2 (punzonado)

Operarios

Hay que tener en cuanta que el parámetro al que FlexSim llama load time se refiere al tiempo que tarda un operario en coger una pieza mientras que con unload time se refiere al tiempo que tarda en soltarla. Por ello, al cargar la pieza en la máquina, como debe primero cogerla y luego soltarla, el operario haría uso de los dos tiempos, y al descargarla sucedería lo mismo. Por ello, para hacer que los tiempos de carga y descarga cuadren con los del enunciado, se ha tomado que para los dos operarios el unload time sea nulo y el load time sea una media entre el tiempo de carga y descarga.

Teniendo en cuenta lo explicado anteriormente, se ha configurado a David, el operario encargado de la máquina de prensado, para que el tiempo que tarda en cargar y decargar un tubo sea de 4,3 segundos ((4,5 + 4,1)/2 = 4,3), por lo que el load time es igual a 4,3 y el unlaod time nulo. Como no se habla de la velocidad a la que se mueve en el enunciado, se ha dejado la que da por defecto FlexSim. Por último, las trayectorias que debe seguir se han dispuesto de forma que siempre se mantenga a una distancia prudente de la máquina por razones de seguridad.

Operario de la máquina de prensado
Operario de la máquina de prensado

Por otro lado, Jaime, el operario encargado de la máquina de prensado, se ha configurado siguiendo el mismo procedimiento para que el tiempo que tarda en cargar y en descargar un nuevo tubo sea de 4,35 segundos ((4,5 + 4,2)/2 = 4,35), por lo que el load time es igual a 4,35 y el unlaod time nulo. Como no se habla de la velocidad a la que se mueve en el enunciado, se ha dejado la que da por defecto FlexSim. Por último, las trayectorias que debe seguir se han dispuesto de forma que siempre se mantenga a una distancia prudente de la máquina por razones de seguridad.

Operario de la máquina de punzonado
Operario de la máquina de punzonado

Carretilla

La carretilla se ha configurado para que transporte lotes de 20 tubos en cada trayecto. Como ocurría con los operarios, no se menciona en el enunciado la velocidad a la que se mueve ni a la que carga y descarga los lotes, por lo que se han dejado los valores que tiene FlexSim por defecto para estas variables. Por último, también se ha configurado las trayectorias que debe seguir la carretilla de forma que no se cruce con ningún objeto u operario en ningún momento.

Salida (sink)

Análisis de resultados y conclusiones

En este apartado se analizará la producción de la fábrica y se propondrán mejoras para ser más productivos y aumentar los beneficios. Se ha simulado un periodo de 6 horas para que la fábrica se encuentre en régimen permanente. Primero vamos a estudiar los tiempos de espera de la pieza en los diferentes contenedores y los tiempos de espera de los dos operarios.

En el siguiente gráfico observamos que en el contenedor 1 el tiempo de espera medio es bastante elevado, por lo tanto hay una gran acumulación de tubos en este contenedor. Esto se produce debido a que cada 10 minutos llegan 20 nuevos tubos a la primera estación sin que haya dado tiempo a que ésta procese los 20 anteriores, de forma más detallada, la máquina de prensado tarda 15.67 minutos en procesar 20 tubos y la máquina de punzonado tarda 17.67 tubos, cabría esperar que el cuello de botella es el punzonado, pero la llegada de 20 tubos cada 10 minutos provoca una diferencia de tiempos entre la espera de la pieza en el contenedor 1 y el tiempo de proceso del prensado mayor que la diferencia de tiempos entre ambos procesos provocando así una acumulación de tubos más rápida en el contenedor 1 en comparación con el 3. Si llegasen piezas cada mayor tiempo el cuello de botella sería el punzonado por su mayor tiempo de proceso.

tiempo de espera
tiempo de espera

La media de piezas que se encuentra en cada contenedor es mayor en el contenedor uno como vemos en la imagen. Hay una media de 57 piezas.

Productos medios en cada contenedor
Productos medios en cada contenedor

Por otro lado es conveniente estudiar los tiempos de ocupación de los elementos de la fábrica. Según la siguiente imagen los contenedores uno y dos están completos casi todo el tiempo, mientras que los contenedores 3 y 4 no. El prensado está un 34.9% del tiempo procesando y el punzonado un 32.2% del tiempo procesando. David y Jaime prácticamente están trabajando constantemente sin parar y la carretilla conducida por Nuño solo está accionada un 1% del tiempo.

tiempo de ocupación
tiempo de ocupación

Para completar el estudio se va a añadir los kilómetros recorridos por David y Jaime. David ha recorrido 56.9 km y Jaime 35.6 km al día aproximadamente. Se debería intentar que disminuyera para ser más rápidos y efectivos, además se podría contratar a un nuevo operario o tratar de reducir la trayectoria siempre respetando los límites de seguridad.

Para finalizar estudiamos los productos que salen de cada elemento por hora, la producción va a venir marcada por el punzonado. El ritmo de trabajo es 50 lotes por hora.

Mejoras

• Comprar una máquina nueva de prensado para evitar la acumulación de cilindros en el contenedor 1.

• Sustituir la carretilla por otra opción: una persona, un carro o una cinta transportadora. Debido a que la mayoría del tiempo no está trabajando.

• Contratar un nuevo operario para que ayude a Jaime y David.

• Trabajar con lotes más pequeños para que no se acumulen en los contenedores y así no tener un cuello de botella tan diferenciado.

Archivo

Media:G11_Práctica1.zip


Entrega 2

Introducción

En esta segunda entrega simularemos mediante un modelo de FlexSim el funcionamiento de una fábrica de bastidores.

El funcionamiento de la planta comienza con el suministro de 10 tubos con una longitud de 6 metros que serán almacenados en el primer contenedor. A continuación en la tronzadora se turnará el corte de estos mismos en trozos de 500 o 470 mm, que a continuación se dirigirán a sus respectivos contenedores. Los tubos de 470 mm serán prensados y perforados para posteriormente soldarse con los tubos de 500 mm obteniendo así los bastidores deseados.

A continuación se dispone del mapa de procesos y una imagen de los bastidores a diseñar.

Simulación en FlexSim

A partir del mapa de procesos anterior hemos diseñado el siguiente modelo de simulación:

Funcionamiento de la simulación
Funcionamiento de la simulación
Funcionamiento de la simulación
Funcionamiento de la simulación
Funcionamiento de la simulación
Funcionamiento de la simulación

A continuación se describirá de manera breve cada uno de los elementos de los que está compuesto el modelo de simulación y sus propiedades más importantes:

Entrada

En dicho modelo disponemos de dos entradas, la entrada de tubos y la entrada de palés sobre los que realizar la operación de soldado.

La entrada de tubos tiene lugar en lotes de 10 tubos que se turnarán para ser cortados en 470 mm ó 500 mm. La otra entrada de la que disponemos es la entrada de palés para condicionar la soldadura, dicha entrada se ha programado para que llegue un palé cada vez que sea preciso.

Máquinas

Atendiendo al enunciado para la simulación de la fabricación de bastidores precisaremos en un principio de una tronzadora, dos prensas (las cuales realizarán distintos trabajos) y dos puestos de soldadura.

Tronzadora

Para simular la tronzadora hemos utilizado un separator, de manera que cuando introducimos el tubo de 6 m ésta máquina nos devuelve el número de piezas que precisemos (en este caso 12). Para configurar el corte en distintas medidas hemos hecho una distinción entre los tubos que van a llegar dependiendo de su contenedor de destino. De esta manera el primer lote de tubos de 6 m que llega será del tipo 1 y se cortará en trozos de 470 mm, mientras que el segundo lote será del tipo 2 y se cortará en trozos de 500 mm.

Prensas

Necesitaremos dos prensas para poder darle la forma deseada a los tubos de 470 mm. Utilizaremos la primera máquina para prensar los extremos de los tubos, y la segunda prensa la usaremos para perforar los pasadores cilíndricos. En ambos casos utilizamos un processor que configuramos atendiendo a los tiempos de ciclo que marca el enunciado.

Puestos de soldadura

Por último precisaremos de dos puestos de soldadura que se configurarán de igual manera. Para realizar la operación de soldado precisamos dos tubos de 500 mm, dos tubos de 470 mm y un palé para acondicionar la zona de soldado y el transporte de la pieza. Se ha utilizado un combiner para simular dicho proceso, y se ha configurado de la manera que aparece en la imagen para cumplir con los tiempos de ciclo marcados y con las condiciones anteriormente citadas.


Operarios

Atendiendo al enunciado hemos utilizado un operario para cada una de las máquinas necesarias. Hemos configurado cada operario con los tiempos de carga y descarga que aparecen en el enunciado, de manera que sirvan como transporte entre la máquina y los contenedores adyacentes a esta.



Análisis de resultados y conclusiones

Sistema sin mejora

Una vez hecho el modelo en FlexSim, se ha ejecutado el mismo para obtener datos estadísticos que reflejen su comportamiento y ayuden a decidir posibles mejoras para optimizar el sistema. Se ha tomado un tiempo de simulación de 10 horas, asumiendo que con este tiempo se obtiene una muestra representativa del régimen permanente.

Por un lado, el número de bastidores y productos intermedios producidos cada hora se refleja en el siguiente gráfico:

Como se puede observar, el cuello de botella son las soldadoras. Esto tiene sentido dado que cada una de ellas tiene un tiempo de proceso muy superior al resto de las máquinas del sistema.

Por otro lado, los siguientes gráficos muestran el tiempo que pasan las piezas en cada uno de los almacenes y el tiempo de ocupación de las máquinas y operarios:

Como ya se ha visto el cuello de botella son las soldadoras, por lo que los contenedores en los que las piezas pasan más tiempo son los que le proporcionan piezas a las mismas (contenedores 2 y 3). Cabe indicar que el hecho de que las piezas pasen tanto tiempo en el contenedor 1 no es significativo, ya que es así por la forma en la que se ha programado la llegada de tubos iniciales, de la que no se da información en el enunciado.

Además, hay que tener en cuenta que las soldadoras, que deberían tener el máximo rendimiento posible al tratarse del cuello de botella, no están trabajando durante más del 30% del tiempo. Esto se explica por el movimiento de los operarios: como hay un único operario atendiendo a estas dos máquinas, hay periodos en los que una máquina está disponible pero el operario está haciendo otra cosa. De hecho, este operario se encuentra trabajando el 99,5% del tiempo.

Sistema con mejora

Una vez analizado el sistema, se ha elaborado una mejora centrada en optimizar el cuello de botella. Para ello, se ha añadido al sistema una tercera soldadora con un operario que controla la misma de forma exclusiva. Los datos estadísticos que reflejan el comportamiento del sistema mejorado tras 10 horas de simulación son los siguientes:

Con esta mejora se consigue pasa de producir aproximadamente 17 bastidores cada hora a producir 40. Esto supone un incremento de la producción del 135%, por lo que se trata de una mejora muy significativa: añadiendo una única máquina con su operario asociado al sistema se consigue más del doble de piezas finales.

En el caso de que se quisiera mejorar aún más el sistema una opción sería contratar a un nuevo operario para una de las máquinas de soldar. El motivo es que, mientras que el operario que atiende a una única soldadora consigue de ella un rendimiento del 73% trabajando un 83,4% del tiempo, el operario que atiende a dos de estas máquinas, trabajando prácticamente todo el tiempo, consigue lo equivalente a un 57,8% de rendimiento de cada una de ellas. Si suponemos que añadiendo este operario las tres máquinas conseguirían alcanzar rendimientos del 73%, se conseguiría aumentar el número de bastidores producidos a aproximadamente 48 por hora.

Archivos

Media:G11_Práctica2.zip

Media:G11_Práctica2Mejora.zip

Entrega 3: Fabricación de lotes múltiples de productos diferentes

Introducción

En esta tercera entrega vamos a simular a través de Flexim la fabricación de cuatro productos diferentes. La fábrica cuenta con tres máquinas y cada producto tiene un proceso diferente. Cada máquina trabaja un operario y que los productos son movidos de una máquina a otra a través de una carretilla. Una vez que los productos son procesados son trasladados a la zona de inspección de manera automática, donde se separarán las piezas defectuosas de las válidas. Se presenta el diagrama del procesos donde se indica que productos pasan por cada máquina y los tiempos de procesamiento.

Todos los productos se trasladan de una máquina a otra a través de lotes, el número viene marcado por la capacidad del contenedor tras acabar el proceso.

•A y C : 20 unidades

•B: 15 unidades

•C: 10 unidades

El plan de producción para una semana es:

Imagen:G11produccion.jpg

En la estación de inspección las piezas defectuosas se separan de las válidas en la siguiente proporción:

Imagen:G11defectuosas.jpg

Simulación

A partir del anterior mapa de procesos se ha realizado la simulación en flexim.

Tabla de producción

Lo primero es configurar la tabla de producción con los parámetros necesarios para la simulación. Se utilizarán para marcar la ruta de los lotes.

Entrada

En el modelo se dispone de una entrada principal y dos entradas más que proporcionan pallets para poder transportar el lote de productos por la línea.

En la entrada principal se configuran los 4 tipos de productos, para cada producto se añaden 5 columnas. En estas etiquetas se señala la producción semanal, los lotes, el porcentaje de errores y el código del proceso, 1 significa que pasa por la máquina, 0 significa que no pasa por la máquina.


Contenedor de entrada

El contendor de entrada es un combiner, este combiner se utiliza para formar lotes de cada producto. Se utiliza este elemento debido a que los contenedores de flexim no saben diferenciar entre los diferentes tipos de productos. En el combiner se formarán los lotes y se unirán con su palet correspondiente. La configuración del combiner se realiza mediante código. Es necesario programar para:

1. Saber qué tipo de producto está entrando en el combiner, se programa en la pestaña trigger.

2. Saber la ruta que sigue el producto, se programa en la pestaña Flow.


Contenedor previo a cada máquina

Estos contenedores son los previos a cada máquina, son utilizados como almacén previo a procesar. Se disponen de tres contenedores de este tipo, uno para cada máquina. Se utiliza el elemento separator para poder deshacer el lote y procesar pieza por pieza, a través de la opción Unpack, también se desechará los palets a un sumidero.


Máquina 1, 2 y 3

Hay tres máquinas. Los productos irán pasando por las correspondientes máquinas según su proceso. Cada producto tiene en cada máquina un tiempo de proceso y un tiempo de producción. El tiempo de proceso se aplicará en la primera pieza de cada lote. Los diferentes tiempos se sacarán de la tabla de producción. En cada máquina hay asignado un operario que se encarga de cargar la pieza desde el almacén a la máquina, procesarla y descargarla en el almacén de salida.


Contenedores de salida de las máquinas

Los contenedores de salida son tres, uno en cada salida de las máquinas. Se ha utilizado el elemento combiner para su representación. En este contenedor se volverán a formar los lotes con la ayuda de un palet que inmediatamente después se transportará al puesto de inspección o a la siguiente máquina. De manera parecida al contenedor de entrada se programará en la pestaña Triggers para saber qué tipo de producto está llegando y en la pestaña Flow para indicar a que estación debe ir el producto.



Contenedor de inspección

Este contenedor es previo al proceso de inspección. Se ha utilizado un separator para su representación para no mezclar los diferentes tipos de piezas. En el separator se desechará el palet a través de un sumidero y dará paso a la inspección pieza por pieza.


Inspección

En este proceso de inspección se detectará los productos que son defectuosos y los que no lo son. El porcentaje de piezas defectuosas se indica en la introducción. El puerto 1 indica las piezas no defectuosas, que las llevará al contenedor de piezas válidas y el puerto dos las piezas defectuosas que va a parar al contenedor de piezas defectuosas, esto sucede independientemente de que producto se esté tratando. Tanto A, B, C o D se mezclan en los contenedores.

Elementos de transporte

En el sistema se va a utilizar:

• 3 operarios

• 1 carretilla

Los operarios se encargar de cargar la pieza a la máquina, procesarla en la máquina correspondiente y descargarla, hay un operario en cada máquina. La carretilla es la que mueve las piezas en lotes, se encarga de :

• Desplazar el lote del contenedor de entrada al contenedor previo a las máquinas

• Desplazar el lote tras la finalización de un proceso al contenedor de entrada previo a la máquina correspondiente del proceso que le toca.

• Desplazar el lote al contenedor de inspección tras finalizar todas las operaciones en las máquinas.


Análisis de resultados

Dashboard

Comenzaremos analizando la ocupación tanto de la maquinaria como de los distintos contenedores.

Podemos comprobar en el gráfico anterior, que el contenedor más lleno es el de la entrada a la primera máquina. Esto se debe a que los tiempos de preparación y procesado de la primera máquina son superiores a los de la segunda y tercera para aquellos productos que precisan de la primera máquina.


En los dos gráficos anteriores se muestra que la primera máquina, y su respectivo empleado, son los más activos en el proceso de fabricación. Esto se debe, de nuevo, a los tiempos de cada una de las máquinas. Al ser el proceso más largo el de la primera máquina, las otras dos se mantienen ese tiempo en espera, hasta que el lote de productos termina.

Nivel de producción

Para conocer el nivel de producción de la planta, debemos analizar la salida del último puesto del modelo, que en este caso es el puesto de inspección. Atendiendo al gráfico, podemos concluir que el nivel de producción de la planta es de algo más de 4 productos por hora. Además, en este gráfico podemos comprobar el nivel de procesamiento de cada una de las máquinas.

Tiempos de ciclo

Para proceder al cálculo de los tiempos de ciclo analizamos los datos obtenidos en las tablas del modelo. El tiempo de ciclo total es el tiempo que tardaríamos en fabricar la totalidad de los productos propias del plan semanal. Por lo tanto, hacemos una analogía la simulación del proceso y concluimos que el tiempo total de ciclo será lo que tarde en simularse el plan de producción. Esto es, 1758'22 minutos, lo que es igual a 29 horas y 18 minutos.7 Como muestra de los datos obtenidos en la simulación del modelo, se exponen los tiempos del último producto procesado en cada lote.

El tiempo de ciclo es el tiempo necesario para la fabricación de un producto. En el modelo, todos los productos se mueven por lotes, por lo que aunque un producto finalizado un proceso no podrá pasar al siguiente hasta que todo el lote lo haya hecho. Es por esto, que para el cálculo del tiempo de ciclo de cada producto calculamos el tiempo que tarda en fabricarse todo el lote y lo dividimos entre el número de piezas que contiene dicho lote.

Además, añadimos el tiempo que pasa cada producto en cada uno de los procesos.

Análisis de costes

Para calcular el coste de fabricación de cada una de las piezas debemos tener en cuenta los siguientes factores:

   -Coste de maquinaria.
   -Coste de empleados.
   -Coste de alquiler y energético.

Coste de maquinaria

Hemos buscado y aproximado el coste de alquiler de cada una de las máquinas a los siguientes valores:

   -Máquina 1: 35 €/h
   -Máquina 2: 40 €/h
   -Máquina 3: 42 €/h
   -Máquina de inspección: 25 €/h

Gracias a los gráficos de ocupación que se mostraron anteriormente, conocemos el tiempo que usaremos cada máquina, por lo que lo multiplicaremos por el precio de alquiler de cada una de ellas.

Adicionalmente, el tiempo total que hemos usado la máquina de inspección (que hemos obtenido de los datos de la simulación) nos permite calcular el coste que nos supondría el alquiler de dicha máquina. En la tabla siguiente se muestran los costes de maquinarias de cada uno de los respectivos lotes.

Coste de empleados

Hemos calculado el salario de cada uno de los empleados a:

   -Salario empleado: 25 €/h
   -Salario operador de inspección: 30 €/h
   -Salario carretillero: 20 €/h

A partir del nivel de ocupación de cada uno de los empleados, y teniendo en cuenta el tiempo total de simulación del modelo, podemos calcular el número de horas que ha trabajado cada uno.

Además, conocemos el tiempo que cada máquina y empleado a dedicado a cada tipo de producto, por lo que podremos calcular el coste de cada de salario de cada producto.

Costes adicionales

Tenemos en cuenta otra serie de costes como puedan ser: alquiler de la carretilla o el gasto energético.

El alquiler de la carretilla es de 61,3 €/día, y como aproximadamente necesitaremos 4 días de trabajo, el alquiler de la carretilla supondrá un coste de 245,6 €.

Un cálculo aproximado del consumo energético de una planta sencilla como pueda ser esta es de 3.000 €/año, por lo que el coste energético de los 4 días que tardamos en cumplir el plan de fabricación es de 32,88 €.


Costes finales

Teniendo en cuenta los costes anteriormente calculados, el coste final del plan de producción es:

Archivo

Media:G11_Práctica3.zip

Entrega Final

La empresa Martínez SL se dedica a la fabricación y venta de sillas. Se va a estudiar la producción de 600 sillas de las cuales 300 son de color gris, 200 color plata y 100 de color blanco. Todas las sillas están compuestas por las mismas piezas. Solo se diferencian en el color. Cada silla está compuesta de un asiento U, un travesaño, dos patas, dos patas respaldo, dos alas, un asiento y un respaldo. Se fabricarán todas las piezas metálicas a partir de tubos y perfiles de 6m de longitud, las piezas no metálicas se ha decidido subcontratarlas para optimizar la producción, en este caso son las alas, los asientos y los respaldos

Las partes metálicas de las sillas que se van a producir son:


Se muestra la cantidad de tubos de 6 m necesaria para cubrir un lote de 10 piezas.

• Asiento U: Se necesitan 2 barras. (940*10/6000=1,6)

• Travesaño: Se necesita 1 barra (360*10/6000=0,6)

• Pata: Se necesitan 2 barras, debido a que la cantidad es el doble (440*10/6000=0,73).

• Pata respaldo: Se necesitan 4 barras (840*10*2/6000=1,4) Como por cada lote hay 20 patas se necesitan 4 barras.

Se observa que sobra mucho material metálico al cortar las barras en las medidas indicadas. En las mejoras se propondrá alguna solución para no desperdiciarlo. La producción en la fábrica se va a realizar mediante lotes. El lote viene limitado por el almacén de menor capacidad. Estos almacenes son los de asiento en U y los de las patas respaldo que tienen una capacidad de 20 unidades. Como de patas respaldo se necesitan dos unidades por silla el lote será de 10 sillas. En cada lote habrá 10 asientos U, 10 travesaños, 20 patas y 20 patas respaldo.

Diagrama de procesos

A continuación se presenta el diagrama de procesos de la planta indicando cada una de las secciones para la formación de las sillas. Se adjunta además los tiempos que supone cada una de las fases de producción.

Simulación

Se ha simulado a través de FLEXIM la producción intentando ser lo más real posible. A continuación se muestra una imagen general del programa de flexim.


Se ha tratado de aprovechar el espacio de la fábrica siempre y cuando dejando un espacio que asegure la seguridad de los empleados. Cada operario debe andar por la fábrica a ciertas distancias para evitar cualquier peligro. Los almacenes deben ser lo suficientemente grandes para poder abarcar la producción. La sección de pintura requiere un gran espacio, debido a que ocupa 42 metros de longitud, por esa razón se ha decidido disponer de una línea de producción en U. En todos y cada uno de los procesos se han colocado un almacén de salida y otro almacén de entrada para facilitar la producción en la planta a través de los lotes.

Se va a explicar la simulación del modelo de una manera más detallada. En la simulación encontramos a grandes rasgos cuatro tipos de elementos.

• FUENTES

• MÁQUINAS

• ALMACENES

• TRANSPORTE

Las fuentes se explicarán en la sección de almacenaje y las máquinas se irán explicando por secciones.

Sección de almacenaje

En esta sección se describe el suministro de material a través del elemento fuentes En el modelo se han implantado dos tipos de fuentes, las principales y las secundarias. Las principales son las de los elementos necesarios para la producción de las sillas. Son la fuente de barras, la fuente de asientos, la fuente de respaldos y la fuente de alas. Las fuentes secundarias son aquellas que aportan pallets para ayudar al transporte de los lotes en el recorrido de la línea de producción.

Fuente de barras: esta fuente va a generar cuatro tipos de barras que irán destinadas a diferentes procesos. Se presenta la imagen que se programará en este elemento fuente:

Se observa que se detallan los cuatro ítems diferentes 1, 2,3 y 4. Se especifica cuanta cantidad se necesita para cada uno de ellos para poder fabricar un lote de 10 sillas, ya se había comentado en el apartado de introducción. Como los valores están indicados para formar 10 sillas será necesario repetir la secuencia 60 veces para formar las 600 sillas necesarias. También se crean etiquetas en esta fuente que nos permitirá conocer todos y cada uno de los tiempos del proceso.

Fuente de alas: esta fuente nos proporcionará las alas que han sido subcontratadas cada vez que sean necesarias. Por cada lote 20 alas.

Fuente de respaldos y asientos: se crearán los necesarios para cada secuencia. Por cada lote 10 asientos y 10 respaldos.

Sección corte

Está compuesta por dos máquinas la cortadora y la repasadora.

CORTADORA:

La cortadora es el primer proceso que van a sufrir las barras. Los cuatro tipos de barras van a ser cortadas. Según el tipo de barra que pase por la máquina será cortada en más o menos piezas según las dimensiones requeridas. Se emplea el uso de un separator para realizar la operación. Barra tipo 1 para asiento en U será cortada en 5 trozos. De cada lote se necesitan dos barras tipo 1, obtendríamos los 10 trozos requeridos. Barra tipo 2 para travesaño será cortada en 10 trozos debido a que por cada lote solo se necesita una barra. Barra tipo 3 para patas será cortada en 10 trozos, debido a que se necesitan 2 barras de 6m para 20 piezas. Barra tipo 4 para pata respaldo será cortada en 5 trozos al necesitar 4 barras para las 20 piezas requeridas en el lote. Esto se asignará a través de Values by case en las propiedades del cortador. Los tiempos de carga, ciclo y descarga, corresponden al tiempo de procesado que es igual a 11 segundos. El tiempo de preparación es 30 segundos para todos los ítems pero solo se imputa al cambiar de un tipo de barra a otro. Es necesario programar en la pestaña setup time para que esto ocurra así. Poniendo la función if Item type changes (30,0,) el operario solo preparará la máquina durante esos 30 segundos al tener un nuevo tipo de barra.


REPASADO:

Es la segunda operación de la fabricación de sillas. Todas las barras deben ser repasadas. No tiene tiempo de preparación. El tiempo de ciclo de cada barra es diferente. Para ello se programa leer el valor en la tabla de producción de tiempo de carga y de tiempo de descarga, sumando los tres y obteniendo el tiempo de ciclo del ítem correspondiente.

Sección de conformado

La sección de conformado está compuesta por las operaciones de doblado y punzonado.

DOBLADO: Por esta operación pasarán los asientos U y las patas respaldo. El tiempo de preparación de la máquina es de 30 segundos para todas las barras. Se asigna a través de la opción Batch Quantity se indica el tamaño de lote y el tiempo de preparación, que se lee en la tabla de producción. El tiempo de preparación solo se aplica en la primera pieza del lote. Hay que tener en cuenta que no todas las piezas tienen el mismo tamaño de lote. El tiempo de procesado se asigna según el tipo de barra cortada que llegue sumando los tiempos de carga y descarga correspondientes, los valores se obtienen de la tabla de producción.

PUNZONADO: Es muy parecida a doblado. Por esta máquina solo se procesarán el asiento U y el travesaño. Al llegar la barra conformada según el tipo, se aplicará el tiempo de preparación y el tiempo de proceso que le corresponde de la misma manera que en el doblado. Por esta máquina solo pasarán el asiento en U y el travesaño, la compilación de como el programa sabe por que máquinas deben pasar las barras se verá en el apartado de los alamcenes ya que es en esos elementos donde se designa.

Sección de soldadura

En esta sección tenemos dos máquinas de soldadura. En esta sección se va a formar la estructura metálica de la silla. El tiempo de proceso de esta máquina es la suma de los tiempos de descarga de todos los elementos necesarios para la fabricación de la silla, de su correspondiente almacén previo a la soldadura, el tiempo de ciclo de la soldadura y el tiempo de descarga de la silla hacia el almacén postSoldadura. El tiempo de preparación se obtiene de la tabla de producción, es 40 segundos para formar la silla. En cada máquina trabaja un operario.

Sección de pintado

La sección de pintura es un túnel de pintado donde se realiza lavado, secado, pintado, curado en horno y enfriado. En esta sección se pintarán primero 300 sillas de color gris, luego 200 sillas de color gris y por último 100 sillas de color blanco, formando las 600 sillas que se llevará el cliente. Cargará las piezas el operario de pintado desde el almacén 18 y después de la operación las descargará otro operario al almacén 20. El túnel está compuesto por dos procesadores y dos conveyor. El primer procesador se implanta para contabilizar el tiempo de preparación de 600 segundos de cambio de color. Para ello se ha creado la variable cambio que tomará el valor 1 en la silla número 1, 30 y 500 para poder contabilizar los 600 segundos. El segundo procesador es para contabilizar el tiempo de proceso, los 120 segundos que tarda. En este procesador se programará que las 200 primeras sillas sean de un color, que las 200 siguientes sean de otro y las últimas 200 de otro color. Se destaca que la velocidad del túnel puede ser entre 0.8 y 3 m/min y su capacidad máxima es de 180 sillas por hora. Para la calcular a qué velocidad debe ir la cinta se han hecho los siguientes cálculos:

Esta velocidad se encuentra en el rango establecido por lo tanto es la que tendrá la cinta.

Sección montaje

En la sección montaje consiste en unir los asientos y respaldos con la estructura metálica. Una vez que se termina la silla pasa al empaquetado y al almacén de expedición. Tras empaquetar se han puesto tres contenedores diferentes para poder diferenciar los colores de las sillas. El montaje tiene un tiempo de procesado de 50 segundos, donde descargará y cargará la pieza un operario. El empaquetado lo realizará otro operario, que ese mismo depositará las sillas en el almacén de expedición.



Almacenes

Tabla de almacenes:


Se presenta una tabla donde se enumeran todos los almacenes . Se señala si el almacén será combiner, separator o queue, que corresponde a un alamcén normal. Los separator se utilizan para dar paso al correspondiente procesado pieza por pieza y los combiner para formar el lote con su correspondiente pallet. El conjunto separator-combiner se utiliza para representar los almacenes con ruedas de la planta. Los contenedores 1, 14,19 y 22 son los contenedores utilizados para guardar las piezas que son recibidas. El 1 es un rack debido a la magnitud de las barras que recibirá las cuatro tipos de barras diferentes. Los demás se utilizan simplemente para almacenar. Los combiner funcionan de la siguiente forma, en el trigger onentry se programa el siguiente código para establecer el “batchsize” y el máximo contenido.


Hay combiner que necesitan una configuración extra, en nuestro caso es el combiner 4 y el combiner 6. Estos combiner según el ítem que estén almacenando lo destinarán a un proceso o a otro. Debido a que no todas las piezas necesitan de la operación de doblado y punzonado. Ambos se programan de la misma manera. En la sección send to port se indicará que ítem va a cada puerto. Las barras destinadas a asientos en U y las patas respaldo irán hacia la dobladora y las de travesaño irán hacia la punzonadora y las patas no necesitan más operaciones, se destinarán a los almacenes previos a la soldadura.

Ocurre lo mismo en el combiner 6 salida de dobladora, donde las barras de asiento en U irán a la punzonadora y las patas respaldo, no necesitan más operaciones, se destinarán al almacén. Los almacenes 8,9,11,13 Y 16 son los almacenes previos a la soldadura. Aquí se ha configurado para que cada estación de soldadura solo esté atendida por un operario y de un almacén puedan coger piezas dos operarios.

Los que se ha utilizado es conditional transport y se ha asignado como se observa en la foto, una máquina a cada soldador.

Operarios

La planta cuenta con 11 operarios de los cuales 2 trabajan con carretilla. En algunos el tiempo de carga y descarga ha sido añadido en el tiempo de proceso de las máquinas y en otros se han programado en el propio operario para facilitar la programación.

Análisis de resultados

Se van a estudiar los resultados de la planta para poder proponer mejoras.

Primero vamos a observar en que situación se encuentran los contenedores de la planta. En la imagen podemos observar que los contenedores ningnuno supera su límite de capacidad. No hay problema alguno con el almacenaje de la materia durante la línea de producción.

El siguiente gráfico que se muestra es el "State Bar" de todos los trabajadores de la fábrica. En esta figura comprobamos que el operador que trabaja en corte está ocupado un 97,7%. Este operador se encarga de toda la sección de corte, incluyendo la repasadora. Está sobrecargado de trabajo. El operador de conformado es otro de los que más trabajo tiene, con un 75% de ocupación. Los demás operarios trabajan a un ritmo muy bajo.

El último gráfico que se muestra es el "State pie" de las máquinas Respecto al tiempo de operación, la máquina que mas tiempo está procesando es el pintado, debido a que es el proceso más largo, pero en esta máquina sigue habiendo tiempo de holgura (idle) La máquina de cortado tiene un alto porcentaje de bloqueo y de tiempo de espera a transporte. Además el porcentaje de tiempo de holgura es muy pequeño. Esto significa que no está trabajando correctamente y está entorpeciendo la producción, debido a que los procesos posteriores son muy lentos y no permiten a la cortadora trabajan al ritmo que debería. La máquina de repaso le ocurre lo mismo un 25,5% está bloqueada y un 12% está esperando a un operador. El montaje y la soldadura la mayoría del tiempo están esperando a tener todos los componentes para poder realizar la operación. Las demás máquinas tienen tiempo de holgura y no están bloqueadas ni saturadas.

Tiempos

Primero se va a describir lo que se tarda en hacer un asiento en U, un travesaño, una pata y una pata respaldo. Luego se obtendrá el tiempo que la fábrica tarda en realizar las 600 sillas y el tiempo que la fábrica tarda en realiza una silla. También se presentará una tabla indicando el tiempo de trabajo de cada una de las máquinas para poder sacar los costes de la fabricación de las sillas. El modelo se puede dividir en dos, la primera parte la formación de los cuatro componentes, se tienen 4 items y la segunda parte donde se conforma la estructura de la silla y se tiene un solo ítem.

El tiempo de ciclo es el tiempo necesario para la fabricación de un producto. En el modelo, los productos de los elementos de las sillas se mueven por lotes, por lo que aunque un producto finalizado un proceso no podrá pasar al siguiente hasta que todo el lote lo haya hecho. Es por esto, que para el cálculo del tiempo de ciclo de cada producto calculamos el tiempo que tarda en fabricarse todo el lote y lo dividimos entre el número de piezas que contiene dicho lote. Recordar que el tamaño de lote es diferente para los siguientes productos. Asiento en U y travesaño es lote es de 10 piezas y patas y patas respaldos el lote es de 20 piezas. Los siguientes valores se han obtenido haciendo la media de lo que tardan los 60 lotes. Estos 60 lotes suponen 600 asientos en U, 600 travesaños, 1200 patas y 1200 patas respaldos, lo que suponen 3600 productos de los cuales se ha analizado el tiempo que tardan en fabricarse.

Cuando estos elementos se forman, se sueldan y se pasa a la conformación de la silla. A continuación se presenta el tiempo de ciclo de la formación de una silla. Esto incluye desde que la materia prima entra en los almacenes hasta que la silla se deposita en el almacén de expedición. El modelo ha tardado en realizar las 600 sillas 21171.82 segundos, esto son 58,8 horas. El ritmo de producción de la fábrica es 5,9 min/silla. La jornada laboral es de 8h y si se tienen en cuenta los descansos y las pérdidas de tiempo, el trabajo efectivo se quedaría alrededor de 6 horas. Esto supone que las 600 sillas se tardan en realizar entre 9 y 10 días. Habrá que tener en cuenta este periodo de tiempo en los planes de producción. Como prueba del correcto cálculo del tiempo de ciclo de una silla, se muestra la gráfica del número de sillas que salen por hora.


La siguiente tabla aparecerá el tiempo medio que tarda cada máquina en procesar un lote. Luego se dividirá entre 10 o 20, depende del elemento, para obtener el tiempo en cada máquina por pieza, esta tabla será útil para poder calcular costes horarios.

A partir de la soldadura, el material ya no se desplaza por lotes sino silla por silla. Se establece el tiempo que tarda procesar una silla cada una de las siguientes máquinas. Se han tomado los valores medios. La soldadura es un caso especial debido a que entran cuatro piezas y sale una. Se considera desde que entra el primer elemento hasta que sale la silla.

Costes

En esta sección se va a explicar lo que cuesta a SL Martínez realizar las 600 sillas y una silla.

COSTE TOTAL = COSTES DIRECTOS + COSTES INDIRECTOS.

COSTES DIRECTOS

Los costes directos se incluye:

• Coste horario de las máquinas * tiempo que trabaja la máquina

• Material necesario

• Personales productivos

• Otros costes ( transporte, almacenaje, distribución y comercialización)

Lo primero hacer referencia las horas que la fábrica trabaja en un año.

•Un año tiene 52 semanas

•Cada semana 5 días laborales haciendo un total de 260 días laborables.

•La empresa cierra en festivos. Son 14 días al año quedan 246 días laborables.

•Las vacaciones no se tienen en cuenta porque la fábrica no cierra, se sustituye al operario por otro.

•La jornada es de 8h/ día quitando descansos y pérdidas de tiempo hacen 6h día

•En total suponen 1476 h/año.

Coste horario:

El coste horario de cada máquina se ha obtenido de una manera aproximada. Los precios se han localizado en catálogos. Se ha calculado el coste horario incluyendo los trabajadores que trabajan en las máquinas y la amortización de ellas. Los precios han sido obtenidos de catálogos y se ha estimado la duración de la máquina. Las cinco primeras máquinas pertenecen a la sección de corte, se agrupan las dos primeras en la cortadora y las otras tres en la repasadora. Solo se ha calculado el coste horario de una soldadora pero en los costes finales se tendrá en cuenta que hay dos.

Coste horario = (Coste Amortización + operarios asignados * Coste laboral )/(horas disponibles*tasa de ocupación)

Sueldos de operarios:

Los operarios son 11 los que trabajan en la fábrica, pero cinco de ellos su coste se tuvo en cuenta en el coste horario de la máquina donde trabajan.


Material necesario:

El material a comprar es tubo de acero de los dos grosores necesarios y las piezas subcontratadas (alas, asientos y respaldos). Los precios han sido obtenidos de catálogos de páginas webs.

Otros costes directos

También hay que tener en cuenta otros costes directos importantes. La empresa gasta dinero en transportar las sillas al cliente, en distribuirlas y comercializarlas. Se calcula el gasto horario para luego multiplicarlo por el coste de producción. Además se estima un coste adicional de 100€ a la fabricación de las 600 sillas debido al uso de destornilladores, plaquitas de las herramientas…

A la suma de los costes se suma

• (88.8 €/h * 58,8h)/600 = 7.9€/h de salarios

• 12,2€/silla de materiales

• (0.6€*58,8h)/600=0.1 €/ silla de otros costes

• 9,49€ por silla de coste horario

El total de costes directos queda 29,5€

COSTES INDIRECTOS

Se van a describir los costes indirectos que se han tenido en cuenta para aproximar el coste de la silla.

• Costes de alquiler

• Costes de administración, limpieza y seguridad.

• Salarios

• Iluminación

• Energía

Coste de alquiler: Según el programa de simulación de flexim nuestra fábrica necesita un espacio de 3000 m2 . Se ha decidido alquilar la nave en un polígono industrial y se calcula que el precio sería 3500€/mes. Esto supone 42000€ al año es decir 28,5€/h.


Costes de administración, limpieza y seguridad, sistemas de informática etc. Estos costes se van a estimar de una manera muy global. Se propondrá un dinero al año para pagar todos estos servicios de una manera aproximada.

• Administración: 5000 €/año

• Limpieza 3000€/año

• Informática 2000€/año

Hacen un total de 10 000 €/ año lo que supone 6,8€ /hora

Salarios En este apartado se tienen en cuenta los operarios que no trabajan en la elaboración de la silla pero si en la empresa.

Iluminación

Energía

El resumen de los costes indirectos quedaría:

• (28,5€/h*58,8/600)=2,8€/silla por el alquiler de la nave

• 6,8€/h*58.8/600= 0,7€/silla por servicios

• 45,4€/h*58.8/600= 4.4 €/h por salarios

• 0.3€/h*58.8/600= 0.029€/silla

• 0,1€/pieza por gastos de energía

Son 7.3 € por pieza

Los COSTES TOTALES son 36,8€ cada silla, supone 22080€ las 600 sillas.

Mejoras

De cara a la optimización de la planta de fabricación de sillas en cuestión, proponemos dos tipos de mejoras en función de si ésta precisa de una inversión en nueva maquinaria o no. A través del análisis del modelo, hemos detectado que las secciones que hay que analizar en busca del cuello de botella son las de corte y conformado, pues una vez soldadas las sillas no existe ninguna máquina que se bloquee a lo largo del proceso porque las máquinas posteriores no le dejen avanzar.

Mejora sin inversión

Analizando las secciones de corte y conformado se puede apreciar que la planta tiene un gran problema de falta de empleados. En concreto, ambas secciones, que constan de dos máquinas cada una, están atendidas únicamente por un empleado en cada caso. Como consecuencia, siempre hay productos en alguna de las máquinas o en alguno de los contenedores esperando a que llegue el operario correspondiente para realizar las operaciones necesarias a las piezas o para transportarlas. Por ello, se ha decidido como mejora contratar un total de dos empleados nuevos, uno para cada una de las secciones de las que se está hablando. Así, se consigue que haya un empleado atendiendo a cada máquina, lo que hace que el ritmo de producción del sistema dependa mucho menos de los movimientos de los operarios y que sea el tiempo de ciclo de las máquinas lo que comience a ser el verdadero condicionante. Gracias a esta mejora, las piezas llegan más rápido a la sección de soldadura y de esta manera el tiempo de ciclo de cada silla es menor. Como muestra de la reducción en el tiempo de ciclo que supone dicha mejora, en la siguiente figura se muestra el número de sillas que se hacen en la fábrica por hora. Se puede comprobar que el número de sillas que se fabrican ha aumentado en casi un 40% (13,9 sillas frente a las 10,2 que se fabricaban en el modelo sin mejora). Por otro lado, cabe destacar que la planta cuenta con dos operarios que se dedican a gestionar los almacenes y que apenas trabajan, por lo que se ha decidido que solo haya uno. Este cambio se ha comprobado que no tiene repercusión alguna sobre el ritmo de producción.

Mejora con inversión

Una vez hecha la mejora anterior, el cuello del sistema ha pasado a estar claramente en la sección de corte (cortadora y repasadora). Tras llevar a cabo un análisis exhaustivo de esta sección, llegamos a la conclusión de que realizar una mejora importante (como la que supone la compra de una nueva máquina) en la cortadora no merecía la pena, debido a que el siguiente proceso la mantenía la mayoría del tiempo parada. Sin embargo, el aumento de la capacidad de la repasadora suponía una mejora, ya que no hay ningún otro proceso después al que tenga que esperar. Por esto mismo, la mejora que proponemos consiste en comprar una nueva repasadora y contratar un empleado para dicha máquina, manteniendo los empleados contratados en la mejora anterior. Es importante la contratación de un empleado para cada máquina (cortadora, repasadora_1 y repasadora_2), puesto que en caso contrario se desaprovecha la capacidad de estas máquinas. Para demostrar las afirmaciones anteriores nos referimos, de nuevo, al gráfico que muestra el número de sillas fabricadas por hora. Se puede comprobar que esta mejora supone un aumento de más del 100% en la capacidad de fabricar sillas de la fábrica (pasando de 10,2 sillas, que se fabricaban sin mejora ninguna, a fabricar 20,4 sillas por hora).

Además, económicamente consideramos que esta mejora es muy rentable debido al bajo coste que supone la compra de una máquina repasadora, frente al coste que pueda suponer una soldadora o el túnel de pintado.

Costes de mejoras

Tras la mejora 1 el coste ha sufrido variaciones. Los costes horarios de la sección de conformado han aumentado, debido a la incorporación del nuevo operario que ha aumentado los costes salariales. Este coste ha aumentado a 10,41€/ silla. Pero al mejorar el tiempo de producción el resto de los costes disminuyen. Ahora se emplean 43,2 horas en fabricar las 600 sillas.

• (88.8 €/h * 43,2h)/600 = 6,4€de salarios

• 12€/silla de materiales

• (0.6€*43,2)/600=0.01 €/ silla de otros materiales

Los costes directos quedarían 28,9€/silla

• (28,5€/h*43,2/600)=2,1€/silla por el alquiler de la nave

• 6,8€/h*43,2/600= 0,5€/silla por servicios

• 45,4€/h*43,2/600= 3,3 €/h por salarios

• 0.3€/h*43,2/600= 0.029€/silla

• 0,1€/pieza de energía

Los costes indirectos quedarían 6€/silla

La silla costaría 34,9 €, en comparación con los 36,8€ que costaba se ahorra 2€ por silla lo que supondría 1200€ de ahorro cada 600 sillas.


La mejora 2 supone la inversión de comprar otra repasadora y contratar a dos nuevos empleados. Esto supone un aumento en el coste horario aumenta a 10,65€/silla. Pero el tiempo se reduce a 29,4 horas. Esto reduce los costes directos e indirectos.

• (88.8 €/h * 29,4h)/600 = 4.4 € de salarios

• 12€/silla de materiales

• (0.6€*29,4)/600=0.01 €/ silla de otros materiales

Costes directos son 27,1€/silla

• (28,5€/h*29,4/600)=1,4€/silla por el alquiler de la nave

• 6,8€/h*29,4/600= 0,3€/silla por servicios

• 45,4€/h*29,4/600= 2,2€/h por salarios

• 0.3€/h*29,4/600= 0.001€/silla

• 0,1€/pieza de energía

Los costes indirectos quedan 4€/ silla

Los costes totales son 31,1€/silla ahorrando 5,7€/silla supondría un ahorro de 34200€ cada 600 sillas.

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