G13 1202 2018

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Contenido

Caso práctico sobre fabricación de tubos

Visión de conjunto

El objetivo de esta primera entrega es el estudio y la simulación de un modelo de fabricación de tubos mediante Flexsim.


El producto a fabricar es el siguiente:


Producto a fabricar
Producto a fabricar

y las fases de fabricación son las mostradas en la siguiente figura:


Fases de fabricación
Fases de fabricación


El mapa (VSM) detallado del proceso, empleando simbología standard, es el siguiente:


VSM del proceso
VSM del proceso


Una vez obtenido este mapa, realizaremos un modelo detallado en Flexsim. Se muestra a continuación una perspectiva general del conjunto 3D y una perspectiva superior para ubicar con mayor precisión los elementos.


Perspectiva general
Perspectiva general


Perspectiva superior
Perspectiva superior


Elementos empleados

Los elementos empleados en el sistema son los siguientes:

  • 1x Fuente
    • Source
  • 4x Contenedores
    • Con1
    • Con2
    • Con3
    • Con4
  • 2x Procesadores
    • Prensado
    • Punzonado
  • 2x Operarios
    • Juan
    • Rodrigo
  • 1x Transportador
    • Carretilla
  • 1x Sumidero
    • Sink


Fuente o Source




Desde la fuente, el lote de productos entra a la línea de producción. En nuestro caso, los elementos que entran al sistema de fabricación son cilindros de 20 cm. de diámetro y 100 cm. de largo.

Siguiendo las indicaciones del enunciado, la salida de la fuente debe ser 20 piezas cada 10 minutos, así que la fuente se programa de forma que se produzcan elementos en dos tiempos, y repitiendo el proceso indefinidamente.

  • 20 elementos en el segundo 0.
  • 0 elementos en el segundo 600.

Otras características que se han tenido que modificar son los Triggers en la creación de los elementos de forma que consigamos el tamaño deseado, la orientación horizontal de las piezas y modificar el color de las mismas.


Contenedores

Los tiempos relacionados con cada uno de los contenedores son los tiempos de carga y descarga, que están asociados a los operarios que interactúan con cada contenedor.

  • Contenedor 1 - Carga Juan - 4.5 segundos
  • Contenedor 2 - Descarga Juan - 4.1 segundos
  • Contenedor 3 - Carga Rodrigo - 4.5 segundos
  • Contenedor 4 - Descarga Rodrigo - 4.2 segundos


Detalle de los contenedores
Detalle de los contenedores


Procesador Prensado

En el puesto de Prensado se realiza el prensado de los extremos de los tubos para formar una superficie plana que permita su soldadura al resto de la estructura metálica. La carga a este proceso se realiza desde el contenedor Con1 y se descarga al contenedor Con2.



Procesador Punzonado

En el puesto de Punzonado se punzonan los agujeros que servirán para la unión por atornillado con otros elementos de la estructura. La carga se realiza desde el contenedor Con3 y la descarga se realiza al contenedor Con4.



Operarios

Se dispone de dos empleados y cada uno de ellos se encarga de un puesto de trabajo. Juan se encarga del Prensado y Rodrigo se encarga del Punzonado. Los tiempos de carga y descarga relativos a cada uno de los puestos son incluidos en el empleado correspondiente.




En la siguiente imagen se muestra en detalle el recorrido seguido por el operario. Se observa que no sigue una trayectoria recta, sino que se mueve de un contenedor a otro evitando la máquina de prensado. Además sigue una linea curvada en el punto más alejado de la maquinaria. Esto le da un aspecto más realista a la simulación, ya que se asemeja a la trayectoria que seguiría un operario de verdad.


Trayectoria detallada del operario
Trayectoria detallada del operario


De igual manera, se muestra la trayectoria de la carretilla manejada por un tercer operario:


Trayectoria detallada de la carretilla
Trayectoria detallada de la carretilla


Análisis de resultados


A continuación se estudiarán los resultados del modelo, mediante las gráficas obtenidas en el Dashboard.

El contenido medio de cada contenedor, como cabe esperar, es decreciente según el flujo de productos, pues cuando entran nuevos productos, el orden de comienzo e almacenamiento es progresivo.


Contenido medio
Contenido medio


De los dos operarios, el primero (Juan) es el que tiene una mayor tasa de ocupación. El segundo (Rodrigo) está sin ocuparse de ninguna tarea aproximadamente un cuarto de su tiempo, lo cual indica un gran desaprovechamiento de recursos.


Barra de estado
Barra de estado


Especificando más los datos de la figura anterior, se puede observar que la tarea que más tiempo lleva a Juan es la de carga y descarga de la máquina del proceso de prensado, que suma aproximadamente lo mismo que el tiempo de utilización de la máquina.

Por otra parte, Rodrigo utiliza un 10% más de su tiempo en utilizar la máquina que cargando y descargando.


Estado del análisis
Estado del análisis


El gráfico de la salida por hora de cada operación de procesamiento indica que debe haber un cuello de botella en la fábrica, pues eliminando los efectos de la primera entrada, los valores se deberían estabilizar en torno a 140 productos por hora, si se tiene en cuenta la frecuencia de suministro al sistema.

No ocurre que haya acumulación de productos por la suposición de que los contenedores únicamente admiten 20 unidades.


Salida por hora
Salida por hora


Lo comentado anteriormente se visualiza de una manera más clara en las gráficas siguientes, de donde se concluye que la frecuencia de suministro al contenedor 1 es mayor que lo que tarda en vaciarse.


State Pie
State Pie


El cuello de botella se observa en el diagrama de Gantt de estados a continuación, pues cada 20 productos no son producidos en los 10 minutos (600 segundos) de intervalo entre cada llegada de tubos.

Como lleva más tiempo, habría que buscar soluciones alternativas a esta fabricación, como diversificar la fábrica paralelizando tareas, aunque eso conllevaría un coste superior.


Barra de estado
Barra de estado


El conjunto del Dashboard se vería así:


Dashboard (vista general)
Dashboard (vista general)


Fichero de simulación

Para visualizar mejor todo lo comentado dinámicamente, el modelo de simulación expuesto es descargable pinchando aquí.

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