G14 1202 2018
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Ejercicio 1. Caso práctico de conformado de tubos
Introducción
En este caso práctico, el objetivo consiste en realizar una simulación de un proceso de fabricación de tubos mediante el programa FlexSim. El conformado de estos tubos tiene lugar en dos etapas:
- En la primera, se prensan los extremos para permitir la soldadura entre tubos
- En la segunda, se punzonan los tubos para permitir la unión atornillada con otros elementos de la estructura final.
Para lograr el objetivo del ejercicio, se comenzará recopilando los datos necesarios para la elaboración del mapa VSM del proceso, con simbología standard. Éste será la base para la realización del modelo en el programa. Una vez realizado el modelo, se simulará y se analizarán los datos que se consideren necesarios para su optimización.
Mapa del proceso (VSM)
El proceso cuenta con varios elementos:
- 1 fuente (source)
- 4 contenedores
- 2 procesadores (prensado, punzando)
- 2 operarios
- 1 sumidero (sink)
Por otro lado, la secuencia del proceso es la siguiente:
- La fuente genera un lote de 20 cilindros, los cuales llegan cada 10 minutos.
- Los cilindros son almacenados en el primer contenedor (Contenedor 1).
- Los cilindros son trasladados uno a uno para ser prensados.
- Tras la prensa, el mismo operario los traslada al siguiente contenedor (Contenedor 2).
- Cuando el lote completo se encuentre en el Contenedor 2, otro operario trasladará dicho lote en una carretilla hasta el Contenedor 3.
- Este nuevo operario se encargará de trasladar las piezas al proceso de punzonado.
- Tras el punzonado, el operario almacenará las piezas en el Contenedor 4.
- Cuando se complete el lote, el operario lo trasladará al sumidero.
Modelo y simulación en FlexSim
En este apartado, se trata de modelizar en FlexSim los elementos mencionados en el apartado 1.1 basándose en el mapa de proceso. En la siguiente tabla, aparecen los elementos empleados en esta modelización:
| Imagen | Elemento | Función | Cantidad |
|---|---|---|---|
| Fuente | Objeto que crea los productos que van a desplazarse por el modelo. | 1 |
| Contenedor | Almacén temporal de lotes. | 4 |
| Procesador | Los procesadores realizan las tareas de prensado y punzonado. | 2 |
| Operario | Los operarios realizan operaciones de preparación y procesado.También se utilizan para trasladar productos. | 2 |
| Carretilla | La carretilla traslada los lotes entre los contenedores. | 1 |
| Sumidero | El sumidero saca del modelo los productos finales. | 1 |
A continuación, se coloca cada elemento en la línea de proceso siguiendo el orden establecido en el VSM:
En FlexSim se configura cada elemento del modelo de la siguiente forma:
Fuente
La fuente de suministro de material(Source) genera el flujo de unidades en función de varios parámetros. El enunciado indica que el suministro de lotes de 20 unidades se produce cada 10 minutos y por lo tanto se programa la fuente con dicha periodicidad.
Se configuran dos llegadas: la primera se produce a los 0 segundos y es un lote de 20 unidades, siendo la segunda a los 600 segundos de 0 unidades. Al ser periódico, cada 10 minutos se reinicia el proceso y aparece un nuevo lote de 20 unidades. Por tratarse de cilindros, en la sección de Triggers se configuran varios parámetros: forma, color, rotación.
Almacén/Contenedor
Los contenedores o almacenes se utilizan para almacenar los lotes en la entrada de la línea, antes y después del prensado y punzonado y a la salida. Se configura que todos los almacenes permitan la salida del lote completo, pero no de productos individuales. Por lo tanto, en un almacén no se formará un nuevo lote hasta que se le de salida al anterior, lo que da lugar a una ralentización del proceso que se abordará en el apartado 1.3. Es conveniente asociar cada almacén a un operario o a una carretilla que se encargarán del traslado de los lotes.
Procesadores
Como se ha mencionado en el apartado 1.1, en el proceso intervienen dos máquinas: la prensadora y la punzonadora. Cada procesador tiene asociado un tiempo de producción por pieza que viene determinado por el tiempo de preparación y el tiempo de ciclo. En este modelo no se consideran los tiempos de preparación o setup.
En este caso, la prensadora tiene un tiempo total de proceso de 15.9 segundos, siendo el tiempo de la punzonadora de 22.9. Se observa claramente, que junto al problema mencionado anteriormente en los almacenes, aparece ahora un bloqueo en el proceso teniendo que esperar la prensadora a que se termine el punzonado.
Manutención
En este apartado se incluyen ambos operarios y la carretilla,formando parte de los 'Task Executers'. En cuanto a los operarios, se utilizan dos que se dedican exclusivamente a una máquina encargándose de cargar y descargar las piezas. Luis está asociado a la prensadora, mientras que Carlos se ocupa de la punzonadora. Su velocidad media se establece en 2 m/s y los tiempos de carga y descarga vienen dados por el enunciado. Además, la capacidad del operario es de una sola unidad.
Para realizar el transporte entre los almacenes intermedios separados por 2 metros se hace uso de una carretilla elevadora que se desplaza a la misma velocidad que los operarios, pero tiene una capacidad de 20 piezas(un lote).
Por último, se optimizan las trayectorias de los operarios para que sean lo más parecidas a la realidad, impidiendo que atraviesen objetos y realizando caminos cortos para mejorar la eficiencia.
Panel de resultados
Una vez descrito el proceso y todos sus componentes, se procede al análisis de los resultados obtenidos con el fin de exponer de forma clara y concisa diferentes aspectos del proceso tales como el tiempo total de procesado en cada puesto o la carga de trabajo de los operarios. Para ello nos valemos de diferentes gráficos obtenidos a través de la herramienta Dashboard. La muestra de resultados se obtiene tras 8 horas de trabajo. Se ha tomado este espacio de tiempo por dos motivos. El primero, por ser necesario haber alcanzado un régimen permanente para realizar el estudio, y el segundo, para poder interpretar los resultados como los de una jornada de trabajo estándar.
Análisis de los puestos y almacenes
Tiempo de estancia medio
En el siguiente gráfico podemos observar el tiempo de estancia medio en cada uno de los siguientes puestos.
Analizando el gráfico se observa que el tiempo de estancia es (evidentemente) muy superior en los almacenes que en los puestos de prensado y punzonado. Además el tiempo de estancia medio es sensiblemente superior en los dos primeros que en los dos siguientes. La diferencia entre el 2 y el 3 se explica con la concatenación de ambos a través de la carretilla que permite abastecer de forma rápida el almacén previo al punzonado, haciendo por tanto menores las estancias en el 3 y 4.
Contenido Medio Contenedores
Además, también se ha analizado el contenido medio en cada uno de los almacenes, concordando los datos con el tiempo de espera medio en cada uno de los mismos obtenido anteriormente. En la siguiente tabla se muestran los resultados obtenidos.
Tiempo de dedicado a cada tarea en los Contenedores
En la imagen siguiente se muestra el espacio de tiempo que ocupa cada estado del contenedor. Se puede apreciar como el primer contenedor está prácticamente la totalidad del tiempo lanzando unidades mientras que el último se encuentra recibiéndolas. En los intermedios el tercero actúa de manera similar al primer contenedor salvo que pasa más tiempo vacío y el segundo como el último salvo que pasa más tiempo enviando. Esto se debe a que hasta que no se llena la carretilla no se lanza el envío, lo que provoca que el flujo no sea continuo en la salida del 2 y la entrada del 3.
Productos procesados por hora
En el siguiente gráfico se muestra los elementos que salen por hora de los puestos de prensado y punzonado y, finalmente del Cont4. Siendo, lógicamente, menor cuanto más avanzamos en la línea de producción.
Procesamiento
A continuación tenemos un gráfico, de él obtenemos el reparto del tiempo que se hace en cada uno de los puestos de presado y punzonado.
En el gráfico anterior podemos ver que el tiempo dedicado a la tarea que se realiza en cada una de las estaciones es menos del 50% en ambos casos lo que nos, sin embargo no hay un excesivo tiempo de espera en ninguno de los procesos.
Análisis de los operarios
Desplazmiento realizado
Se ha estudiado el desplazamiento total que realizan a lo largo de una jornada laboral los operarios Luis y Carlos.
Tanto Luis como Carlos realizan grandes desplazamientos a lo largo del día debido a la premisa que hemos tomado de las jornada de 8 horas sin descanso. Cabe resaltar que si lleváramos a la realidad esta simulación, ninguno de los dos operarios realizaría tantos kilómetros pues se contaría con descansos durante la jornada.
Tiempo dedicado a cada tarea de los operarios
En este caso se estudia el tiempo de dedicado a cada tarea por los operarios. Percentilmente Luis dedica más tiempo a realizar tareas que no implican el trabajo directo sobre la pieza, este dato concuerda con el desplazamiento total anteriormente calculado (más alto en Luis que en Carlos). Sin embargo, Carlos ( encargado del punzonado) está más tiempo realizando el procesado de la pieza y por ello tiene una tasa de ocupación más alta, cercana al 100%. En los gráficos siguientes se muestran los datos recogidos en la simulación.
El modelo se puede descargar a través del siguiente enlace: Imagen:Trabajo1-Grupo14.zip
