G14 1202 2018

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Contenido

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, punzonado)
  • 2 operarios
  • 1 sumidero (sink)

Por otro lado, la secuencia del proceso es la siguiente:

  1. La fuente genera un lote de 20 cilindros, los cuales llegan cada 10 minutos.
  2. Los cilindros son almacenados en el primer contenedor (Contenedor 1).
  3. Los cilindros son trasladados uno a uno para ser prensados.
  4. Tras la prensa, el mismo operario los traslada al siguiente contenedor (Contenedor 2).
  5. Cuando el lote completo se encuentre en el Contenedor 2, otro operario trasladará dicho lote en una carretilla hasta el Contenedor 3.
  6. Este nuevo operario se encargará de trasladar las piezas al proceso de punzonado.
  7. Tras el punzonado, el operario almacenará las piezas en el Contenedor 4.
  8. Cuando se complete el lote, el operario lo trasladará al sumidero.
Figura 1.1 Mapa VSM del proceso
Figura 1.1 Mapa VSM del proceso

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:

Figura 1.2 - Modelo del proceso en FlexSim
Figura 1.2 - Modelo del proceso en FlexSim

En FlexSim se configura cada elemento del modelo de la siguiente forma:

Figura 1.3 - Configuración de la fuente
Figura 1.3 - Configuración de la fuente

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

Figura 1.4 - Configuración del almacén
Figura 1.4 - Configuración del almacén

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.

Figura 1.5 - Configuración de procesadores
Figura 1.5 - Configuración de procesadores

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.


Figura 1.6 - Configuración de operario
Figura 1.6 - Configuración de operario

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

1.7 Tiempo de estancia medio de los productos en cada almacén
1.7 Tiempo de estancia medio de los productos en cada almacén

Tiempo de estancia medio

En el gráfico anterior 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.



1.8 Contenido medio de cada contenedor
1.8 Contenido medio de cada contenedor

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, as su vez, el contenido medio de los contenedores va disminuyendo según avanzamos en la línea de producción dado que el tiempo de estancia de cada pieza es menos. En la tabla de la izquierda se muestran los resultados obtenidos.



1.9 Reparto del tiempo de las tareas en los contenedores
1.9 Reparto del tiempo de las tareas en los contenedores

Tiempo de dedicado a cada tarea en los Contenedores

En la imagen 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.




1.10 Productos procesados por hora
1.10 Productos procesados por hora

Productos procesados por hora

En el gráfico de la izquierda, 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. Además, también se puede apreciar que la disminución de productos procesados se hace de forma escalonada.

1.11 Reparto de tareas en los puestos de los operarios
1.11 Reparto de tareas en los puestos de los operarios

Procesamiento

A la derecha tenemos un gráfico que nos muestra el reparto del tiempo que se hace en cada uno de los puestos de presado y punzonado. En el gráfico 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

1.12 Desplazamiento total en Km de los operarios
1.12 Desplazamiento total en Km 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.

1.13 Reparto tiempos de trabajo de los operarios
1.13 Reparto tiempos de trabajo de los operarios
1.14 Análisis del reparto tiempos de trabajo de los operarios
1.14 Análisis del reparto tiempos de trabajo de los operarios










El modelo se puede descargar a través del siguiente enlace: Imagen:Trabajo1-Grupo14.zip


Ejercicio 2. Caso práctico sobre fabricación de bastidores tubulares

Introducción

Figura 2.1 - Bastidor tubular
Figura 2.1 - Bastidor tubular

Este segundo caso práctico, se centra en la simulación de un proceso de fabricación de bastidores tubulares utilizando como en ejercicios anteriores el programa FlexSim.

El bastidor que se quiere fabricar está formado por 4 tubos que se sueldan de la forma que se indica en la figura 2.1

Este proceso tiene lugar en varias etapas:

  • En la primera, los tubos suministrados de 6 metros se pasan por una tronzadora que los corta en las longitudes requeridas(470 y 500 mm)
  • En la segunda, los tubos de 470 pasan a las máquinas de prensado y punzonado(Ver ejercicio 1) mientras que los tubos de 500 no sufren ninguna transformación.
  • En la tercera, los 4 tubos procedentes de cada cadena se montan en un utillaje y se sueldan.

Mapa del proceso (VSM)

Este proceso está formado por los siguientes elementos:

  • 2 fuentes (Suministro de tubos y utillaje para soldadura)
  • 6 contenedores
  • 4 procesadores (Tronzadora,prensa,punzonadora,soldadora)
  • 2 operarios
  • 1 carretilla
  • 2 bandas de rodillos
  • 1 sumidero

En cuanto a la secuencia del proceso:

  1. La fuente suministra cilindros de 6 metros de longitud
  2. Se almacenan los cilindros en el primer contenedor (Contenedor 1)
  3. Los cilindros se pasan por la tronzadora y son cortados en tamaños de 470 y 500 mm.
  4. Tras ser cortados, cada tipo de tubo se descarga en un contenedor (Contenedores 2 y 3).
  5. Los tubos de 470 pasan por un proceso de prensado y punzonado , mientras que los de 500 son transportados por una carretilla
  6. El operario encargado de la soldadura, coge 2 tubos de cada tipo y junto al utillaje los introduce en la máquina que se encarga de realizar este proceso.
  7. Tras la soldadura, el bastidor rueda por una banda de rodillos hasta el contenedor final (Contenedor 6) y un operario lo traslada al sumidero.
Figura 2.2 - Mapa VSM del proceso
Figura 2.2 - Mapa VSM del proceso

Modelo de simulación en FlexSim

El modelo que aparece a continuación ha sido elaborado para simular las actividades antes mencionadas. En la configuración se han tenido en cuenta tanto los tiempos de preparación (Setup Time) como los tiempos de proceso (Process Time), imprescindibles para el posterior análisis.


Figura 2.3 - Modelo FlexSim del proceso
Figura 2.3 - Modelo FlexSim del proceso


Se procede a comentar algunos detalles de configuración de los elementos principales del proceso.


Figura 2.4 - Tipo de suministro
Figura 2.4 - Tipo de suministro


  • En primer lugar, se puede observar cómo el suministro de los tubos es de tipo arrival-schedule. Esto se hace para separar la producción en dos tipos de ítems (tubos de 400 y 500 mm). Como primera aproximación, se ha considerado la llegada de 6 tubos, siendo 3 de cada tipo. Esto supone que se tengan cantidades distintas, esto es, 15 tubos de 400mm y 12 tubos de 500mm, por cada flujo de entrada.


Figura 2.5 - Configuración tronzadora
Figura 2.5 - Configuración tronzadora




  • En segundo lugar, la tronzadora coloreará de un color distinto cada tipo de tubo. Para ello, se ha tenido que configurar el parámetro "Values by case" y se ha elegido el modo "split".


Figura 2.6 - Configuración soldadura
Figura 2.6 - Configuración soldadura




  • Por otro lado, siguiendo las especificaciones del enunciado, se ha configurado la operación de soldadura utilizando un elemento "combiner". A este elemento llegan,gracias a la labor de un operario, dos tubos de cada tipo (400 y 500 mm).


Figura 2.7 - Transporter y capacidad
Figura 2.7 - Transporter y capacidad




  • Además, para el transporte de los tubos de 500mm hacia el puesto de soldadura, se hace uso de un elemento Transporter (carretilla). Se ha configurado para que transporte lotes de 15 unidades.


Figura 2.8 - Source utillaje de soldadura
Figura 2.8 - Source utillaje de soldadura



  • Por último, dado que los tubos han de ser soldados sobre un utillaje,se hace uso de un elemento source. Este elemento ha sido configurado como "pallet".

Panel de resultados

Finalmente, tras exponer el trabajo realizado en FlexSim, nos disponemos a realizar el análisis final de los resultados. Como en el trabajo anterior se procederá a exponer y comentar los resultados valiéndonos de gráficas y tablas sacadas del propio modelo de simulación con la herramienta DashBoard. Como en el trabajo previo, se procederán a analizar las mismas variables del proceso con el fin de analizar las características claves del mismo y, además, poder ilustrar las diferencias y similitudes existentes en ambos. La muestra de resultados se vuelve a tomar tras 8 horas de trabajo para, como ya se comentó, simular una jornada completa de trabajo y alcanzar el régimen permanente.


Análisis de los puestos y almacenes

Tiempo de estancia medio

En el gráfico se muestra el tiempo de estancia medio de cada producto en cada almacén. Se observa que el tiempo en los puestos 1 y 3 es mínimo. Esto se debe al poco tiempo que requiere la operación de tronzado y el alto nivel de automatización de la misma en el contenedor 1 y a que el contenedor 3 solo depende de la carretilla que transporta la carga del 3 al 5. En cambio el tiempo es mayor en el contenedor 2 debido a las operaciones siguientes de prensado y punzonado. Finalmente el tiempo de estancia en el 4 y 5 es superior debido al tiempo de la soldadura que es el cuello de botella de la línea de producción. Esto hace que el tiempo en el contenedor 5 se dispare, pues el tiempo de espera total es el mismo y la espera en el contenedor 2 es mucho mayor que en el 3.

Figura 2.9 Tiempo de estancia medio de los productos en cada almacén
Figura 2.9 Tiempo de estancia medio de los productos en cada almacén

Contenido Medio Contenedores

Se ha vuelto a estudiar el contenido medio comprobando que existe una equivalencia entre el tiempo de espera y el contenido. Se vuelve a hacer evidente la existencia de un cuello de botella en la operación de soldadura.

Figura 2.10 Contenido medio de cada contenedor
Figura 2.10 Contenido medio de cada contenedor

Tiempo de dedicado a cada tarea en los Contenedores

En la imagen se muestra el espacio de tiempo que ocupa cada estado del contenedor. Llama la atención que los contenedores 1 y 3 están prácticamente vacíos todo el tiempo. Esto se debe al poco tiempo medio de estancia en el mismo.


Figura 2.11 Reparto del tiempo de las tareas en los contenedores
Figura 2.11 Reparto del tiempo de las tareas en los contenedores

Productos procesados por hora

En el gráfico se muestra los elementos procesados por hora de los puestos de prensado (ambos), soldadura y tronzado y, finalmente del Cont6. Se observa que las dos prensas (prensado y punzonado) procesan el mismo número de elementos por hora siendo mayor el rendimiento en la soldadura y el tronzado alcanzando el doble de producción por hora.

Figura 2.12 Productos procesados por hora
Figura 2.12 Productos procesados por hora

Análisis de los operarios

Tiempo dedicado a cada tarea de los operarios

En este caso se estudia el tiempo de dedicado a cada tarea por los operarios. Como era de esperar el operador de la soldadura es el más ocupado seguido por los operarios de las prensas de prensado y punzonado. Finalmente tanto Pedro como el operario de la tronzadora son los que menos tiempo ocupan.

Figura 2.13 Reparto tiempos de trabajo de los operarios
Figura 2.13 Reparto tiempos de trabajo de los operarios
Figura 2.14 Análisis del reparto tiempos de trabajo de los operarios
Figura 2.14 Análisis del reparto tiempos de trabajo de los operarios


El modelo puede descargarse del siguiente enlace: Imagen:Trabajo2 grupo14.zip

Ejercicio 3. Fabricación de productos con procesos distintos

Introducción

Este tercer caso práctico se centra en la construcción de un modelo que simule la fabricación de 4 tipos de productos. Para producirlos, contamos con 3 máquinas distintas que tienen un tiempo diferente de preparado y procesado según el producto que traten. Por tanto, cada producto sigue un proceso en cuanto al número y la duración de las fases.

En la siguiente imagen se muestra la disposición de las máquinas en la planta en la que vamos a trabajar. Cada máquina cuenta con un operario.

Figura 3.1 Disposición espacial de la maquinaria
Figura 3.1 Disposición espacial de la maquinaria

Además, tras el procesamiento de los productos, se realizará un control de calidad para descartar los que sean defectuosos. Al seguir procesos diferentes, cada tipo tiene un porcentaje de productos defectuosos diferente.

Mapa del proceso (VSM)

Este proceso está formado por los siguientes elementos:

  • 1 Fuente principal. Provee al sistema de la materia prima que va a ser modificada y procesada.
  • 2 Fuentes secundarias. Proveen al sistema de palés para agrupar los productos a la entrada de los combiners.
  • 1 Sumidero final tras el control de calidad.
  • 2 Sumideros para enviar los palés tras los separators
  • 4 Combiners. 1 al principio para llenar los palés del producto a procesar y uno después de cada una de las máquinas con el mismo propósito.
  • 4 Separators . 1 delante de cada máquina para poder procesar los productos individualmente y otro antes de realizar el control de calidad.
  • 4 Procesadores. Uno representando a cada una de las máquinas y otro para el control de calidad.
  • 2 Contenedores. Para separar aptos de no aptos tras el control de calidad.

En las siguientes tablas se muestra la producción semanal de cada producto final, la secuencia de operaciones para cada producto y el porcentaje de defectuosos de cada producto final.

3.2 Producción semanal de cada producto
3.2 Producción semanal de cada producto
3.4 Porcentaje de defectuosos.
3.4 Porcentaje de defectuosos.
3.3 Secuencia de operaciones
3.3 Secuencia de operaciones


Con los datos obtenidos anteriormente y el layout, elaboramos el VSM del proceso:

3.5 VSM del proceso.
3.5 VSM del proceso.
Herramientas personales