G15 1202 2018

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Contenido

EJERCICIO 1. CONFORMADO DE TUBO

Descarga del modelo en FlexSim: [1]

Mapa del flujo del proceso (VSM)

Para la realización de la tarea propuesta en el enunciado es preciso elaborar un mapa de flujo del proceso o VSM (Value Stream Mapping) que nos permita encarar de manera general el problema. El mapa se muestra a continuación.

La imagen contiene los elementos de los procesos que acontecen empleando la simbología estándar. Además están incluidos los tiempos de las operaciones así como otros datos de interés como el flujo o la distancia entre contenedores.


Modelo de FlexSim

Partiendo del VSM realizado se puede llevar a cabo una simulación haciendo uso de la plataforma Flexsim. A continuación se muestra el diseño que se ha llevado a cabo.

Como se puede observar en la figura, en el modelo aparecen diferentes elementos que hemos de configurar y adaptar a las condiciones de producción y funcionamiento del sistema.

El primero de ellos es el que se encarga de suministrar los tubos, lo que en el modelo se ha llamado Source1:

Dado que el flujo de material proveniente de este elemento es de 20 uds/10' se utiliza un Arrival Schedule configurado de forma que el primer lote llegue cuando el reloj está en 0, repitiéndose este evento cada 10 minutos. Además, los productos son de tipo cilindro pues se trata de tubos metálicos.

También se puede observar la existencia de dos máquinas de procesado. En la primera de ellas se lleva a cabo el prensado mientras que la segunda realiza la fase de punzonado.

Para que el modelo se adapte a las condiciones de funcionamiento del sistema real hay que caracterizar algunos parámetros como son los tiempos de proceso y Setup.

Dado que trabajamos con lotes, será necesario crear espacios en los cuáles las piezas queden almacenadas y agrupadas. Estos espacios los representamos con elementos del tipo Queue, es decir, mediante contenedores o almacenes. En este sistema productivo en particular existirán cuatro contenedores. Todos ellos presentan las siguientes características:

El tamaño de lote elegido es de 20 tubos.

Hasta ahora, todos los elementos que se han presentado tienen carácter inerte, y es por ello que llega el momento de pasar a explicar las labores de cada uno de los operarios que trabajan en la planta. Cada máquina llevará asociado un operario (Juan y Pepe, respectivamente) mientras que existirá una tercera persona que se encargue de realizar las labores de transporte del WIP (Carretilla) de una estación a otra.

Como se puede observar en la imagen anterior, habrá que configurar algunos aspectos de relevancia como son los tiempos de carga y descarga. Además, en este caso habrá que configurar el sistema para que tanto Pepe como Juan tengan asociados los tiempos de preparación y proceso en sus respectivas estaciones de trabajo.

A continuación, se presenta la configuración que se ha establecido para el modo de operación de la carretilla:

Por último, comentar que los lotes que salgan del último contenedor hacia la salida, es decir, hacia el elemento Sink8 abandonarán el sistema y ya no formarán parte de la simulación desde el punto de vista visual.


Resultados obtenidos

Se ha considerado que, tras seis horas de simulación, se alcanza el régimen permanente. Una vez logrado esto, se procede a realizar un análisis de los resultados obtenidos.

En primer lugar se puede ver en la siguiente imagen el tiempo medio que pasan los productos en cada contenedor. Como podemos ver, el contenedor primero y segundo son claramente los dos más frecuentados. Esta información resultaría muy útil a la hora de dimensionar en primera instancia el tamaño de los contenedores.

Tiempo de espera
Tiempo de espera

A continuación, se adjunta una imagen del 'State Bar', o barra de estados, en la que se puede observar la dsitribución del tiempo en cada uno de los tres operarios. O, en otras palabras, la ocupación del tiempo de cada uno.

Barra de estados
Barra de estados

La mayoría del tiempo los operarios del cilindrado y punzonado se dedica al empleo de estas máquinas (en la imagen 'utilize'). También se puede ver como Juan es, sin duda, el operario más ocupado, siguiéndole de cerca Pepe y luego, mucho por detrás, el operario de la carretilla.

Es de gran importancia también conocer cuántos productos acabados somos capaces de obtener en una hora. Ese nivel de producción nos lo muestra la imagen siguiente.

Flujo de piezas horario
Flujo de piezas horario

A su vez, la imagen también contiene los flujos medidos a la salida de las dos máquinas.


Mejora del Modelo

En este último apartado se realizan distintas pruebas en el modelo de FlexSim con el objetivo de optimizar los resultados. De este modo, se realizan 4 pruebas adicionales variando los tamaños de lote del caso inicial, de 10, 15, 25 y 30 barras. El resultado se muestra en la siguiente tabla:

Básicamente lo que se ha realizado es un cambio en el Source1, modificando las barras que entran las modelo cada 10 minutos. Del mismo modo los contenedores 1, 2, 3, 4 y la carretilla se han modificado para que su capacidad máxima coincida con el tamaño de lote.

De este modo, como se puede ver en la tabla el mayor output por hora en el sistema se consigue con lotes de 20 barras. Por último señalar que el tiempo medio de cada barra en cada contenedor aumenta a medida que se incrementa el tamaño de lote como es obvio mientras que la ocupación activa de los operarios varía.

EJERCICIO 2. FABRICACIÓN DE BASTIDORES

Descarga del modelo en FlexSim: [2] Descarga del modelo en FlexSim mejora: [3]

Mapa del flujo del proceso (VSM)


Modelo de FlexSim

Teniendo en cuenta el mapa anterior, a continuación realizamos su implementación en FlexSim.

Mapa de Visualización del Proceso
Mapa de Visualización del Proceso

La entrada nos proporciona tubos de un diámetro de 20mm y 6m de largo. Como se van a fabricar dos tipos diferentes de tubos, los diferenciamos de tal manera que los de tipo 1 sean los de 470mm y los de tipo 2 los de 500mm.

Suministro
Suministro

Contenedores

En el modelo se dispone de tres tipos de contenedores distintos, mostrados a continuación.

En primer lugar, el contenedor de entrada, que actúa a modo de separador, con capacidad de 3 unidades.

Posteriormente, el contenedor de tubos "Tubos1" (análogo a "Tubos2", uno para cada tipo de producto) es el que almacena el material antes de pasarlo al primer proceso. Su capacidad máxima es de 36 unidades, que es el tamaño del lote.

Por último, el contenedor "EntSold500" (y, de nuevo análogamente el "EntSold470") es aquel que se encuentra precediendo al combinador, que en este caso es el proceso de Soldadura. Puede soportar 100 piezas pero las agrupa en lotes de 2.

Separadores, procesadores y combinadores

En cuanto a los procesos que se encuentran en el modelo, el primero es la Cortadora, que funciona como separador. Su función es cortar tubos de 6m en piezas de 470mm y 500mm, separándolas en dos carriles para que cada una siga el proceso siguiente que le corresponde. El tiempo de proceso sigue una distribución normal, con media 6 y desviación típica de 0,5 segundos.

Cortadora
Cortadora

Los tubos de tipo 1, continúan su camino pasando a través de la prensa. Lo hacen de uno en uno, empleando un tiempo de 15,9 segundos.

Prensado
Prensado

Continúan hasta el siguiente proceso, que es el punzonado. De nuevo, las piezas se procesan de una en una. El tiempo que dura la operación es de 22,9 segundos.

Punzonado
Punzonado

El proceso de soldadura tiene función de "combiner" o combinador. El tiempo que emplea es de 91,4 segundos.

Soldadura
Soldadura

Operarios

Se requieren un total de 5 operarios para que el modelo funcione de forma óptima. Sus características se muestran a continuación.

Análisis de resultados

A continuación, se muestran los resultados obtenidos en forma de gráficos de barras, un fiel reflejo del funcionamiento de cada una de las fases que componen el sistema así como del proceso completo.

Como se puede observar, el proceso completo se encuentra bastante "descompensado" debido a la diferente duración de los procesos que intervienen. Es evidente que la máquina menos sincronizada con el resto del sistema es la cortadora. Esto se debe a la diferencia abismal entre la duración de este proceso y el resto. De hecho, cuanto mayor sea la similitud de tiempos de las diferentes etapas, más sincronizadas se encontrarán entre sí, lo que resultará beneficioso a la hora de reducir el WIP y estabilizar el flujo de producto a lo largo del sistema.

En base a lo comentado en el párrafo anterior, se determina que el CCR del sistema es la etapa de soldadura, pues lleva asociado un tiempo de proceso muy superior al resto de fases (en concreto, 91.4 segundos). Esta última afirmación queda ratificada si nos fijamos en los gráficos mostrados más arriba: se trata de la etapa con una menor producción horaria y además, la acumulación de producto intermedio en los almacenes EntSold470 y EntSold500 es excesiva, lo que ralentiza el proceso global. Por tanto, como se verá en el apartado siguiente, para mejorar el proceso es necesario introducir otra etapa de soldadura en paralelo que permita incrementar la producción y reducir el nivel de WIP.


Mejora del Modelo

Se ha llevado a cabo una mejora principal en el modelo que consiste básicamente en incorporar otro proceso de soldadura ya que, como se podía observar en el caso base, este es el CCR o cuello de botella del proceso. Se ha introducido así un nuevo operario de modo que se tiene un operario trabajando en cada máquina de soldadura y coge tubos de los contenedores según sea necesario utilizando la función "Multiple Transport Options" en cada contenedor.

Como resultado de esta mejora, se ha conseguido un mayor nivel de producción final. En el caso anterior, el Output per hour de la soldadora es de 19,9 y con esta mejora, cada puesto de soldadura consigue una producción de 18,2 unidades por hora, por lo que casi se duplica la producción. Así mismo, se consigue compensar el sistema ya que como se puede observar el Average Staytime en general ha disminuido considerablemente, es decir, el WIP del proceso se ha reducido.


Como puede observarse en la primera imagen (Output per Hour) el nuevo cuello de botella pasa a ser el punzonado, que está demorando el proceso de prensado, por lo que la siguiente mejora del sistema debería ser incorporar una nueva máquina de punzonado que permita agilizar este proceso.

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