G20 1202 2018

De Wikifab

Esta es la página del Grupo 20 de Sistemas Integrados de Fabricación (M5).

Contenido

T1 - Conformado de tubos

Este primer caso práctico consiste en un proceso de conformado de tubos. Se parte de tubos de ... y se llevan a cabo dos fases: prensado de los extremos del tubo y punzonado en distintas posiciones del tubo. Para mayor claridad se muestra una imagen en la que aparecen las distintas fases por las que pasa el producto durante el proceso.

Fases del producto
Fases del producto

El funcionamiento básico del proceso es el siguiente:
- Etapa 1: Se ha utilizado un suministro que producirá un lote de 20 piezas cada 10 minutos (600s en FlexSim). Este lote se descargará automáticamente en el contenedor1 en el que las piezas se irán disponiendo en lotes y, desde el cual, el operario las cogerá.

- Etapa 2: El operario1 transportará los tubos desde el almacén inicial a la máquina que los prensará. En este proceso, el operario invertirá un tiempo de 4,5 segundos en el proceso de carga y un tiempo de 4,1 segundos en el de descarga. Tras un tiempo de procesado, sin incluir los tiempos de carga y descarga, de 15,9 segundos, los tubos prensados pasan al contenedor2. Dichos tubos prensados están representados en la imagen como la Fase 1 del producto.

- Etapa 3: A continuación, la carretilla transportará los tubos desde el contenedor2 hasta el contenedor3, los cuales distan dos metros.

- Etapa 4: Al igual que en la segunda fase, otro operario transporta los tubos prensados desde el contenedor3 hasta la punzadora, donde el proceso dura 22.9s, sin incluir el proceso de carga, de 4.5s y de descarga de 4.2s. Los tubos punzados están representados en la imagen como la Fase 2 del producto.

- Etapa 5: El segundo operario lleva los tubos de la punzadora al contenedor4, de donde pasan a la salida.


Value Stream Map

Se ha realizado un mapa del flujo de valor (VSM, por sus siglas en inglés) del proceso en cuestión, siguiendo la simbología recomendada en clase. Este diagrama permite visualizar el flujo de material de una fase a otra, así como los parámetros operativos más importantes. La mayoría de estos parámetros, como los tiempos de operación en cada máquina, el régimen de entrada de material o la capacidad del primer contenedor, vienen dados por el enunciado del trabajo. Otros datos, como la capacidad de los contenedores 1, 2 y 3, no se detallan en el enunciado. En este caso, se ha decidido igualar la capacidad de estos contenedores a la del primer contenedor (20 unidades).

Cabe destacar que los tiempos de carga y descarga de cada fase se han representado en una tabla distinta al resto de operaciones para indicar que estos tiempos se imputarán, ya en el modelo de FlexSim, a los respectivos operarios. Por supuesto, los tiempos de carga y descarga siguen siendo parte del tiempo de ciclo base de cada subproceso


VSM
VSM

Modelo para simulación en FlexSim

A continuación se muestran dos imágenes del modelo creado en FlexSim, la primera en perspectiva y la segunda en planta:

Vista en perspectiva
Vista en perspectiva


Vista en planta
Vista en planta


De aquí en adelante procederemos a detallar las características elegidas para cada componente del modelo. En primer lugar se muestra una tabla resumen donde se incluyen todos los tipos de componentes elegidos para formar el modelo:

Elementos utilizados Cantidad Nombres en simulación
Fuente 1 Source
Contenedores 4 Cont1, Cont2, Cont3, Cont4
Procesadores 2 Prensado, Punzonado
Operarios 2 Juan, Pepe
Transportador 1 Carretilla
Sumidero 1 Sink

Fuente


Como puede observarse en las imagenes posteriores, la fuente esta programada para introducir lotes de 20 tubos al contenedor 1 con un periodo de espera de 10 minutos(600 segundos) entre lotes.


Contenedores


En el caso de los contenedores debe destacarse que los cuatro han sido programados para trabajar por lotes y con una capacidad máxima de almacenamiento de 20 tubos.

Detalle del contenedor
Detalle del contenedor


Procesadores


En primer proceso que se realiza es el de prensado de los extremos de los tubos, de forma que se puedan soldar después a otros componentes de una estructura metálica. En cuanto a los detalles del proceso destacar un tiempo de 15.9s. En dicho tiempo ya ha sido descontado el tiempo de carga y descarga de la maquina, el cual se le ha atribuido al trabajador. La maquina esta programada para recibir tubos del contenedor 1 y sacarlos hacia el contenedor 2. Este movimiento de tubos entre contenedores y maquina lo realiza el operario siguiendo una trayectoria definida que se puede apreciar en la imagen en perspectiva y en planta del modelo completo.



El segundo proceso que se realiza es el de punzonado, mediante el cual se le realizan unos agujeros en el tubo para permitir que sean atornillados con otros elementos. Puede observarse en los detalles del proceso un tiempo de 22.9s en realizar la operación en cada tubo. Al igual que sucedía con el prensado, los tiempos de carga y descarga de la máquina han sido descontados del tiempo de proceso e introducidos en los parámetros del operador. Esta máquina tiene como puerto de entrada el contenedor 3 y como puerto de salida el contenedor 4 y al igual que en el caso anterior, es el operador el que se desplaza llevando los tubos entre contenedores y máquinas.

Operarios

El modelo cuenta con dos operarios cuya función es el transporte y colocación de los tubos entre los contenedores y las máquinas. En las imágenes posteriores puede verse la configuración de los mismos. Ambos están programados para no colisionar con otros objetos y además moverse siguiendo un camino prefijado, el cual se puede apreciar con claridad en las imágenes del modelo completo mostradas anteriormente. Por último, como puede apreciarse tanto en las imagenes como en la tabla posterior, a cada trabajador se le ha asociado el tiempo de carga y descarga de las máquinas que están a su cargo.



Procesadores Carga Descarga
Prensado Juan(4.5s) Juan(4.1s)
Punzonado Pepe(4.5s) Pepe(4.1s)


Transportador

En transporte en este modelo es utilizado para transportar los lotes de 20 tubos entre el contenedor 2 y el contenedor 3. Se lleva a cabo mediante una carretilla, la cual recorre el espacio entre los dos contenedores.

Detalle de la carretilla
Detalle de la carretilla


Sumidero

Por último, en el sumidero se recogen los lotes de 20 tubos que se van almacenando en el contenedor 4 para proceder a su extracción fuera de este proceso.

Detalle del sumidero
Detalle del sumidero


Analisis de los resultados

Una vez planteado los elementos que se han utilizado para construir nuestro modelo de FlexSim, hemos realizado el análisis de distintas gráficas mostradas en las simulaciones con el fin de obtener una serie de conclusiones, las cuales exponemos a continuación:

En primer lugar hemos detectado que tal y como está planteado el caso, no es posible la entrada de material al primer contenedor a la frecuencia estipulada (20 barras cada 10 minutos) sin que la entrada quede bloqueada durante un tiempo. El Contenedor 1 tarda más tiempo en vaciarse que el intervalo entre lotes de barras iniciales, debido al tiempo invertido por el operario, en este caso Juan, en el proceso de prensado y todas las tareas adicionales a él: carga, descarga y desplazamiento de un lugar a otro. En la figura de la parte inferior se puede apreciar precisamente cómo se vacía el Contenedor 1 a lo largo del tiempo y cómo vuelve a llenarse una vez se ha vaciado. El problema radica en que el contenedor 1 tarda en vaciarse de tubos en torno a los 800 segundos, mientras que la llegada entre lotes esta programada cada 600 segundos, de ahí que hayamos concluido que con la configuración propuesta para este trabajo se produce un cuello de botella.

Content vs Time
Content vs Time


En cuanto a los contenedores también hemos comprobado su porcentaje de tiempo en sus distintos estados (llenado, vaciado, espera para transporte y vacio). Como puede verse en la figura posterior todos los contenedores tienen altos porcentajes de ocupación. El menor porcentaje corresponde al contenedor 4 ya que al final del proceso el contenedor está vacío en los intervalos en los que está esperando a que lleguen los tubos procesados tras el punzonado.

Analisis de los contenedores 1,2,3 y 4
Analisis de los contenedores 1,2,3 y 4


Respecto a los operarios, si se observa el desglose del desempeño de los operarios en la primera de las dos figuras posteriores se aprecia que los porcentajes de tiempo de espera (‘idle’) son muy pequeños. Esto indica que las piezas llegan de manera regular para su procesado. También se observa, como se mencionaba anteriormente, que los operarios invierten una parte significativa del tiempo en desplazarse de un punto a otro, tanto para transportar las piezas (‘travel loaded’) como para cargarlas del punto correspondiente (‘travel empty’). En efecto, las distancias que Juan y Pepe recorrerían en un día (esto es, 24 horas de trabajo sin paradas) alcanzan las decenas de kilómetros, como se ve en la segunda figura.

Estado de los trabajadores
Estado de los trabajadores
Kilometros recorridos en 24h de trabajo
Kilometros recorridos en 24h de trabajo


En el caso de las máquinas de prensado y punzonado, la fracción del tiempo total que pasan siendo utilizadas es menor del 50%, como se puede apreciar en la siguiente figura. Estas cifras no parecen una buena noticia. En general, siempre interesa minimizar el tiempo inútil de una máquina. Una vez más, los elevados tiempos de manutención por parte de los operarios parecen los causantes de esta bajo grado de utilización de ambos procesadores. Cabe mencionar que el porcentaje de utilización del punzonado, 48.33%, es mayor que el del prensado, 33.76%, probablemente debido al mayor tiempo de procesado del punzonado.

Estado de la maquina de prensado (izquierda) y punzonado (derecha)
Estado de la maquina de prensado (izquierda) y punzonado (derecha)

Por ultimo se adjunta el archivo utilizado para las simulaciones en FlexSim, para su descarga: [1]

Herramientas personales