G21 1202 2018

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Contenido

EJERCICIO 1

Producto a fabricar


Producto
Producto
Fases de fabricación
Fases de fabricación

Diagrama de proceso


Se ha planteado el diagrama VSM del proceso de fabricación de los tubos, utilizando los datos del enunciado. En la imagen se muestran las etapas por las que pasa el producto y la configuración del sistema así cómo los tiempos de las distintas operaciones que se realizan.

Diagrama VSM.
Diagrama VSM.

Modelo en FlexSim


Se adjunta imagen del modelo y video del funcionamiento del sistema.

Imagen del modelo en FlexSim

Media:Modelo.ogg


Configuración de elementos

Por otro lado, adjuntamos, la configuración de los distintos objetos que forman el modelo.

- FUENTE

La configuración de la entrada se realiza mediante un elemento "Source" caracterizado por suministrar 20 unidades de producto(barras cilíndricas) cada 10 minutos.

Configuración de la entrada
Configuración de la entrada

- CONTENEDORES

La configuración de los 4 contenedores del modelo es similar, aquí se muestra la configuración del contenedor 2.

Configuración Contenedores
Configuración Contenedores

- OPERARIOS

El modelo cuenta con 2 operarios (Carlos y Antonio). Cada uno atiende a uno de los puestos de trabajo, el operario 1 al prensado y el operario 2 al punzonado. Se han configurado los tiempos de carga y descarga de acuerdo con los datos del enunciado.

Operario 1
Operario 1
Operario 2
Operario 2

- PROCESOS

El modelo cuenta con 2 procesos: prensado y punzonado. Se han configurado los elementos procesadores teniendo en cuenta los tiempos de operación y los operadores asociados a cada proceso, Carlos y Antonio.

Proceso 1
Proceso 1
Proceso 2
Proceso 2

- TRANSPORTE

El transporte se configura mediante una carretilla que lleva los productos desde el contenedor 2 al contenedor 3. En el modelo de FlexSim se utiliza un elemento "transporter" para ello.

Transporte por carretilla

Análisis de resultados

En el primer gráfico (Output per hour) se refleja el número de productos que salen de cada proceso por hora. En el segundo gráfico aparece el contenido medio de productos en los diferentes contenedores. El primer contenedor es el de mayor media. En el tercer gráfico aparece el porcentaje de tiempo que los operarios y la carretilla destinan a sus tareas. El de mayor ocupación es Antonio(operario 2) y la carretilla sin embargo significa un 2.8% del total. En el cuarto gráfico se muestra el tiempo medio de estancia de los productos en cada contenedor. Permanecen más tiempo en el contenedor 1. En el último gráfico (State Bar) se obtiene la tasa de ocupación de los 2 operarios y la carretilla y el tiempo que dedica cada uno a su tarea asignada. Observamos que Antonio (operario 2) es el que tiene una tasa de ocupación más alta.

Análisis de resultados


EJERCICIO 2

Producto a fabricar


El producto a fabricar se muestra en la figura, este esta formado por cuatro tubos soldados.

Producto a fabricar
Producto a fabricar

Diagrama de proceso


El diagrama VSM realizado a partir de los datos del enunciado se muestra en la figura.

Diagrama VSM
Diagrama VSM

Modelo FlexSim


En la siguiente imagen se muestra el modelo completo.

Para realizarlo se han utilizado los siguientes elementos:

  • 2 x Source
    • Entrada de material
    • Entrada de utillaje a soldadura
  • 6 x Queue
  • 1 x Separator (tronzadora)
  • 3 x Procesor (prensados y soldadura)
  • 3 x Operator
  • 2 x Conveyor
  • 1 x Transporter
  • 1 x Sink


Modelo en FlexSim
Modelo en FlexSim

- Fuentes/Suministro

Se muestra a continuación la configuración de la fuente. Se utiliza "arrival sequence" con 2 llegadas, una correspondiente a cada tipo de barra.


Configuración de la fuente
Configuración de la fuente

Se utiliza otro elemento source para la entrada del utillaje a máquina soldadora. Se utiliza también "arrival sequence" pero sólo con una llegada. La configuración se muestra en la imagen siguiente.


Configuración del utillaje
Configuración del utillaje

- Contenedores

A continuación se muestra la configuración de uno de los 6 contenedores del modelo. En los contenedores se ha configurado los operarios o transporte asociado a ellos, y se ha supuesto una capacidad máxima de 30 objetos en cada uno de ellos (excepto en el de entrada y de salida).


Configuración de los contenedores
Configuración de los contenedores

- Procesos

Tronzado

La configuración de la tronzadora se muestra en la figura, en la primera imagen se muestra la configuración del tiempo de proceso, que sigue una normal de media 6s y desviación típica 0,5s.

En la segunda imagen se muestra la configuración de la tronzadora (separator) que divide la barra en 12 partes de 500 mm y 470mm en función del tipo de barra que se quiere realizar.

Finalmente, en la tercera imagen, se muestra la configuración de la tronzadora (flow) para dirigir las barras de 500 mm a un contenedor y las de 470 mm a otro contenedor.

Configuración de la tronzadora
Configuración de la tronzadora
Configuración de la tronzadora (separator)
Configuración de la tronzadora (separator)
Configuración de la tronzadora (flow)
Configuración de la tronzadora (flow)


Prensado y punzonado

Las piezas de 470 mm pasan por dos procesos antes de llegar a la soldadura. La configuración de los procesos de prensado y punzonado, teniendo en cuenta los tiempos de procesado del enunciado se muestra en la figuras.

Configuración de la prensadora 1
Configuración de la prensadora 1
Configuración de la prensadora 2
Configuración de la prensadora 2
Soldadura

-Transporte

Carretilla

Para el modelo se utiliza una carretilla para desplazar las barras de 500mm desde el contenedor posterior a la tronzadora hasta el contenedor anterior a la soldadura. La configuración de la carretilla se muestra en la figura.

Configuración de la carretilla
Configuración de la carretilla
Cinta transportadora

Se utilizan dos cintas transportadoras en el modelo (conveyor), la primera transporta las barras de 470mm desde el primer puesto de prensado hasta el segundo, su configuración se muestra en la imagen, y la segunda cinta transporta el producto final ya soldado, desde el puesto de soldadura hasta la salida (sink), la configuración es similar a la de la primera cinta.

Configuración de la cinta transportadora
Configuración de la cinta transportadora

-Operarios

Se necesitan tres operarios en el modelo, el primero para la tronzadora, y los dos restantes para los procesos de prensado. La configuración de los operarios se muestra en la imagen.

Configuración de los operarios
Configuración de los operarios

Análisis de resultados


A continuación se muestra la imagen de las gráficas más importantes en relación al modelo. Así podemos sacar varias conclusiones.


  • La gráfica de Output per Hourindica la cantidad de productos que salen de cada máquina por hora.

A la vista de la gráfica de la tronzadora salen aproximadamente 70 barras por hora, mientras que de la soldadura alrededor de 20. La diferencia de tiempos es debido a que la soldadura tarda más tiempo en procesar los productos.

  • Como se puede observar en la gráfica de Ocupación de las máquinas, la máquina con mayor ocupación es la soldadura, ya que el tiempo de ciclo por cada pieza es elevado, y la máquina menos ocupada es la tronzadora, sólo utilizada un 1%, por lo que podría ser utilizada para otros procesos necesarios en la planta, para amortizar la máquina.
  • En la gráfica de Average Staytime se puede observar el tiempo que los productos permanecen en cada uno de los contenedores (se ha tenido en cuenta que la capacidad máxima de los contenedores es de 30 unidades), el contenedor 6 es en el que menos tiempo permanecen los productos, debido a que los productos salen al llegar al contenedor.

En los contenedores 4 y 5, las barras permanecen durante un tiempo elevado, ya que en el puesto de soldadura deben entrar barras de los dos contenedores y permanecen un tiempo elevado en la máquina, por lo que las piezas deben esperar en los contenedores a ser procesadas.

  • Como puede observarse en la gráfica de Ocupación de operarios, el operario más ocupado es el operador de la soldadura, encargado de trasladar los productos del contenedor 5 a la soldadura y del proceso de soldadura, que cómo se ha explicado anteriormente es el tiempo más largo de procesamiento.

Por otra parte el operario menos ocupado es 'Alfredo', sólo trabaja un 7% del tiempo y se encarga de llevar los productos desde la cinta transportadora hasta el último contenedor, por lo que resultaría más rentable automatizar esta tarea, ya que los costes del operario no resultan rentables.

  • En la gráfica de State Bar se puede observar el tiempo que dedican los operarios a cada tarea, se puede observar que 'Alfredo' la mayor parte del tiempo permanece en 'travel empty' por lo que como se ha dicho en la gráfica anterior, no resulta rentable disponer de este operario.
  • Finalmente, en la gráfica de Average Content se puede observar el contenido medio de productos en cada uno de los contenedores, como se ha explicado anteriormente, los contenedores 4 y 5 presentan un mayor contenido medio de productos, debido a que la soldadura retrasa el proceso y las barras deben esperar para poder entrar en la soldadura.


Estadísticas
Estadísticas

En el enlace que aparece a continuación puede observarse un vídeo con el funcionamiento del modelo. Video del modelo Media:Videodef.ogg


EJERCICIO 3

Diagrama VSM


El diagrama VSM del proceso de fabricación se muestra en la imagen, en el apartado siguiente (modelo Flexsim) se detallan todos los elementos empleados así como la tabla de tiempos de preparación y procesado de cada máquina y la cantidad de productos de cada tipo y tamaño de los lotes.

Diagrama VSM del proceso
Diagrama VSM del proceso

Modelo en Flexsim


En primer lugar se muestra una imagen del modelo realizado en Flexsim, para ello se han utilizado:

  • 3 x Source:
    • 1 x entrada de materiales
    • 2 x entrada de pallets
  • 4 x Combiners
    • 1 x formar los lotes a la entrada
    • 3 x formar los lotes a la salida de las máquinas
  • 4 x Separators
    • 3 x separar las piezas del pallet para su procesamiento en la máquina
    • 1 x separar las piezas del pallet para su inspección
  • 4 x Processors
    • 3 x máquinas con las que cuenta la fábrica
    • 1 x puesto de inspección
  • 2 x Queues
    • 1 x contenedor de piezas aceptadas
    • 1 x contenedor de piezas defectuosas
  • 3 x Sink
    • 1 x salida de productos terminados
    • 2 x salida de pallets
  • 4 x Operators
    • 3 x asociado a las máquinas
    • 1 x asociado al puesto de inspección
  • 1 x Transporter
    • Carretilla para mover los productos por las lineas
Modelo en flexim
Modelo en flexim

Enlace al archivo en el link:

Imagen:Modelo3grupo21.zip

Video del modelo aqui:

Imagen:Entrega3gru21.zip

Se ha elaborado una tabla para determinar la cantidad de productos de cada tipo, el tamaño de los lotes, los códigos asociados a cada tipo de producto, y los tiempos de preparación y procesamiento en cada una de las máquinas. La tabla se muestra a continuación.

Tabla de datos
Tabla de datos

Entrada de material

La configuración de la entrada de materias primas se muestra en la figura de la izquierda, y la de la entrada de pallets en la figura de la derecha.

La configuración de la entrada de materiales se realiza mediante arrival sequence y se añaden 8 etiquetas correspondientes a la entrada y salida en cada máquina y en inspección. En ellas se guardarán los tiempos de entrada y salida. Además para cada producto se añaden 5 columnas donde se puede identificar el tipo, la cantidad, el tamaño de lote el nombre y el error asociado a cada uno.

Configuración de la entrada de materias primas
Configuración de la entrada de materias primas
Configuración de la entrada de pallets
Configuración de la entrada de pallets
























Formación de lotes

La configuración del combiner en el que se forman los lotes se muestra en la imagen.

Configuración del combiner de formación de lotes
Configuración del combiner de formación de lotes

Contenedores de entrada a las máquinas

Para representar los contenedores de entrada a las máquinas se han empleado separators, la configuración es la misma en la entrada a las tres máquinas y se muestra en la imagen. Se utilizan como contenedores previos a cada una de las tres máquinas y se encargan de separar el lote y poder trabajar pieza por pieza.

Configuración del separator de entrada a cada máquina
Configuración del separator de entrada a cada máquina

Máquinas

La configuración de las 3 máquinas es la misma. Para los tiempos de preparación (setup time) y de procesamiento ("Process time") se han seleccionado los datos de la tabla de producción de acuerdo a los tipos de productos y seleccionando la columna correspondiente a cada máquina.

Hay tres operarios cada uno encargado de cada máquina moviendo la pieza hasta ella y luego descargándola.

Configuración de las máquinas
Configuración de las máquinas

Contenedores de salida a las máquinas

Se utilizan elementos combiner para representar los 3 contenedores a la salida de cada máquina. En ellos se vuelve a formar el lote con ayuda de los ballets que entran a través del source palets 2. Tras pasar por aquí se mandan o al centro de inspección o a la siguiente máquina dependiendo de cada producto. La configuración es igual para los tres y es la siguiente:


Configuración del combiner de salida de máquinass
Configuración del combiner de salida de máquinass

Contenedor de inspección

La configuración del contenedor que se encuentra junto al centro de inspección es la que se muestra en la imagen.

Configuración del separador de entrada a inspección
Configuración del separador de entrada a inspección

Se utiliza un separador para separar las piezas y aparece junto a un sink de palets donde se mandaran estos al una vez hayan pasado por éste elemento.

El código que aparece en el trigger on entry del contenedor es el siguiente:

Configuración código de contenedor trigger on entry
Configuración código de contenedor trigger on entry

Inspección

En este paso se separaran las piezas correctas de las defectuosas según los porcentajes que aparecen en el enunciado. Así la configuración es la siguiente:

Configuración de inspección
Configuración de inspección
Configuración de código trigger on exit
Configuración de código trigger on exit

Carretilla

En la siguiente imagen se muestra la configuración de la carretilla utilizando un elemento transporte:

Configuración de inspección
Configuración de inspección

Análisis de resultados

Se observa la tasa de ocupación de cada operario así como de la carretilla. La carretilla está en movimiento durante un periodo de tiempo corto en relación con los operarios, debido a que la mayoría del tiempo las piezas permanecen esperando en los contenedores de entrada de la máquina para ser procesadas y de salida para volver a crear el lote.

Configuración de inspección
Configuración de inspección

En esta imagen se muestra el nivel de producción de cada máquina mediante los contenedores de salida de cada una.

Configuración de inspección
Configuración de inspección

En esta imagen se analiza la ocupación de los contenedores de entrada y salida. El contenedor más ocupado es el de entrada a la máquina 1, ya que la mayoría de las piezas (todas menos las de tipo B) pasan por la máquina 1, por lo que siempre hay productos esperando para ser procesados.

Tasa de ocupación
Tasa de ocupación

Análisis de costes


Para calcular los costes de fabricación de cada componente, se van a obtener los costes directos y los costes indirectos de la fabricación de los distintos productos.

Costes directos

Costes de personal

Para los operarios, transportista, inspector y jefe de equipo se han tenido en cuenta los salario medios brutos mensuales de acuerdo con los convenios, teniendo en cuenta que existen 14 pagas anuales y que es necesario añadir un 23,6% de acuerdo con el Boletín Oficial del Estado.

Para obtener el salario por hora se ha tenido en cuenta que trabajan durante 8 horas diarias y 230 días, es decir, 1.840 horas.

Los salarios anuales netos se muestran en la tabla.

Salario anual neto de los trabajadores
Salario anual neto de los trabajadores

Los salarios totales suponen 96€/hora.

Amortización

La fábrica cuenta con tres máquinas, suponiendo una amortización lineal, que de acuerdo con la tabla de coeficientes de amortización lineal publicada por la Agencia Tributaria, el período máximo de amortización son 18 años y el coeficiente máximo 12%.

Se va a suponer una amortización a 10 años. Suponemos también que el coste de cada maquina es de 70.000€, por lo que las amortizaciones anuales se muestran en la tabla.

Salario anual neto de los trabajadores
Salario anual neto de los trabajadores

Por lo que la amortización total anual de las máquinas es de 21.000€. Teniendo en cuenta que trabajan ininterrumpido durante la jornada laboral, es decir 1.840 horas. La amortización total de las máquinas son 11€/hora.

Materias primas

Al no disponer de información acerca del material del que están compuestas las piezas ni sus dimensiones, se va a suponer un coste de las materias primas de 1€ por pieza, ya que se supone que la materia prima se compra al por mayor.

Mantenimiento y reparación de las máquinas

Aquí se incluyen todos los gastos que se acumulan para mantener a la máquina y a su equipo en condiciones de operación óptima (reemplazamiento de piezas, arreglos, controles de calidad de la máquina…)

Los gastos de reparación se estiman como un porcentaje del valor inicial de la máquina, que dependen del tipo de maquinaria, suponemos un 20% del precio inicial, y los costes de mantenimiento suponemos son un 5% del inmovilizado.

Por lo que los gastos de reparación y mantenimiento suponen un 25% del precio de la máquina, es decir, 17.500€ por cada máquina, teniendo en cuenta la amortización a 10 años y el tiempo de operación (1840 horas) estos costes supone 1€/ hora en cada máquina, es decir, un total de 3 €/hora.

Costes indirectos

Dentro de los costes indirectos, es necesario tener en cuenta el coste del personal que no opera directamente con las máquinas (directivos, administrativos, procesistas...), los costes del consumo eléctrico de la fábrica, los camiones, el alquiler de la fábrica, impuestos, costes de almacenamiento, agua consumida...

Debido a la falta de información, se va a suponer que los costes indirectos suponen un 20% de los costes directos. Por lo que los costes indirectos ascienden a 22€/hora

Costes unitarios totales

En primer lugar se ha obtenido el tiempo de ciclo medio de cada unidad de producto (en minutos), para cada uno de los cuatro tipos de productos que se van a producir, teniendo en cuenta los resultados obtenidos el el modelo de Flexim, para obtenerlos se ha tenido en cuenta el tiempo de fase medio de cada lote y el número de productos por lote. Los resultados se muestran en la tabla.

Tiempo de ciclo de cada pieza en función del tipo de producto
Tiempo de ciclo de cada pieza en función del tipo de producto

Teniendo en cuenta los tiempos y los costes descritos anteriormente, el coste unitario para cada tipo de producto fabricado se muestra en la tabla. Para calcular los costes se ha supuesto que el tiempo de ciclo de cada pieza se reparte entre los 6 empleados que participan en la creación del producto y que se han descrito anteriormente, por lo que cada pieza invierte 1/6 de su tiempo en cada uno de los trabajadores. También se supone que la pieza se encuentra aproximadamente 1/6 de su tiempo en cada máquina, y el resto del tiempo entre contenedores, inspección y traslados.

Los costes indirectos suponen un 20% de los costes directos de cada pieza.


Coste de fabricación de cada producto en función del tipo
Coste de fabricación de cada producto en función del tipo


TRABAJO FINAL: CÉLULA DE MECANIZADO DE EJES

Se tiene un sistema de fabricación de ejes configurado a partir de una célula de fabricación que trabaja con familias de piezas.

Las piezas a fabricar son ejes de revolución con agujeros transversales al eje geométrico, ranuras, planos y formas de geometría libre.

Dependiendo del tipo de eje las operaciones realizadas son: - Torneado - Fresado - Taladrado - Rectificado

La célula cuenta con 5 máquinas:

  • 2 Tornos de control numérico
  • 1 Centro de mecanizado (para el fresado)
  • 1 Taladradora de control numérico
  • 1 Rectificadora cilíndrica

La distribución de las máquinas en la fábrica se muestra en la figura, en cada una de las máquinas actúa un operario, y las piezas se mueven con una transpaleta.

Distribución de las máquinas en la planta
Distribución de las máquinas en la planta

La carga de pedidos actual de la fábrica se muestra en la figura, y se supone que es representativa del trabajo de la célula durante un año.


Producción ejes en la fábrica
Producción ejes en la fábrica

Diagrama VSM


El diagrama VSM se muestra en la figura, para los contenedores de entrada de las máquinas se han utilizado separadores para separar los lotes y que las piezas pasen una a una por las máquinas, para los contenedores de salida se han utilizado combinadores, para volver a formar los lotes.

Se utiliza un operario por cada máquina y una transpaleta para mover las máquinas de una máquina a otra.

Diagrama VSM
Diagrama VSM

Modelo en FlexSim


El modelo planteado se configura según la distribución en planta indicada en el enunciado. Para ello se utilizan los siguientes elementos: - 8 x Sources

- 9 x Combiners

- 6 x Separators

- 6 x Processors

- 1 x Transporter

- 6 x Operators

- 2 x Queues

- 5 x Sinks

El proceso general consiste en la fabricación de 25 tipos de ejes distintos durante las 4 semanas de trabajo que servirán para mostrar la producción típica correspondiente a 1 mes y que será extrapolable a un año. A continuación se muestra una imagen del modelo general y de la distribución en planta.

Imagen del modelo en FlexSim

Se procede a explicar de forma detallada la configuración de cada elemento y la interconexión entre los mismos.

Archivo del modelo:

Media:Ent4DefGR21.zip

Video del modelo:

Media:VideoModelo4.zip

Tabla de datos

Se construye una tabla de datos a partir de los datos del enunciado, donde se establecen los tiempos de preparación y mecanizado de cada máquina así como las cantidades de cada tipo de eje que se demandan cada semana. Estos datos serán cogido directamente de la tabla para facilitar la programación del sistema.

Imagen del modelo en FlexSim
Imagen del modelo en FlexSim

Suministro para cada semana

Imagen de las entradas
Imagen de las entradas

Tal y cómo se explica en el enunciado, la demanda se divide en 4 semanas distintas, cada una tendrá asociada diferentes pedidos de distintos ejes con distintas cantidades de lote. Para una mejor visualización, se ha decidido establecer 4 elementos Sources correspondientes cada uno a una semana. La configuración de cada source de entrada es la que se muestra en la imagen a continuación:

Imagen de la configuración de los elementos Source de entrada para cada semana
Imagen de la configuración de los elementos Source de entrada para cada semana


Se utiliza una configuración de "Arrival Sequence" con 8 arrival para la semana 1, 10 para la semana 2, 9 para la semana 3 y 10 para la semana 4. Las "arrivals" se corresponden a uno de los tipos de eje que se debe realizar en esa semana. Además se añaden las etiquetas correspondientes al código, los defectos, y los tiempos de entrada y salida a cada una de las máquinas y al proceso de inspección.

Para cada eje se establecen etiquetas correspondientes a los tiempos de entrada y salida de cada máquina, que tras pasar por ellas se fijará su valor mediante el código correspondiente.

Cabe destacar el método que se ha empleado para establecer el código correspondiente a cada eje. En primer lugar, el código consta de 6 dígitos. El primero de ellos hace referencia a la semana a la cual pertenece el objeto a fabricar ( 1 para la semana 1, 2 para la semana 2, 3 para la semana 3 y 4 para la semana 4). A continuación se añade una secuencia de 5 números que son 0 y 1 que hacen referencia a si no pasan por la máquina (0) o si en caso contrario pasan (1). Esta secuencia de 5 dígitos sigue un orden de paso por las máquinas que es: torneado1, torneado 2, taladrado, fresado, rectificado. Para el proceso de inspección no se añade dígito puesto que todos los ejes han de pasar por este proceso. En estos elementos se configura el color y el tamaño de los elementos. Se ha decidido que sean cilindros y con colores distintos.

Eje 1- color agua

Eje 2- color negro

Eje 3- color blanco

Eje 4- color rojo

Eje 5- color azul

Eje 6- color verde

Eje 7- color amarillo

Eje 8- color marrón

Eje 9- color "teal"

Eje 10- color plata

Eje 11- color morado

Eje 12- color rosa

Eje 13- color naranja

Eje 14- color lima

Eje 15- color azul claro

Eje 16- color gris

Eje 17- color blanco

Eje 18- color amarillo

Eje 19- color rojo

Eje 20- color azul

Eje 21- color "teal"

Eje 22- color morado

Eje 23- color marrón

Eje 24- color gris

Eje 25- color azul claro

Imagen de la configuración de los elementos Source de entrada para cada semana para selección del color y tamaño
Imagen de la configuración de los elementos Source de entrada para cada semana para selección del color y tamaño

Suministro Cajas

Se establece un elemento "source" para la entrada de las cajas dónde se introducirán los tubos. La configuración de este elemento es la siguiente:

Imagen de la configuración de los elementos Source de entrada de cajas
Imagen de la configuración de los elementos Source de entrada de cajas

Combiners de Entrada para cada semana

Se establecen 4 combiners cada uno correspondiente a una semana. Se unen al elemento "Source" de entrada de las semanas correspondientes.


Imagen de la configuración de los elementos Combiner de entrada de cada semana
Imagen de la configuración de los elementos Combiner de entrada de cada semana
Imagen de la configuración de los elementos Combiner de entrada de cada semana
Imagen de la configuración de los elementos Combiner de entrada de cada semana


La configuración de estos elementos se realiza utilizando un custom code para el Flow. Así en cada uno se establece una condición para que el producto avance hasta el puerto que le corresponde segñun el tipo de eje que sea. En el primer caso, todos los ejes a excepción del número 8 y el 24 que van directamente al Torno 2, los demás pasan todos por el Torno 1, por tanto el código que debe aparecer es el siguiente.

Imagen del "Custom code" que aparece en "Flow" de los combines de entrada de cada semana
Imagen del "Custom code" que aparece en "Flow" de los combines de entrada de cada semana

Actividades y máquinas

Para representar los procesos de las máquinas se utiliza siempre la misma configuración. En primer lugar se establece un elemento separator que trata de diferenciar entre objetos y cajas de transporte. Se conectan a los elementos "processor" que representan la actividad de las máquinas correspondientes a torneado1, torneado2, taladrado, fresado y rectificado. A continuación se unen a un elemento "combiner" que representa la puesta de los objetos sobre las cajas para ser trasladados a las máquinas. Se mostrarán imágenes correspondientes al tonreado 1 para representar la configuración de estos elementos.

Imagen del  proceso de torneado 1
Imagen del proceso de torneado 1
Separator entrada a máquina

Un separator es un elemento que tiene 2 entradas y 1 salida. En este caso las entradas son las cajas y los objetos procedentes o bien de los combiner de cada semana o de los separator de las distintas máquinas según el eje y máquina que corresponda. Las cajas se irán a un elemento sink mientras que los objetos pasarán a la máquina siguiente.

Imagen de la configuración de los separators
Imagen de la configuración de los separators


Así la configuración de Flow de estos elementos será con Default Separator Option, eligiendo cómo puerto de salida de las cajas al sink correspondiente y los objetos a las máquinas. El operario de cada proceso será el encargado de trasladar tanto las cajas como los objetos a sus correspondientes salidas. Se muestra esta configuración a continuación:

Además es necesario configurar en estos elementos el código para que se guarde en la etiqueta correspondiente al tiempo de entrada de cada máquina mediante un trigger on exit cuyo código es:

Imagen de la configuración de los códigos de trigger on exit de separators
Imagen de la configuración de los códigos de trigger on exit de separators
Máquina

Para representar el proceso que debe realizar cada máquina se utilizan los elementos"Processor". En estos elementos es esencial establecer el tiempo tanto de setup como de proceso. Así el tiempo de setup se ha determinado según una distribución normal cuya media es la suma del dato que aparece en el enunciado y un tiempo estimado que es distinto para cada uno de los ejes que pasan por una misma máquina.

Este tiempo estimado se añade por el cambio de herramientas( 15 min para herramientas de torneado, 30 min para herramientas de fresado, 90 min para herramientas de taladrado y 16 horas para muelas).

El cálculo se ha realizado sumando todo el tiempo que trabaja cada máquina para fabricar todos los ejes y dividiéndolo entre el tiempo de cambio de cada máquina y así establecer el número de veces que es necesario cambiar de herramientas en cada máquina. Este dato multiplicado por el tiempo de cambio de la herramienta según los datos del enunciado( 2.25 minutos para herramientas de torno, 1.33 minutos para herramientas de taladro, 2.75 para herramientas de fresado y 2 minutos para herramientas de rectificado). y así se obtiene el tiempo total que se debe dedicar al cambio de herramienta en cada máquina. Este número se ha dividido entre el número de tipos de eje que pasan por cada máquina y se obtiene el tiempo estimado de cambio de herramienta de cada tipo de eje en cada máquina. Para poder imputarlo a cada pieza fabricada, se divide el tiempo obtenido de cada tipo de eje entre el número de piezas que se deben fabricar de cada tipo de eje y así se obtiene un tiempo estimado de cambio de herramienta para cada pieza fabricada. La desviación típica utilizada en esta distribución es la que aparece en el enunciado.

Estos datos se añaden en columnas distintas en la tabla llamada "producción" del archivo, donde aparecen la media sumando el valor del enunciado y la estimación y la desviación y así pueden ser tomados directamente de esta tabla según la máquina y el tipo de eje fabricado.

En este apartado también ha sido necesario establecer el tamaño de lote dependiendo de la semana que corresponda. Se ha configurado un código de manera que se divida el número que parece en el código del producto entre 100.000 y así quedarnos con el primer dígito de este código que corresponde a la semana a la que corresponda el objeto. El código es el siguiente:

Imagen del código del tiempo de setup
Imagen del código del tiempo de setup

El tiempo de proceso de cada máquina se indica en la tabla llamada "producción". La configuración es la siguiente:

Imagen del código del tiempo de proceso
Imagen del código del tiempo de proceso

El transporte de los objetos será realizada también por el operario de cada máquina.

Combiner Salida de las máquinas

Se utiliza un combiner para que los objetos que pasan de cada máquina se introduzcan dentro de las cajas. A estos elementos tienen que ir unidos elementos source de cajas cómo los de la entrada.

Imagen de la configuración de separators de máquinas
Imagen de la configuración de separators de máquinas

El apartado de Flow de los separators de salida de las máquinas se realiza a través de un "custom code" en el que se programará donde van los productos. Así cada eje debe ir a un separator de entrada de la máquina que corresponda. Los códigos se establecen a partir de la variable producto donde se identifica el tipo de eje que se trabaja y se indica el puerto de salida depependiendo de la secuencia de máquinas por las que debe pasar.

Imagen de la configuración del Flow de los separators de máquinas
Imagen de la configuración del Flow de los separators de máquinas

En los trigger se establece un trigger on entry para que se guarde el tiempo de salida de la máquina en la etiqueta correspondiente. Así el código es:

Imagen del código del trigger on entry del combiner de salida
Imagen del código del trigger on entry del combiner de salida

Inspección

El proceso de inspección se realiza al final de todo el modelo, esta constituido por una mesa en la que se comprueban los ejes, y se simula como si fuera una máquina en FlexSim. Se utiliza un elemento "separator" que también trata de distinguir entre los ejes ya fabricados y las cajas donde se transportan. A este separator llegan ejes de todos las máquinas según el orden en el que van acabando sus procesos. Para realizar el proceso de inspección se utiliza un elemento processor donde se determina el tiempo que tarda.

Imagen de inspección
Imagen de inspección
Imagen de inspección
Imagen de inspección


Los elementos se trasladarán a dos almacenes, uno de piezas defectuosas y otro de piezas correctas. Para determinar que piezas van a cada almacén se establece un "Flow" realizado según porcentajes que han sido calculados según los datos del enunciado, teniendo en cuenta que solo es correcta una pieza si pasa por todas las máquinas sin producirse defectos. El cálculo de este porcentaje se ha realizado teniendo en cuenta que el paso de las piezas por cada máquina distinta son sucesos independientes y por tanto se ha establecido la probabilidad de fallo como la suma de todas las probabilidades de los sucesos posibles en que en una o más máquinas se produzca fallo para cada tipo de eje. Existe una etiqueta en cada entrada asociada a la llegada de cada eje con el valor del porcentaje de fallo que debe tomar llamada "Defectos".

Imagen del Flow de Inspección
Imagen del Flow de Inspección


En este punto se deben registrar los tiempos. El tiempo de salida se registra en la etiqueta correspondiente en un trigger on exit del processor de inspección. T En el separator de entrada a inspección también se registra el tiempo de entrada a inspección medinate un trigger on exit. El código es:

Imagen de trigger on exit del proceso de inspección
Imagen de trigger on exit del proceso de inspección


Imagen de cñodigo de trigger on exit de separator de inspección
Imagen de cñodigo de trigger on exit de separator de inspección

Transporte por carretilla

Mientras que el operario de cada máquina es el encargado de trasladar la pieza a los separadores de entrada de cada máquina al processor , el traslado de la pieza de los combines de salida de cada máquina a otras máquinas es realizada por una carretilla. El desplazamiento de la carretilla se realiza por una serie de network nodes que se interconectándose alrededor del modelo para hacer posible este desplazamiento.

Imagen de la carretilla
Imagen de la carretilla

Operarios

Hay un operario en cada máquina de la planta y un operario en la mesa de inspección. Las tareas que realiza cada operario son:

1. Tomar la pieza del contenedor
2. Translado de la pieza a la máquina
3. Colocación de la pieza en utillaje
4. Arranque de la máquina
5. Vigilancia de la máquina y si es necesario preparación de herramientas, inspección de piezas u otras tareas para el funcionamiento
6. Parada de la máquina al final del mecanizado
7. Translado de la pieza al contenedor de salida
8. Colocación ordenada de la pieza en el contenedor
9. Translado del contenedor a la máquina siguiente (con una transpaleta)

Se ha estimado un tiempo de carga del operario (que engloba las tareas del 1 al 4) de 3 minutos en las máquinas de torneado, fresado, taladrado y rectificado, y de 0,5 minutos en el puesto de inspección (ya que no es una máquina, es simplemente una mesa de inspección).

Para el tiempo de descarga (que engloba las tareas del 6 al 9) se ha supuesto 1 minuto para las máquinas de torneado, fresado, taladrado y rectificado, y 0,5 minutos en el puesto de inspección.

La configuración del tiempo de carga y descarga de los operarios se muestra en la imagen (se muestra un ejemplo del operario del torno 1).

Imagen del operario del torno 1
Imagen del operario del torno 1

Tiempos


Para poder medir los tiempos necesarios para el análisis del modelo, además de ir guardando el valor de entrada y salida de cada máquina en la etiqueta correspondiente de cada eje, se debe construir una tabla de tiempos donde se irán rellenando según vayan completandose los procesos de fabricación de cada eje. La creación de esta tabla se realiza en el código del trigger on exit de la máquina de inspección que se ha mostrado anteriormente.

La tabla de tiempos contiene 387 filas correspondientes a todos os productos que se realizan. Las columnas sin embargo hacen referencia a los tiempos de entrada y salida de torneado 1, torneado2, taladrado, fresado, rectificado y al proceso de inspección. Se muestra a continuación una imagen de como queda la tabla correspondientes a los primeros ejes fabricados:

Imagen de la tabla de tiempos
Imagen de la tabla de tiempos

Análisis de resultados


Se han analizado los siguientes resultados del dashboard:

  • State Bar representa el porcentaje de ocupación de los operarios, a la vista del gráfico, el elemento menos utilizado es la transpaleta, con sólo un 2% de ocupación, también se observa que el operario del puesto de inspección y el de la taladradora tienen un bajo porcentaje de ocupación (apróximadamente un 20% del tiempo). Por otra parte, los operarios más ocupados son los dos operarios de los tornos, que presentan un porcentaje de ocupación cercano al 80%.
State Bar
State Bar
  • Average Staytime representa el tiempo medio de estancia de los ejes en las distintas máquinas. Como se puede observar, los ejes permanecen mayor tiempo en el torno 1 y el fresado, mientras que los menos ocupados son la inspección y el taladrado.
Averge Staytime
Averge Staytime
  • Output per hour representa la cantidad de productos que salen de un objeto por hora. El mayor output se produce en la Inspección, ya que todos los ejes pasan por este puesto, y por otra parte, los tornos también tienen un output elevado. La máquina que produce menos salida de producto es el taladrado, ya que es la menos utilizada, pues muchos ejes no pasan por el taladrado.

También se ha analizado el output per hour de productos defectuosos y productos correctos, siendo la proporción de correctos muy superior.

Output per hour
Output per hour
Output per hour correctos y defectuosos
Output per hour correctos y defectuosos
  • Average Content representa el contenido medio de productos en el objeto, como puede observarse en el gráfico, el contenedor de entrada al torno 1 es el que mayor cantidad de productos contiene, esto es debido a que la mayoría de los ejes pasan por este torno y por lo tanto, siempre hay lotes de producto esperando en el contenedor de entrada para ser procesados. Por lo que el torno 1 es el cuello de botella.
Averge Staytime
Averge Staytime
  • State Pie representa como distribuyen los operarios su tiempo, como se puede observar en la gráfica todos los operarios disponen de una parte de tiempo libre, el más libre es el operario de la inspección, como se ha explicado anteriormente. Por otra parte, el operario del torno 1 es el más ocupado. Los tiempos de carga y descarga en los tornos son elevados.
State Pie
State Pie
  • State Gantt representa el diagrama de Gantt, como puede observarse en la gráfica, el puesto de inspección y el taladrado permanecen mucho tiempo sin procesar productos, mientras que el torno 1 la mayor parte del tiempo se esta utilizando, ya que, como se ha dicho anteriormente, supone el cuello de botella.
State Gantt
State Gantt


El tiempo total de producción de las cuatro semanas es de 10.915,09 minutos, posteriormente se plantearán posibles mejoras para intentar reducir este tiempo, y por tanto disminuir los costes de producción, alcanzando economías de escala.

Análisis de costes del modelo


Para calcular los costes, se han tenido en cuenta los costes horarios de la maquinaria, los costes de consumo de las herramientas y los costes de personal aportados por el enunciado, estos costes en minutos se muestran en las figuras.

Costes horarios de las máquinas
Costes horarios de las máquinas
Costes consumo de herramientas
Costes consumo de herramientas
Costes laborales
Costes laborales

A continuación, se ha calculado el tiempo de ciclo de cada eje en las máquinas, y se han calculado los costes directos de cada eje, teniendo en cuenta los costes por minuto expuestos anteriormente (coste horario de las máquinas, costes de consumo de herramientas y costes laborales), para los costes horarios y el consumo de herramientas se ha descontado el tiempo y descarga de los operarios (4 minutos)

Para calcular los costes totales, se ha supuesto que los costes indirectos, como el coste del personal que no opera directamente con las máquinas (directivos, administrativos, procesistas...), los costes del consumo eléctrico de la fábrica, los camiones, el alquiler de la fábrica, impuestos, costes de almacenamiento o el agua consumida suponen un 20% de los costes directos.

Los costes de fabricación para cada eje por semanas se muestra en las figuras.

Costes producción semana 1
Costes producción semana 1
Costes producción semana 2
Costes producción semana 2
Costes producción semana 3
Costes producción semana 3
Costes producción semana 4
Costes producción semana 4

Además, el tiempo de producción total del modelo planteado es de 10.915,09 minutos, que sumando el salario de los operarios por minuto y el coste de amortización de las máquinas por minuto, que suponen 2,31€ unos costes de 25.213,85 €.

Mejoras del modelo


Mejora 1- Dos máquinas para torneado 1

Al analizar el modelo inicial se ha observado que el cuello de botella de todo el sistema reside en la operación de torneado 1, puesto que es la operación por la que más ejes pasan y la que por tanto lleva más tiempo.
La mejora consiste en añadir otra sistema de torneado de tipo 1, tanto el separador de entrada, el procesor y el combiner de salida. Asimismo se añade un nuevo operario encargado de trasladar las piezas entre estos elementos.
La configuración de estos elementos es exactamente igual que la realizada para la fase de torneado 1, con esto se reduce el tiempo de espera de los elementos para entrar a las operaciones de toneado 1 y p Por tanto se agiliza el proceso con una disminución del tiempo total empleado para fabricar la misma cantidad de productos.

Para determinar que ejes pasan por cada máquina de torneado 1, se ha establecido un código por el que los tipos de ejes impares pasarán por uno y y los pares por otro, y así distribuir de forma cómoda las demandas de ejes de cada semana.

La nueva distribución en planta queda de la siguiente forma:

Distribución en planta
Distribución en planta

Con las siguientes gráficas, podemos ver como se distribuye el trabajo de una forma más eficiente, evitando sobrecargar el primer torno y dándole más carga al segundo torno en paralelo con este. Esto soluciona el cuello de botella del apartado anterior.

Media
Media
Output per hour
Output per hour

Finalmente podemos observar que se han conseguido reducir los tiempos de fabricación mensual de manera significativa.

Nuevos tiempos
Nuevos tiempos

Para realizar esta mejora sería necesario contratar un nuevo operario, y además adquirir una nueva máquina de torneado, por lo que los costes de la fábrica aumentarían, como se puede ver en las siguientes tablas que reflejan el coste horario del nuevo torno, el coste de desgaste de herramientas y el de operarios.

Costes horarios de las máquinas
Costes horarios de las máquinas
Costes laborales
Costes laborales
Costes de consumo de herramientas
Costes de consumo de herramientas

El tiempo total de producción es de 7.723,00 minutos, y los sumando los costes horarios de las máquinas por minuto y los costes laborales por minuto (ya que se supone que el coste de consumo de las herramientas es el mismo que el modelo sin mejora, porque los ejes permanecen el mismo tiempo en las máquinas), suponen un coste de 21.238,25€, lo que supone un 15% de ahorro respecto al modelo inicial.


El archivo con la mejora: Media:Mejor1GR21.zip

Mejora 2: Eliminación de un operario

Esta mejora se ha pensado para reducir costes, puesto que desaparecería el operario encargado de la inspección y realizaría sus labores el operario de taladrado, puesto que este último tiene una tasa de ocupación muy baja, y el operario de inspección también tiene una tasa de ocupación baja. El tiempo de todo el proceso es muy similar al tiempo que se tardaba con el operario de inspección, por lo que no supone ninguna pérdida a nivel de tiempo y sí una reducción del coste total.

Efectivamente observando la tabla del modelo sin incorporar la mejora vemos que el operario encargado del taladrado es el que menor tiempo de ocupación tiene:

Antigua ocupación
Antigua ocupación

Una vez eliminado el operario de inspección y pasando a ocuparse de ese puesto el operario de taladrado la ocupación queda distribuida de la siguiente manera:

Nueva ocupación
Nueva ocupación

Sin embargo, como se ha comentado antes, no hay repercusión en los tiempos de fabricación, quedando prácticamente igual.

Nuevos tiempos
Nuevos tiempos

Los nuevos costes de los operarios se reducirían, mientras que los costes horarios y los costes de consumo de herramientas serían iguales al modelo inicial. Los nuevos costes laborales por minuto se reflejan en la imagen y el total supone 1,41 €/minuto.

Nuevos costes laborales
Nuevos costes laborales

El tiempo total de fabricación con esta modificación es de 11.036,32 minutos, y el coste laboral más el coste horario de la máquina es de 2,03€ por minuto, por lo que los costes totales de este modelo (sin tener en cuenta el de las herramientas que se mantiene igual en todos los modelos), es de 22.403,46€, lo que supone un ahorro del 11% respecto al modelo incial.
El archivo con la mejora:

Media:Mejor2GR21.zip

Mejora 3: Modificación del orden de producción

Para la tercera mejora, hemos pensado en modificar ligeramente el orden de producción semanal de los ejes, para optimizar ligeramente los tiempos de fabricación, reduciendo los tiempos de espera hasta que estos son tratados. Como hay semanas en las cuales se fabrican ejes donde comienzan su fabricación por el segundo torno, hemos decidido llevar estos ejes al comienzo de la lista de fabricación semanal, aprovechando ese hueco que se queda inicialmente al comenzar la producción.

Para ello vemos que en la semana 1 la distribución queda de la siguiente forma:

Nueva Semana 1
Nueva Semana 1

Y en la semana 4 quedaría:

Nueva Semana 4
Nueva Semana 4

Una vez acabado el ciclo mensual de producción, vemos que se consiguen una ligera reducción de tiempos totales de fabricación, lo que sumado a las dos mejoras comentadas anteriormente, conseguimos una planta más eficiente.

Nueva tiempos
Nueva tiempos

El tiempo total de fabricación de los productos al cambiar el orden de los ejes es de 10.458 minutos, y los costes totales (sin tener el cuenta el coste de cambio de herramientas que es igual que en los modelos anteriores) son 24.139,91€, suponiendo un ahorro del 4%.

El archivo con la mejora:

Media:Mejor3GR21.zip

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