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Equilibrado en talleres y líneas de producción de neumáticos (SAP)

Nabel Kachachi, Rubén Martín, Daniel Paredes, Pau-H. Rivera, David Sánchez, Pere-Lluc Torres

SW-02/2010

(SAP 2010-KMPRST)

Publica: Universitat Politècnica de Catalunya www.upc.edu

Edita:

Cátedra Nissan www.nissanchair.com

[email protected]

Departamento de Organización de Empresas

Universidad Politécnica de Cataluña

Cátedra Nissan -PROTHIUS-

Sistemas Avanzados de Producción

SAP

Nabel Kachachi - Rubén Martín - Daniel Paredes Pau-H. Rivera - David Sánchez - Pere-Lluc Torres

SALBP – Equilibrado de líneas de producción y montaje

Contenidos

  Objetivos

  El neumático. Proceso de fabricación.

  Diagrama de flujo de producción.

  Resolución problema de flujos.

  Equilibrado líneas manuales.

  Equilibrado de transporte. Caso 1.

  Equilibrado de transporte. Caso 2.

Objetivo

Equilibrar la línea de producción de neumáticos Pirelli en “Manresa” para minimizar los costes de explotación.

  Equilibrar los flujos de trabajo de las líneas, por máquina o proceso.

  Minimizar el número de estaciones de trabajo.

El neumático

Caucho 45%

Negrohumo 21%

Metal 20%

Téxtiles 4%

Aditivos 8%

ÓxidoZinc 1%

Azufre 1%

Proceso fabricación del neumático

Mezclado compuestos

Extrusión banda rodadura

y flancos Tejido de capas Fabricación

núcleo

Construcción neumático Vulcanización Limpieza Inspección final

Hornada maestra

Máquina de calandrado (‘calendering’)

Máquina vulcanizadora

Proceso fabricación del neumático Maxxis Tire Production Flow Chart

Diagrama de flujo (I)

A

C

B

D

E

G

K

I

J

F

H

L M N

Ñ

O1

O2

P

O3

Diagrama de flujo (II)

  Esquema típico de cada proceso (J):

J1 Carga materia

prima

J2 Parametrización

máquina

J3 Proceso máquina

automatizado

J4 Descarga producto

Diagrama de flujo (III)

A4

C4

B4

D4

E1 E4

L1 M3 M4

N1

N3

N4

Ñ3 Ñ1

D2 D3

D1

C2 C3

C1

B2 B3

B1

A1.2 A3

A1.1

A2 E3

E2

F1 F4 F3

F2

G1 G4 G3

G2

H1 H4 H3

H2

I1 I4 I3

I2

K1 K4 K3

K2

J1 J4 J3

J2

L3

L2 M2

N2

Ñ4

O1

O2

O3 P

Producción anual en Manresa

Producción mundial de neumáticos 1000 millones / año

Producción Pirelli = 50 millones

Pirelli turismos = 30 millones

Pirelli 5º productor mundial. 5% cuota de mercado.

Turismos = 62%.

2 millones neumáticos

7% en Manresa

Producción en Manresa

2 M neumáticos/año

225 días trabajo/año

9000 neumáticos/día

3 turnos

3000 neumáticos/turno

7,5 h / turno

400 neumáticos/h

6,67 neumáticos/min

Tiempo de ciclo:   0,15 min   9 s

Problema

  Proceso de fabricación orientado a producto muy lineal y altamente automatizado.

 Nos encontramos ante un problema de flujos y no de equilibrado de líneas.

  Resolución problema de flujos.   Planteo nuevos problemas de

equilibrado.

Problema de flujos (I)

Neumáticos por proceso

Tiempo de proceso

Tiempo por neumático

Máquinas necesarias

Tiempo por proceso

50 u 550 s 11 s 1,22 (2) 5,5 s

  Tiempo de ciclo: 9 segundos   Equilibramos procesos generales

Problema de flujos (II)

Proceso # neums/lote tiempo/lote [s]

Tiempo de máquina

(tiempo ciclo proceso)

tiempo/neum [s]

Máquinas necesarias

Máquinas instaladas

tiempo/n por proceso [s]

A 1000 9000 9000 9 1,00 1 9,0

B 50 420 420 8,4 0,93 1 8,4

C 50 400 400 8 0,89 1 8,0

D 50 440 440 8,8 0,98 1 8,8

E 50 420 420 8,4 0,93 1 8,4

F 50 420 420 8,4 0,93 1 8,4

G 50 400 400 8 0,89 1 8,0

H 50 400 400 8 0,89 1 8,0

I 50 450 450 9 1,00 1 9,0

J 50 410 410 8,2 0,91 1 8,2

K 50 380 380 7,6 0,84 1 7,6

L 1 90 90 90 10,00 10 9,0

M 1 90 90 90 10,00 10 9,0

N 2 630 600 315 35,00 35 9,0

Ñ 1 40 15 40 4,44 5 8,0

O1 1 30 - 30 3,33 4 7,5

O2 1 60 30 60 6,67 7 8,6

O3 1 50 20 50 5,56 6 8,3

Tiempo de ciclo: 9 s

Máquinas por proceso

A (1)

C (1)

B (1)

D (1)

E (1)

G (1)

K (1)

I (1)

J (1)

F (1)

H (1)

L (10) M (10) N (35)

Ñ (5)

O1 (4)

O2 (7)

P

O3 (6)

Esquema de transportes

A4

C4

B4

D4

E1 E4

L1 M3 M4

N1

N3

N4

Ñ3 Ñ1

D2 D3

D1

C2 C3

C1

B2 B3

B1

A1.2 A3

A1.1

A2 E3

E2

F1 F4 F3

F2

G1 G4 G3

G2

H1 H4 H3

H2

I1 I4 I3

I2

K1 K4 K3

K2

J1 J4 J3

J2

L3

L2 M2

N2

Ñ4

O1

O2

O3 P

Transportes y estaciones manuales

A4

C4

B4

D4

E1 E4

L1 M3 M4

N1

N3

N4

Ñ3 Ñ1

D2 D3

D1

C2 C3

C1

B2 B3

B1

A1.2 A3

A1.1

A2 E3

E2

F1 F4 F3

F2

G1 G4 G3

G2

H1 H4 H3

H2

I1 I4 I3

I2

K1 K4 K3

K2

J1 J4 J3

J2

L3

L2 M2

N2

Ñ4

O1

O2

O3 P

Equilibrado de líneas

  Procesos con operaciones manuales:   Vulcanizadoras   Limpieza   Inspección visual   Inspección – equilibrado   Inspección – rayos X

  Transportes   Parametrización sincronizada desde

la central

Equilibrado de líneas manuales   Procesos con operaciones manuales:

  Todos ellos requieren de más de una máquina Capacidad de la estación es menor a la del proceso.

  En lugar de una línea tenemos varias líneas “automáticamente” equilibradas.

  Casos:   Operación máquina independiente de persona:

  Vulcanizadoras

  Operación máquina dependiente de la persona:   Limpieza   Inspección

Equilibrado de vulcanizadoras (I)   Operación máquina independiente de

personas.   Posible número de máquinas distinto a número

de personas.   Sincronización operación máquina con operación

persona.

N1 Carga rueda

“verde” (2 neumáticos) 15 segundos

N2 Parametrización (centralizado)

N3 Vulcanización

(2 neumáticos) 10 minutos

N4 Descarga

neumáticos (2 neumáticos) 15 segundos

x35

Equilibrado de vulcanizadoras (II)

N1 Transporte y

carga 15 segundos N3

Vulcanizadora 600 segundos

  Equilibrado estaciones vulcanizadoras:   Tiempo de ciclo = 600 segundos (para 2 neumáticos)   Buffers de carga y descarga colindantes.   Operación carga y descarga puede ser realizada en

serie.   1 estación = 1 persona

N4 Descarga y transporte

15 segundos

Buffer

Operación: Carga /

Descarga

Tiempo: 30 segundos

x35

Equilibrado de vulcanizadoras (III)

Op1

  Precedencias: por proximidad

Op2

Op35

…

t1 = 30s

t2 = 30s

t35 = 30s

Tiempo de ciclo: c=600 s

Estaciones mínimas:

Eficiencia del ciclo:

Equilibrado de vulcanizadoras (IV)   Criterio 1: Orientación de tareas

  Criterio 2: División de la línea en dos

  Estación1:   Operación de 1 a 20   Tareas = 20   Tiempo de ciclo = 600 s   Eficiencia = 100%




Equilibrado de limpieza (I)   Operación máquina dependiente de

persona.   Número de personas idéntico al de máquinas.   5 máquinas / líneas necesarias.   Línea equilibrada

Ñ1 Carga neumático

15 segundos

Ñ3 Limpieza

(máquina) 15 segundos

Ñ4 Descarga neumático

10 segundos

x5 veces

Tiempo de proceso = 40 segundos

Tiempo ciclo proceso = 40/5 = 8 s ≤ 9 s/n

9 s/n 9 s/n

Equilibrado de limpieza (II) Ñ1.1 Carga

15 segundos

Ñ3.1 Limpieza

15 segundos

Ñ4.1 Descarga

10 segundos

Ñ1.2 Carga

15 segundos

Ñ3.2 Limpieza

15 segundos

Ñ4.2 Descarga

10 segundos

Ñ1.3 Carga

15 segundos

Ñ3.3 Limpieza

15 segundos

Ñ4.3 Descarga

10 segundos

Ñ1.4 Carga

15 segundos

Ñ3.4 Limpieza

15 segundos

Ñ4.4 Descarga

10 segundos

Ñ1.5 Carga

15 segundos

Ñ3.5 Limpieza

15 segundos

Ñ4.5 Descarga

10 segundos

9 s/n 9 s/n

Tiempo ciclo: 45 s/n

Eficiencia: 80%

Tiempo de carga estación: 40 s/n

Equilibrado de limpieza (III) Ñ1.1 Carga

15 segundos

Ñ3.1 Limpieza

15 segundos

Ñ4.1 Descarga

10 segundos

Ñ1.2 Carga

15 segundos

Ñ3.2 Limpieza

15 segundos

Ñ4.2 Descarga

10 segundos

Ñ1.3 Carga

15 segundos

Ñ3.3 Limpieza

15 segundos

Ñ4.3 Descarga

10 segundos

Ñ1.4 Carga

15 segundos

Ñ3.4 Limpieza

15 segundos

Ñ4.4 Descarga

10 segundos

Ñ1.5 Carga

15 segundos

Ñ3.5 Limpieza

15 segundos

Ñ4.5 Descarga

10 segundos

Tiempo ciclo: 45 s/n

  Resultado:   5 estaciones   Trabajo

desigual   Peor

equilibrado

Proceso de inspección visual   Proceso sin máquina asociada.

  Proceso con una única tarea.   Tiempo de tarea superior a tiempo de ciclo.   4 líneas / personas necesarias.   Línea equilibrada.

O1 Inspección

30 segundos

x4 veces Tiempo de proceso = 30 segundos

Tiempo ciclo proceso = 30/4 = 7,5 s ≤ 9 s/n

9 s/n 9 s/n

Eficiencia = 83%

Equilibrado de “O2” y “O3” (I)   Operación máquina dependiente de persona.

  Número de personas idéntico al de máquinas.   2 tareas por proceso.   8 máquinas / líneas necesarias para equilibrado (O2)   7 máquinas / líneas necesarias para rayos X (O3)   Línea equilibrada

O2.1 Preparación (manual)

30 segundos

O2.2 Equilibrado (máquina)

30 segundos

Tiempo de ciclo global = 60/8 = 7,5 s

Eficiencia = 83% 9 s/n 9 s/n

O3.1 Preparación (manual)

30 segundos

O3.2 X-ray

(máquina) 20 segundos

Tiempo de ciclo global = 50/7 = 7,14 s

Eficiencia = 79%

Equilibrado del transporte (I)

  Transporte de materia prima y producto semielaborado

  Buffers intermedios para carga y descarga de máquinas

  Actividades independientes entre ellas y sin relación de precedencia

  Transporte en lotes de 50 neumáticos (ó bobinas para fabricar 50 neumáticos)

Equilibrado del transporte (II)

Reglas de decisión función de la distancia a recorrer

Se necesita conocer la distribución en planta

Distribución en planta solución del problema de flujo

Distribución en planta (I)

10

35

4

7

6

Distribución en planta (II)

  Distancias in-in   Distancias out-in   Distancias out-out

Distancias

Vel. carretilla: 3 km/h

A4

C4

B4

D4

E1 E4

L1 M3 M4

N1

N3

N4

Ñ3 Ñ1

D2 D3

D1

C2 C3

C1

B2 B3

B1

A1.2 A3

A1.1

A2 E3

E2

F1 F4 F3

F2

G1 G4 G3

G2

H1 H4 H3

H2

I1 I4 I3

I2

K1 K4 K3

K2

J1 J4 J3

J2

L3

L2 M2

N2

Ñ4

O1

O2

O3 P

Transporte. Caso 1 (I)

Transporte. Caso 1 (II)

  Sólo se consideran transportes necesarios y no transportes de vacío entre procesos.

  Sin precedencias.   Lote de transporte constante entre todos

los procesos (50).   Para procesos con más de una máquina se

considera un único transporte a un buffer general.

  Resolución problema de BinPacking:   19 transportes 19 tareas distintas

Transporte. Caso 1 (III)

AE

Tiempo de ciclo = 450 s

AG

AI

AJ

AK

BE

CI

DG

FL

HL

IL

KL

MN

NÑ

ÑO1

O1O2

O203

O3P

JM

Transporte. Caso 1 (IV)

Estaciones mínimas:

Eficiencia del ciclo:

Tiempo de ciclo:

c= 9·50 = 450 s

Transporte. Caso 1 (V)

  Solución:

AE

AG

AI

AJ

AK

BE

CI

DG

FL

HL

IL

KL

MN

NÑ

ÑO1

O1O2

O203

O3P JM

Estación 1

Estación 3

Estación 2

Transporte. Caso 1 (VI)

  Estación 1:   Tiempo de carga = 433,2 s (7 tareas)   Eficiencia = 96,2%

  Estación 2:   Tiempo de carga = 424,8 s (11 tareas)   Eficiencia = 94,4%

  Estación 3:   Tiempo de carga = 31,6 (1 tarea)   Eficiencia = 7,0%

  Eficiencia global = 65,9%

EQUILIBRADO DE TRANSPORTE PREMISAS PARA EL EQUILIBRADO:

- Se consideran buffers intermedios para carga y descarga de máquinas.

- Algunos procesos tienen descargas y cargas automatizadas y no necesitan opercaion de transporte

- Se transporta siempre entre procesos una cantidad equivalente a 50 unidades (neumáticos).

-  Si tc de la demanda es 9 s/n, el transporte dispondrá de un t ct = 9 *50= 450 s (tiempo ciclo transporte).

-  No hay precedencias de transporte. -  Se pretende cerrar ciclos por lo que se ha considerado

el tiempo de retorno al punto de origen del ciclo según matriz de distancias.

-  El transporte llega al proceso con celda llena y recoge alli la celda vacia del trayecto anterior y la traslada a un nuevo origen de transporte donde la deja y cambia por otra llena.

EQUILIBRADO DE TRANSPORTE

REGLAS DE PRIORIDAD PARA EL EQUILIBRADO:

1.- Saturación

2.- Transporte más largo en tiempo. Una vez en destino se parte de allí con otro nuevo transporte si es posible.

3.- Transporte candidato más cercano (en tiempo) trasladándonos hasta su origen con celda vacía.

4.- Orden alfabético.


estacion tct trans. tiempos regla eleccion estacion tiempo translado tiempo hasta remanente tiempo muerto ptes. trans. Ptes. próx a oper. Más próxima origen ciclo estacion estación

1 450 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 AK 62,4 2 96 291,6 AJ 43,2 BE 14,4 CI 7,2 DG 16,8 FL 14,4 IL 31,2 KL 26,4 JM 14 MN 19,2 NÑ 7,2 ÑO 4,8 OP 4,8



1 388 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 AJ 43,2 BE 14,4 CI 7,2 DG 16,8 FL 14,4 IL 31,2 KL 26,4 2 86,4 275,2 JM 14 MN 19,2 NÑ 7,2 ÑO 4,8 OP 4,8



1 361 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 AJ 43,2 BE 14,4 CI 7,2 DG 16,8 FL 14,4 IL 31,2 JM 14 MN 19,2 3 LM 4,8 86,4 250,6 NÑ 7,2 ÑO 4,8 OP 4,8



1 337 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 AJ 43,2 BE 14,4 CI 7,2 DG 16,8 FL 14,4 IL 31,2 JM 14 NÑ 7,2 2 127,2 202,6 ÑO 4,8 OP 4,8



1 330 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 AJ 43,2 BE 14,4 CI 7,2 DG 16,8 FL 14,4 IL 31,2 JM 14 ÑO 4,8 2 117,6 207,6 OP 4,8



1 325 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 AJ 43,2 BE 14,4 CI 7,2 DG 16,8 FL 14,4 IL 31,2 JM 14 OP 4,8 2 108 212,2



1 320 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 AJ 43,2 BE 14,4 CI 7,2 DG 16,8 FL 14,4 3,2 PF 72 86,4 147,2 IL 31,2 JM 14



1 234 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 AJ 43,2 BE 14,4 CI 7,2 DG 16,8 IL 31,2 JM 14 3 LJ 50,4 86,4 83,2



1 170 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 AJ 43,2 BE 14,4 CI 7,2 1 MC 86,4 60 16,4 16,4 DG 16,8 IL 31,2 3 MI 69,6 86,4 -17,2



2 450 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 AJ 43,2 2 79,2 327,6 BE 14,4 DG 16,8 IL 31,2



2 407 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 BE 14,4 DG 16,8 IL 31,2 3 JI 52,8 86,4 236,6



2 323 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 BE 14,4 3 LB 76,8 40,8 191 DG 16,8


2 232 AE 4,8 AG 14,4 AI 24 3,4 EA 50,4 60 97,6 DG 16,8


2 157 AE 4,8 AG 14,4 DG 16,8 3 ID 50,4 33,6 56,2

2 90 AE 4,8 AG 14,4 3,4 GA 33,6 33,6 8,4

2 42 AE 4,8 3 GA 33,6 50,4 -46,8 -46,8

Resumen y Conclusiones RESUMEN TRANSPORTES %OCUPACION

estacion 1 96,4 AK/KL LM MN/NÑ/ÑO/OP PF FL LJ JM MC CI/ IA

estación 2 110,4

AJ JI IL LB BE EA AI ID DG GA AG GA AE

Leyenda

XX: traslado con celda (llena) xx : traslado del operario a estaciuon más cercana (vacío) X: inicio y final del ciclo de cada estacion

ROTAR Y PACTAR PRIMA

Conclusiones generales

  Resolución problema de flujo.   Equilibrado de líneas independientes

dentro de procesos concretos.

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