Experiencia práctica simulación de procesos logísticos. Simergia

simergia engineering, sl©13/04/2023 Diapositiva 1

Ponencia simulación de procesos: aplicación realDiseño, desarrollo e implantación de un proyecto de simulación de procesos en empresa fabricante de muebles de diseño

Ponencia presentada en II Jornada Reingeniería Procesos Logísticos. 12 de Junio de 2012

simergia engineering, sl©

Índice

1. Simulación de Procesos: nuestra visión y experiencia– Binomio hombre-máquina– Introducción y conceptos fundamentales

2. Aplicaciones real: empresa fabricante de muebles de diseño– Planteamiento y objetivos– 1ª Simulación: escenarios de análisis

• Planteamiento• Criterios de diseño y selección

– 2ª Simulación: escenario definitivo• Criterios aplicados• Test de robustez y análisis de sensibilidad

3. Conclusiones

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EXPOSICIÓN TEÓRICA

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Simulación de procesos- nuestra visión y experienciaBinomio hombre/máquina

El potencial de la logística y la simulación de procesos reside en una combinación perfecta y equilibrio

entre el ingeniero y la tecnología:

INGENIERO

• Conocimientos

• Experiencia

• Cualificación

SIMULACIÓN

• Tecnología

• Visión futura

• Evaluación de escenarios

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Objetivos básicos de la Simulación de Procesos.

Los objetivos fundamentales de la Simulación se podrían sintetizar en tres:

• En primer lugar, la Simulación permite predecir el comportamiento de los sistemas logístico/productivos bajo diversas situaciones reales o previsibles (o lo que es lo mismo, situaciones simuladas). Imagínese diversos escenarios como roturas de stock, huelgas de transporte que nos impiden el abastecimiento de materias primas por unos días, etc. Desde la Simulación, podemos contemplar toda esta casuística o escenarios, proyectando como va a reaccionar nuestra capacidad productiva frente a estas situaciones anómalas (elaboración de Planes de Contingencia)

• En segundo lugar, la Simulación nos proporciona la capacidad de poder analizar las posibles alternativas a la optimización de nuestro sistema logístico, sin tener que alterar físicamente el mismo (por ejemplo, una mejor distribución de planta, evaluación de diferentes estrategias productivas, etc.). Conoceremos de antemano el impacto de dichas modificaciones o, en su caso, la irrelevancia de estas actuaciones.

• Por último, y no por ello menos importante, la Simulación dota a la organización de una formación y una educación acerca de cómo están operando los sistemas, permitiendo la detección de problemas logísticos característicos (cuellos de botella, excesivos tiempos de respuesta al cliente, etc.) y habilitando análisis profundos sobre la situación productiva y evaluando dichas alternativas.

En definitiva, la simulación de procesos nos permite generar modelos en realidad virtual altamente precisos y poder experimentar con ellos para obtener la mejor alternativa. Esto nos proporciona una alta precisión en el diseño o mejora de los sistemas logísticos y evita el elevado riesgo de realizarlo físicamente.

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Simulación de procesos- nuestra visión y experienciaIntroducción y conceptos fundamentales


• ¿QUÉ ES LA SIMULACIÓN? – La simulación es el arte y ciencia de crear una representación de un sistema para los

propósitos de experimentación y evaluación

• SIMULACIÓN….¿CUÁNDO SE DEBE APLICAR? – En aquellos sistemas que son dinámicos y estocásticos por naturaleza– Cuando los factores que tienen influencia en el sistema cambian progresivamente con el

tiempo

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• UTILIZACIÓN DE LA SIMULACIÓN EN: – Predecir el comportamiento de los sistemas– Analizar las posibles alternativas– Formar y educar en como operan los sistemas


EJEMPLOS EN LOS CUALES SE USA LA SIMULACIÓN – Justificar una nueva inversión de capital– Determinación del rendimiento de un sistema– Identificación de cuellos de botella– Experimentos de ejercicios programados– Análisis de la lógica de control en manejo de materiales– Diseño de nuevos sistemas– Entrenamiento personal avanzado– Análisis de capacidad– Asignación de recursos– Análisis de sensibilidad (proyección)

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ETAPAS DE UNA SIMULACIÓN – Examen de procesos y equipos– Definición de metas y objetivos– Diseño de experimentos– Diagrama de flujos de los elementos del sistema– Recogida de datos e hipótesis del sistema– Desarrollo del modelo por fases– Verificación y validación del modelo– Experimentos del comportamiento– Análisis de los resultados de la simulación


• DEFINICIÓN DE METAS Y OBJETIVOS– ¿ Por que empleamos la simulación?– ¿ Que preguntas le haremos a la simulación?– ¿ Que clase de alternativas queremos estudiar?– ¿ Que aspectos necesitan ser estudiados?– ¿ Que parámetros miden el comportamiento de sistema?

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CURVA DE LAFFER: eficacia del método vs complejidad del sistema

EFICACIA DEL MÉTODO

Complejidad del sistema a estudiar

otros sistemas simulación


EXPOSICIÓN PRÁCTICA


Objetivo: establecer mediante apoyo de técnicas de simulación de procesos la operativa idónea de funcionamiento en las siguientes actuaciones:

– Reorganización de las actuales instalaciones– Diseño y dimensionamiento de las nuevas instalaciones

Tipología de producto:– Muebles exterior (principal familia de productos) y objeto principal del estudio de simulación– Grandes muebles– Telas– Alfombras– Elementos auxiliares (faroles, velas, etc.)

La simulación se plantea en dos etapas:1. Etapa: simulación básica del sistema y establecimiento de escenarios a evaluar mediante indicadores logístico-

productivos2. Etapa: simulación “fina” sobre el escenario seleccionado y dimensionamiento del mismo (equipos, instalaciones,

operativa, etc.).

Para la selección del escenario más idóneo, se evaluará:• Dimensionamiento de almacenes: materiales y producto terminado• Productividad de la instalación: mínimos recorridos, productividad de los puestos de trabajo, etc.• Dimensionamiento y distribución en planta de las nuevas instalaciones para un flujo correcto y con mínimas

pérdidas por improductividad• Análisis de sensibilidad del modelo en proyecciones futuras de demanda y producción: absorción de

capacidades, relación con proveedores, etc.

Simulación de procesos- aplicación realPlanteamiento y objetivos


Layout instalaciones actuales

Altillos de almacenaje de materias primas (cartones,

colchonetas, etc.)Muebles terminados

Lacado del producto y almacenaje de pedidos especiales

(NO APLICABLE AL ESTUDIO DE SIMULACIÓN

Aprovisionamiento de materiales

Expediciones de producto

Área de fabricación: montaje, limpieza y

embalaje del producto



Ampliación nuevas instalaciones

Nuevas instalaciones

NAVE ANEXA

Calle

Zona de almacenaje de producto terminado y expediciones



Situación actual-necesidades de datos-1ª simulación

– Instalaciones y equipos: superficies y capacidades, criterios de funcionamiento, etc.:• Puestos de fabricación.• Almacenaje materias primas.• Almacenaje producto terminado.• Accesos exteriores e internos (proveedores).• Instalaciones y equipos de movimiento de materiales: estanterías, traspaletas, etc.

– Clasificación de los productos en familias o gamas logísticas: estratificación de los productos en el nivel idóneo de captura de datos para la 1ª etapa de la simulación y que representa un punto de equilibrio satisfactorio entre precisión/calidad de la información vs. complejidad de obtención para esta 1ª etapa de la simulación:

• Familia “Muebles” (sillas, sillones, mesas, etc.) • Familia Faroles incluyendo en esta línea los productos de montaje sencillo y pequeño tamaño (faroles, velas,

portavelas,…) debido a su simplicidad de ruta productiva y organización, no es necesario aplicar técnicas de simulación para su optimización logística.

• Familia Grandes Piezas: grandes muebles de exterior.Esta clasificación condicionará la necesidad de datos referentes a: rutas, tiempos asociados, equipos necesarios, etc. para poder decidir el escenario más idóneo y sobre el cual realizar una 2ª simulación más fina

– Otros datos:• Planes de fabricación, carga, expediciones, etc.• Personal: capacitación, habilidades, etc.• Capacidad de crecimiento estimada.• Capacidad de respuesta en momentos puntuales de aumentos de producción: resistencia de la instalación ante

falta de aprovisionamiento/expedición, etc.

Simulación de procesos- aplicación real1ª simulación: planteamiento


Áreas de análisis 1ª simulación

Las áreas de análisis (subsistemas objeto de simulación) en la que se centraran los modelos propuestos serán:

Línea de producción

Búsqueda de la máxima linealidad y la minimización de los traslados de carga y manipulación de elementos.

Almacenes de materia prima

Ajuste de las necesidades de almacenamiento a la demanda de las líneas de producción: capacidades de almacenamiento, frecuencia de aprovisionamientos (entregas JIT), unidades de almacenamiento, etc.

Almacén de producto terminado

Generación de áreas lo mas lineales posibles y con la menor interposición de obstáculos o “curvas” posibles: dimensionamiento de capacidades de carga, pasillos, etc. y evaluación de la capacidad de llenado del sistema de almacenaje.

Área de expedición, picking y packing

Generación de un área cómoda y suficiente para las tareas de preparación de pedidos y expediciones



En todos los escenarios elaborados, los tipos de datos obtenidos o que podemos obtener, son:

– Dimensionamiento de los buffers distribuidores (pulmones de almacenamiento)• De AMP Montaje• De Montaje Limpieza• De Limpieza Embalaje• De Embalaje Almacenes Producto Terminado• Distribución física

– Puestos productivos (Montaje, Limpieza y Embalaje):• Productividad• Tipo y nº uds. de producto procesado• Tiempos asociados• Distribución física

– Almacenes:• De Materia Prima:

– Análisis de capacidades necesarias para soportar planes de fabricación– Comportamiento del almacén: saturación, entradas, salidas, punto mínimo (rotura de stock),

evolución, tiempo de vaciado, etc.– Dimensionamiento físico

• De Producto Terminado:– Capacidades necesarias para soportar planes de fabricación y expedición– Comportamiento del almacén: saturación, entradas, salidas, punto mínimo (rotura de stock),

evolución, etc.– Dimensionamiento físico– Política de stock: ubicación fija vs ubicación aleatoria

– Dimensionamiento, carga y utilización de elementos de transporte: carretillas, traspaletas, etc.

Sobre el escenario seleccionado: se obtendrán datos más realistas en referencia a:– Planes de carga (fabricación)/expedición reales. – Horario y turnos de trabajo– Paradas de máquina– Etc.

Así como, se deberá testar un análisis de sensibilidad sobre tendencias de crecimiento y absorción de la instalación



Ejemplo: Escenario 1: Layout 2D

Simulación de procesos- aplicación real1ª simulación: criterios de diseño y selección


Ejemplo:Escenario 1: Layout 3D


…así hasta 4 escenarios posibles


Parámetros críticos de diseño y selección:

– Estanterías: layout, dimensionamiento y ubicaciones.

– Área de producción: capacidad de crecimiento.

– Linealidad del flujo productivo: mejora de la productividad y reducción de recorridos y manipulaciones excesivas.

– Proceso de fabricación: simplificación y eliminación de redundancia de operaciones y actividades.

– Almacén de Materia Prima: capacidades y comportamiento en entregas JIT con el proveedor.

– Almacenamiento de Producto Terminado: capacidad y dimensionamiento.

– Nueva área de almacenaje: diseño, dimensionamiento y conexión con instalaciones actuales.

– Almacenamiento de cartón y materias auxiliares: proximidad a puestos de trabajo para reducción de las excesivas manipulaciones y recorridos del personal

– Gran accesibilidad a la zona de elementos auxiliares.

– Menores incidencias (inversiones necesarias) con instalaciones actuales.

– Zona de expedición: gran capacidad e idoneidad para la preparación de los pedidos por rutas, clientes, etc.



Parámetros críticos de diseño y selección (sigue):

1. Tiempo de vaciado del AMP: supone para una carga inicial completa del AMP el tiempo en el cual los puestos de trabajo de montaje tienen material para procesar sin que hayan nuevos aprovisionamientos de MP. Este valor nos proporciona la capacidad de “resistencia” de la instalación y la frecuencia de pedidos a proveedores.

2. Tiempo de saturación del APT: supone el tiempo en el cual la instalación productiva llenaría al (80% o 100%) de su capacidad total el sistema de almacenamiento de producto terminado sin que haya habido ninguna expedición. Este valor nos proporciona la capacidad de almacenamiento de la instalación ante: huelgas de transporte, acumulación inesperada de pedidos, etc.


PARÁMETROESCENARIOS

E1 E2 E3 E4

Tº vaciado AMP(horas)

60 palets 108 palets 96 palets 108 palets

28 hr 51 hr 45 hr 48 hr

Tº saturación APT(horas)

885 palets 843 palets 939 palets

80% 176 hr 170 hr 170 hr

100% 222 hr 212 hr 212 hr


2ª Simulación sobre el escenario seleccionado

Objetivos:

– Análisis del diseño físico (layout) proyectado y capacidades asociadas

– Operativa de funcionamiento prevista: organización de los puestos de trabajo y almacenes,

métodos y tiempos asociados, suministro de proveedores, etc.

– Simulación fina de la solución adoptada: dimensionamiento de puestos de trabajo y recursos,

testeo de la instalación a 5 años vista, tiempos de respuesta, grados de saturación de las

instalaciones, capacidad de resistencia ante imprevistos, etc.

– Resumen y recomendaciones

Simulación de procesos- aplicación real2ª simulación: criterios aplicados


2ª Simulación sobre el escenario seleccionado

Como consecuencia propia del proceso de desarrollo del modelo de simulación, finalmente se procedió al planteamiento de

una solución mixta que combina:

– GRAN CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO

– FACILIDAD EN EL MOVIMIENTO, UBICACIÓN Y EXTRACCIÓN DE MATERIALES

– USO DE ZONA DE EXPEDICION PARA PICKING Y PACKING

– PICKING DIRECTO EN ESTANTERIAS

Distribución seleccionada



Premisas y datos de desarrollo

Para el desarrollo de la simulación, se ha partido de las siguientes premisas :

• Planes de carga/expedición según información suministrada por la empresa para los próximos 5 años

• Productos contemplados en la simulación

• Condiciones restrictivas de almacenamiento de materia prima y muebles

• Los datos de la simulación se corresponden con jornadas de 8h de duración. Así mismo, 1 mes de simulación se corresponde con 21 jornadas de 8h = 168 horas.

• Para cada año simulado del que se disponían datos proporcionados por la empresa (2008-2012), en aras de acortar el tiempo de simulación se ha procedido a tomar los 2 meses de mayor demanda (más restrictivos): meses 5 y 6



Premisas y datos de desarrollo (sigue)

• Para el testeo de la instalación (capacidad de fabricación, saturación de recursos, % de absorción de capacidades, capacidad de resistencia, etc), se han realizado fundamentalmente, los siguientes planes de carga en los distintos años contemplados:

– Plan mensual a máxima inyección de carga: para la fabricación demandada en ese mes y con la instalación a plena carga, nos proporciona información relativa a:

» Tiempo de realización de la demanda

» Grado de saturación/holgura hasta agotar el tiempo disponible mensual de fabricación (168h de capacidad)

» Evidentemente, esta situación no es real, pero nos proporciona una información muy valiosa acerca del grado de saturación de la instalación a plena carga y la relación capacidad demandada vs capacidad total disponible

– Plan combinado en condiciones prorrateadas: para la fabricación conjunta de los 2 meses contemplados cada año (meses 5 y 6) en condiciones de demanda mensual, se prorratea ésta diariamente. Nos proporciona la siguiente información:

» Saturación de los carretilleros

» Saturación de los puestos de trabajo de M+L y E

» Equivalencia en puestos de trabajo necesarios para cubrir las necesidades productivas

» Esta situación es más real y nos proporciona información relativa a las condiciones de trabajo esperadas



Zona expedición

Almacén textil y zona varias (devol., etc.)

Almacén alfombras

Almacén muebles

Almacén MP1

PT M+L (1)

PT EMB.

Almacén MP2

PT M+L (2) Buffer MP Proveedor

LACADO

Zona telas, GM, etc

Almacén de cartón

Faroles

Almacén muebles

Muelles de exped.


Flujos


Capacidades almacenamiento:

– Almacén de materia prima– Almacén muebles– Almacén de alfombras– Almacén varios (zona expediciones)– Almacén textil– Almacén de GM, Telas, etc– Almacén de cartón

Saturación almacén de producto terminado (APT)– Capacidad– Objetivo: determinar el tiempo de llenado del almacén (sin ninguna expedición) con el sistema de

fabricación a plena carga y máxima inyección. Los resultados nos proporcionan información relativa a la resistencia del APT en condiciones adversas de no expedición.

– Condiciones: • Máxima inyección de carga• Funcionamiento completo del sistema productivo

– Resultados:• Tº llenado APT• Carga carretilleros MP• Carga carretillero colocación producto terminado

Simulación de procesos- aplicación real2ª simulación: test de robustez y análisis de sensibilidad


Resistencia almacén de materia prima (AMP)

Objetivo: ver la capacidad de resistencia de la instalación (en días) sin suministro de estructuras. Los datos nos proporcionan información relativa a la resistencia de la instalación a plena carga y sin suministro de la MP principal (estructuras) elaboración de planes de contingencia.

Condiciones:– AMP completamente lleno de material– El sistema de producción a pleno funcionamiento



Planes de carga-previsiones

Año 1

– Plan de máxima inyección de carga:• Mes 5:

– Demanda a fabricar: 572 palets de producto terminado– Resultados:

» Tiempo realización plan: 85 horas 10,6 jornadas» 51% saturación del sistema productivo

• Mes 6:– Demanda a fabricar: 656 palets de producto terminado– Resultados:

» Tiempo realización plan: 99 horas 12,4 jornadas» 59% saturación del sistema productivo

– Tiempo de realización Plan Combinado mes5+mes 6 bajo condiciones de máxima inyección de carga:• Demanda a fabricar: 1228 palets de producto terminado• Resultados:

– Carga carretillero MP: 106% (1 insuficiente)– Carga carretillero colocación producto terminado: 80% (1 suficiente)– Tiempo realización plan: 184 horas 23 jornadas– 55% saturación del sistema productivo




Año 1 (sigue)– Plan combinado meses 5-6 en condiciones prorrateadas:

• Demanda a fabricar: 1228 palets de producto terminado• Resultados:

– Carga carretillero MP: 60% (1 suficiente)– Carga carretillero colocación producto terminado: 50% (1 suficiente)– Saturación/carga de puestos de trabajo M+L:

» Pto160% Pto764%» Pto264% Pto862%» Pto358% Pto955%» Pto450% Pto1045%» Pto541% Pto1139%» Pto629%

Necesidad de 5-6 puestos de trabajo M+L para cubrir demanda– Saturación/carga de puestos de trabajo EMB (6 puestos de trabajo):

» 62%, 53%, 48%, 38%, 31%, 22%

Necesidad de 2-3 puestos de trabajo EMB para cubrir demanda




………hasta el 5º año



La simulación de procesos nos ha proporcionado las siguientes capacidades:

• Sistema Actual:– Mejora del sistema productivo: productividad (simplificación y agrupación de actividades y procesos),

mejora del entorno de trabajo (5S, ubicaciones materiales y auxiliares, etc.), mejora del clima de trabajo.– Mejora del sistema de almacenaje (MP y PT): capacidades, productividad en las operaciones

(almacenamiento, picking, packing, etc.), rapidez en la localización y expedición del producto y MP, etc.– Mejora de la logística interna: movimiento de materiales, tránsito de equipos (carretillas, traspaletas,

etc.)• Sistema Nuevo:

– Integración eficiente con sistema productivo-logístico actual.– Optimización y rentabilización de la inversión a realizar.– Test de robustez: testeo y evaluación (mediante indicador) del diseño de la instalación tanto en

funcionamiento esperado como posible contingencias (falta de aprovisionamientos, huelgas de transporte, flexibilidad del sistema productivo, etc.).

– Análisis de Sensibilidad: evaluar la capacidad del sistema en una proyección estimada a varios años (5), capacidad de analizar la respuesta del sistema ante posibles variaciones sobre los planes de ventas /demanda del sistema (patrones de comportamiento, etc.)

• General:– Visión integrada de ambos sistemas tanto en condiciones normales como proyectadas.– Capacitación y formación “a priori” del personal de la empresa en un sistema en VR con alta

participación (propuestas, etc.) de los mismos (INGENIERÍA COLABORATIVA).

CONCLUSIONES

Education

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