Diseño flexible de planta...

Diseño flexible de planta industrial 1 Carlos Vázquez Recio

Proyecto Fin de Carrera Ingeniería de Organización Industrial

Diseño flexible de planta industrial

Autor: Carlos Vázquez Recio Tutora: Dña. Mercedes García Durán

Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla

Sevilla, 2018


Proyecto Fin de Carrera

Ingeniería de Organización Industrial

Diseño flexible de planta industrial

Autor:

Carlos Vázquez Recio

Tutora:

Dña. Mercedes García Durán

Profesora titular

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla Sevilla, 2018


Proyecto Fin de Carrera: Diseño flexible de planta industrial

Autor: Carlos Vázquez Recio

Tutora: Dña. Mercedes García Durán

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

Sevilla, 2018

El Secretario del Tribunal


Agradecimientos

En primer lugar, quiero agradecer a todos los profesores que han pasado por mi vida aportando su granito de arena en mayor o menor medida para que hoy pueda hacer entrega de este Proyecto Final de Carrera.

A mi tutora, por su predisposición, colaboración y palabras de reconocimiento hacia mi trabajo.

A mi jefe, por todas las facilidades que me ha proporcionado para asistencia a clases y exámenes durante todo este tiempo.

A mis compañeros y amigos de IOI (Lala y David) y mis amigos (Ramón y Roberto) que me han ayudado a superar las innumerables dificultades encontradas en el camino.

A mis suegros, sin su ayuda difícilmente habría podido conseguir este reto tan importante.

A mi hermano y mis padres, por su cariño y apoyo incondicional en todas mis decisiones y por su infinito esfuerzo tratando siempre de minimizar mi cansancio y sacrificio.

A la persona más importante de mi vida, a mi mujer, clave en la consecución de este logro personal. Gracias por entenderme, ayudarme y “soportarme” cuando mi estado anímico y mis nervios no pasaban por un buen momento.

Y de manera especial, a mis hijos, aunque he hecho todo lo posible porque fueran pocos, por esos momentos en los que “Papá” no estaba porque tenía que estudiar. Gracias por ser capaces de recompensar todo el esfuerzo con un beso y una sonrisa.


Índice

Agradecimientos Pág. 7

Índice de Tablas Pág. 12

Índice de Figuras Pág. 14

1. Objeto, Alcance, Justificación e Introducción al Proyecto Pág. 16

1.1. Objeto y Alcance del Proyecto Pág. 16

1.2. Justificación del Proyecto Pág. 16

1.3. Introducción al Proyecto Pág. 17

2. Descripción general de la empresa objeto de estudio Pág. 18

2.1. Introducción Pág. 18

2.2. Proceso Productivo Pág. 18

3. Datos de Partida Pág. 22

3.1. Análisis de tiempos Pág. 22

4. Dimensionado de la planta Pág. 23

4.1. Evaluación de la cantidad de equipos necesarios Pág. 23

4.2. Evaluación de la superficie necesaria Pág. 23

4.3. Distribución de equipos. Métodos de los eslabones Pág. 25

4.4. Propuestas de implantación. Evaluación de las alternativas Pág. 27

4.5. Solución mejorada Pág. 33

5. Análisis del Proceso Pág. 33

5.1. Objetivos de fabricación Pág. 33

5.2. Restricciones de útiles, mesas y autoclave Pág. 33

5.3. Configuración de mesas según ciclos Pág. 34

5.4. Estudio de tiempos Pág. 45

5.5. Nivelado de operarios necesarios por escenarios Pág. 55

5.6. Planificación Pág. 55

5.6.1. Análisis de cuello de botella proceso C-51 Pág. 56

5.7. Planificación de los trabajos individualizada por operador Pág. 58


6. Posibles mejoras futuras Pág. 62

6.1. Planificación y organización de los tiempos de holgura libre Pág. 62

7. Conclusiones Pág. 64

8. Referencias Pág. 65

9. Anexos Pág. 66

9.1. Planificación Pág. 67

9.2. Flujo de mesas en los diferentes escenarios Pág. 68

9.3. Plano definitivo de distribución en planta Pág. 72


Índice de Tablas

Tabla 1. Datos de Partida Pág. 22

Tabla 2. Cálculo de equipos necesarios Pág. 23

Tabla 3. Coeficiente en función de la actividad productiva Pág. 24

Tabla 4. Superficies por equipos Pág. 24

Tabla 5. Orden de puestos de trabajo Pág. 25

Tabla 6. Orden de eslabones Pág. 25

Tabla 7. Cuadro de frecuencias de eslabones Pág. 25

Tabla 8. Factor de ponderación según unidades y tamaño relativo Pág. 26

Tabla 9. Cuadro de tránsito respecto a la cantidad y dimensiones Pág. 26

Tabla 10. Cuadro de tránsito por productos, personas y medios de transporte Pág. 27

Tabla 11. Cuadro de tránsito ponderada Pág. 29

Tabla 12. Evaluación de opciones atendiendo a las posiciones relativas entre centros Pág. 31

Tabla 13. Evaluación final atendiendo otros criterios Pág. 32

Tabla 14. Estudio de tiempos por mesas en corte de telas Pág. 45

Tabla 15. Estudio de tiempos por mesas en zona lay-up Pág. 47

Tabla 16. Estudio de tiempos por mesas en desmoldeo Pág. 48

Tabla 17. Estudio de tiempos por mesas en limpieza Pág. 49

Tabla 18. Estudio de tiempos US Pág. 51

Tabla 19. Estudio de tiempos recanteo Pág. 52

Tabla 20. Estudio de tiempos pintura Pág. 53

Tabla 21. Resumen de tiempos por mesas y número de operarios Pág. 54

Tabla 22. Nivelado de operarios Pág. 55

Tabla 23. Tiempos de desmoldeo + limpieza Pág. 56

Tabla 24. Tiempos de desmoldeo + limpieza por operarios Pág. 57

Tabla 25. Tiempos de ultrasonido por operarios Pág. 57

Tabla 26. Planificación individualizada por operador en corte de telas Pág. 59

Tabla 27. Planificación individualizada por operador en lay-up Pág. 60

Tabla 28. Planificación individualizada por operador en desmoldeo y limpieza Pág. 61


Índice de Figuras

Figura 1. Diagrama de Flujo del Proceso Pág. 21

Figura 2. Opción 1 de distribución de puestos de trabajo Pág. 28



Figura 5. Opción 1 de distribución de puestos de trabajo acotada Pág. 30



Figura 8. Opción 1 mejorada Pág. 33

Figura 9. Dimensiones de útiles Pág. 35

Figura 10. Organización mesas ciclo C22 Pág. 37




Figura 14. Mesa 4 en Lay-Up Pág. 46

Figura 15. Mesa 4 en Lay-Up Pág. 62

Figura 16. Detalle de la planificación temporal Pág. 63


1. Objeto, Alcance, Justificación e Introducción al Proyecto.

1.1. Objeto y Alcance del Proyecto

El objeto del presente proyecto consiste en el análisis, dimensionado y planificación del proceso

productivo completo de una empresa fabricante de material aeronáutico.

El alcance del mismo engloba el estudio pormenorizado de todo el proceso productivo, la

determinación del número de equipos para un flujo correcto, la superficie necesaria considerando la que

ocupa físicamente la máquina, la requerida por los operarios para realizar la actividad y las superficies

auxiliares para movimiento de equipos de transporte y personal, su distribución en planta considerando

diferentes posibilidades y realizando una evaluación de cada una de ellas atendiendo a diferentes criterios

de valoración ponderados según su importancia, el análisis de tiempos necesarios en cada una de las

operaciones y para cada uno de los elementos a fabricar, la determinación del número de operarios y la

planificación individualizada a realizar por cada uno de los intervinientes en el proceso.

1.2. Justificación del Proyecto

Mediante una correcta distribución en planta se consigue un mejor funcionamiento de las

instalaciones a través de una efectiva interrelación. Una distribución en planta adecuada ayudará de forma

determinante a conseguir el objetivo de la manera más óptima. Los problemas referidos a distribución en

planta son complejos y difíciles de ser formulados a través de medios analíticos. Comprenden un gran

conjunto de combinaciones posibles y poseen características subjetivas difíciles de expresar en un

tratamiento puramente matemático.

Se entiende por distribución en planta a nivel industrial la ubicación de los centros de trabajo

(conjunto de equipos y operarios que realizan una misma tarea dentro del proceso productivo) y servicios

auxiliares en el espacio disponible. La distribución en planta se convierte en problema al considerar unas

condiciones (y restricciones propias del proceso de fabricación) a cumplir, así como ciertos objetivos. Por

tanto, la misión es determinar cómo la disposición de las instalaciones apoya de mejor manera al proceso

productivo y con ello a los objetivos de la empresa basándose en criterios como el grado de satisfacción

del personal, la seguridad y, por supuesto, los costes derivados.

La distribución en planta implica la ordenación física y racional de los distintos departamentos

garantizando su flujo óptimo. Esta ordenación, incluye, los espacios necesarios para el movimiento del

material, almacenamiento, máquinas, equipos de trabajo, trabajadores y todas las otras actividades o

servicios. En líneas generales, la distribución en planta persigue dos objetivos principales: un objetivo

puramente económico, con el fin de aumentar la producción y reducir costos; y otro objetivo colectivo,

buscando la mejor asignación posible para los trabajadores.


Una eficiente distribución en planta deriva en multitud de ventajas tales como:

− Se aumenta la producción, ya que cuanto más perfecta es una distribución se disminuyen los

tiempos de proceso y se aceleran los flujos.

− Se reducen los tiempos de entrega, con lo cual, se consigue una mayor satisfacción del cliente.

− Se obtiene un menor número de retrasos, reduciéndose y eliminándose los tiempos de espera, al

equilibrar los tiempos de trabajo y cargas de cada departamento.

− Se obtiene un ahorro de espacio, al disminuirse las distancias de recorrido y eliminarse pasillos

inútiles y materiales en espera.

− Se reduce el manejo de materiales distribuyendo por procesos.

− Se utiliza mejor la maquinaria, la mano de obra y los servicios.

− Se reduce el material en proceso.

− Se reducen los riesgos de enfermedades profesionales y de accidentes de trabajo, eliminándose

lugares inseguros, pasos peligrosos y materiales en los pasillos.

− Se mejora la moral y se da mayor satisfacción al operario, evitando áreas incómodas y que hacen

tedioso el trabajo para el personal.

− Se facilitan las tareas de vigilancia y control, ubicando adecuadamente los puestos de supervisión

de manera que se tenga una completa visión de la zona de trabajo y de los puntos de demora.

− Se reducen los riesgos de deterioro del material y se aumenta la calidad del producto o servicio.

− Se facilita el ajuste al variar las condiciones. Es decir, al prever las ampliaciones, en los aumentos

de demanda o reducciones del mercado, se eliminan los inconvenientes de las expansiones o

disminuciones de la planta.

− Se mejora y facilita el control de costes, al reunir procesos similares.

1.3. Introducción al Proyecto

El proyecto está dividido en 4 partes claramente diferenciadas, la primera que engloba el objeto,

alcance y justificación del mismo, una segunda parte donde se describe la empresa objeto de estudio y su

proceso de fabricación, la tercera donde se estudia el dimensionado e implementación de los equipos y

una última parte y no menos importante, el análisis detallado de todos los puestos de trabajo asignando a

cada uno de ellos un número de operarios para un flujo correcto, estudiando de forma individualizada las

tareas a realizar y sus tiempos.


2. Descripción general de la empresa objeto de estudio

2.1. Introducción

La empresa objeto de estudio es un fabricante de primer nivel de aeroestructuras, ubicada en el

Parque Tecnológico de Aerópolis de Sevilla. Líder en ingeniería y tecnologías de fabricación de

materiales compuestos, participa en los programas más relevantes de los mayores fabricantes del sector

como son Airbus, Boeing o Embraer. El “core business” es la fabricación de aeroestructuras de

composites, desarrollando proyectos de ingeniería, diseño, desarrollo, fabricación y soporte de producto

de aeroestructuras complejas.

2.2. Proceso Productivo

El diseño de distribución del proceso productivo es conocido por proceso o función, es decir, es el

producto el que recorre los diferentes centros o puestos de trabajo para ser procesado. Todos los productos

requieren la misma maquinaria, de ahí la gran importancia de una correcta distribución en planta de los

equipos para optimizar el flujo entre secciones evitando transportes y tiempos de desplazamientos

innecesarios.

Ventajas:

− Todos los productos que se fabrican en la planta comparten las mismas máquinas por lo que la

capacidad de cada una de ellas puede emplearse al máximo reduciendo el número de máquinas

necesarias.

− Flexibilidad de los operarios, proporcionando un mejor balanceo del personal y mayor grado de

satisfacción del trabajador.

Inconvenientes:

− Existe mayor dificultad para fijar las rutas y los programas de trabajo.

− La separación de las operaciones y las mayores distancias que tienen que recorrer para el trabajo,

dan como resultado más manipulación de materiales y costos más elevados.

− La falta de disposiciones compactas de producción en línea y el mayor esparcimiento entre las

unidades del equipo en departamentos separados, significa más superficie ocupada.

− Sistemas de control de producción mucho más complicados y falta de un control visual.

Respecto al producto a fabricar, una parte importante de los elementos propios del sector aeronáutico

se realiza a través de material compuesto (aquellos materiales que se forman por la unión de dos o más

materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales

originales). Los materiales compuestos son ideales cuando éstos requieren elevada resistencia y/o rigidez

específicas. Las estructuras de material compuesto resultan más ligeras, más resistentes a la corrosión,


aerodinámicamente superiores y menos críticas frente a cargas cíclicas, aunque no deben perderse de vista

algunos problemas no totalmente resueltos en aspectos como reparabilidad, inspeccionabilidad y

mantenimiento, tolerancia al daño, conductividad térmica/eléctrica o comportamiento electromagnético.

Los materiales compuestos confieren a los elementos estructurales unas mejores prestaciones

mecánicas específicas que se traducen en un significativo ahorro de peso. Este factor es de gran interés

para el sector aeronáutico ya que dicho ahorro implica un menor consumo de combustible y, por tanto,

disminución de costes y mayor respeto medioambiental.

Más del 90% de los componentes estructurales de material compuesto fabricados para la industria

aerospacial se fabrican por laminación manual o automática de preimpregnados y el posterior curado en

autoclave de la pieza. Estos preimpregnados son mayoritariamente de carbono/epoxi.

El esquema general de la planta de producción, se compone de cuatro partes diferenciadas:

1. Zona de almacenamiento de material preimpregnado (frigoríficos a -20º C para

almacenamiento de ese material y zona de acondicionamiento), y almacén de utillaje y material

auxiliar.

2. Área Limpia o sala de Lay-up. Es una zona acondicionada en humedad (40% HR)

temperatura (23 +/-3º C) y ausencia de polvo (grado 1000). En ella se procede al corte de los

rollos de tejido preimpregnado, adaptándose a la geometría de pieza requerida. El conjunto de

telas que constituirán al final del proceso la pieza terminada se denomina paquete.

Agrupadas las telas en paquetes, un operario realiza su distribución a cada una de las mesas

(superficie de trabajo de 3 m x 1,25 m donde esperan abiertos los diferentes útiles (molde)). Los

operarios proceden a su colocación sobre el útil, de acuerdo con la secuencia de apilamiento

especificada. El apilamiento manual, esencialmente consiste en colocar las distintas telas de

preimpregnado sobre el molde utilizando como ayuda la proyección de la silueta de los patrones

mediante proyectores láser. Las temperaturas relativamente altas a las que suelen curar las

estructuras aeroespaciales (180ºC), junto el gran tamaño de algunas de ellas, implican la

utilización de material de utillaje de bajo coeficiente de expansión térmica. Los útiles

generalmente se fabrican en acero o, para piezas de gran tamaño, en aleaciones de níquel.

3. Curado en autoclave. La autoclave es, en esencia, una vasija en la que por aire caliente

circulante (generalmente se emplea N2 para evitar riesgo de incendio) con un sistema de

temperatura y presuarización utilizado para curar y consolidar materiales compuestos.

Los componentes principales de una autoclave de materiales compuestos son:

- Cámara presurizada: Es la vasija propiamente dicha, en la que se introducen los

componentes a curar.

- Dispositivos de calentamiento: Son los encargados de conseguir las distintas temperaturas

de curado para cada tipo de material introducido.

- Sistema de aplicación de vacío: Es uno de los componentes más importantes en este tipo de

autoclaves, ya que es una parte fundamental para el proceso de fabricación de un laminado


de material compuesto. Se encarga de la primera compactación del laminado, elimina

componentes volátiles de la resina y permite que se aplique presión sobre la pieza a

conformar sin que ésta permanezca en contacto con la atmósfera de la autoclave. Consiste

en una membrana delgada plástica, no reutilizable, y una serie de elementos que eliminan la

cantidad de resina sobrante y consiguen buenos acabados superficiales de la pieza.

- Sistema de control de los parámetros de curado: Asegura en todo momento, mediante

sistemas monitorizados, que las condiciones de presión y temperaturas son las adecuadas

para el proceso.

Normalmente la autoclave es de forma cilíndrica y sus dimensiones varían según el tipo de

piezas a procesar. En nuestro caso, la dimensión aproximada de la autoclave prevista es de 14

metros de longitud x 5 metros de ancho x 3 metros de altura. En su interior podremos introducir

mediante cintas transportadoras y con la ayuda de un pórtico automatizado un total de 15 mesas

de manera simultánea. Las mesas son apilables, se agrupan en 5 alturas con 3 mesas dispuestas

en serie.

En nuestro proceso de fabricación, disponemos de 4 grandes grupos de piezas con diferentes

condiciones de presión y temperatura en la fase de curado en el interior de la autoclave. A cada

uno de éstos grupos les denominaremos ciclos (así diferenciaremos los ciclos C51, C54, C24 y

C22). Es por éste motivo por el que la distribución de paquetes (y sus correspondientes útiles)

deberá repartirse en mesas diferentes según el ciclo al que correspondan. Nunca se podrán

mezclar piezas de dos ciclos diferentes en la misma mesa.

Observando el ciclo de mayor número de paquetes, el más desfavorable, el C-51 (27 paquetes y

conocedores de la existencia de 3 útiles para cada uno de ellos) tendremos que conseguir

introducir las 81 piezas (27 x 3) en las 15 mesas de capacidad de la autoclave para rentabilizar al

máximo el proceso. En un análisis posterior se describirá detenidamente las restricciones y

condiciones de distribución de todos los paquetes (mejor dicho, sus útiles que son las

dimensiones a considerar) en las mesas.

Finalizado el ciclo de curado, el conjunto de mesas se extraen con el pórtico automatizado para

continuar con las labores de desmoldeo. Es en este punto donde útiles y piezas se separan para

continuar cada uno de ellos su camino. Los útiles, son abiertos y limpiados para su reutilización.

Serán transportados mediante AGV (vehículos de guiado automático sin conductor) nuevamente

a la zona de lay-up para albergar nuevos paquetes procedentes del taller de corte de tejidos. Por

su parte, se procede al recanteo de la pieza mediante herramienta abrasiva, y muy recientemente

también, mediante corte por chorro de agua.

4. Todas las estructuras fabricadas se someten a inspección no destructiva mediante

ultrasonidos, para asegurar la calidad de la pieza (ausencia de porosidad y de laminaciones). La

inspección, mediante Ensayos No Destructivos (END) es una necesidad ineludible en dos


situaciones de la vida del componente estructural: al finalizar su fabricación, para garantizar su

integridad y calidad, y durante su vida en servicio, para detectar daños incipientes derivados del

uso de la estructura. La inspección inicial debe garantizar la integridad estructural del

componente, o lo que es lo mismo, la ausencia de defectos originados durante el proceso de

fabricación. Verificar el correcto encolado entre partes, la ausencia de porosidades y de

despegamiento entre telas es el objetivo principal de la inspección. Cubrir el 100% del volumen

del componente con la necesaria sensibilidad, garantizando la detección, caracterización,

dimensionamiento y localización de los posibles defectos, es el desafío a cubrir en esta

actividad. Más tarde, durante la vida en servicio del componente, será preciso aplicar técnicas de

inspección capaces de detectar nuevos defectos surgidos por el uso y las solicitaciones

mecánicas a que se somete la estructura tales como impactos y grietas o el crecimiento

de defectos pre-existentes, aceptados dentro de los límites de permisibles de diseño.

Figura 1. Diagrama de flujo del proceso


3. Datos de partida

3.1. Análisis de tiempos

Como datos de partida para el estudio inicial del dimensionado de la nueva planta, nuestro cliente

nos aporta los tiempos de fabricación por paquetes medidos en horas por unidad de operario.

Tabla 1. Datos de Partida

En ella se detallan las dimensiones de los útiles (moldes) de los diferentes paquetes, con los que

realizaremos la distribución y el reparto en las mesas según el ciclo al que correspondan. Recorriendo la

tabla de izquierda a derecha, nos encontramos los diferentes centros de trabajo. Cada una de las columnas,

recogen los tiempos empleados en cada operación para cada uno de los diferentes paquetes a fabricar.

PAQUETE DIM APROX. (mm )

DIMAPROX. (mm)ANCHO

C. Telas Limpieza util Lay-Up Desmoldeo Recanteo US Pintura TOTAL REAL

WP8 750 270 0,307 0,613 5,345 0,876 0,701 1,051 1,314 10,208WP8 750 270 0,307 0,613 5,345 0,876 0,701 1,051 1,314 10,208WP8 600 225 0,262 0,524 4,570 0,749 0,599 0,899 1,124 8,727WP8 600 225 0,262 0,524 4,570 0,749 0,599 0,899 1,124 8,727

WP10 530 300 0,407 0,465 7,549 0,813 0,697 0,813 1,278 12,021WP10 530 300 0,407 0,465 7,549 0,813 0,697 0,813 1,278 12,021WP10 478 265 0,372 0,426 6,917 0,745 0,638 0,745 1,170 11,013WP10 478 265 0,372 0,426 6,917 0,745 0,638 0,745 1,170 11,013WP10 450 250 0,357 0,409 6,639 0,715 0,613 0,715 1,124 10,572WP10 450 250 0,357 0,409 6,639 0,715 0,613 0,715 1,124 10,572WP10 430 240 0,348 0,397 6,457 0,695 0,596 0,695 1,093 10,282WP10 430 240 0,348 0,397 6,457 0,695 0,596 0,695 1,093 10,282WP10 370 220 0,325 0,371 6,030 0,649 0,557 0,649 1,021 9,602WP10 370 220 0,325 0,371 6,030 0,649 0,557 0,649 1,021 9,602WP10 230 140 0,273 0,312 5,067 0,546 0,468 0,546 0,858 8,069WP10 230 140 0,273 0,312 5,067 0,546 0,468 0,546 0,858 8,069WP13 1000 375 0,439 0,502 8,155 0,878 0,753 0,878 1,380 12,985WP13 375 110 0,069 0,079 1,276 0,137 0,118 0,137 0,216 2,032WP13 325 100 0,051 0,059 0,956 0,103 0,088 0,103 0,162 1,522WP13 330 200 0,100 0,114 1,850 0,199 0,171 0,199 0,313 2,946WP13 330 200 0,118 0,135 2,200 0,237 0,203 0,237 0,372 3,503WP17 335 146 0,142 0,163 2,644 0,285 0,244 0,285 0,447 4,210WP17 335 146 0,142 0,163 2,644 0,285 0,244 0,285 0,447 4,210WP17 277,8 148 0,142 0,163 2,644 0,285 0,244 0,285 0,447 4,210WP17 277,8 148 0,142 0,163 2,644 0,285 0,244 0,285 0,447 4,210WP17 300 140 0,305 0,348 5,660 0,610 0,522 0,610 0,958 9,012WP17 300 140 0,305 0,348 5,660 0,610 0,522 0,610 0,958 9,012WP11 305 115 0,384 0,576 4,320 0,480 1,152 1,248 1,440 9,600WP11 305 115 0,384 0,576 4,320 0,480 1,152 1,248 1,440 9,600WP11 305 115 0,405 0,608 4,561 0,507 1,216 1,318 1,520 10,136WP11 305 115 0,405 0,608 4,561 0,507 1,216 1,318 1,520 10,136WP12 480 315 1,033 1,162 15,236 1,291 3,874 1,549 1,679 25,824WP12 480 315 1,033 1,162 15,236 1,291 3,874 1,549 1,679 25,824


4. Dimensionado de planta

4.1. Evaluación de la cantidad equipos necesarios

El dimensionado de la planta comienza determinando la cantidad de equipos que serán necesarios

por puesto de trabajo. Nos basaremos en las horas de trabajo por puesto con la siguiente nomenclatura:

− Horas empleadas en el puesto i para procesar una unidad del producto j: Hij

o Total de horas de la estación de trabajo en un ciclo dividido entre 111 productos.

− Número total de unidades del producto j a procesar en el puesto i: Nij

o 111 Productos x 12 ciclos (cada ciclo se compone de tres juegos)

− Número total de horas en el puesto i para procesar todos los productos: Hi

− Número total de equipos necesarios en el puesto i: Ei

𝑬𝑬𝑬𝑬 = 𝑯𝑯𝑬𝑬/𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉 𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒉𝒉 𝑯𝑯𝑬𝑬 = ∑(𝑵𝑵𝑬𝑬𝑵𝑵 𝒙𝒙 𝑯𝑯𝑬𝑬𝑵𝑵); 𝑯𝑯𝒉𝒉𝒉𝒉 = 𝑯𝑯𝒅𝒅 𝒙𝒙 𝑨𝑨 𝒙𝒙 𝑷𝑷

Siendo: Hef = Número de horas efectivas en el puesto

Ho = Número de horas operativas en el puesto (24 horas x 22 días al mes = 528 h)

A = Coeficiente de absentismo (considerado 95%)

P = Coeficiente de Productividad media en el puesto (considerado 90%)

Procesos Hij Nij Hi Hef Ei

C. Telas 0,33 h 1.295 ud 420 h 528 h x 0,95 x0,85 0,98 Lay-Up 5,46 h 1.295 ud 6.946 h 528 h x 0,95 x0,85 16,29*

Autoclave 0,36 h 1.295 ud 458 h 528 h x 0,95 x0,85 1,07 Desmoldeo 0,60 h 1.295 ud 764 h 528 h x 0,95 x0,85 1,79**

Limpieza 0,44 h 1.295 ud 560 h 528 h x 0,95 x0,85 1,31** US 0,77 h 1.295 ud 980 h 528 h x 0,95 x0,85 2,30

Recanteo 0,72 h 1.295 ud 916 h 528 h x 0,95 x0,85 2,15 Pintura 0,95 h 1.295 ud 1.209 h 528 h x 0,95 x0,85 2,83

Tabla 2. Cálculo de Equipos necesarios *Sujeto a diferentes restricciones. Análisis de tiempos posterior.

**Ver posible cuello de botella. Estudio de tiempos posterior.

4.2. Evaluación de la superficie necesaria: Método de Guertchet

Calculada la cantidad de equipos para cada puesto de trabajo, determinaremos la superficie

necesaria para cada uno de ellos y, en consecuencia, para todo el proceso productivo:

1. Superficie estática: SES. Superficie que ocupa físicamente la maquinaria y resto de instalaciones.


2. Superficie de gravitación: Sg. Superficie utilizada por los operarios que están trabajando y por la

materia procesada. Se calcula multiplicando la superficie estática por el número de lados

accesibles para realizar la operación.

𝑆𝑆𝑔𝑔 = 𝑆𝑆𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑥𝑥 𝑛𝑛

3. Superficie de evolución: Sev. Superficie considerada para el movimiento de los medios de

transporte, movimiento de personal y materiales. Se le aplica un coeficiente k al sumatorio de la

superficie estática y la superficie de gravitación. Éste coeficiente variará en función del volumen

de material, personal, equipos y el tamaño de los mismos. Es decir, será un pasillo de anchura

relacionada con las superficies Ses y Sg que posibilite el recorrido alrededor de ellas.

𝑆𝑆𝑒𝑒𝑆𝑆 = (𝑆𝑆𝑒𝑒𝑒𝑒 + 𝑆𝑆𝑔𝑔) 𝑥𝑥 𝑘𝑘

Debe tenerse en cuenta es el material alojado junto a la máquina en espera de ser procesado. Si el

volumen no es muy grande, como suele ocurrir en procesos gestionados con filosofía lean manufacturing,

no debe afectar pero sí ha de tenerse en cuenta en caso de lotes voluminosos.

Por lo tanto, la superficie total será:

𝑆𝑆𝑆𝑆 = 𝑆𝑆𝑒𝑒𝑒𝑒 + 𝑆𝑆𝑔𝑔 + 𝑆𝑆𝑒𝑒𝑆𝑆 = 𝑆𝑆𝑒𝑒𝑒𝑒 + (𝑆𝑆𝑒𝑒𝑒𝑒 × 𝑛𝑛) + �𝑆𝑆𝑒𝑒𝑒𝑒 + (𝑆𝑆𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑥𝑥 𝑛𝑛)� 𝑥𝑥 𝑘𝑘

Dependiendo el tipo de actividad productiva el coeficiente k adoptará diferentes valores cercanos a

los detallados a continuación:

TIPOS DE ACTIVIDAD PRODUCTIVA 𝒌 Gran industria, alimentación y evacuación mediante puente grúa 0,05 a 0,15 Trabajo en cadena, con transportador aéreo 0,1 a 0,25 Textil, hilados 0,05 a 0,25 Textil, tejidos 0,5 a 1 Relojería y joyería 0,75 a 1 Pequeña mecánica 1,5 a 2 Industria mecánica 2 a 3

Tabla 3. Coeficiente en función de la actividad productiva

Analizamos la superficie necesaria para cada parte del proceso productivo:

SUPERFICIES NECESARIAS PARA LOS EQUIPOS Estación de

Trabajo Sup.

Estática Sup.

Gravitación Sup.

Evolución Sup. total por Ud.

Cantidad Equipos

Sup. total Estación

C. Telas 28,09 m2 28,09 m2 28,09 m2 84,27 m2 1 84,27 m2 Lay-Up 11,55 m2 23,10 m2 17,32 m2 51,97 m2 10 519,7 m2 Autoclave 70,00 m2 140,00 m2 105,00 m2 315,00 m2 1 315,0 m2 Desm+Limp 62,50 m2 125,00 m2 93,75 m2 281,25 m2 1 281,2 m2 US 10,00 m2 40,00 m2 25,00 m2 75,00 m2 1 75,00 m2 Recanteo 10,00 m2 40,00 m2 25,00 m2 75,00 m2 1 75,00 m2 Pintura 15,00 m2 60,00 m2 37,50 m2 112,50 m2 3 337,5 m2

Tabla 4. Superficie por equipos


4.3. Distribución de los equipos y puestos en planta. Método de los eslabones.

Llamamos eslabón al enlace entre dos puestos de trabajo correlativos en el proceso productivo. De

esta forma, se trata de minimizar el número de actividades de manutención. Aunque no es nuestro caso, el

problema se origina cuando en una misma planta se da la producción de diferentes materiales con circuitos

de fabricación distintos.

Supongamos un taller donde se fabrican piezas A, B y C en el que disponemos de 10 puestos de

trabajo. Los recorridos por éstos puestos varían según la pieza a fabricar. Detallamos a continuación la

matriz donde se recoge, según la pieza, el orden de los puestos de trabajo.

PIEZAS ORDEN DE LOS PUESTOS DE TRABAJO A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B 2 3 4 2 8 9 10 C 5 8 3 4 10

Tabla 5. Orden de los puestos de trabajo

Reflejamos ahora el cuadro de eslabones o enlaces donde podremos apreciar la frecuencia de los mismos:

PIEZAS ORDEN DE LOS ESLABONES A 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-10 B 2-3 3-4 4-2 2-8 8-9 9-10 C 5-8 8-3 3-4 4-10

Tabla 6. Orden de los eslabones

Recogemos estos enlaces anotando en el cuadro de eslabones cada una de las veces que tiene lugar un

eslabón.

CUADRO DE FRECUENCIA DE ESLABONES 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10 X X X 3 9 X 2 8 X X X 4 7 X 2 6 X 2 5 X 3 4 X XXX 6 3 XX 6 2 X 5 1 1

Tabla 7. Cuadro de frecuencias de eslabones


Anotamos en la diagonal principal el número de repeticiones de los eslabones a realizar sin

considerar el orden de los enlaces. Pasamos entonces a diseñar la disposición de los puestos para reducir al

mínimo los transportes.

La distribución debe partir desde aquellos enlaces que se repiten con mayor frecuencia.

1. Colocamos el puesto de trabajo con mayor número de enlaces en el centro de la distribución.

(Puestos 3 y 4 – elegimos por ejemplo el 4)

2. En torno al puesto central elegido, situaremos aquellos con mayor relación. (El puesto 3 con el

que tiene 3 relaciones).

3. Después situamos los puestos que tengan algún enlace con el puesto principal lo más cercano

posible

4. Para terminar, situaremos en torno a éstos últimos, aquellos que tengan mayor frecuencia de

enlaces. Así se irá realizando sucesivamente hasta haber ubicado todos los puestos de trabajo.

Puede darse el caso en el que no circule el mismo flujo de materiales por cada uno de los puestos y

que además puedan verse afectados por otras características (peso, volumen, dificultad de transporte, etc).

Así pues podemos establecer una ponderación según la cantidad y características de los materiales a

transportar:

PIEZAS UNIDADES POR DÍA

TAMAÑO RELATIVO

FACTOR DE PONDERACIÓN unidades por tamaño

A 40 1 40 B 7 3 21 C 35 1,6 56

Tabla 8. Factor de ponderación según unidades y tamaño relativo.

Hemos obtenido un factor de ponderación (producto de ambos) según la cantidad y el tamaño. A

partir de dicha ponderación realizamos ahora el denominado cuadro de intensidades de tráfico o cuadro de

tránsito.

CUADRO DE TRANSITO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10 56 40 21 117 9 21 42 8 21 56 56 154 7 40 80 6 40 80 5 40 136

4

21

40 21 56

234

3 40 21 234

2 40 143 1 40

Tabla 9. Cuadro de tránsito respecto a la cantidad y dimensiones


4.4. Propuestas de Implantación. Evaluación de las alternativas.

El siguiente paso consistirá en construir el cuadro de tránsito por centros. Construiremos un cuadro

con los tránsitos de productos y materiales, personas que acarrean productos y materiales por una parte y

personas que acarrean útiles, herramientas y documentación y finalmente sistemas de trasporte que

acarrean productos y materiales y sistemas de transporte que acarrean otros elementos.

La información que contiene cada celdilla es la cantidad de P-M,PM-PO,YM-TO que se trasladan

desde un centro a otro durante un ciclo completo de fabricación:

Productos semielaborados [P] Materiales adquiridos [M] Personas que mueven produc/mat [PM] Personas que mueven ut/herr/doc [PO] Medios de transporte de prod/mat [TM] Medios de transporte ut/herr/doc [TO]

C.Telas Lay-Up Autoclav Desmold Limpieza US Recant Pintura 111

Recanteo 111

US 111

Limpieza 111 111 22 22

Desmold 111 111 22

Autoclave 111 111 22

Lay-Up 111 22 22

Tabla 10. Cuadro de tránsito por productos, personas y medios de transporte.

Obtenido el número de equipos y las superficies necesarias para cada uno de los centros, nos

permitirá realizar múltiples propuestas de implantaciones, disponiendo en el mismo los centros con mayor

tráfico mutuo lo más cerca posible, lo que haremos de acuerdo con las siguientes normas:


1) Situar los accesos desde el exterior sean muelles de carga o entradas de personal.

2) En relación a éstos, situar los puestos de máxima prioridad siguiendo las reglas de priorización para

conseguir un flujo correcto del producto y eliminar despilfarros en movimientos de material y transporte

de materiales.

a) Prioridad absoluta para el tránsito de personal [PM y PO]

b) Segunda prioridad para el tránsito de productos y materiales [P y M]

c) Prioridad tercera para medios de transporte [TM]

d) Cuarta prioridad para otros tránsitos [TO]

2) Ubicar los nuevos centros en relación a los anteriores manteniendo las prioridades anteriormente

relacionadas.

3) Continuar así hasta ubicar todos los centros.

4) Reajustar el conjunto de los centros.

5) Evaluar la solución mediante la siguiente expresión:

𝑛𝑛 𝑥𝑥 [𝐾𝐾𝐾𝐾 𝑥𝑥 (𝑃𝑃𝑃𝑃 + 𝑃𝑃𝑃𝑃) + 𝐾𝐾𝐾𝐾 𝑥𝑥 (𝑃𝑃 + 𝑃𝑃) + 𝐾𝐾𝑆𝑆 𝑥𝑥 (𝑇𝑇𝑃𝑃 + 𝑇𝑇𝑃𝑃)

donde:

n = Distancia entre centros a evaluar.

Kp = Factor de priorización del personal (valor empleado: 5)

Km = Factor de priorización de los materiales (valor empleado: 3)

Kt = Factor de priorización de otros tránsitos (valor empleado: 2)

De tal forma planteamos 3 opciones con diferentes distribuciones en planta:

Figura 2. Opción 1 de distribución de puestos de trabajo




Procedemos a la evaluación de las 3 alternativas de acuerdo a la expresión y coeficientes de

ponderación acordados. En la siguiente tabla, recogemos los valores sin tener en cuenta las distancias entre

los centros, es decir, únicamente se refleja la expresión entre corchetes:

C. Telas 1

Lay-Up 2

Autoclave 3

Desmoldeo 4

Limpieza 5

US 6

Recanteo 7

Pintura 8 333 Recanteo 333 US 333 Limpieza 377 377 Desmoldeo 710 Autoclave 710 Lay-Up 487

Tabla 11. Cuadro de tránsito ponderado

Éste es el factor a multiplicar por el valor de n para cada una de las soluciones. Obtenemos el valor

de n midiendo las distancias entre de los centros de trabajo.


Figura 5. Opción 1 de distribución de puestos de trabajo acotada




Medidas las distancias entre los diferentes puestos de trabajo según la secuencia del proceso de

fabricación y con el valor (factor base) obtenido como consecuencia del cálculo ponderado según la

cantidad de productos, personas y elementos de transportes obtenemos los siguientes valores:

Celdilla Factor Base

SOLUCIÓN 1 SOLUCIÓN 2 SOLUCIÓN 3 Dist Valor Dist Valor Dist Valor

7-8 333 19,50 5.128,20 21,30 7.092,90 15,80 5.261,40 6-7 333 11,00 3.663,00 10,00 3.330,00 10,00 3.330,00 6-4 333 15,60 10.822,50 18,70 6.227,10 27,50 9.157,50 2-5 377 13,70 5.164,90 46,60 17.530,50 13,70 5.164,90 4-5 377 1,00 377,00 1,00 377,00 1,00 377,00 3-4 710 31,40 22.294,00 33,30 23.643,00 32,50 23.075,00 2-3 710 32,30 22.933,00 20,50 14.555,00 34,70 24.637,00 1-2 487 27,80 13.538,60 18,10 8.814,70 30,30 14.756,10

TOTALES 83.921,20 81.570,20 85.758,90

Tabla 12. Evaluación de opciones atendiendo únicamente a la posición relativa entre centros.

Observamos que atendiendo únicamente a la posición relativa entre los centros la opción más

idónea es la solución 2.

Intentaremos ahora obtener la distribución en planta definitiva considerando otra serie de criterios

ponderados según su importancia.

Muchos podrían ser los criterios en base a los cuales evaluar las soluciones. Sin embargo,

consideramos de interés por su trascendencia los siguientes:

• Racionalidad de la implantación.

• Inversiones y costes relacionados con la implantación.

• Costes de funcionamiento del conjunto.

• Flexibilidad a cambios y ampliaciones.

• Superficie libre y facilidades para ampliaciones.

• Minimización y racionalización de recorridos de materiales, personas y elementos de transporte.

• Seguridad.

• Adaptación a normas generales y locales.

• Facilidad de puesta en marcha y control de procesos.

Con lo cual, el procedimiento de selección consistirá en someter todas las soluciones encontradas al

juicio de un equipo integrado por todas aquellas personas que, de algún modo, interesa que emitan su

valoración acerca de todos los aspectos susceptibles de crítica. Cada uno de estos aspectos detallados a

continuación será evaluado mediante un coeficiente de ponderación cuyo valor reflejará la importancia del

mismo.


1. Secuencia de operaciones: debe ser lo más uniforme posible. Ponderación: 10.

2. Seguridad. Ponderación: 9.

3. Reforma departamental: deben preverse reformas en los centros sin romper la secuencia, así como

posibilitar subdivisiones en los mismos. Ponderación: 7.

4. Posibilidades de ampliación: sobre todo en los almacenes de materias primas y expediciones.

Ponderación: 6.

5. Circulación de personal fluida. Ponderación 5.

Una vez se han elegido los criterios a considerar, éstos serán puntuados (en nuestro caso, de 1 a 5)

para todas y cada una de las soluciones presentadas para, posteriormente, efectuar el producto de tales

puntuaciones por sus respectivos coeficientes de ponderación (que van de 5 a 10). Así pues, las

puntuaciones totales de cada alternativa de solución se obtendrán de la suma de los productos

anteriormente citados.

CRITERIOS Coef. Pond.

SOLUCIÓN 1 SOLUCIÓN 2 SOLUCIÓN 3

Puntos Puntos Ponderados Puntos Puntos

Ponderados Puntos Puntos Ponderados

Secuencia 10 4 40 4 40 2 20 Seguridad 9 4 36 3 27 3 27 Ref. Dep. 7 4 28 3 21 3 21 Ampliación 6 4 24 5 30 1 6 Circulación 5 4 20 4 20 3 15

PUNT. TOTAL 148 138 89

Tabla 13. Evaluación final atendiendo otros criterios

Como puede observarse, guiándonos por el criterio de que aquella solución que haya obtenido la

máxima puntuación total es la mejor, la distribución a implementar será la que se derive de la solución 1.

Ello no supone sin más que la solución 1 sea la mejor, sobre todo si alguna otra opción tiene una

puntuación similar; la optimización efectiva de la solución elegida exige mejorarla al máximo. Así no

deben despreciarse aquellos criterios en los que otras soluciones superen a la óptima, llegando incluso a

modificarla, de modo que obtengamos una solución mixta que contenga las mejores cualidades de las

distintas soluciones. Así pues, en nuestro caso la solución 1 es la óptima, aunque en el criterio con mayor

ponderación (secuencia del proceso la opción 2 sea igual de buena) e incluso en el criterio que hace

referencia a posibles ampliaciones incluso sea mejor la opción 2 que la 1. En consecuencia, la solución

definitiva podría ser la 1 con una corrección en ese sentido.


4.5. Solución mejorada

Figura 8. Opción 1 mejorada

5. Análisis del Proceso

5.1. Objetivos de fabricación

Alcanzar una fabricación mensual de 35 aviones siendo necesarios 37 paquetes de material

compuesto en cada uno de ellos. Con lo cual, el número total asciende a 1.295 paquetes mensuales.

5.2. Restricciones de útiles, mesas y autoclave

El proceso cuenta con una serie de restricciones fundamentales a tener en cuenta como son:

1. Sólo se dispone de 3 útiles para cada uno de los diferentes paquetes, es decir, como máximo

pueden fabricarse de forma simultánea 3 unidades antes de ser desmoldeados y limpiados.

2. Las mesas, para poder ser acopiadas, deben disponer de 90 mm libres en todo su perímetro.

3. Las dimensiones de las mesas son 3x1,25 m

4. La capacidad máxima de la autoclave es de 15 mesas.

5. Existen 4 ciclos con diferentes condiciones de fabricación (presión y temperatura) en el

interior de la autoclave, con lo cual, en esa fase no se podrán mezclar paquetes

correspondientes a ciclos distintos.

6. En la zona de lay-up no podrán operar de forma simultánea más de 5 trabajadores.

7. Los paquetes sólo pueden ser procesados por un operario, a excepción de los paquetes

WP12.1 y WP12.2 pendientes de análisis por parte del cliente.

8. Salvo las mesas correspondientes al ciclo C-24 ninguna mesa puede tener una duración

superior a 10 horas en la fase de lay-up.


5.3. Configuración de mesas según ciclos

La fase en torno a la cual gira todo el proceso de fabricación es la fase de curado en la autoclave. En

su interior, se produce el proceso de consolidación en unas condiciones de presión y temperatura que

varían según el ciclo. Por ello, en la fase previa (zona de lay-up) debemos agrupar los paquetes y útiles por

mesas en función del ciclo al que pertenezcan (C51, C54, C24 y C22).

El primer paso para la configuración en diferentes mesas consiste en dibujar todos los útiles

necesarios. Separados los paquetes según el ciclo al que corresponden y atendiendo, únicamente a las

dimensiones de los mismos, procedemos a la distribución tratando de minimizar el número de mesas

necesarias.

Una vez realizado el replanteo de los útiles en las mesas (debido a la restricciones de un máximo de

5 operarios y tiempo de trabajo máximo de 10 horas por mesa) nos vemos obligados a realizar una nueva

reagrupación alternando paquetes entre mesas con diferentes tiempos de lay-up para conseguir que

ninguna mesa supere las 10 h de fabricación empleando un máximo 5 operarios. Con lo cual, para dicha

distribución de paquetes en mesa no sólo se ha atendido a las dimensiones de los útiles sino también a los

tiempos de fabricación.

En la figura 9 se detallan, separados por ciclos, las dimensiones de todos los útiles necesarios para la

agrupación por mesas previa a la entrada en la autoclave.


Figura 9. Dimensiones de los útiles


Analizadas las dimensiones de los útiles, se procede a su agrupación de la manera más óptima en la

se minoren número de mesas. Debido a la existencia de 3 útiles por cada uno de los paquetes a fabricar, y

tratando de minimizar el número de ciclos de curado, agrupamos los 3 útiles disponibles en la misma

distribución por mesas, es decir, fabricaremos 3 juegos de cada uno de los paquetes, por lo tanto, cuando

los útiles correspondientes a un ciclo se encuentren en el interior de la autoclave, nunca podrá estar en fase

de desmoldeo, limpieza o lay-up.

En la figura 10 se distribuyen los moldes correspondientes al ciclo C-22 en 3 mesas (mesa 1, mesa 2

y mesa 3) exactamente idénticas con los 3 juegos a fabricar diferenciados con los colores verde, azul y rojo

donde la duración de cada una de ellas es de 9,92 horas. El tiempo viene determinado por la suma del

paquete WP8.1 y WP8.2. Puede observarse también que en cada mesa trabajarán 2 operarios, cuyo análisis

de tiempos de fabricación se realizará posteriormente.

En la figura 11, se muestra la distribución de las mesas del C-51, en este ciclo existen 27 paquetes

diferentes que multiplicados por los 3 juegos hacen un total de 81 moldes. Todos ellos han sido agrupados

en 15 mesas (capacidad máxima de la autoclave). Obsérvese que el número de operarios varía según la

mesa para conseguir equilibrar los tiempos de fabricación de cada una de ellas. Así mismo, en cada mesa,

se ha tratado de balancear los tiempos asignados a cada operario en la medida que los tiempos de

fabricación de los paquetes lo permiten.

La figura 12 recoge la única mesa que constituye el ciclo C54 cuya duración es de 7,92 horas y son

necesarios 2 operarios. Cada uno de ellos realizará 3 paquetes WP17.

Así mismo, en la figura 13 se refleja la distribución de los paquetes correspondientes al ciclo C24 en

3 mesas iguales.


Figura 10. Organización mesas Ciclo C-22


5.4. Estudio de tiempos

Una vez configuradas las mesas con sus diferentes paquetes, se procede al análisis pormenorizado de

los tiempos de cada mesa en cada puesto de trabajo con el fin de obtener el número de operarios

necesarios para cada una de ellas.

Comenzamos por el tiempo a emplear para el corte de telas. Obsérvese que la duración total es de

36,51 horas. Como nuestro ciclo de trabajo (tiempo necesario de curado en autoclave de los 4 ciclos) es de

40 horas podemos realizar dicha operación con 1 único trabajador.

Tabla 14. Estudio de tiempos por mesas en corte de telas


A continuación, en la tabla 15, analizamos los tiempos de fabricación en lay-up, el análisis más

determinante de la optimización del proceso con un flujo correcto.

La duración máxima de cada mesa corresponde, no con la duración total que resulta del sumatorio de

los tiempos dividido entre un número determinado de operarios, si no de la asignación individualizada de

una serie de paquetes a cada operario donde la duración de la mesa será la que determine el operario con

mayor duración de sus trabajos.

Es decir, tomamos como ejemplo la mesa 4 correspondiente al ciclo C-51, el sumatorio del total de

los paquetes es de 37,76 h que dividido entre las 10 horas que tenemos como duración máxima por mesa

obtendríamos que son necesarios 4 operarios para tal actividad. Pero la realidad no es así, 2 operarios no

pueden trabajar de forma simultánea sobre un mismo paquete reduciendo su tiempo de fabricación a la

mitad. Por ello, debe hacerse una asignación de los paquetes a realizar operador por operador tratando

además que los tiempos para cada uno de ellos resulten nivelados en la medida de lo posible.

Así pues, como existen en 5 paquetes en la mesa 4 con más de 5 horas de duración, no podríamos

asignar 2 de éstos paquetes al mismo operario por superar las 10 horas establecidas como máximo de

duración para una mesa, lo cual, nos lleva a la necesidad de 5 trabajadores para la citada mesa.

Distribuimos la carga de trabajo de la siguiente manera:

Operador 1: Paquete 17.3 (2,64 h) + Paquete 10.9 (6,03 h) = 8,67 h Duración de la mesa

Operador 2: Paquete 13.1 (8,16 h)




Figura 14. Mesa 4 Lay-Up


De esta forma, iremos asignando los trabajos a realizar operador por operador. Además, siempre

tratando que conseguir un equilibrio entre los tiempos de los intervinientes en la mesa. En el ejemplo

anterior, al existir 6 paquetes y siendo 5 el número máximo (y mínimo para conseguir un tiempo inferior

a 10 horas) de operarios en la mesa debemos asignar la elaboración de 2 paquetes al mismo trabajador.

Tomamos la decisión de asignar los 2 de menor duración al operador 1 para tratar de balancear en la

medida de lo posible los tiempos de trabajo para cada uno de ellos.

Tabla 15. Estudio de tiempos por mesas en zona lay-up


En la tabla 16, se recogen los tiempos de desmoldeo. En este caso, al recibir los útiles para el

desmoldeo con un flujo “producto a producto”, es decir, iremos recibiendo los moldes uno por uno (no

agrupados en mesas donde el tiempo de uno de los paquetes influya indirectamente en la duración de

otro) el tiempo considerado para realizar la operación SÍ resulta del sumatorio total. Como se pude

observar, la duración de los trabajos es de 66,24 h. En principio, necesitaríamos 2 operarios para la citada

operación. Analizaremos más adelante cómo optimizar esos 2 operarios en esas casi 14 horas de tiempo

ociosos que se prevén (40 horas de ciclo x 2 operarios = 80 horas; 80 h – 66,24 h = 13,76 h).

Tabla 16. Estudio de tiempos por mesas en desmoldeo


Lo mismo sucede con los tiempos de limpieza recogidos en la tabla 17, los tiempos necesarios para la

limpieza de todos los útiles suman un total de 48,69 h. De la misma forma que en el caso anterior,

necesitaríamos 2 trabajadores (48,69 h / 40 h duración del ciclo). Además, en este caso, con mucho menor

rendimiento para cada uno de los 2 operarios.

Tabla 17. Estudio de tiempos por mesas en limpieza


Con el fin de aprovechar los tiempos “ociosos” de los 2 operarios previstos para desmoldeo y los

otros 2 operarios previstos para la limpieza (y debido al flujo unidad a unidad) podemos tratar de agrupar

ambas tareas en un número determinado de operarios. Así pues, sumando las 66,24 h de desmoldeo más

las 48,69 h previstas para limpieza tendríamos 114,93 h para ambos trabajos. Por lo tanto, podríamos

realizar los trabajos de desmoldeo y limpieza con tan sólo 3 operarios siendo su tiempo libre el que resulta

de las 40 horas del ciclo menos las 38,31 h de duración del trabajo para cada uno de ellos. De tal forma,

hemos reducido un operario al agrupar 2 tareas en la misma célula flexible (conjunto de trabajadores

destinados a realizar tareas diferentes).


En la siguiente tabla, se muestran los tiempos empleados para la inspección mediante ultrasonido

donde la duración total de los trabajos nos determina que serán necesarios 2 operarios.

Tabla 18. Estudio de tiempos US


En la tabla 19, aparecen los tiempos empleados para las labores de recanteo por posibles defectos en

la fabricación del material donde la duración total de los trabajos nos determina que serán necesarios 2

operarios.

Tabla 19. Estudio de tiempos recanteo


Para terminar con el estudio de tiempos del proceso, la tabla 20 recoge la duración por paquetes para

las labores de pintura. Serán necesarios 3 operarios para realizar los trabajos en un ciclo de 40 horas.

Tabla 20. Estudio de tiempos pintura


Como resumen final la siguiente tabla recoge la duración de las diferentes tareas y el número de

operarios necesarios en cada una de ellas.

Tabla 21. Resumen de tiempos por mesas y número de operarios por puestos de trabajo


5.5. Nivelado de operarios necesarios por escenarios

Para facilitar la gestión de los Responsables de Producción y de RR.HH. de la empresa se ha tratado

en todo momento de conseguir un nivelado de los operadores en los diferentes escenarios centrándonos

principalmente en la zona de lay-up.

Así, obtenemos que el número de trabajadores en cualquier momento en la fábrica será de 29

operarios distribuidos de la siguiente manera:

Tabla 22. Nivelado por operarios

5.6. Planificación

Realizado todo el estudio por ciclos y mesas en cada uno de los puestos de trabajo nos disponemos a

su planificación ajustada al número de operarios mínimos (Ver anexo Planning):

Claves consideradas para la secuencia elegida:

La duración de la autoclave es de 40 horas

Existen 3 útiles. Nunca puede estar en la zona del proceso de fabricación que constituyen el

ciclo cerrado (lay_up – autoclave – desmoldeo – limpieza) ningún útil correspondiente al

ciclo que se encuentre en el interior de la autoclave (ya que los 3 útiles disponibles de

introducen en el interior de la autoclave de forma simultánea).

El Lay-up del C54 es el de menor duración lo que favorece el comienzo inmediato de la

autoclave. Escenario 1.

Se completa el Escenario 1 con los ciclos C24 y C22 para posibilitar durante este espacio de

tiempo el proceso de autoclave del ciclo restante (el C51).

En la mesa 20 aun siendo igual que las mesas 21 y 22 está considerado 1 operario más

(reduciendo así el tiempo de fabricación) y manteniendo el nivelado de los 18 operarios en

cada escenario del lay-up.

El ciclo C-51 se ha dividido en 3 grupos idénticos para facilitar la operatividad.


6.6.1. Análisis del cuello de botella del ciclo C-51

Como explicábamos anteriormente en el apartado 5.4 correspondiente al estudio de tiempos, la

duración estimada para los trabajos de desmoldeo y limpieza asciende a un total de 114,93 h.

Considerando que nuestro ciclo de trabajo es de 40 horas podríamos suponer que con 3 operarios seríamos

capaces de realizar dichas tareas de desmoldeo y limpieza.

Por otro lado, si la duración del ciclo de trabajo previsto es de 40 horas y el tiempo empleado en el

lay-up del ciclo C51 (el más desfavorable debido a su larga duración) de aproximadamente 25 horas (al

que hemos de sumar las 10 horas de curado en el interior de la autoclave) resulta que únicamente

disponemos de 5 horas para desmoldear y limpiar las mesas correspondientes al escenario 2 (mesas 1 a 5).

Estas mesas, para las citadas tareas de desmoldeo y limpieza, tienen un tiempo de 25 horas por lo

que precisamos 5 operarios para agotar la holgura libre y convertir ese camino en el crítico del proceso de

fabricación.

Dichos operarios, aunque son imprescindibles para solventar el cuello de botella descrito, no serán

necesarios durante todo el ciclo en los puestos de desmoldeo + limpieza.

En la siguiente tabla agrupamos los tiempos de desmoldeo y limpieza agrupados por mesas, aunque

el flujo será unidad a unidad de útil, llegarán de manera continuada según la mesa que se extraiga de la

autoclave.

Tabla 23. Tiempos de desmoldeo más limpieza

MESA 19 1,68 MESA 4 4,06 MESA 9 4,06 MESA 14 4,06MESA 20 3,66 MESA 5 4,06 MESA 10 4,06 MESA 15 4,06MESA 21 3,66 MESA 6 1,96 MESA 11 1,96 MESA 16 1,96MESA 22 3,66 MESA 7 2,38 MESA 12 2,38 MESA 17 2,38MESA 1 3,26 MESA 8 2,14 MESA 13 2,14 MESA 18 2,14MESA 2 3,26MESA 3 3,26



TIEMPO TOTAL DESMOLDEO

TIEMPO TOTAL LIMPIEZA

TIEMPO TOTAL DESMOLDEO + LIMPIEZA


¿Qué pueden realizar los operarios durante ese tiempo el que alguno de los 5 no es necesario en los puestos de

desmoldeo y limpieza?

Analizamos las fases de desmoldeo y limpieza incluyendo la inspección por US para resolver el algoritmo

de la siguiente manera. Los tiempos empleados en los 3 procesos son 66 h para desmoldeo, 49 h para limpieza

y 85 h en la inspección.

Las 3 fases hacen un total de 200 horas, lo cual supone que con 5 operarios debidamente organizados y

planificados se podrían realizar los trabajos de desmoldeo, limpieza e inspección

Así pues, comenzamos a tantear los tiempos de las mesas en función del número de trabajadores y su

influencia en la duración del proceso, es decir, vamos reduciendo el número de operarios asignado a cada una

de las mesas comenzando por 5 operarios hasta agotar las holguras libres con el menor número de trabajadores

posible.

DESMOLDEO + LIMPIEZA por OPERARIOS MESA 19 1 op 2,64 MESA 4 5 op 1,35 MESA 9 5 op 1,35 MESA 14 3 op 2,24 MESA 20 2 op 3,39 MESA 5 5 op 1,35 MESA 10 5 op 1,35 MESA 15 3 op 2,24 MESA 21 3 op 2,26 MESA 6 5 op 0,62 MESA 11 5 op 0,62 MESA 16 3 op 1,03 MESA 22 3 op 2,26 MESA 7 5 op 1,04 MESA 12 5 op 1,04 MESA 17 3 op 1,74 MESA 1 3 op 1,84 MESA 8 5 op 0,67 MESA 13 5 op 0,67 MESA 18 3 op 1,12 MESA 2 4 op 1,38 MESA 3 4 op 1,84

Total 34,04 h

Tabla 24. Tiempos de desmoldeo más limpieza por operarios

Como se puede observar, el número de operarios varía según la mesa a desmoldear. El resto de

operarios hasta los 5 previstos para desmoldeo + limpieza + us estarán realizando las tareas de inspección

mediante ultrasonido abandonando su puesto cuando los trabajos de desmoldeo y limpieza lo permitan.

Para confirmar lo anteriormente expuesto hacemos la siguiente comprobación: multiplicamos los

operarios disponibles por cada mesa por el tiempo de duración cada una de ellas y debe ser superior al tiempo

previsto para los trabajos de US.

ULTRASONIDO por OPERARIOS MESA 19 4 2,64 10,56 MESA 4 MESA 9 MESA 14 2 2,24 4,49 MESA 20 3 3,39 10,17 MESA 5 MESA 10 MESA 15 2 2,24 4,49 MESA 21 2 2,26 4,52 MESA 6 MESA 11 MESA 16 2 1,03 2,06 MESA 22 2 2,26 4,52 MESA 7 MESA 12 MESA 17 2 1,74 3,48 MESA 1 2 1,84 3,68 MESA 8 MESA 13 MESA 18 2 1,12 2,24 MESA 2 1 1,38 1,38 Holgura 5 1,00 5,00 MESA 3 1 1,84 1,84 Holgura 5 5,50 27,5

Total 85,92

Tabla 25. Tiempos de ultrasonido por operarios

Comprobamos que es factible realizar con los 5 operarios previstos las tareas de desmoldeo + limpieza

+ US ya que el tiempo disponible es mayor a la duración de los trabajos (85,95 h > 85 h).


5.7. Planificación de los trabajos individualizada por operador

En las siguientes tablas, se detallan los trabajos a realizar por los operarios de cada puesto de trabajo

divididos en los 4 escenarios (las 4 fases en las que los diferentes ciclos transcurrirán por la autoclave)

En el proceso del corte de telas, únicamente existe un trabajador. Se refleja en la misma tabla la

secuencia y el orden de los paquetes que debe cortar. Así pues, en el escenario 1, estará cortando paquetes

correspondientes al ciclo C51 comenzando por el WP17.3 y finalizando por el paquete WP10.11. Nótese que

en los 3 primeros escenarios la duración de los trabajos es inferior a 10 horas. Esto no sucede con el teórico

escenario 4, el cual comenzará finalizado el corte de las telas del ciclo C-51 en el escenario 3. Los paquetes

están ordenados según el ciclo al que pertenecen, para una vez cortadas todas las telas pertenecientes a un

mismo ciclo, pasen a zona de lay-up. Así se realizará primero el corte de telas de los paquetes pertenecientes al

C-54, después el C-24 para finalizar con el C-22. (Véase Anexo Planning).

En la tabla correspondiente a la zona de lay-up el trabajo es mucho más pormenorizado. Existen 18

trabajadores en cada escenario y se ha tratado de repartir la carga de trabajo de forma equitativa atendiendo a la

disposición de los paquetes en las diferentes mesas.

Para finalizar, se ha realizado la asignación de tareas para los operarios de desmoldeo y limpieza.


Tabla 26. Planificación individualizada por operador en corte de telas


Tabla 27. Planificación individualizada por operador en lay-up


Tabla 28. Planificación individualizada por operador en desmoldeo y limpieza


6. Posibles mejoras futuras

6.1. Planificación y organización de los tiempos de holgura libre

Para un análisis posterior, como mejora del proceso, podrían ser estudiados los tiempos de holgura

libre de determinados operarios en la zona de lay-up. Estos tiempos de holgura pueden ser debidos a

varios motivos:

1. Por diferencias de tiempos entre los operarios de la misma mesa:

Continuando con el ejemple de la Mesa 4, observamos los diferentes tiempos de trabajo para

cada operario:

Operador 1: 8,67 h

Operador 2: 8,16 h

Operador 3: 7,55 h

Operador 4: 6,92 h

Operador 5: 6,46 h

Figura 15. Mesa 4 en Lay-Up

Debido a que no puede entrar en la posición de la Mesa 4 una nueva mesa hasta que no finalicen

todos los paquetes, los operadores 2,3,4 y 5 estarán “ociosos” una vez terminen sus trabajos hasta

que el operador 1 complete el suyo.


2. Por la influencia de otros procesos de fabricación

Obsérvese en la figura 16 que el operario de la Mesa 19 del ciclo C-54 (nótese el tramo de

línea horizontal de color verde finalizada la mesa en cuestión), no puede pasar a la Mesa 4 (C-

51), hasta que no salga el material de la autoclave, sea desmoldeado y limpiado. Con lo cual, en

este caso tenemos un trabajador “ocioso” durante un espacio de 3 horas aproximadamente.

Lo mismo ocurre con los 4 operarios de la Mesa 20, no podrán pasar a la Mesa 5 hasta que

dicha mesa no sea extraída de la autoclave y los útiles sean limpiados y transportados mediante

las AGV hasta la zona de lay-up para su reutilización.

Figura 16. Detalle de la planificación temporal


7. Conclusiones

Realizado en el análisis, dimensionado de planta, distribución y planificación del proceso productivo

de la empresa se han obtenido datos tales como el número de equipos necesarios, la superficie requerida

para que el proceso se realice en unas condiciones de seguridad adecuadas, el número de operarios y los

tiempos de fabricación en cada una de las operaciones con un número de trabajadores determinado.

Mediante una correcta distribución se ha conseguido un mejor funcionamiento del proceso. Éstos

son muchos de los aspectos logrados:

Una implantación en flujo total que abarca todos los procesos, ajustada a los criterios del lean

management (especialmente en la posibilidad de introducir la máxima flexibilidad).

Mover el producto en lotes muy pequeños, incluso en determinadas fases (desmoldeo, limpieza,

recanteo, US y pintura) hacerlo unidad a unidad.

Aumento de la seguridad en el trabajo.

Introducción de la flexibilidad para que la producción se lleve a cabo siempre de forma

equilibrada consiguiendo el balanceado de todas las líneas.

Como consecuencia del nivelado se ha conseguido una mejor utilización de la línea evitando que

un producto tenga que esperar por haberse finalizado alguna otra operación.

Minimización de la cantidad y del tiempo de stock.

Reducción de las distancias entre los equipos de trabajo.

Consecuencia de todo ello es un tiempo de respuesta muy bajo.

Reducción del número de mesas en proceso.

Reducción de los tiempos de fabricación por mesas.

Mejora del número de trabajadores necesarios en el proceso productivo.

Utilización de un equipo fijo de trabajo. Sea cual sea el ciclo que se esté fabricando el número de

operarios del proceso siempre serán 29 trabajadores.

Equilibrado, en la medida de lo posible y con mejoras aún por realizar, de la carga de trabajo para

cada operario.

Se han solventado determinados cuellos de botellas detectados previamente apoyándonos en la

flexibilidad de los operarios.

Aumento de la productividad, y con ello una disminución en los costes de fabricación.


8. Referencias

Cuatrecasas, Lluis (2010). Lean Management: La gestión competitiva por excelencia.

Barcelona (Profit Editorial).

Cuatrecasas, Lluis (2009). Diseño avanzado de procesos y plantas de producción flexible.

Barcelona (Profit Editorial).

www.plataforma-aeroespacial.org. Armonización de las Actividades en Materiales Compuestos

para Aeronáutico y Espacio en España.


9. Anexos

9.1 Planificación 9.2 Flujo de mesas en los diferentes escenarios 9.3 Plano definitivo de distribución en planta

Id Modo de tarea

Nombre de tarea Duración Predecesoras

1 CORTE DE TELAS 36,51 horas2 C51 (1 operario) 23,97 horas3 MESAS 4 a 8 7,99 horas4 MESAS 9 a 13 7,99 horas 35 MESAS 14 a 18 7,99 horas 46 C54 (1 operario) 0,84 horas 57 C24 (1 operario) 8,28 horas 68 C22 (1 operario) 3,42 horas 79 LAY‐UP 39,96 horas10 ESCENARIO 1 14,52 horas11 MESA 19 (1 operario) 7,92 horas12 MESA 20 (4 operarios) 10,47 horas13 MESA 21 (3 operarios) 13,95 horas14 MESA 22 (3 operarios) 13,95 horas15 MESA 1 (2 operarios) 9,92 horas 6516 MESA 2 (2 operarios) 9,92 horas 6617 MESA 3 (2 operarios) 9,92 horas 6718 ESCENARIO 2 13,61 horas 319 MESA 4 (5 operarios) 8,67 horas 43;11;1220 MESA 5 (5 operarios) 8,67 horas 13;15;4421 MESA 6 (2 operarios) 9,45 horas 16;4522 MESA 7 (4 operarios) 5,45 horas 14;17;4623 MESA 8 (2 operarios) 9,93 horas 14;17;47;1224 ESCENARIO 3 11,32 horas 425 MESA 9 (5 operarios) 8,67 horas 19;4826 MESA 10 (5 operarios) 8,67 horas 20;4927 MESA 11 (2 operarios) 9,45 horas 22;5028 MESA 12 (4 operarios) 5,45 horas 21;23;5129 MESA 13 (2 operarios) 9,93 horas 22;5230 ESCENARIO 4 11,27 horas 531 MESA 14 (5 operarios) 8,67 horas 25;5332 MESA 15 (5 operarios) 8,67 horas 26;5433 MESA 16 (2 operarios) 9,45 horas 27;5534 MESA 17 (4 operarios) 5,45 horas 28;5635 MESA 18 (2 operarios) 9,93 horas 29;5736 AUTOCLAVE 40 horas37 C51 10 horas38 C54 8 horas 3739 C24 12 horas 12;13;14;3840 C22 10 horas 15;3941 DESM + LIMP 38,98 horas42 C51 18,43 horas43 MESA 4 (5 operarios) 1,35 horas 37;6744 MESA 5 (5 operarios) 1,35 horas 37;4345 MESA 6 (5 operarios) 0,62 horas 37;4446 MESA 7 (5 operarios) 1,04 horas 37;4547 MESA 8 (5 operarios) 0,67 horas 37;4648 MESA 9 (5 operarios) 1,35 horas 37;4749 MESA 10 (5 operarios) 1,35 horas 37;4850 MESA 11 (5 operarios) 0,62 horas 37;4951 MESA 12 (5 operarios) 1,04 horas 37;5052 MESA 13 (5 operarios) 0,67 horas 37;5153 MESA 14 (3 operarios) 2,24 horas 37;5254 MESA 15 (3 operarios) 2,24 horas 37;5355 MESA 16 (3 operarios) 1,03 horas 37;5456 MESA 17 (3 operarios) 1,74 horas 37;5557 MESA 18 (3 operarios) 1,12 horas 37;5658 C54 2,64 horas59 MESA 19 (1 operario) 2,64 horas 38;5760 C24 7,91 horas61 MESA 20 (2 operarios) 3,39 horas 39;5962 MESA 21 (3 operarios) 2,26 horas 39;6163 MESA 22 (3 operarios) 2,26 horas 39;6264 C22 4,6 horas65 MESA 1 (3 operarios) 1,84 horas66 MESA 2 (4 operarios) 1,38 horas 6567 MESA 3 (4 operarios) 1,38 horas 66

8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00

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