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DESARROLLO DE UN PROGRAMA DE SECUENCIACIÓN DE PEDIDOS A TRAVÉS DE INSTRUMENTOS COMPUTACIONALES EN METACOL S.A PARA DISMINUIR EL MAKESPAN DEL ÁREA DE FUNDICIÓN

NUBIA ASTRID CUBIDES TINJACÁ JEISSON EDUARDO VILLALOBOS OLIVEROS

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA UNIAGRARIA FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL BOGOTÁ 2013

DESARROLLO DE UN PROGRAMA DE SECUENCIACIÓN DE PEDIDOS A TRAVÉS DE INSTRUMENTOS COMPUTACIONALES EN METACOL S.A PARA DISMINUIR EL MAKESPAN DEL ÁREA DE FUNDICIÓN

NUBIA ASTRID CUBIDES TINJACÁ JEISSON EDUARDO VILLALOBOS OLIVEROS

Trabajo de grado para optar al título de “Ingeniero Industrial”

TUTOR CARLOS MENDOZA INGENIERO INDUSTRIAL

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA – UNIAGRARIA – FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL BOGOTÁ 2013

TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN

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CAPITULO 1 - ANTEPROYECTO

12

TÍTULO ANTECEDENTES 2.1. ANTECEDENTES GENERALES 2.2. ANTECEDENTES – METACOL S.A. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 3.3. NIVEL GENERAL 3.4. NIVEL EMPRESA – METACOL S.A. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA JUSTIFICACIÓN OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS DELIMITACIÓN DEL PROYECTO MARCO REFERENCIAL 9.1. MARCO TEÓRICO 9.2. MARCO CONCEPTUAL MARCO LEGAL Y NORMATIVO MARCO METODOLÓGICO 10.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN 10.2. CUADRO METODOLÓGICO CAPITULO 2 - DIAGNOSTICO ACTUAL DEL PROCESO PRODUCTIVO DEL ÁREA DE FUNDICIÓN ETAPA 1: ETAPA 2: ETAPA 3: ETAPA 4: ETAPA 5: ETAPA 6: CAPITULO 3 - SECUENCIA DE LAS OPERACIONES EN CADA UNA DE LAS MAQUINAS DEL ÁREA DE FUNDICIÓN MAQUINA HUNTER MAQUINA GRANDE MAQUINA PEQUEÑA MAQUINA AUTOFRAGUANTE MOLDEO EN PISO CAPITULO 4 - TRAZABILIDAD DE PEDIDOS EXISTENTES

12 12 12 13 18 18 19 20 20 21 21 21 21 21 28 30 30 30 31 32 37 38 39 40 41 43

46 46 49 52 53 55 59

CAPITULO 5 - CRITERIOS Y PRIORIDADES DE LA PROGRAMACIÓN DE LAS OPERACIONES PARA EL ÁREA DE FUNDICIÓN 65 REGLAS DE PRIORIDAD

65

CAPITULO 6 – MODELOS QUE SE AJUSTAN A LA TRAZABILIDAD DE LOS PEDIDOS ALGORITMO DE JOHNSON ALGORITMO DE JACKSON ALGORITMO HEURÍSTICO DE GUPTA

67 67 68 69

CAPITULO 7 – ESTRATEGIA DE IMPLEMENTACIÓN

75

PLANIFICACIÓN OPERACIÓN MANEJO DE MATERIAL EN FLUJO

75 76 76

CONCLUSIONES

78

RECOMENDACIONES

79

ANEXOS

80

ANEXO 1: LISTADO DE PEDIDOS SELECCIONADO ANEXO 2: DESPIECE DE LOS PEDIDOS 1 DE 2 ANEXO 2: DESPIECE DE LOS PEDIDOS 2 DE 2 ANEXO 3: TIEMPOS TOTALES DE PRODUCCIÓN POR UNIDAD ANEXO 4: LEAD TIME DE PEDIDOS DE MUESTRA

80 81 82 83 84

BIBLIOGRAFÍA

85

CIBERGRAFÍA

87

4

LISTA DE GRÁFICOS Gráfica 1. Plano del Área de Fundición Metacol S.A. Gráfica 2. Plano con cotas de las distancias recorridas entre modelaría y zonas de fundición.

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LISTA DE TABLAS Tabla 1. Relación de Maquinas del área de fundición.

Tabla 2. Relación de herramientas del área de fundición.

Tabla 3. Marco legal y normativo.

Tabla 4. Cuadro metodológico.

Tabla 5. Códigos de pedido y cliente que lo realizo.

Tabla 6. Programa de entregas Metacol s.a.; Formato descargado del sistema SAP Bussiness one: listado de Programas de Entrega.

Tabla 7: Modelo de órdenes de trabajo.

Tabla 8. Selección de Machos de acuerdo a su peso.

Tabla 9: Clasificación de alistamiento de modelos en subgrupos con su respectiva descripción y tiempos.

Tabla 10: Distancias y tiempo de recorrido desde zona de moldeo hasta almacén de modelos.

Tabla 11: Tiempo de desmoldeo por maquina.

Tabla 12: Tiempo promedio en zonas de esmeriles.

Tabla 13: Tiempo promedio de moldeo por placa y pieza.

Tabla 14: Lead Time del pedido 6161.

Tabla 15: Tiempo de proceso del hidrante de 6” en minutos.

Tabla 16: Tiempo de operación de Pedidos.

Tabla 17: Datos para secuenciar por Gupta.

Tabla 18: Desarrollo de Gupta indicando tiempos más largos de operación.

Tabla 19: Desarrollo de Gupta resaltando secuencia más viable.

Tabla 20: Desarrollo de Gupta resaltando pedidos cumplidos.

6

Tabla 21: Desarrollo de Gupta resaltando pedidos cumplidos (Actual).

Tabla 22. Nivel de Participaci贸n de los procesos de producci贸n.

Tabla 23. Convenciones de colores.

7

LISTA DE DIAGRAMAS Diagrama 1: Diagrama de Flujo del Proceso de Producción en el Área de Fundición.

Diagrama 2. Ciclo de la arena de resina.

Diagrama 3. Espina de pescado del proceso de producción del área de fundición.

Diagrama 4. Diagrama de Flujo Maquina Hunter.

Diagrama 5. Diagrama de Flujo Maquina Grande.

Diagrama 6. Diagrama de Flujo Maquina Pequeña.

Diagrama 7. Diagrama de Flujo Maquina Autofraguantes.

Diagrama 8. Diagrama de Flujo Moldeo de Piso.

8

LISTA DE IMÁGENES Imagen 1: Machos de aro central dn 4” listos para montar en maquina.

Imagen 2: Almacenamiento de diferentes clases de machos.

Imagen 3. Placa de Marco de alcantarilla montado en la Maquina Grande.

Imagen 4: Estante de placas de moldeo de la maquina Hunter.

Imagen 5: Modelo de un Cuerpo superior hidrante tipo Boston dn 3”.

Imagen 6. Modelo de una Tee DN 18 X 18 Junta Hidráulica.

Imagen 7. Horno de fundición Imagen 8. Vista aérea de la zona de hornos.

Imagen 9. Caldero de vaciado.

Imagen 10: Esmeriles y cortadora industrial. Fuente Metacol S.A. Imagen 11: Operario desmoldeando y descorazonando válvulas.

Imagen 12: Aglomeración de material recién desmoldeado en la zona interna de esmeriles.

Imagen 13: Material listo para trasladar a Mecanizado.

Imagen 14: Maquina Hunter.

Imagen 15: Placa montada en la maquina Hunter.

Imagen 16: Machos aro central DN 4” ubicados en el molde previo en la Maquina Hunter.

Imagen 17: Moldes recién fabricados con sus respectivos pesados en la línea de transporte.

Imagen 18: Maquina Grande.

Imagen 19: Placa montada en la maquina grande.

Imagen 20: Caja sobre placa montada en la maquina grande.

Imagen 21: Arena de resina cayendo en la caja.

9

Imagen 22: Moldes preformados sin macho (izq.) y con macho (der).

Imagen 23: Proceso de alineaci贸n de base y tapa.

Imagen 24: Maquina peque帽a.

Imagen 25: Maquina Autofraguante.

Imagen 26: Moldes ubicados esperando el material de fundici贸n.

Imagen 27: Moldeo en piso.

Imagen 28: Operario apisonando arena en la caja de moldeo al lado de la carreta de arena.

Imagen 29: Premoldes listos para acoplarse.

Imagen 30: Operario alineando base y tapa del molde.

Imagen 31: Zona de esmeriles y el material desmoldeado.

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INTRODUCCIÓN Metacol es una empresa que lleva más de 20 años fabricando productos de manejo del agua en hierro y acero. Siempre fue una empresa rentable y sus trabajadores han sido muy dedicados a pesar de la dificultad de las condiciones laborales a las cuales están expuestos.

Su trabajo siempre fue muy artesanal y con el tiempo ha venido automatizándose las operaciones, sin embargo aún falta mucho para llegar a un óptimo. Con estos cambios, también comenzó a evidenciarse problemas para manejar la información internamente y ser más eficientes planificando las operaciones.

En el presente proyecto se busca minimizar la incertidumbre a la hora de planificar las operaciones, y controlar el proceso para clarificar el estado de los pedidos. De esta forma es más sencillo el proceso de la programación de producción por medio de herramientas de cómputo y modelos de organización.

La experiencia ganada en la elaboración de este proyecto fue muy enriquecedora y permitió aplicar muchos conceptos vistos en la universidad pero que quizá no eran muy claros hasta que se observan las situaciones en la vida real, en una industria real.

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CAPITULO 1 - ANTEPROYECTO TÍTULO Desarrollo de un programa de secuenciación de pedidos a través de instrumentos computacionales en METACOL S.A para disminuir el makespan1 del área de fundición.

ANTECEDENTES 2.1. ANTECEDENTES GENERALES Mateo Doll, Manuel D' Armas Regnault, Mayra, PROGRAMACIÓN DE LA SECUENCIA DE LAS ÓRDENES DE PRODUCCIÓN MEDIANTE LA APLICACIÓN DE ALGORITMOS GENÉTICOS2.

El trabajo de Doll (2008), se enmarca dentro del área programación de la producción y pretende evaluar, mediante pruebas computacionales, el comportamiento de los Algoritmos Genéticos para resolver un problema de secuenciación. El problema estudiado considera una máquina con tiempos de preparación dependientes de la secuencia de piezas a ejecutar y fechas de vencimiento de un conjunto de pedidos, con el objetivo de minimizar su retraso medio. Dado que alcanzar la solución óptima requiere un proceso excesivamente largo, se optó por un algoritmo metaheurístico, del grupo de los Algoritmos Genéticos. Para ello se adaptaron al problema cada uno de los operadores que configuran el Algoritmo Genético y se probaron en 300 ejemplares con un número total de piezas entre 10 y 15. Los resultados computacionales demuestran la efectividad del algoritmo planteado para el problema específico estudiado. Suponiendo un tiempo de ejecución de un minuto por ejemplar para lograr una solución, se propone que el tamaño de la población debe ser la suma de los lotes de los pedidos y el número de generaciones el triple de este valor. Las mejores soluciones se obtienen con una probabilidad de cruce de 100%, probabilidad de mutación del 30%, y cuando se combinan los tipos de cruce 1 punto y PMX con la mutación Pareja.

Andrea Hernández, Msc en Ingeniería Industrial; Gonzalo Mejía PhD en Ingeniería Industrial; APLICATIVO COMPUTACIONAL PARA LA PLANEACIÓN DE LA PRODUCCIÓN EN UNA EMPRESA FABRICANTE DE AUTOPARTES3.

1

Definición: Tiempo total en el que todos los trabajos completan de:http://www.dccia.ua.es/dccia/inf/asignaturas/MTPSR/sesion9-alu.pdf

su

ejecución.

Tomado

2

http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S1316-48212008000400002&script=sci_arttext Tomado de la revista de Ingeniería de la Universidad de https://revistaing.uniandes.edu.co/pdf/a3%2028.pdf

3

12

los

Andes:

El trabajo de Hernández (2008) describe el desarrollo de un aplicativo computacional para la planeación y secuenciación de la producción en una empresa colombiana fabricante de autopartes. El aplicativo integra pronósticos de ventas y órdenes en firme para calcular el plan maestro de producción, que se secuencia en la planta de producción. Un caso de estudio muestra la funcionalidad de la aplicación propuesta y compara los resultados de las secuencias propuestas con las que resultaron de las prácticas actuales. Los resultados muestran que la implementación del aplicativo puede mejorar los niveles de servicio y la satisfacción del cliente si se cumplen ciertos prerrequisitos descritos en el artículo.

Carlo Mario Zapata; Gilma Liliana Garcés; GENERACIÓN DEL DIAGRAMA DE SECUENCIAS DE UML 2.1.1 DESDE ESQUEMAS PRECONCEPTUALES., Revista EIA, ISSN 1794-1237 Número 10, p. 89-103. Diciembre 2008; Escuela de Ingeniería de Antioquia, Medellín (Colombia)4.

El diagrama de secuencias es un esquema conceptual que permite representar el comportamiento de un sistema, para lo cual emplea la especificación de los objetos que se encuentran en un escenario y la secuencia de mensajes intercambiados entre ellos, con el fin de llevar a cabo una transacción del sistema. Existen diferentes enfoques que buscan la generación automática de modelos conceptuales, como el diagrama de secuencias. Algunos trabajos parten del lenguaje natural, pero generan diagramas diferentes al de secuencias o, si lo hacen igual, dejan de lado elementos como los fragmentos combinados, que describen ciertas condiciones lógicas en el sistema. Otros trabajos parten del código fuente, el cual se suele ubicar en una fase más avanzada del ciclo de vida del software. En este artículo se define un método, basado en reglas heurísticas, que permite identificar los elementos del diagrama de secuencias, incluyendo los fragmentos combinados, tomando como punto de partida los esquemas preconceptuales. Se realiza la implementación de las reglas en la herramienta AToM3 aplicándolas a un caso de estudio.

2.2. ANTECEDENTES – METACOL S.A. Metalúrgica Construcel Colombia S.A. METACOL, se constituyó el 18 de Octubre de 1996 como resultado de un proceso negociado, del esfuerzo creativo y del empeño de sus colaboradores por consolidar una empresa propia, donde todos sus participantes: trabajadores, distribuidores y proveedores son accionistas, desarrollando un modelo de participación y democratización accionaria.

4

Tomado de la revista de Ingeniería http://revista.eia.edu.co/articulos10/art7.pdf

de

13

la

Escuela

de

Ingeniería

de

Antioquia:

Actualmente a través de sus Unidades de Negocio se dedica a la manufactura y comercialización de toda clase de productos en hierro y acero utilizados en acueductos, alcantarillados, oleoductos y minería con la unidad fluidos así mismo con la unidad de fundiciones especiales, a la fundición por encargo en materiales ferrosos tales como aceros de baja, media y alta aleación, hierro gris, nodular y especiales. En los últimos años Metacol, ha posicionado en el mercado la Unidad Servicios de Ingeniería para la ejecución de montajes Mecánicos, con énfasis en obras relacionadas con acueductos y estructuras conductoras de fluidos. Los servicios de esta unidad incluyen diseños, montajes, mantenimiento, reparación y Rehabilitaciones Mecánicas.

La producción de la planta está programada para fabricar productos de hierro nodular; gris y aceros de baja, mediana y alta aleación; bajo estándares internacionales de normas ASTM, AISI, SAE, entre otras. Suministramos certificación de análisis químico, metalográfico, propiedades mecánicas y tratamiento térmico bajo solicitud contractual.

Se cuenta con equipos de tecnología actualizada que permite estar a la vanguardia de la industria metalúrgica en sistemas de producción de aleaciones ferrosas fundidas.

Procesos Desarrollados: Proceso de Fusión con hornos de inducción POWER TRACK con capacidad cada horno de 2 toneladas y una productividad de fusión de dos toneladas de metal líquido por hora. La capacidad permite ofrecer piezas en acero hasta de 1.5 Tn y en hierro hasta 3 Tn. Sistema de Moldeo integral para ofrecer servicios a cada necesidad particular de la industria.

Moldeo Automático, mediante máquina de moldeo HUNTER HMP20, con capacidad de producción de hasta 60 cajas de moldes hora, área útil de trabajo de 400 x 300 mm, piezas hasta de 30 kilos. Registrando una productividad de más 500 piezas día de moldeo.

Moldeo Semiautomático: para piezas de hasta 80 kilos volumen de producción intermedia.

Moldeo en Piso: para piezas de grandes dimensiones y desde 200 hasta 1500 kilos.

Planta de tratamientos térmicos: con hornos de solera eléctricos y de combustible con capacidad para piezas de 2 m de longitud.

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Planta de mecanizados: contamos con tornos paralelos, verticales, centro de mecanizado de control, alezadoras, fresadoras, entre otros.5 A continuación se describirán las maquinas que hacen parte del área de fundición y su funcionamiento, así como un esquema de la distribución en planta:

Relación de Herramientas del área de fundición

MAQUINAS DEL ÁREA DE FUNDICIÓN TIPO

DESCRIPCIÓN

IMAGEN

MAQUINA HUNTER

Esta máquina tiene la función de crear una serie específica de moldes en una alta variedad de referencias.

Esta máquina procesa un molde por minuto y su sistema es en línea.

Fotografía 1. MAQUINA HUNTER. Tomada por Jeisson Villalobos en visita realizada a Metacol S.A., en marzo de 2013.

MAQUINA GRANDE

Su función es crear moldes pero de un tamaño considerable tiene una forma de operación similar a la Hunter pero debido a la clase de molde que crea, es bastante manual y requiere de más operarios para su uso.

5

http://metacol.com/index.php/es/metacol/experiencia

15

Fotografía. 2 y 3. MAQUINA GRANDE. Tomada por Jeisson Villalobos en visita realizada a Metacol S.A., en marzo de 2013.

MAQUINAS DEL ÁREA DE FUNDICIÓN TIPO

DESCRIPCIÓN

MAQUINA PEQUEÑA

Esta máquina es exactamente igual en funcionamiento a la maquina grande, pero con menor tamaño. Aquí se crea los moldes más pequeños de la línea

HORNOS

Se usan dos hornos con capacidad cada uno de 1,5 toneladas de material fundido, funciona con energía eléctrica y siempre funciona uno a la vez, el tiempo aproximado de fundición es de 1 hora por carga.

IMAGEN

Fotografía. 4. MAQUINA PEQUEÑA. Tomada por Jeisson Villalobos en visita realizada a Metacol S.A., en marzo de 2013.

Fotografía 5. HORNOS. Tomada por Jeisson Villalobos en visita realizada a Metacol S.A., en marzo de 2013.

Tabla 1. Relación de Maquinas del área de fundición.

Fuente: Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos bajo información obtenida en visita a Metacol S.A., en Marzo de 2013.

Relación de Herramientas del área de fundición

HERRAMIENTAS TIPO

DESCRIPCIÓN

BALANZAS

La empresa cuenta con dos tipos de balanzas una de 6 toneladas y otra de 20 toneladas 16

IMAGEN

TIPO

ESMERILES

HERRAMIENTAS DESCRIPCIÓN

IMAGEN

Las piezas una vez salen del molde se limpian y se esmerilan para quitar las rebabas, se usan dos tipos de esmeriles, uno grueso y uno fino.

Fotografía 6 y 7. ESMERILES. Tomada por Jeisson Villalobos en visita realizada a Metacol S.A., en marzo de 2013.

ZARANDA

Una vez salen las piezas del molde caen en dos zarandas que se encargan de quitar la arenisca del molde y dejar solo la pieza fundida.

Fotografía 8. ZARANDA. Tomada por Jeisson Villalobos en visita realizada a Metacol S.A., en marzo de 2013.

Esta banda se usa para llevar de vuelta BANDA los restos de los TRANSPORTADORA moldes de nuevo al molino para su reprocesamiento.

Fotografía 9. BANDA TRANSPORTADORA. Tomada por Jeisson Villalobos en visita realizada a Metacol S.A., en marzo de 2013.

Tabla 2. Relación de herramientas del área de fundición.

Fuente: Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos bajo información obtenida en visita a Metacol S.A., en Marzo de 2013.

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Gráfica 1. Plano del Área de Fundición Metacol S.A Fuente: Realizado por Jeisson Villalobos, bajo datos obtenidos en visita a Metacol S.A, en Marzo de 2013.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 3.3. NIVEL GENERAL El principal problema de secuenciación acostumbra a denominarse problema del Taller Mecánico (Job-Shop Problem). El enunciado básico del problema es el siguiente (Companys, 2000): n piezas (lotes de piezas, pedidos u órdenes de trabajo) deben realizarse en máquinas (recursos, secciones, puestos de trabajo). La realización de cada pieza implica la ejecución, en cierto orden establecido, de una serie de operaciones prefijadas donde cada operación está asignada a una de las m máquinas y tiene una duración (tiempo de proceso) determinada y conocida; debe establecerse un programa, es decir, la secuencia de operaciones en cada máquina y el intervalo temporal de ejecución de las operaciones, con el objetivo de optimizar un índice determinado que mide la eficiencia del programa6.

6

Doll Manuel Mateo (2008); Programación de la secuencia de fabricación en una máquina, con tiempos de preparación variables, mediante la aplicación de Algoritmos Genéticos; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona – España. http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3638/1/31132-1.pdf

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Problemas como el descrito se originan en los más diversos sectores, aunque no tengan la menor relación con la mecánica ni con los talleres; por comodidad de lenguaje y para unificar la nomenclatura se utiliza sistemáticamente las palabras pieza, máquina y taller al referirse a los conceptos equivalentes en dichos problemas.

3.4. NIVEL EMPRESA – METACOL S.A. Metacol S.A. cuenta con una marca propia registrada: TORINO, la cual cuenta con una única planta de producción ubicada en Tocancipá Cundinamarca desde la cual se realiza todos los envíos a todos los destinos del país.

A parte de la producción de válvulas hidrantes y accesorios, cuenta con un servicio de ingeniería para la instalación y mantenimiento de los productos en todas las zonas del país.

Cuenta con dos sedes comerciales ubicadas en Bogotá y Cali desde donde se realizan los respectivos ingresos de pedidos de fabricación por medio del sistema SAP Bussinessone que ha sido implementado en la compañía recientemente.

Existen 4 grandes zonas en la empresa: almacén, hornos de tratamiento, mecanizado y fundición, ésta última tiene 7 zonas de moldeo con 4 maquinas (Hunter, Grande, Pequeña y Autofraguantes), no se tiene certeza de la cantidad de referencias que se fabrican en cada zona, debido a que hace mas de 7 años no se realiza un inventario de placas de moldeo y se han hecho cambios en las mismas, sin embargo se estima que en fundición se fabrican alrededor de 14.000 referencias.

La empresa tiene falencias en la estandarización de tiempos de procesos y consumo de materia prima e insumos por pieza, esto no permite identificar las piezas en proceso con mayor prioridad de entrega, alistando material, muchas veces sin importancia y dejando los pedidos atrasar. Es necesario establecer un modelo que permita identificar en cada etapa del proceso las piezas más urgentes para asignarle la respectiva prioridad.

La falta de capacitación del personal en este sistema en la planta de producción, ha generado traumatismos y distorsiones en el manejo interno de la información, haciéndola en ocasiones poco confiable. Esto ha generado mucha incertidumbre en el proceso de la programación de producción generando retrasos en los tiempos de entrega.

El presente trabajo de investigación, se centrara exclusivamente en el área de fundición que es el inicio del proceso productivo y así mismo el de los problemas existentes.

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FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Metacol S.A. es una metalúrgica que funde, mecaniza y ensambla productos en hierro y acero. Dentro de su cartera de productos maneja válvulas desde 2 a 18 pulgadas de diámetro, hidrantes, soportes, así como accesorios de tuberías de alta presión como yees codos, tees, acoples, entre otros.

Cuenta con tres grandes áreas: fundición, mecanizado y almacén. Para efectos de este proyecto, se centrará en el área de fundición, ya que aquí es donde se evidencia el problema que se quiere abordar, el cual consiste en la falta de control del material en circulación, generando incertidumbre en el estado de los pedidos, constantes reprocesos y demoras en el tiempo de entrega. De acuerdo a esta problemática es preciso preguntar ¿Qué herramientas computacionales se pueden implementar para desarrollar un programa de secuenciación de pedidos que logre disminuir el makespan del área de fundición de Metacol S.A.?

JUSTIFICACIÓN El control de material interno en una empresa es indispensable para conocer entre otros el estado de los pedidos existentes. Actualmente la empresa tiene un problema en cuanto al cumplimiento de las fechas de entrega de los pedidos. En el último mes (febrero de 2013) se dejó de cumplir un 35% de los pedidos por distintos problemas, uno de ellos, es la falta de individualización de los pedidos7.

La zona de esmeriles, y la zona de traspaso de material son zonas que trabajan conjuntamente, la primera abastece a la segunda, sin embargo el material fundido en las zonas de moldeo se mezcla en los esmeriles y pierden su individualización por pedidos y por ente también sus prioridades de entrega, al no haber información, se alista el material en una metodología “primero en entrar, último en salir”. Esto hace que las piezas que realmente requieren su alistamiento queden estancadas, lo cual lleva a que no se entregue al área de mecanizado lo que el cliente necesita con prioridad.

Es necesario un programa de secuenciación de pedidos que permita identificar los componentes de cada pedido y de esa forma establecer una prioridad de alistamiento y programación para minimizar el tiempo de entrega en el área de mecanizado.

7

Información Suministrada por el Ingeniero Luis Fernando Penagos – Gerente de Producción – Metacol S.A

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Debido al incumplimiento de pedidos, Metacol S.A. dejo de facturar en el mes de enero $79.000.000 de pesos, afectando no solo la parte financiera sino también la confiabilidad de los clientes para con la empresa.

OBJETIVO GENERAL Desarrollar un programa de secuenciación de pedidos a través de instrumentos computacionales en METACOL S.A para disminuir el makespan del área de fundición.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS • • • • • •

Diagnosticar el estado actual del proceso productivo en el área de fundición para identificar los problemas existentes.

Determinar las secuencias de las operaciones en las respectivas maquinas para conocer el proceso de moldeo.

Realizar una trazabilidad de los pedidos para verificar el flujo de la información por todo el proceso.

Establecer los criterios y prioridades de la programación de las operaciones.

Buscar modelos que se ajusten a la trazabilidad realizada a los pedidos.

Desarrollar una estrategia de implementación.

DELIMITACIÓN DEL PROYECTO El alcance de la investigación está centrado específicamente en desarrollar un programa de secuenciación de pedidos en el área de fundición de la empresa Metacol S.A., se describirá de manera teórica, técnica y metodológica la estructura del programa.

MARCO REFERENCIAL 9.1. MARCO TEÓRICO Como base fundamental para la investigación de este proyecto es preciso identificar y definir ciertas temáticas que dejaran en claro el procedimiento a seguir para abordar correctamente la problemática del proyecto.

TALLER Se entiende como taller el conjunto de máquinas que intervienen en la planificación. Clasificar los talleres permite, de forma sencilla, catalogar el caso que se estudia, de forma que se sabe si existe un algoritmo que optimiza su planificación o si, por el contrario, es preciso buscar otra solución.

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La primera clasificación hace referencia a los trabajos y a la forma en que llegan a la planificación. Se distinguen dos tipos distintos de talleres.

Estáticos: Los trabajos que hay que planificar están todos disponibles en el instante inicial y no se incluyen nuevos trabajos durante el período de planificación.

Dinámicos: Se actualiza el programa de planificación cuando llegan nuevos trabajos.

Los talleres estáticos son más frecuentes que los dinámicos en el mundo real.

Lo normal en las empresas es planificar los productos que se procesarán la semana siguiente, a finales de la semana anterior, con los pedidos que se han ido recibiendo.

En estas empresas sólo se permite cambiar la planificación con pedidos urgentes de clientes preferentes, o por el reprocesamiento de piezas defectuosas de pedidos anteriores o en curso.

Debido a que estos cambios están casi siempre presentes en las empresas, la carga máxima con la que cuenta planificación no coincide con la capacidad real de las máquinas, sino que es un poco inferior, para que las urgencias no obliguen a prescindir de la planificación que se ha hecho para toda la semana.

REGLAS DE DESPACHO Las reglas de despacho permiten definir las prioridades entre los trabajos que se encuentran en un taller. Pueden ser sencillas, basadas en un dato del producto, como el tiempo de procesamiento o la fecha de entrega; también se pueden obtener a través de cálculos entre diferentes variables (como la holgura).

Las principales reglas de despacho que se manejan en producción son: • FIFO (First In FirstOut) ó PEPA (Primero en Entrar, Primero en Atender): Se emplea a menudo y, especialmente, con productos perecederos, donde toma el nombre de FEFO (FirstExpirationFirstOut).

• LIFO (Last In FirstOut) ó UEPA (Último en Entrar, Primero en Atender): No es muy común, pero en ocasiones, cuando el material ocupa grandes superficies y la rotación es elevada (planchas de acero de gran tamaño) suele ser útil esta regla.

• SPT (SortProcess Time): Ordena los trabajos de menor a mayor tiempo de procesamiento. Es una de las más utilizadas.

• LPT (Longest Process Time): Ordena los trabajos de mayor a menor tiempo de procesamiento

22

•

•

EDD (Earliest Due Date): Ordena los trabajos en función de la fecha de entrega, de forma creciente, es decir, el primer trabajo de la lista es el que tiene menor fecha de entrega.

Holgura mínima: Considera el tiempo restante total hasta la finalización del trabajo. De esta forma se programan antes los trabajos con mayores posibilidades de retrasarse.

EL TALLER DE UNA SOLA MÁQUINA En un taller de este tipo los trabajos constan de una única operación que se realiza en una única máquina. En este caso es posible obtener una secuencia óptima de los trabajos que minimice una característica elegida por el planificador, como se verá más adelante.

Si bien en la mayoría de las empresas no se da este caso de forma exclusiva, en muchas de ellas la planificación puede hacerse agrupando máquinas en centros de trabajo que sí cumplen esta definición.

Para comparar distintas programaciones se calculará el valor del flujo medio de tiempo, la tardanza máxima (la que corresponde al trabajo más retrasado) y el número de trabajos retrasados.

La mejor programación será aquella que suponga un menor coste total y, por tanto, es necesario tener cuantificada la penalización por retraso y el coste de posesión en almacén.

•

CASO ESTÁTICO En el taller se deben planificar n trabajos y todos ellos están disponibles en el instante inicial. Los tiempos de procesamiento son constantes y conocidos.

Minimizar el flujo medio de tiempo Se deben ordenar los trabajos según la regla de despacho SPT (tiempo de procesamiento menor), es decir,p1<p2<p3<…<pn Intuitivamente se comprueba que, al asignar de esta forma los trabajos, el tiempo que cada uno de ellos está en el taller (al depender de los trabajos que se procesan antes que él) se reduce si se procesan primero los que tienen menor tiempo de procesamiento.

Minimizar la tardanza máxima La tardanza máxima corresponde al trabajo más retrasado. En este caso la regla EDD (fecha de entrega más reciente) optimiza la secuencia.d1<d2<d3<…<dn Esta secuencia supone hacer primero aquellos trabajos que hay que entregar antes.

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Lógicamente esta ordenación tendrá un mayor valor del flujo medio de tiempo.

Resulta prácticamente imposible obtener una secuencia que optimice dos criterios al mismo tiempo y, casi siempre, habrá que establecer prioridades para decidir la mejor planificación.

Minimizar el número de trabajos retrasados Para reducir al máximo el número de trabajos retrasados se debe aplicar el Algoritmo de Moore, que consta de 4 pasos.

PASO 1.

Ordenar los trabajos de acuerdo a la regla EDD.d1<d2<d3<…<dn PASO 2. Encontrar el primer trabajo retrasado en la lista (trabajo i).

PASO 3. En la secuencia 1,2,..., i encontrar el trabajo con mayor tiempo de procesamiento.

Quitar ese trabajo y volver al PASO 2.

PASO 4. Completar la secuencia añadiendo en cualquier orden los trabajos rechazados en el PASO 3.

Los únicos trabajos retrasados serán los que se añaden al final de la planificación, y son el menor número posible.

•

CASO DINÁMICO En el taller se deben planificar n trabajos que no están disponibles todos ellos en el instante inicial. Los tiempos de procesamiento son constantes y conocidos.

Minimizar el flujo medio de tiempo En el caso en que no se permita detener los trabajos que se están procesando la regla de despacho SPT (tiempo de procesamiento menor) sigue siendo la que minimiza el flujo medio de tiempo, es decir,p1<p2<p3<…<pn (de los trabajos asignables) En este segundo caso es importante tener en cuenta el aumento de coste que supondría aumentar el número de cambios y la duración del cambio del artículo que se está procesando, ya que en numerosas ocasiones al reanudar el trabajo en la máquina hay que repetir el cambio.

En ocasiones es posible detener la fabricación de un artículo, procesar un nuevo trabajo y después continuar con el trabajo anterior. En el caso en que sí se permita detener los trabajos que se están procesando la regla de despacho SRPT (tiempo de procesamiento remanente menor) minimiza el flujo medio de tiempo. Esta regla supone que, al llegar un nuevo trabajo, se compara el tiempo de procesamiento que resta al trabajo que está en la máquina y el tiempo de procesamiento del trabajo que llega. Se planificará el trabajo de menor tiempo remanente.

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En este caso la duración de los tiempos de cambio es crucial, ya que la máquina debe prepararse para el nuevo trabajo y volverse a preparar para el producto anterior, preparación que ya se hizo en su momento y que debe repetirse.

Minimizar la tardanza máxima Sólo tiene sentido plantear este problema en el caso en que se permita posponer y reanudar. En este caso, la regla EDD (fecha de entrega más reciente) sigue optimizando la secuencia.d1<d2<d3<…<dn (de los trabajos asignables) •

EL TALLER DE MÁQUINAS EN PARALELO En el taller se dispone de m máquinas idénticas en paralelo que deben procesar n trabajos y todos ellos están disponibles en el instante inicial.

En ocasiones se puede asignar un pedido a máquinas que son distintas entre sí, bien porque el tiempo de procesamiento es diferente, o bien porque los costes de producción son distintos. En este caso, ninguno de los algoritmos que se presentan es aplicable.

Sin embargo, existen técnicas que optimizan la solución, como el algoritmo de asignación (o algoritmo de Khun) o el método de transporte. Si la solución que se quiere encontrar no tiene por qué ser la óptima, existen técnicas más sencillas de aplicar, como los gráficos de carga.

Minimizar el flujo medio de tiempo Como en los otros casos estudiados en primer lugar se ordenan los trabajos según la regla SPT.p1<p2<p3<…<pn Luego se asignan a las m máquinas en rotación. Equivale a asignar a la máquina con menor carga.

Minimizar el intervalo de fabricación En el caso de una sola máquina el intervalo de fabricación es independiente de la secuencia de los trabajos, suponiendo que no existen tiempos muertos entre trabajos. Sin embargo, cuando existen m máquinas, aunque sean iguales, dependiendo de la secuencia elegida y de la asignación, se tardará más o menos tiempo en procesar todos los artículos.

Si bien la solución ideal se puede conocer sabiendo el número total de máquinas y la suma de los tiempos de procesamiento de cada trabajo, cuando hay más de una máquina el problema de programar n trabajos con el objetivo de minimizar el intervalo de fabricación es NP-Completo.

Por este motivo se presentan dos métodos heurísticos.

25

Método LPT Este método se basa en la regla de despacho LPT (tiempo de procesamiento mayor) y consiste en dos pasos básicos: PASO 1. Ordenar los trabajos en orden LPT.p1>p2>...>pn PASO 2. Asignar a la máquina con menor carga actual.

Método MULTIFIT El método MULTIFIT es un método iterativo. Se define D como la fecha para la cual todos los trabajos deben terminarse. Esta fecha se elige arbitrariamente y después se corrige. Por otro lado se asigna un índice i (i=1, 2, 3,…) a cada máquina.

Al algoritmo consta de los 5 pasos siguientes: PASO 1. Establecer un primer valor de D. PASO 2. Ordenar los trabajos de acuerdo a la regla LPT. PASO 3. Asignar el primer trabajo a la máquina de menor índice (i) que finalice el trabajo antes de la fecha D. Si no hay máquinas que cumplen esta condición el método falla y hay que elegir otro valor de D. PASO 4. Si se encuentra una máquina, eliminar el trabajo de la lista y volver al PASO 3 hasta que el método falle o la lista esté vacía.

PASO 5. Reducir el valor de D hasta que el método falle.

• EL FLOW SHOP En este taller las máquinas están dispuestas de manera que el flujo de todos los productos que se procesan en ellas es unidireccional. Existen m máquinas y puede haber trabajos que tengan menos operaciones que m.

Este problema es muy complicado debido a su carácter combinatorio. Si los n trabajos se procesan en las m máquinas existen (n!)m alternativas para la programación. Por ejemplo, si hay que planificar 5 trabajos en 3 máquinas se disponen de 1.728.000 alternativas diferentes. Hasta el momento sólo está resuelto de forma óptima el caso estático del flow shop de dos máquinas. El algoritmo que minimiza el intervalo de fabricación es el Algoritmo de Johnson.

El Algoritmo de Johnson PASO 1. Formar una lista con todos los trabajos y dos listas más (una para cada máquina). La lista de la primera máquina se completa de izquierda a derecha; la de la segunda de derecha a izquierda.

PASO 2. Encontrar el trabajo con menor tiempo de procesamiento (pi).

Los empates pueden romperse al azar.

26

PASO 3. Si el tiempo corresponde a la primera máquina, poner el trabajo en la lista de la primera máquina. Si es de la segunda, poner el trabajo en la lista de la segunda máquina.

PASO 4. Repetir hasta que se vacíe la lista de trabajos.

La secuencia óptima se consigue concatenando los trabajos de la lista de la primera máquina y los de la segunda.

El algoritmo busca que las máquinas estén el menor tiempo posible detenidas.

La secuencia obtenida procesará primero en la máquina 1 aquellos trabajos que deben pasar por la máquina 2 y después los que sólo tienen operación en la máquina1. Al mismo tiempo la máquina 2 procesará en primer lugar los trabajos que sólo tienen operación en la máquina 2 y después los que provienen de la máquina 1.

•

El Job Shop General

Este problema corresponde al caso de cualquier taller que no se identifique con las distribuciones anteriores. Existen m máquinas y cada trabajo puede seguir una ruta diferente. Incluso puede ocurrir que un trabajo pase más de una vez por la misma máquina, en dos etapas distintas del proceso.

Sólo se ha desarrollado un algoritmo que minimiza el intervalo de fabricación para el caso del job shop de dos máquinas: el algoritmo de Jackson.

El Algoritmo de Jackson.

Los trabajos se procesan en dos máquinas (M1 y M2) y se pueden dividir en cuatro categorías.

Tipo Tipo Tipo Tipo

1: Trabajos que se procesan sólo en M1.

2: Trabajos que se procesan sólo en M2.

12: Trabajos que se procesan primero en M1 y luego en M2.

21: Trabajos que se procesan primero en M2 y luego en M1.

Una vez separados en estas categorías, el algoritmo tiene dos pasos: PASO 1. Programar los trabajos de Tipo 1 y Tipo 2 en cualquier orden.

Secuencias S1 y S2.

PASO 2. Programar los trabajos de Tipo 12 y Tipo 21 de acuerdo con el algoritmo de Johnson y obtener las secuencias S12 y S21 (hay que tener en cuenta que, en la secuencia S21, M2 es la primera máquina y M1 la segunda máquina).

La planificación óptima se obtiene combinando estas secuencias de la siguiente forma: 27

M1 -> S12, S1, S21 M2 -> S21, S2, S12 El objetivo que busca el algoritmo es evitar tiempos muertos y garantizar quelas trabajos llegará a la máquina antes de ser solicitados.

Por este motivo las máquinas procesan primero aquellos trabajos que luego visitarán la otra máquina; a continuación se programan los trabajos exclusivos de cada máquina; y por último se procesan los trabajos que ya han visitado la máquina anterior.

9.2. MARCO CONCEPTUAL Fundición: El proceso de fundición suele consistir en la fabricación de piezas a partir de derretir un material e introducirlo en un molde. Allí el material derretido se solidifica y adquiere la forma del molde8.

Hierro nodular: La fundición nodular, dúctil o esferoidal se produce en hornos cubilotes, con la fusión de arrabio y chatarra mezclados con coque y piedra caliza. La mayor parte del contenido de carbono en el hierro nodular, tiene forma de esferoides. Para producir la estructura nodular el hierro fundido que sale del horno se inocula con una pequeña cantidad de materiales como magnesio, cerio, o ambos. Esta microestructura produce propiedades deseables como alta ductilidad, resistencia, buen maquinado, buena fluidez para la colada, buena en durecibilidad y tenacidad. No puede ser tan dura como la fundición blanca, salvo que la sometan a un tratamiento térmico, superficial, especial.9 Acero: El Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Níquel) se agregan con propósitos determinados.10 VSM: El Value stream mapping o mapeo de la cadena de valor es una herramienta visual de Lean Manufacturing que permite identificar todas las actividades en la planeación y la fabricación de un producto, con el fin de encontrar oportunidades de mejoramiento que tengan un impacto sobre toda la cadena y no en procesos aislados.

8

http://definicion.de/fundicion/ http://www.utp.edu.co/~publio17/nodular.htm 10 http://www.infoacero.cl/acero/que_es.htm 9

28

Esta herramienta se fundamenta en la diagramación de dos mapas de la cadena de valor, uno presente y uno fututo, que harán posible documentar y visualizar el estado actual y real del proceso que se va a mejorar, y el estado posterior, ideal o que se quiere alcanzar una vez se hayan realizado las actividades de mejoramiento.11 KANBAN: Kanban (de ‘Kan’: visual y ‘ban’: tarjeta) es un sistema que controla el flujo de recursos en procesos de producción a través de tarjetas, que son utilizadas para indicar abastecimiento de material o producción de piezas. Está basada en la demanda y consumo del cliente, y no en la planificación de la demanda.

Makespan: Tiempo total en el que todos los trabajos completan su ejecución.12 Lean manufacturing: Literalmente, Lean quiere decir “Magro”, sin grasa. La acepción de negocios acerca del término lean entiende la grasa como aquello que entorpece la agilidad de una organización: el despilfarro, o las actividades sin valor añadido sean del tipo que sean. La base conceptual del Lean Manufacturing es el conjunto de técnicas de gestión asociadas al Sistema de Producción de Toyota /TPS) y data de principios de los años 50. El término Lean fue acuñado por los profesores del MIT J. Womack y D. Jones a principios de la década de los 90 en sus libros “La máquina que cambió el mundo” y “Lean Thinking”.13 Secuenciación: El proceso de determinar el pedido en una máquina o en un centro de trabajo se llama Secuenciación o también secuenciación por prioridades. Las reglas de prioridad son reglas usadas para obtener una secuenciación de los trabajos. Las reglas pueden ser simples y pedir únicamente que los trabajos se ordenen de acuerdo con un dato, como el tiempo de procesamiento, plazo u orden de llegada.14

11

http://lean-esp.blogspot.com/2008/10/qu-es-value-stream-mapping-mapeo-de-la.html http://www.dccia.ua.es/dccia/inf/asignaturas/MTPSR/sesion9-alu.pdf 13 http://www.leanmanufacturing.es/?page_id=10 14 http://pert-cpm-operaciones.blogspot.com/2010/12/secuenciacion.html 12

29

MARCO LEGAL Y NORMATIVO Norma

Año

Descripción

ISO 9001

2001 Sistema de gestión de calidad en los procesos industriales

NORMA ASTM

2008 De aplicación para Tuberías, Tubos y Accesorios en Acero 2001 Por la cual se dicta el código de Minas.

LEY 685 NORMA AISI/SAE

2007 Clasificación de aceros y aleaciones de materiales no ferrosos.

Tabla 3. Marco legal y normativo Fuente.

Realizado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos a partir web:http://web.presidencia.gov.co/leyes/2010/febrero/ley138209022010.pdf http://www.pehsa.net/index.php?option=com_content&view=article&id=41&Itemid=101&lang=es http://www.ophirconsultores.com/BIBLIOTECA%20VIRTUAL/NTC-ISO10019%20CONSULTORES.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/AISI-SAE

de

los

sitios

MARCO METODOLÓGICO

10.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN La investigación es de tipo correlacional, este tipo de investigación está indicada para determinar el grado de relación y semejanza que pueda existir entre dos o más variables, es decir, entre características o conceptos de un fenómeno. Ella no pretende establecer una explicación completa de la causa – efecto de lo ocurrido, solo aporta indicios sobre las posibles causas de un acontecimiento15.Con este tipo de investigación se pretende determinar una serie de variables y la afectación de estas al objetivo general del proyecto.

15

Definición tomada de : http://www.buenastareas.com/ensayos/Investigacion-Correlacional/1511889.html

30

10.2. CUADRO METODOLÓGICO Cuadro metodológico

CUADRO METODOLÓGICO OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1.

ACTIVIDADES

Diagnosticar el estado actual del proceso productivo en el área de fundición.

2.

Determinar las secuencias de las operaciones en las respectivas maquinas.

3.

Realizar una trazabilidad de los pedidos.

-

METODOLOGÍA

Recolección y análisis de datos.

Rastrear evolución de los pedidos en curso.

Identificar los cuellos de botella del proceso.

Observar y documentar los procesos en cada zona de moldeo.

Realizar la toma de tiempos de las referencias más representativas.

Seguimiento a los pedidos.

Verificar el flujo de información desde la entrada del pedido pasando por la ejecución hasta el despacho al cliente interno.

Identificar el lead time del proceso por pedido.

-

4.

5.

Establecer los criterios y prioridades de la programación de las operaciones.

Buscar modelos que se − ajusten a la trazabilidad realizada a los pedidos.

Identificar los tiempos de entrega establecidos en los diferentes pedidos, para los diferentes clientes.

-

Identificar modelos − computacionales y teóricos que nos brinden la información necesaria para la secuenciación de los pedidos.

Diagrama Espina de Pescado.

Identificar todas las zonas del área de fundición que intervienen directa e indirectamente en el proceso de los pedidos.

TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

-

Realizar una hoja de proceso general por maquina sobre su funcionamiento básico.

Tomar un listado de pedidos para realizar la trazabilidad.

Toma de tiempos y movimientos.

Aplicar un MRP para identificar el despiece de fundición.

Hacer la correlación de tiempos por referencia.

Establecer el tiempo total del proceso por pedido.

− − − -

Realizar un análisis de relación entre los tiempos de entrega establecidos y los tiempos reales de producción.

Tomar los resultados de la trazabilidad y compararlos − con los diferentes modelos que se ajusten. −

6.

Desarrollar una estrategia − de implementación. − −

Planificación estratégica.

Técnicas Operativas.

Manejo Interno del Material.

−

El programa se describirá − de manera metodológica, técnica y teórica. −

Tabla 4. Cuadro metodológico. Fuente: Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

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Recolección de información primaria.

Diagrama de espina de pescado.

Check list de herramientas de trabajo.

Hojas de proceso.

Listado de pedidos abiertos del SAP. Bases de datos de programación de producción y rechazos de calidad.

Reportes de moldeo y vaciado de cada zona de trabajo.

MRP.

Lead Time de Pedidos

Utilizar la información obtenida de bases de datos e internet.

Análisis de datos e información primaria.

Desarrollo de modelo(s) que se ajusten a la trazabilidad de los pedidos.

Hojas de Cálculo.

CAPITULO 2 - DIAGNOSTICO ACTUAL DEL PROCESO PRODUCTIVO DEL ÁREA DE FUNDICIÓN El proceso de producción inicia en el área de logística, es aquí donde se encarga de recoger todos los pedidos provenientes de todo el país por medio de el sistema SAP bussiness one. Esta información entra directamente a una base de datos donde se especifican datos como: código de pedido, código cliente, código de referencia pedida, descripción de referencia, entre otros.

(Véase tabla 6) El código del pedido es secuencial y se genera automáticamente entra el pedido y le asigna este valor a todas las piezas requeridas en este pedido (véase tabla 5). El código de la referencia en este punto inicia con un “1” lo que indica que es un producto terminado (listo para enviar), los demás valores son descriptivos internos que maneja la empresa para identificar características tales como el tipo de material, tipo de pieza, diámetro, entre otros.

Una vez se tiene toda esta base de datos, se procede a correr semanalmente un MRP que generara un listado de necesidades de compras, materias primas, insumos y ordenes de trabajo para cumplir con los pedidos hasta la fecha. Para efectos del proyecto se tomo en cuenta únicamente las órdenes de trabajo referentes al área de fundición. Debido a problemas con la confidencialidad de los pedidos, no fue posible obtener estas bases de datos, sin embargo, se pudieron observar y describir.

Tabla 5. Códigos de pedido y cliente que lo realizo. Tomado de PROGRAMA DE ENTREGAS METACOL S.A.

32

PROGRAMA DE ENTREGAS METACOL S.A.

Tabla 6.. PROGRAMA DE ENTREGAS METACOL S.A.; Formato descargado del sistema SAP Bussiness one: listado de Programas de Entrega

33

La base de datos que establece las órdenes de trabajo cuenta con una serie de descripciones para caracterizar cada una de ellas (véase tabla 7)

Tabla 7: Modelo de órdenes de trabajo. Realizado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

En la anterior tabla se observan los siguientes campos: RECURSO esta pieza, La primera pieza tiene

DE MOLDEO: Es la zona de trabajo donde se fabrica el molde de para este caso vemos dos ítems, Maquina grande y Noyos manual. hace referencia a la máquina de moldeo y la segunda indica que la un macho o “noyo”.

O.T.: Orden de trabajo, este digito se asigna secuencialmente al momento de correr el MRP. POS: Es la posición de la pieza dentro de dicha orden de trabajo, cada orden tiene 100 espacios de referencia una vez se llena el cupo la orden de trabajo cambia al digito inmediatamente siguiente. (Ej: 431 – 432).

CÓDIGO: El código tiene la misma lógica usada en la base de datos de pedidos, solo cambia en dos cosas: Primero éste inicia con un número “2” lo cual indica que es un proceso de fundición y segundo el código es precedido de una letra, inicialmente esta la F que significa “Fundición” y luego está la N lo que significa “noyos”. Esto nos dice que la pieza lleva un macho que debe ser fabricado previamente al moldeo de la maquina.

DESCRIPCIÓN: En la descripción se relaciona el nombre exacto de la referencia que corresponde al código nombrado con anterioridad y también es precedido de las letras F y N. CANTIDADES: En estos ítems se especifica la cantidad pedida, la entregada que hace referencia a la cantidad en inventario y el total pendiente que realmente se debe fabricar. En la tercera y cuarta referencia se da un ejemplo de cuando existen saldos en inventario.

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ESTADO DE MODELO: Estas celdas se diligencian manualmente por el encargado del almacén del área de modelaría, él es la persona encargada de actualizar el estado de los modelos pedidos para que el programador sepa que puede y que no puede enviar a las maquinas.

ORDEN DE TRABAJO: Una vez el programador de producción tiene toda esta información, procede a planificar la carga de trabajo para cada uno de los 2 turnos diarios en las 6 zonas de trabajo. La prioridad queda a juicio de esta persona. El proceso del MRP unifica todos los pedidos con referencias iguales y generaba una orden única con la suma de los componentes perdiendo así la singularidad de los pedidos y sus respectivas prioridades de entrega.

Existen 6 etapas en el proceso de fabricación en fundición cada una debe ser llevada a cabo una vez la tarea inmediatamente anterior ha acabado, sin embargo el trabajo entre las maquinas no se superpone a las otras como lo muestra el diagrama 1:

35

Diagrama 1: Diagrama de Flujo del Proceso de Producción en el Área de Fundición. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

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ETAPA 1: La primera tarea a realizar por el programador es verificar el proceso de moldeo de machos, es necesario fabricar estas piezas previamente al moldeo en maquina, el macho es una pieza hecha de arena de CO2 que inicialmente es moldeable y una vez tiene la forma deseada se gasifica para volverla resistente para su transporte. Una vez gasificada se pinta con pintura a base de alcohol que despuĂŠs es incinerada para eliminar residuos de humedad de la pieza.

Imagen 1: Machos de aro central dn 4â&#x20AC;? listos para montar en maquina. Tomada en Metacol S.A. por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Imagen 2: Almacenamiento de diferentes clases de machos. Foto tomada en Metacol S.A. por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

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ETAPA 2: Una vez los machos están listos, es preciso realizar una verificación por parte del programador del estado de los modelos pedidos con el almacenista y el Ingeniero del área de Modelaría.

Esta verificación se le hace a las placas de los diferentes modelos para que no ocurra ningún problema a la hora de moldear las piezas. Estos modelos están hechos en diversos materiales dependiendo la maquina donde son usados.

La maquina grande y pequeña usa placas hachas en hierro que son fabricadas en Metacol es su totalidad, tienen un tamaño de 56cm de largo x 46 de ancho (véase imagen 3).

Imagen 3. Placa de Marco de alcantarilla montado en la Maquina Grande. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

La maquina hunter usa placas de aluminio reforzado, el modelo de la pieza se fabrica internamente pero la placa donde se monta éste se fabrica en otra compañía a la cual se le compra este producto terminado (véase imagen 4).

Imagen 4: Estante de placas de moldeo de la maquina Hunter. Foto tomada en Metacol S.A. por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

La maquina autofraguante utiliza modelos hechos en aluminio que se diseñan en Metacol y se subcontrata la fabricación. Una vez llega el modelo es montado en una placa de madera y se le fabrica un cajón del mismo material (véase imagen 5).

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Imagen 5: Modelo de un Cuerpo superior hidrante tipo Boston dn 3”. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

El moldeo en piso maneja las piezas más grandes de todo el proceso, estos modelos se fabrican interinamente en Metacol y todos están hechos en madera (véase imagen 6).

Imagen 6. Modelo de una Tee DN 18 X 18 Junta Hidráulica. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

Si los modelos están en buen estado se procede a marcarlos con la fecha del moldeo y se envían a su respectiva zona de trabajo.

ETAPA 3: La tercera etapa consiste en el moldeo de las piezas en cada zona de trabajo, en las maquinas Grande, Hunter y Pequeña se usa una arena de resina re circulante que viaja por unas cintas transportadoras haciendo el siguiente ciclo:

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Diagrama 2. Ciclo de la arena de resina. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

El moldeo en Autofraguantes se realiza con una resina de mayor calidad a la usada en las maquinas mencionadas anteriormente y se recircula en una cinta única para esta zona, las piezas fundidas aquí van a una zona de desmoldeo y pulido llamada internamente “megaestructura”.

El moldeo en piso es tipo taller, aquí laboran de 2 a 3 operarios por turno y los materiales deben ser cargados en su totalidad por ellos en carretones, desde los modelos, y herramientas, hasta los machos y la arena de moldeo. La distancia recorrida por ellos es de 95 metros aproximadamente (ida y vuelta).

Las piezas fundidas aquí también son des moldeadas y pulidas en la megaestructura.

ETAPA 4: La cuarta etapa consiste en el vaciado del material fundido en los respectivos moldes. Este material es fundido en un horno eléctrico de 2.3 toneladas, (véase imagen 7 y 8). Este material es transportado en un caldero de capacidad de 700 kg que es llevado por dos operarios hasta las diferentes zonas de moldeo con ayuda de puentegrúas para posteriormente verter el material a una temperatura de entre 1480°C y 1350°C.

40

Imagen 7. Horno de fundición Imagen 8. Vista aérea de la zona de hornos.

Fotos tomadas por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Imagen 9. Caldero de vaciado. Fuente Metacol S.A. tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

ETAPA 5: La etapa 5 consiste en el desmoldeo, esmerilado y pulido de las piezas, existen 2 zonas de esmeriles: una interna donde se trabajan las piezas de pequeño y mediano tamaño (fabricadas en maquinas Hunter, Grande y Pequeña) y otra 41

donde se reciben las referencias de mayor tamaño moldeadas en la maquina Autofraguante y en el moldeo de piso.

En la primera cuenta con 9 esmeriles y 2 cortadoras de mediano poder (imagen 10), las piezas son alcanzadas por medio de polipastos que ayudan a los operarios a pulir las piezas

Imagen 10: Esmeriles y cortadora industrial. Fuente Metacol S.A. Tomado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

En la megaestructura están los esmeriles de mayor tamaño, aquí 3 operarios son encargados de cortar y pulir las piezas de mayor tamaño, previamente éstas referencias fueron des moldeadas manualmente por un operario con ayuda de un martillo neumático (véase imagen 11).

Imagen 11: Operario desmoldeando y descorazonando válvulas. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

Debido a que a estas zonas llegan todas las piezas de las diferentes zonas de moldeo, se acumulan en grandes cantidades y no hay un sistema de 42

organización que precise las prioridades de las piezas y se refunden unas entre otras (Imagen 12). Esto representa un problema de singularidad ya que todo el material es tratado con la misma prioridad y se arreglan referencias que quizá no son tan urgentes como otras.

Imagen 12: Aglomeración de material recién desmoldeado en la zona interna de esmeriles. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

ETAPA 6: La sexta etapa consiste en organizar el material pulido por referencias y almacenarlo en la entrada del área de mecanizado para realizar un listado de unidades y cantidades a trasladar (imagen 13) una vez hecho dicho listado se digita directamente en el sistema SAP para realizar su respectivo cambio de almacén.

43

Imagen 13: Material listo para trasladar a Mecanizado. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

El análisis del proceso productivo del área de fundición nos dejo como resultado una serie de observaciones que usamos para desarrollar el siguiente diagrama:

Mano de obra Métodos

Falencias en el control de inventario

Falta de capacitación

Materiales Vehiculos de transporte de material en mal estado

Falta de claridad en la programacion de producción

Recorridos excesivos de material

DEMORA EN TIEMPOS DE ENTREGA No hay orden en las áreas de trabajo

Maquinaria obsoleta

Mantenimiento ineficiente

Recorridos excesivos

Instrumentos de trabajo lejos de las áreas de moldeo

No hay un estandar de producción

No existe tiempos de fabricacion Mediciones

Locativos Maquinaria

Diagrama 3. Espina de pescado del proceso de producción del área de fundición. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Una vez la información llega a programación, los pedidos pierden su individualidad y se pierden en todo el proceso, solo es evidente en el momento 44

de la entrega a mecanizado porque usualmente faltan piezas para completar los pedidos. Otras ocasiones son programadas con el tiempo adecuado pero en el proceso de limpieza se pierde esta prioridad y pueden demorar hasta 4 d铆as en ser arreglados. Lo observado evidencia que la informaci贸n no es consecuente en todo el proceso productivo y los operarios no son consientes de su labor en esta cadena de eventos que deben llevar a la entrega oportuna de los pedidos.

45

CAPITULO 3 - SECUENCIA DE LAS OPERACIONES EN CADA UNA DE LAS MAQUINAS DEL ÁREA DE FUNDICIÓN La planta de producción del área de fundición cuenta con 5 zonas de moldeo, de las cuales 4 tienen maquinas específicas para su trabajo, a continuación se describe el proceso en cada una de estas zonas:

MAQUINA HUNTER

Imagen 14: Maquina Hunter. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

La maquina Hunter es una moldeadora electroneumatica de dos fases.

Funciona con un PLC Alan Bradley rs logic 1400 de dos válvulas biestables.

Cuenta con un tablero táctil desde el cual el operario ejecuta los diferentes comandos de funcionamiento.

El proceso inicia con una prueba inicial de arenas de moldeo que consiste en la creación de tres moldes sellados para evaluar la dureza de la arena. Esto se debe hacer al iniciar cada uno de los turnos.

Una vez se aprueba la calidad de la arena, inicia el proceso con la verificación del programa de producción para identificar la primera placa a montar en la maquina. Una vez se ubica la placa en la maquina (véase imagen 15) inicia un descargue de arena en la capsula baja de la máquina para hacer la base del 46

molde, una vez esta llena la placa baja y presiona el molde para marcar el modelo en la arena. Inmediatamente despuĂŠs la capsula superior baja para realizar el mismo proceso, esta vez para realizar la tapa del molde. Si la pieza a fabricar requiere de macho, se hace una pausa antes de tapa las dos mitades del molde para que el operario ubique el o los machos en la base (vĂŠase imagen 16).

PLACA

Imagen 15: Placa montada en la maquina hunter. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Imagen 16: Machos aro central DN 4â&#x20AC;? ubicados en el molde previo en la Maquina Hunter. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

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Ya ubicados los machos la maquina alinea la tapa con la base y procede a cerrar el molde, ya hecho esto pasa a una banda transportadora a la espera de material fundido no sin antes agregarle una camisa y un peso de hierro (imagen 17).

Imagen 17: Moldes reciĂŠn fabricados con sus respectivos pesados en la lĂ­nea de transporte. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

Diagrama 4: Diagrama de flujo maquina Hunter. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

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MAQUINA GRANDE

Imagen 18: Maquina Grande. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

La maquina grande tiene un funcionamiento mas manual, cuenta de dos partes, una para las bases y otra para las tapas, básicamente ambas partes funcionan de la misma manera. El proceso inicia de la siguiente forma: Primero ubican las placas (base y tapa) en cada una de las partes de la maquina, (véase imagen 19).

Imagen 19: Placa montada en la maquina grande. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Después de ubicar las placas, se procede a ubicar las cajas de aluminio especiales para la maquina que tienen la misma medida de las placas y se ubican sobre ellas para formar un cajón, (véase imagen 20) 49

Imagen 20: Caja sobre placa montada en la maquina grande. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Una vez ubicadas las cajas se pone una capa de arena de contacto sobre la placa para tener una mayor impermeabilidad y compactaciĂłn en la zona de mĂĄximo contacto con el material fundido (imagen 20), ya hecho esto se abre la boca del embudo ubicado en la parte superior d cada molde para llenar la caja con arena, (vĂŠase imagen 21)

Imagen 21: Arena de resina cayendo en la caja. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

50

Cuando la caja finalmente está llena un brazo hidráulico presiona la arena para generar el molde esto se hace alavés que la caja vibra para que la arena llene la caja uniformemente una vez queda el molde, éste se levanta hacia la línea transportadora con ayuda de un polipasto donde se ponen los machos (si los tiene) (véase imagen 22).

Imagen 22: Moldes preformados sin macho (izq.) y con macho (der). Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Una vez termina el premoldeado de la base y la tapa se ubican de forma tal que las caras con el molde de la pieza queden una frente a la otra verticalmente, a la tapa se le ponen unas guías metálicas que ayudaran a ubicar la posición final sobre la base (véase imagen 23).

Imagen 23: Proceso de alineación de base y tapa. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

51

Después de tapar el molde, éste se ubica en la línea de espera ara que posteriormente se le vierta la colada.

Diagrama 5: Diagrama de flujo maquina Grande. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

MAQUINA PEQUEÑA

Imagen 24: Maquina pequeña. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

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La maquina peque単a funciona exactamente igual a la maquina grande pero a una escala mucho menor.

Diagrama 6: Diagrama de flujo maquina Peque単a. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

MAQUINA AUTOFRAGUANTE

Imagen 25: Maquina Autofraguante. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

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La maquina Autofraguante funciona con una arena de resina especial que viene con un porcentaje de humedad que la hace manejable pero después de 3 minutos ésta humedad desaparece y el molde queda rígido.

La primera etapa del proceso consiste en ubicar la placa-cajón que se usa como modelo aquí y que se describió anteriormente en el diagnostico del proceso, bajo la boquilla de descarga para iniciar su respectivo llenado.

Su proceso de fabricación es casi igual al de las maquinas Grande y Pequeña, sin embargo aquí no requiere de presión para formar el molde, ya que las características de la arena permite una auto compactación.

Cuando las dos mitades del molde están hechas, estas se arman en el piso para esperar su respectivo vaciado (véase imagen 26).

Imagen 26: Moldes ubicados esperando el material de fundición. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

En la imagen 26 se observa al operario ubicando unos pesados sobre los moldes con ayuda del puente grúa, estos pesados le aplican presión al molde para eliminar posibles aberturas entre las mitades que puedan permitir la salida del material a la hora de vaciarlo.

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Diagrama 7: Diagrama de flujo maquina Autofraguante. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

MOLDEO EN PISO

Imagen 27: Moldeo en piso. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

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En el moldeo de piso (imagen 27) se fabrican las piezas de mayor tamaño que produce la compañía. El proceso es totalmente artesanal y requiere de un 100% de la habilidad del moldeador.

El primer paso consiste en ubicar un colchón de arena en el suelo para posteriormente ubicar la placa modelo. Una vez ubicada la placa es se toma una caja de aluminio del mismo diámetro de la placa y se ubica encima para crear un cajón.

Cuando este cajón está listo, el operario debe trasladarse hasta los molinos ubicados a 50m aproximadamente de la zona de trabajo para recoger unas carretas de arena lista para trabajar. En la imagen 28 se puede observar éste vehículo.

Cuando el trabajador llega hasta su caja con la arena, éste la vierte en la caja con una pala hasta llenarla, luego usando un apisonador neumático presiona la arena para que tome la forma de el modelo ubicado en la parte inferior (véase imagen 28).

Imagen 28: Operario apisonando arena en la caja de moldeo al lado de la carreta de arena. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Una vez hecho este proceso, se repite para la otra mitad del molde de la misma forma. Cuando están preparadas las dos mitades (imagen 29) se toma una de ellas con ayuda del puente grúa y se alinea con unas guías para acoplarlo a la otra mitad (véase imagen 30).

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Imagen 29: Premoldes listos para acoplarse. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Imagen 30: Operario alineando base y tapa del molde. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Cuando el molde estรก tapado solo resta cerrarlo para que se proceda a llenar de material.

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Diagrama 8: Diagrama de flujo Moldeo en piso. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

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CAPITULO 4 - TRAZABILIDAD DE PEDIDOS EXISTENTES Para realizar esta trazabilidad se escogió un listado de 14 pedidos seleccionados por su mayor precio (véase anexo 1), este listado fue tomado en el mes de Julio de 2013 con base en este listado se realizo un despiece para identificar cada componente de cada referencia (véase anexo 2) y posterior una toma de tiempos y movimientos de las zonas de trabajo involucradas, el método de recolección de datos escogido fue de tipo primario, ya que no existe ningún registro de este tipo: Teniendo en cuenta la secuencia de producción, se inicio tomando los tiempos de la zona de machos, como existen tantas referencias se dividió en 5 grupos de acuerdo a su peso como se muestra en la tabla 8, se realizaron 7 observaciones por cada grupo y se promedio el resultado, este tiempo se observa a continuación:

Tabla 8. Selección de Machos de acuerdo a su peso. Elaborada por Jeisson Villalobos bajo datos tomados en Metacol S.A.

Una vez establecidos los rangos de cada grupo, se realizaron 7 tomas de tiempo por cada referencia y se promedio para hallar el tiempo por cada uno de los grupos.

Seguido a esto se codifico cada grupo y de acuerdo al listado de pedidos se asigno a cada referencia un grupo para identificar el tiempo de moldeo de los machos de las piezas que se van a analizar.

Una vez establecidos los tiempos de moldeo de machos se siguió con el análisis de tiempos de alistamiento de los modelos y placas. Este tiempo hace referencia al estado del modelo y para hacer más sencillo el tratamiento de estos datos se subdividió en 4 subgrupos codificados de la siguiente manera:

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Tabla 9: Clasificación de alistamiento de modelos en subgrupos con su respectiva descripción y tiempos.

Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

En la tabla 9 se observa 4 diferentes grupos: A1, A2, A3 y A4; el termino descripción indica que el modelo está bien, tan solo se debe marcar con la fecha en que se ve a moldear, el arreglo básico hace referencia a reparaciones menores como pulir un poco, reforzar, etc., el arreglo complejo implica que el modelo está en muy malas condiciones y se debe rearmar, el último grupo implica que el modelo no existe o está obsoleto, esto requiere de nuevos planos, fabricar un prototipo y moldear una muestra para realizarle los respectivos análisis de calidad.

Una vez registrado estos tiempos es necesario establecer un alistamiento adicional que hace referencia al traslado de las placas a las respectivas maquinas y zonas de moldeo, para esto fue necesario observar el recorrido que deben hacer los operarios desde la entrega del programa de producción pasando por el traslado de placas hasta el inicio de trabajo.

En la tabla 10 se detalla las distancias y los tiempos de recorrido:

Tabla 10: Distancias y tiempo de recorrido desde zona de moldeo hasta almacén de modelos. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

Las distancias se observan mejor en la grafica 2 donde se ve claramente el recorrido que deben hacer los operarios de cada una de las zonas de moldeo.

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Gráfica 2. Plano con cota de las distancias recorridas entre modelaría y zonas de fundición.

Fuente: Realizado por Jeisson Villalobos, bajo datos obtenidos en visita a Metacol S.A, en Marzo de 2013.

Una vez los moldes se llenan de material, tienen un tiempo de secado que varía entre zonas de moldeo. Esta variación va según al tamaño de las piezas y ya que cada máquina maneja unos tamaños estándar, se dividieron en grupos de acuerdo a su máquina, en la tabla 11 se ilustra este tiempo:

Tabla 11: Tiempo de desmoldeo por maquina. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

En la columna “tiempo más de 1” solo se toma en cuenta el tiempo de moldeo de la pieza analizada ya que un molde se fabrica inmediatamente del otro, la diferencia de tiempo de desmoldeo solamente será el tiempo de moldeo.

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Después de fundidas y desmoldeadas las piezas, éstas pasan a las zonas de esmeriles para el proceso de pulido. Debido a que esta etapa se realiza en dos zonas distintas se tomaron dos tiempos únicos en cada una de las zonas, la tabla 12 muestra esto:

Tabla 12: Tiempo promedio en zonas de esmeriles. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

El tiempo de moldeo se hizo tomando 7 muestras de cada pieza que posteriormente se promediaron, una vez terminado esto se unificaron todos los datos para hacer un lead time de proceso unitario (ver anexo 3).

Ya establecido el tiempo unitario del proceso de fabricación, fue posible establecer el lead time de los pedidos donde se establecen los días pronosticados de demora desde el inicio del proceso hasta la entrega al cliente interno, el área de mecanizado (véase anexo 4).

Para realizar el lead time, se genero un despiece por pedido para identificar los componentes a analizar (véase anexo 2). Una vez se obtuvo el listado de referencias, se tomo 7 observaciones por cada una de ellas como se observa en la tabla 13, estos datos son primarios y se tomaron directamente en el proceso de moldeo en cada una de las zonas de trabajo. Estas 7 observaciones se promediaron para identificar el tiempo por molde, sin embargo, muchas de las placas que maneja Metacol S.A. tienen más de una unidad, así que ese promedio por molde se dividió entre las piezas por placa para establecer el tiempo unitario, los parámetros tomados son: n: 7 TM: Tiempo de moldeo PP: Piezas por placa.

TMP: Tiempo de moldeo promedio: TMP=TM/n TMxP: Tiempo de moldeo por pieza: TMxP=TMP/PP

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Tabla 13: Tiempo promedio de moldeo por placa y por pieza. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Cuando se obtuvo los tiempos de moldeo y los de alistamiento, tomamos cada uno de los pedidos y los desagregamos para establecer el tiempo de proceso por referencia, la suma de los tiempos de proceso por componente darĂĄ como resultado el lead time por pedido (vĂŠase tabla 14).

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Tabla 14: Lead time del pedido 6161. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

En la tabla 14 se observa un pedido por 8 hidrantes tipo trafico de 6 pulgadas con junta hidráulica, más abajo esta el despiece de este hidrante, en total son 4 componentes. Para calcular el tiempo de proceso por referencia se tomaron los siguientes parámetros: TMxP: Tiempo de moldeo x pieza.

TFM: Tiempo de fabricación de macho.

TA: Tiempo de alistamiento placa.

TAM: Tiempo de alistamiento maquina.

TDM: Tiempo de desmodeo.

TLP: Tiempo de limpieza y pulido.

TT: Tiempo total de fabricación por pieza: TT = TMxP+ TFM+TA+TAM+TDM+TLP

Tabla 15: Tiempos de proceso del Hidrante de 6” unidades en minutos. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Para calcular el tiempo total en minutos se uso la siguiente fórmula: TTm = TT+(TMxP*#unidades fabricadas).

Para calcular las horas se dividió en 60 minutos y para calcular los días equivalentes se dividió este último en 16, ya que en un día laboral en Metacol S.A. se trabajan 16 horas (2 turnos de 8 horas).

De esta forma se calculo el lead time de cada pedido como se ve en el anexo 4.

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CAPITULO 5 - CRITERIOS Y PRIORIDADES DE LA PROGRAMACIÓN DE LAS OPERACIONES PARA EL ÁREA DE FUNDICIÓN Para determinar los criterios y prioridades de la programación de las operaciones se debe tener en cuenta el lead time de los pedidos (ver anexo 4) donde se ven claramente los tiempos reales de cada uno de los pedidos seleccionadas para realizar el análisis de secuenciación y el makespan en el área de fundición. Es preciso identificar las diferentes reglas de prioridad que se encuentran actualmente para establecer cuál de ellas, aplica a la posible solución del problema propuesto.

REGLAS DE PRIORIDAD En los diferentes textos (Domínguez, 1995) de secuenciación de pedidos y priorización de estos se encuentran las siguientes reglas que se ajustan a los diferentes tipos de trabajo presentes en un taller.

•

OMC – OPERACIÓN MAS CORTA: Esta regla indica que se debe elegir como próximo trabajo a realizar en el centro de trabajo, aquel cuya operación tarde menos en realizarse.

•

OML – OPERACIÓN MAS LARGA: Aquí se da prioridad a los trabajos cuya operación tarde más en realizarse.

•

TMC – TRABAJO MAS CORTO: Esta regla hace referencia a dar prioridad a la tarea o trabajo que genere menor tiempo de proceso es decir que la realización del conjunto completo de operaciones tengan un tiempo mínimo de ejecución, y así poder realizar un mayor número de trabajos.

•

TML – TRABAJO MAS LARGO: Aquí se le da prioridad a los trabajos que generen un mayor tiempo de proceso restante.

•

MRT – MENOR TIEMPO RESTANTE: Se ejecuta primero aquel pedido que le quede menos tiempo hasta la fecha de entrega planificada.

•

MRC – MENOR RATIO CRITICO: Este está dado por el tiempo restante /trabajo restante.

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•

MFE – MENOR FECHA DE ENTREGA: Con esta regla se le da prioridad a los pedidos que tengan planificada una fecha de entrega más próxima, independiente del tiempo de proceso que le reste.

•

MTH – MENOR TIEMPO DE HOLGURA: Se realiza primero aquel trabajo con menor tiempo de holgura, siendo esta la diferencia entre el tiempo faltante hasta la fecha de entrega y el tiempo de proceso restante.

•

MTHOR – MENOR TIEMPO DE HOLGURA POR OPERACIÓN RESTANTE: En esta regla la holgura se relaciona con el número de operaciones que le restan al pedido para ser terminado.

•

LIFO - LAST IN FIRST OUT (Ultimo en entrar primero en salir): La prioridad se le da al último pedido que ingreso.

•

FIFO – FIRST IN FIRST OUT (Primero en entrar primero en salir): En este por el contrario se le da prioridad al primer pedido que ingreso.

Teniendo en cuenta la problemática inicialmente planteada se considera que la regla de prioridad que mejor aplica a este caso es la MFE-Menor fecha de entrega o sus siglas en ingles EDD (Earliest Due Date), la cual garantizara cumplir con las fechas de entrega establecidas en los pedidos de cada uno de los clientes de la empresa.

Logrando de esta forma dar cumplimiento a los clientes en los tiempos y términos establecidos inicialmente, sin generar demoras en la entrega de los pedidos y manteniendo la permanencia y fidelización de los clientes potenciales en la compañía.

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CAPITULO 6 – MODELOS QUE SE AJUSTAN A LA TRAZABILIDAD DE LOS PEDIDOS De acuerdo al análisis realizado se determino que el tipo de producción presente en el área de fundición de Metacol S.A., es un Flow Shop; en este tipo de producción se encuentran las maquinas dispuestas de tal forma que el flujo de los pedidos procesados sea en línea. Para los modelos a analizar se va tomar cada etapa del pedido como una estación de trabajo.

Se identificaron los siguientes modelos que inicialmente podrían llegar a ajustarse a la trazabilidad de los pedidos analizados.

ALGORITMO DE JOHNSON El algoritmo de Johnson permite establecer una secuencia determinada para disminuir el makespan de los pedidos y se establece realizando el siguiente procedimiento: 1. Se deben colocar todos los trabajos en una lista, así como el tiempo requerido por cada uno en cada una de las maquinas.

2. Luego se procede a seleccionar el trabajo que contenga el menor tiempo de producción. Si el menor tiempo corresponde a la maquina 1, el trabajo se programará primero, pero si por el contrario el menor tiempo corresponde a la maquina 2 este trabajo se programara de ultimo.

3. Ya programada la actividad o trabajo este es eliminado del listado inicial y se continua con los trabajos restantes de igual forma hasta realizar la asignación de todos los trabajos del listado.

Este algoritmo presenta una limitante importe que consiste en el número de maquinas presentes en el proceso de producción, para que este algoritmo funcione de forma optima el sistema flow shop debe ser de dos maquinas únicamente.

Teniendo en cuenta esta limitante este algoritmo se descarta automáticamente de las posibilidades existentes de implementación dentro del desarrollo de este proyecto debido a que las cantidad de maquinas que están presentes en el sistema productivo es de 5 maquinas como se menciono anteriormente.

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ALGORITMO DE JACKSON En el algoritmo de Jackson los trabajos se procesan en dos máquinas (M1 y M2) y se pueden dividir en cuatro categorías de acuerdo a la maquina que requiera cada proceso determinado.

Categoría Categoría Categoría Categoría

1: Trabajos que se procesan sólo en M1.

2: Trabajos que se procesan sólo en M2.

12: Trabajos que se procesan primero en M1 y luego en M2.

21: Trabajos que se procesan primero en M2 y luego en M1.

Una vez separados en estas categorías, el algoritmo tiene dos pasos a seguir que son los siguientes: PASO 1. Programar los trabajos de categoría 1 y categoría 2 en cualquier orden, con unas secuencias S1 y S2.

PASO 2. Programar los trabajos de categoría 12 y categoría 21 de acuerdo con el algoritmo de Johnson y obtener las secuencias S12 y S21 (hay que tener en cuenta que, en la secuencia S21, M2 es la primera máquina y M1 la segunda máquina).

La planificación óptima se obtiene combinando estas secuencias de la siguiente forma: M1 -> S12, S1, S21 M2 -> S21, S2, S12 Una vez realizado el análisis de viabilidad del algoritmo de Jackson para el desarrollo del problema plantado inicialmente, se evidencio desde un inicio que este algoritmo NO es apto para este tipo de problema, debido a que al igual que el algoritmo de Johnson el requerimiento que se hace es de máximo dos maquinas para su óptimo resultado y desarrollo. Y como se menciono anteriormente este caso cuenta con cinco maquinas de moldeo.

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ALGORITMO HEURÍSTICO DE GUPTA Gupta, J.N.D (1971) generalizo el concepto de la función índice para manejar el problema de programación para más de tres maquinas.

Para este caso en particular que se desea secuenciar catorce (14) pedidos en cinco (5) maquinas diferentes el algoritmo heurístico de Gupta es un modelo que se ajusta a las necesidades del proyecto.

Para implementar este modelo, se realizo la tabla 16, donde se encuentran los tiempos de operación para el flow shop de 14 pedidos por cinco 5 maquinas, estos datos fueron obtenidos después de haber realizado el lead time de pedidos (véase anexo 5) cada uno con su respectivo despiece (véase anexo 3) donde se especifica la maquina necesaria para cada uno de los pedidos que se desena secuenciar. La unidad de tiempo tomada es en horas.

Tabla 16: Tiempo de operación de Pedidos. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Una vez identificados los tiempos de operación se diseño la tabla 17 donde se establecerán los siguientes indicadores: PEDIDOS: En esta fila se ubico el número de cada uno de los diferentes pedidos teniendo un orden específico y definido de acuerdo a la fecha de 69

entrega de cada uno de los pedidos dándole prioridad a los pedidos que tienen una fecha de entrega más cercana.

MAQUINAS: En esta columna se ubicaron las diferentes maquinas existentes en el proceso y necesarias para procesar los diferentes pedidos.

r(p) : Aquí se hace referencia al tiempo de alistamiento para cada uno de los pedidos.

r(m) : Este indica el tiempo de alistamiento de cada una de las maquinas . d(j)

: Indica el tiempo total que se requiere para cumplir con la fecha de

entrega de los pedidos.

Internamente en cada una de las celdas se encuentra un superíndice y un subíndice, que hacen referencia al número de la tarea y al tiempo que tarda cada una de estas en cada pedido específico.

Tabla 17: Datos para secuenciar por Gupta. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

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Teniendo los datos de la tabla 17, se inicia el desarrollo del algoritmo heurístico de Gupta, realizando la asignación de las tareas a las maquinas de acuerdo a cada uno de los pedidos, como se ve en la tabla 18.

Tabla 18: Desarrollo de Gupta indicando tiempos más largos de operación. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

La asignación se realizo a todas las maquinas teniendo en cuanta que el funcionamiento de cada una de estas es autónomo y ninguna depende de la otra para iniciar su actividad. Una vez establecido este criterio se y luego de haber realizado la asignación correspondiente se determino que se van a presentar tiempos extremadamente largos con relación a los requeridos para la fecha de entrega en algunos pedidos como se resalto en la tabla 18.

Esto indica que pueden existir algunas deficiencias en los diferentes procesos generados en las maquinas presentes en el área e fundición, que inicialmente no se encuentran ligados a la secuenciación.

Así como se identificaron los tiempos más largos, también se identifico para que pedidos y en qué momento debería funcionar cada máquina logrando así cumplir con la fecha de entrega de los pedidos establecida inicialmente. Esta identificación se ve resaltada en la tabla 19 que se presenta a continuación.

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Tabla 19: Desarrollo de Gupta resaltando secuencia m谩s viable. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

De acuerdo a esta secuencia se cumplen 7 de los 14 pedidos analizados que en la tabla 20 se muestran marcados con color azul esto representa un porcentaje de 50% de cumplimiento, la zona amarilla indica el pedido que no se cumpli贸 y debido a que maquina. Se puede observar que el 90% de los pedidos que no se cumplieron fueron debido a la zona de moldeo de piso.

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Tabla 20: Desarrollo de Gupta resaltando pedidos cumplidos. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

Actualmente no se tiene ninguna filosofía de entrega en la planta de fundición de Metacol S.A. sin embargo se realizo un cálculo usando la filosofía FIFO que arrojo la siguiente secuencia:

Tabla 21: Desarrollo de Gupta resaltando pedidos cumplidos (actual). Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

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En la tabla 21 se observa el cumplimiento de 5 de los 14 pedidos equivalente al 35.71% de cumplimiento.

Finalmente a modo de conclusi贸n se puede observar un aumento del 14.29% de cumplimiento utilizando este algoritmo y la regla de prioridad de menor tiempo de entrega.

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CAPITULO 7 – ESTRATEGIA DE IMPLEMENTACIÓN El aplicativo del algoritmo de Gupta como criterio de programación de producción del área de fundición, permite la asignación de prioridades de fabricación a cada pedido de acuerdo a su fecha de entrega. El desarrollo de esta herramienta se efectúa en su totalidad con Excel que viene en el paquete de Office. Sin embargo no solo es necesaria una solución de planificación sino también en el tratamiento del producto en proceso.

En los datos tomados anteriormente, se pudo observar que el tiempo de pulido es excesivo y representa el 80.57% del tiempo de producción (véase tabla 22), es necesario implementar unas políticas de trabajo de acuerdo a la planificación por prioridades dada con el algoritmo de Gupta.

Tabla 22: Nivel de participación de los procesos de producción. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

PLANIFICACIÓN Como punto inicial, la programación debe ser controlada y planificada más eficientemente que lo visto hasta la actualidad. El flujo de pedidos entrantes es diario, sin embargo la generación de las ordenes de trabajo son una vez por semana. Al momento de correr el MRP se deben identificar que piezas hacen parte de cada pedido, esto para establecer que orden tiene prioridad para pasar a las respectivas líneas de trabajo. El programador debe ser capacitado acerca del manejo de la información previamente a hacer la planificación, una vez establecidas las prioridades se puede usar la herramienta de Gupta para establecer los tiempos de proceso en cada máquina y pronosticar el cumplimiento en la entrega de los pedidos. Cuando se establecen las cargas laborales por maquina se pueden establecer los respetivos programas de producción de cada día y cada turno y llevar un seguimiento con ayuda del MS Proyect, que es un software que permite planificar y controlar una serie de tareas.

Cuando están establecidos los programas de producción el programador debe hacer una planificación del personal necesario para cumplir estos programas, 75

estos datos se deben dar a conocer a los supervisores de producción y al jefe de planta para que ellos generen los respectivos turnos por semana.

OPERACIÓN Una de las filosofías más exitosas en el mundo es la del empoderamiento del trabajador en el proceso holístico de la empresa, realizar una serie de charlas que permitan ver a los operarios que el trabajo que cada uno hace es tan importante como el de su compañero de trabajo o el del personal administrativo y que sus acciones afectan al trabajo de los demás. Toda producción es una cadena de trabajos que juntos llevan como resultado un producto, cada eslabón debe estar bien coordinado para no retrasar el trabajo de los demás.

Cuando esto es claro en la parte operativa, se puede pasar a la etapa informativa, donde cada trabajador conoce la importancia de los pedidos y los beneficios o castigos que conllevan el cumplimiento o incumplimiento de un pedido. Esto genera un pensamiento más colaborativo con las decisiones que se deban tomar para alcanzar las metas.

MANEJO DE MATERIAL EN FLUJO El área de esmeriles es quizá el cuello de botella más importante del proceso productivo. Debido a la gran cantidad de material semiterminado que llega a estas dos zonas requiere de un estricto orden y un eficiente manejo de material, puntos que no se cumplen en la actualidad (véase imagen 31).

El material que llega a estas zonas no recibe ninguna clase de clasificación ni se establece unas zonas de almacenamiento en espera del proceso de pulido.

Esto mezcla todas las piezas y hace casi imposible llevar un control sobre las piezas de mayor prioridad, básicamente el proceso pierde su individualidad de pedidos al momento de desmoldear cada pieza.

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Imagen 31: Zona de esmeriles y el material desmoldeado. Foto tomada por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos

La clasificación de material en esta zona es esencial para identificar cada pieza y sus prioridades, para esto se deben abrir una vacante con una persona con el conocimiento del producto y más importante aun con el conocimiento de las prioridades dadas por el programador de producción.

Esta persona estará a cargo de clasificar el material que sale de las respectivas maquinas, como existen dos zonas de pulido es necesario que haya un clasificador en cada una y por cada turno, es decir 4 personas en total, su principal función será identificar las piezas con mayor prioridad y marcarlas para que los operarios de los esmeriles sepan cuáles son las referencias que deben procesar en primer lugar. La forma más eficiente es marcar las piezas con una serie de colores donde identifican el nivel de prioridad como lo muestra la tabla 23.

Tabla 23. Convenciones de colores. Elaborado por Nubia Cubides y Jeisson Villalobos.

Una vez identificadas las piezas con sus prioridades se estima que el flujo de material pasara de ser días a horas minimizando el makespan de la producción en el área de producción.

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CONCLUSIONES 1. El proceso de producción en Metacol requiere de una mayor política de capacitaciones al personal que involucre al trabajador promedio en las decisiones que se toman en la planta.

2. La falta de instalaciones adecuadas para almacenar el material terminado y semiterminado dificulta el manejo del inventario y genera incertidumbre en la credibilidad de los datos que se manejan en el sistema y que son un punto clave en el establecimiento de las órdenes de producción.

3. El algoritmo de Gupta permite una flexibilidad de parámetros haciéndolo más eficiente en un proceso con un movimiento tan alto de pedidos y con tan alto número de referencias que se manejan en Metacol.

4. Es indispensable una estandarización de tiempos de trabajo del área de fundición para llevar un control más específico del proceso.

5. El estudio demostró que las zonas de Autofraguantes y moldeo de piso tienen un problema de capacidad de producción y esto retrasa los tiempos de entrega.

6. El medio ambiente interno de la planta de fundición es deficiente, ya que no existe ninguna clase de tratamiento de humos y material particulado, afectando la salud de los operarios de la planta.

7. Debido al tiempo de trabajo no se desarrollo el programa de secuenciación (software) pero si se estructuro dicha herramienta.

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RECOMENDACIONES •

•

•

• •

A mediano plazo es necesario que la compañía realice una inversión en infraestructura para mejorar el almacenamiento de materias primas, material en flujo y producto terminado.

La empresa podría aumentar la cantidad y la calidad de las capacitaciones que se dan no solo a las personas nuevas sino también a los trabajadores que lleven tiempo en la compañía para instruirlos mejor del proceso productivo y llegar a tener operarios polivalentes.

El tratamiento de la contaminación interna debe ser tratado de manera óptima para mejorar el medio ambiente interno de la compañía por medio de tolvas de succión que saquen todo el dañino material particulado y humo que se produce en la planta de fundición.

El aplicativo de un Kanban una vez las instalaciones sean adecuadas, podrían mejorar el control del flujo de los pedidos de la planta de fundición.

Debido a la ausencia de zonas de almacenamiento, es necesario manejar un semáforo de pinturas de color que identifiquen la prioridad de las referencias a procesar en el área de esmeriles.

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ANEXOS ANEXO 1: LISTADO DE PEDIDOS SELECCIONADO

80

ANEXO 2: DESPIECE DE LOS PEDIDOS 1 DE 2

81

ANEXO 2: DESPIECE DE LOS PEDIDOS 2 DE 2

82

ANEXO 3: TIEMPOS TOTALES DE PRODUCCIÓN POR UNIDAD

83

ANEXO 4: LEAD TIME DE PEDIDOS DE MUESTRA

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