PRACTICAS DE LABORATORIO N 1

PAGE 15Simulacin de Sistemas

Modelos de Procesos de Fabricacin en Arena

OBJETIVOS

Al culminar la presente prctica, el alumno estar capacitado para:

Elaborar modelos de procesos de fabricacin utilizando el software Arena.

Analizar el comportamiento de los sistemas a travs del modelo implementado.

recursos

Uso del software ARENA

duracin de la prctica

Una sesin (2 horas).

marco terico

Revisar Apuntes de Clase.

actividades de la prctica

Utilizar el Software Arena para implementar modelos de procesos de fabricacin.

Interactuar con los modelos.

Caso 1.- SIMULACIN DE PROCESOS DE FABRICACIN.Se trata de simular el proceso de fabricacin de un producto que est compuesto por 3 elementos: 2 tapas (la superior y la inferior), y el interior.Las tapas llegan a la lnea de fabricacin segn un proceso de Poisson de media 5 tapas/hora. El 50% son tapas superiores y el otro 50% inferiores. Una vez recibidas, es necesario pintarlas, para lo que pasan de una en una; por un proceso de pintura cuya duracin es independiente de la clase de tapa que se trate; se ha comprobado que se distribuye segn una triangular de tiempo mnimo 6, medio 9 y mximo 12 minutos. Hay un control de calidad del proceso de pintura que separa las tapas correctamente pintadas (el 95%) de las defectuosas, las cuales vuelven al proceso de pintura de nuevo.

Por otra parte, el elemento interior del producto final, llega a la lnea de fabricacin empaquetado en cajas de 3 unidades, siguiendo una distribucin exponencial de media 64 minutos. El proceso de desempaquetado lo realiza una mquina que tarda en realizar el trabajo un tiempo que se distribuye segn una uniforme entre 30 y 50 minutos. Adems, esta misma mquina separa las unidades defectuosas (el 10%) y las enva a chatarra.

Posteriormente, se tiene una mquina que hace el ensamblaje de una tapa superior, una inferior y un elemento interior para construir el producto final. El tiempo de ensamblado se distribuye segn una normal de media 15 minutos y varianza 10 minutos.

Se trata de simular el proceso para calcular cuantas unidades del producto final es posible fabricar en 1 mes (30 das) con jornadas de 8 horas.

SOLUCIN

Se trata de simular una lnea de fabricacin y montaje en la que intervienen 3 tipos de piezas o entidades: por un lado tenemos las tapas (superior e inferior), por otro lado est el elemento interno y al final tenemos el producto ya ensamblado. Utilizaremos un Atributo que denominaremos TIPO y que tendr 3 posibles valores: 1 (tapa), 2 (interior) y 3 (producto final).

Por otro lado, cada uno de los tres tipos de producto debe pasar por una operacin cuyo tiempo de proceso depender del tipo de producto que sea. Cuando haya que especificar el tiempo de proceso de cualquiera de estas operaciones utilizaremos una expresin de tipo array que denominaremos TPROCESO(TIPO). Previamente definiremos la expresin Tproceso seleccionando el icono correspondiente en la plantilla de la forma siguiente:

Para construir el modelo, vemos que por un lado llegan las tapas y por otro el cuerpo interior, por lo que partiremos de 2 bloques create, uno para cada tipo de piezas.

Para las tapas, despus del crate, utilizaremos un bloque assign para definir el atributo TIPO con el valor 1 (tapas). Posteriormente, definimos el bloque process denominado PINTURA, en el que se simula el proceso de pintado de las tapas; se utilizar un recurso que se llamar PINTOR. Para simular el hecho de que el 5% de las piezas salen defectuosas del proceso de pintado, y por lo tanto hay que volver a pintarlas, utilizaremos un bloque decide y uniremos la salida false con la entrada del proceso de pintura.

Como las tapas superior e inferior llegan a travs del mismo proceso, debemos diferenciarlas. Para ello, utilizaremos un segundo atributo que denominaremos clase, y que tendr 2 posibles valores (1000 y 2000), segn sean las tapas superiores o inferiores). Con la funcin DISCRETE se pueden asignar estos valores de forma que el 50% sean de un tipo y el resto inferiores. Ahora, con otro bloque decide, separamos unas tapas de otras, y despus, con dos bloques assign, asignamos un dibujo distinto a cada tipo de tapa.

El elemento interior del producto que estamos fabricando, llega al proceso utilizando un segundo bloque create. En primer lugar se asigna el valor 2 al atributo TIPO, y utilizando el mismo bloque assign, aprovechamos para cambiar el dibujo de la entidad a una caja (Picture.box), ya que nos dicen que llega al proceso metido en cajas de 3 unidades. Se debe simular el proceso de desempaquetado e inspeccin, lo cual hacemos con un nuevo bloque process que denominamos DESEMPAQUETADO; se utiliza un recurso llamado DESEMPAQUETADORA. El hecho de sacar 3 unidades de cada caja, lo podemos simular utilizando un bloque Separate, que en este caso se usa como reproductor de entidades en lugar de separador de grupos o lotes previamente confeccionados. Se generan 2 rplicas que, junto con la entidad original, suman las 3 necesarias.

Ahora mediante un bloque assign, se cambia de nuevo el dibujo de la entidad para que sea de otro color diferente a las tapas. Como en el proceso de desempaquetado se desechan el 10% por ser defectuosas, utilizaremos un bloque decide que mande el 10% de las entidades a un bloque dispose que representa la chatarra. El resto de las piezas ya estn listas para ser ensambladas con las tapas y formar as el producto final.

El proceso de ensamblado lo simularemos de la forma siguiente: se deben juntar 3 elementos, una tapa superior, una tapa inferior y un elemento interior para constituir una unidad del producto final.

El bloque Match nos permite hacer las agrupaciones adecuadas, ya sea que los diferentes elementos van llegando a l a travs de sus 3 entradas y se van colocando en las 3 colas que tiene. En el instante en el que haya 1 unidad en cada una de las colas, el bloque deja pasar 1 unidad de cada una de las 3 colas al bloque siguiente. De esta manera, se puede ordenar la salida de entidades de forma que vayan saliendo de 3 en 3, y con la particularidad de que en cada grupo de 3, hay 1 unidad de cada tipo. Esas 3 entidades entran ahora en un bloque Batch que permite agrupar de forma temporal o permanente las entidades, por lo que de este bloque sale una nica entidad que representa al producto final. El siguiente bloque Assign sirve para cambiar de nuevo el dibujo de forma que represente el producto final, adems de asignar el valor 3 al atributo TIPO (producto final). El tiempo y recursos necesarios para todo este proceso de ensamblado, lo simulamos con un bloque tipo Process que denominamos ENSAMBLAJE. En el proceso se utilizar una unidad del recurso Ensambladora.

El resultado final del proceso se manda a un bloque de tipo Dispose que denominaremos ALMACEN. Sin embargo, antes de entrar en el Dispose, debemos registrar el tiempo de fabricacin para poder calcular el tiempo medio de fabricacin de una unidad del producto. Por un lado utilizaremos el bloque tipo Record, en el que se calcula el tiempo transcurrido desde la creacin de la entidad hasta el instante actual (entrada en el almacn). Para hacer el clculo, es necesario conocer el instante exacto en el que la entidad fue creada; esto es posible utilizando un atributo que llamaremos TENTRADA, al que se asigna como valor el instante en el que la entidad fue creada (que es el valor actual del reloj de la simulacin o TNOW). Esta asignacin se har justo despus de crear las entidades, en los bloques Assign 1 y Assign 5. En el momento en el que la entidad pasa por el bloque Record, se hace el clculo del tiempo transcurrido desde su creacin. El valor medio de este tiempo, calculado para todas las unidades terminadas, saldr dentro del fichero de resultados con el nombre de TmedioFabricacin.

El bloque Assign 8 que aparece antes del ltimo bloque Dispose, se utiliza para calcular de forma manual el tiempo medio de fabricacin, con el objeto de presentar en un display dentro del modelo lgico este resultado. Se calcula el valor de una variable (que llamamos TFabricacin por medio de la expresin:

Tfabricacin = TNOW TENTRADA

Donde TNOW es la hora actual que marca el reloj de la simulacin y TEntrada es la hora de creacin de la entidad.

El modelo final es representado en la siguiente figura:

Para poder observar los resultados en el mismo modelo, vamos a colocar varias pantallas o displays, en los que se pueda ver durante la ejecucin de la simulacin algunos valores interesantes:

1. Calendario y hora de la simulacin.

2. Nmero de unidades fabricadas.

3. Tiempo medio de fabricacin de una unidad del producto.

4. Nmero de unidades en cada cola del bloque match.

5. Nmero total de unidades en todas las colas del modelo (3 del bloque match, 3 en los procesos de pintura, desempaquetado y ensamblado, y la cola de la agrupacin batch 1).

Estos tres conos de la barra de herramientas son los que se utilizan para esta tarea. El primero es para incluir un reloj; el segundo un calendario y el tercero un display.

En la figura siguiente se muestra el modelo completo, una vez aadidos los elementos citados.

Despus de ejecutar la simulacin, en las condiciones que se muestran en la figura, se pueden ver los resultados en los diferentes displays que se han incluido en el modelo.

ejercicios propuestos

1. Taller de Produccin de Piezas

A un Taller arriban piezas sin procesar, con una distribucin exponencial con media de 5 minutos. Las piezas son procesadas en un torno y al terminar, son agrupadas hasta formar un lote de 20 unidades. Posteriormente pasan a un horno; en ste se efecta un tratamiento trmico al lote en un tiempo constante de 20 minutos. Una vez fuera del horno, las piezas son pulidas una a una en un tiempo constante de 2 minutos por pieza y luego son enviadas al almacn.

A continuacin se muestra los datos estadsticos del maquinado en el torno para 35 piezas, en minutos:

6, 4, 5, 4, 5, 3, 4, 6, 5, 4, 3, 4, 5, 4, 4, 3, 6, 5, 3, 5, 5, 4, 6, 4, 4, 6, 6, 6, 3, 4, 5, 5, 4, 5, 6.

Determine el nmero de piezas procesadas en un tiempo de 8 horas.2. Taller de Ensamblado de MesasLas ordenes para producir mesas, estn llegando de acuerdo a una distribucin exponencial, con media de una hora.

Por cada orden, se crean dos ordenes de trabajo, una para el Dpto. de tableros y otra para el Dpto. de confeccin de patas.

ProcesoTableroPata

CortarExponencial(20)Exponencial(10)

El proceso de cortar patas, significa cortar 4 patas. En la tabla 1, se presentan los tiempos en minutos; donde el tiempo de diez minutos, es el de cortar una pata.

Una vez conseguido el juego de cuatro patas y el tablero; se procede a armar la mesa. El tiempo de armado y acabado es de treinta minutos, distribuido en forma exponencial.

Simular ocho horas de produccin a fin de conocer:

a) El tiempo de ciclo para construir una mesa.

b) El nmero de mesas producidas y

c) Las longitudes de colas en cada estacin de trabajo.

d) Los porcentajes de utilizacin en cada estacin de trabajo.

3. Ensamble de Piezas Electrnicas

Supongamos la existencia de un sistema que representa las operaciones finales de 2 diferentes piezas electrnicas (A y B).

El tiempo entre llegadas de las piezas tipo A est distribuido exponencialmente con media de 5 minutos. Una vez que han llegado son sometidas a un proceso de preparacin llevado a cabo por la Mquina A cuyo tiempo de duracin, en minutos, responde a una distribucin TRIA(1,4,8). Una vez finalizada la preparacin las piezas son enviadas al proceso de Sellado.

Por su parte las piezas Tipo B llegan al sistema en grupos de 3. El tiempo de llegada entre un grupo y el siguiente responde a una distribucin EXP con media de 60 minutos. Al entrar al proceso de preparacin, el grupo de piezas tipo B se separa, siendo procesada cada pieza individualmente por la mquina B, de acuerdo a un tiempo en minutos TRIA(3,5,10). Una vez preparada cada pieza es enviada al proceso de sellado.

El proceso de sellado es llevado a cabo por la mquina C cuyos tiempos de servicio en minutos corresponden a una distribucin Triangular con parmetros (1,3,4) para las piezas tipo A y a una distribucin Weibull con parmetros (2.5,4.3) para las B.

Una vez selladas, el 91% de las piezas pasa las inspecciones requeridas y es enviada directamente a empaque y distribucin. El 9% restante pasa a un proceso de recuperacin del cual son reparadas exitosamente el 80% de las piezas entrantes las cuales son enviadas a empaque y distribucin. Por su parte las piezas que no son recuperadas son desechadas.

La recuperacin es llevada a cabo por la Mquina D, la que demora en procesar una pieza un tiempo exponencialmente distribuido con media de 25 minutos.

Simule el funcionamiento del sistema durante dos das (considere que la planta trabaja dos turnos diarios de 8 horas cada uno) y determine:

a) Nmero de piezas en cola en cada proceso.

b) Tiempo en cola en cada proceso.

c) Total de piezas enviadas a empaque.

d) Total de piezas recuperadas.

e) Total de piezas de cada tipo, aceptadas sin reparacin.

EMBED MS_ClipArt_Gallery

Sesin

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Ing. Efran Murillo