Ayuda a la toma de decisiones productivas en las plantas de transformación

AIJU utiliza la simulación para mejorar sistemas productivos en empresas

Son muchas las herramientas que existen hoy en día para la Gestión y Planificación de la Producción, pero quizás es la simulación aplicada a los procesos productivos una de las técnicas más útiles para la ayuda a la toma de decisiones. La lleva a cabo experimentos con un ordenador sobre un modelo de gestión durante un período de tiempo.

Los modelos, en general, representan la realidad mientras que la simulación la imita.. Una simulación describe y/o predice las características de un sistema dado bajo circunstancias diferentes. Una vez que estas características se conocen, puede seleccionarse la mejor política de entre las diversas que existan. Por tanto, la simulación de una planta de transformación de plástico permitirá anticiparse al futuro visualizando la evolución de una determinada producción a corto, medio o largo plazo y obteniendo unas conclusiones que determinarán la elección de la mejor política sobre la gestión de recursos, planificación y programación de la producción, análisis de futuras inversiones, gestión de stocks, nuevos modelos organizativos, análisis de diferentes distribuciones en planta, y en definitiva, sobre la aplicación de diferentes parámetros que influyan sobre el sistema productivo.

Las características más representativas de la simulación se resumen en las siguientes:

• El modelo de simulación puede abarcar desde un proceso productivo aislado que permita el estudio y análisis de un parámetro específico hasta la toda la planta de producción con las correspondientes interacciones entre parámetros.
• La simulación es descriptiva más que normativa lo cual permite al directivo responder a preguntas del tipo "que pasaría si".
• El modelo de simulación se realiza para un problema particular.
• Con la simulación se pueden abordar una extremadamente amplia variedad de problemas, tales como inventarios y provisión de personal como funciones de alto nivel directivo como la planificación a largo plazo.
• La simulación permite la inclusión de la complejidad de los problemas de la vida real ; las simplificaciones no son necesarias, ya que la simulación utiliza las distribuciones de probabilidad de la realidad y no distribuciones teóricas aproximadas.
• La simulación ofrece la posibilidad de analizar los efectos de diversas políticas a largo plazo (1 a 10 años) en pocos minutos.

El Instituto Tecnológico del Juguete – AIJU trabaja actualmente en el desarrollo de proyectos para empresas en el ámbito de la mejora del sistema productivo y la optimización de los procesos. La simulación de los procesos productivos es, en este caso, una de las herramientas utilizadas para este fin, siendo de gran utilidad para la ayuda a la toma de decisiones en todos las área de la empresa, especialmente en el área productiva.

La simulación de sistemas productivos se aplica a distintas áreas como pueden ser :

• Líneas de producción.
• Almacenamientos.
• Sistemas de líneas transportadoras.
• Modelos de organización.
• Células de fabricación flexibles.
• Procesos de ensamblaje.
• Sistemas de colas en general.

En este sentido AIJU ha desarrollado, para la resolución de los problemas más representativos de las plantas de transformación de plástico, una aplicación que permite el análisis de diferentes parámetros productivos como la asignación de recursos, la evolución de las colas y la detección de cuellos de botella, con la ventaja de la visualización gráfica de la evolución temporal de la producción anticipadamente.

Uno de los principales problemas de las plantas de transformación de plástico es la dificultad de asignación de moldes a maquinaria. Casi siempre son varias las máquinas que pueden soportar un mismo molde, pero las preguntas que se hacen la mayoría de responsables de la producción en las plantas transformadoras de plástico son:

¿A qué máquina me conviene asignar cada molde? ¿Qué carga me representará el asignar un molde a una u otra máquina? ¿Cómo me evolucionaran las colas en cada una de las máquinas? ¿Cuándo obtendré los componentes que forman un producto final o semielaborado?.

Con la utilización de herramientas como la simulación se puede llegar a un equilibrado de colas en cada una de las máquinas, evitando al máximo cargas excesivas en maquinaria que conlleven un retraso en la obtención de los componentes que forman un producto final o semielaborado.

La aplicación de simulación desarrollada puede dividirse en dos partes:

1.- Asignación óptima a maquinaria

Una primera parte permite realizar una asignación óptima a maquinaria equilibrando las colas a través de la incorporación de un algoritmo al programa de simulación. Con ello se obtiene la asignación óptima de cada componente a cada máquina de la planta, un equilibrado de las colas y una finalización más temprana de los componentes de un producto acabado o semielaborado.

2.- Simulación de la producción programada

Una segunda parte, interconectada con la primera, permite simular la producción programada de forma que se puede observar gráficamente, de forma anticipada, la evolución de la producción observando los conflictos que puedan acontecer, como la coincidencia de varios cambios de molde simultáneamente, la evolución de las colas o la finalización de los componentes de un mismo producto o semielaborado. Una de las ventajas de la aplicación es que permite redefinir rápidamente cualquier parámetro productivo y observar gráficamente y de forma anticipada su repercusión en la evolución de la producción. Por tanto, se trata de una herramienta de ayuda a la toma de decisiones en el ámbito productivo.

Las ventajas más representativas que puede aportar la utilización de la simulación como herramienta de gestión son las siguientes:

• Análisis de cuellos de botella. Permite analizar los cuellos de botellas, observando gráficamente las colas y tiempos de espera para cada máquina o proceso productivo. En este caso, y para la aplicación desarrollada por AIJU se ha programado e incorporado un algoritmo que soluciona y optimiza en gran medida los problemas de colas propios de las plantas de transformación de plástico.
  
• Cambios de parámetros productivos. La simulación permite realizar cambios sobre los parámetros más influyentes en los procesos de inyección de plástico y observar la evolución de la producción programada en función de dichos parámetros. De esta forma, ofrece la posibilidad de asignar diferentes capacidades y horarios de trabajo a cada máquina con el fin de equilibrar la cadena productiva, así como realizar simulaciones con la incorporación de nueva maquinaria, diferentes tiempos de cambio de molde y de color y observar la simultaneidad de cambios de molde en la programación de la producción realizada.

• Análisis de inversiones y ampliación de capacidad. La simulación permite conocer "que pasaría si" nuestra planta dispusiera de nueva maquinaria o instalaciones o estuviese distribuida de diferente manera. Por tanto, se trata de una herramienta extraordinaria para analizar las repercusiones de nuevas inversiones en cuanto a aumento de la productividad, retorno de la inversión, influencia sobre el resto de procesos de la cadena productiva, etc.

• Determinación de las necesidades de material. La herramienta de simulación permite obtener las necesidades de material necesaria para cada una de las programaciones de producción simuladas. En este caso y para empresas que trabajan con stocks mínimos de seguridad, se puede obtener, para las programaciones óptimas, las fechas exactas de reposición con el fin de evitar roturas de stock.

• Control de la utilización de la maquinaria de inyección. La aplicación desarrollada, permite obtener la utilización de la maquinaria de acuerdo con las programaciones simuladas, de forma que se pueda valorar la influencia de los tiempos de cambio de molde sobre el proceso global de la planta y se puedan realizar simulaciones de tamaños de lotes con el fin de llegar a una optimización de la utilización de la maquinaria.
• Determinación del estado de producción. En cualquier momento de la simulación de una programación de la producción, el usuario podrá obtener información del estado de fabricación teórico en la planta. Por ello, podemos anticiparnos a la finalización de la fabricación de cada máquina de inyección individualmente o de la planta en general. La fiabilidad de los resultados dependerá de la exactitud de los tiempos reales controlados y de la inexistencia de "imprevistos".
• Determinación de los costes de fabricación. Utilizando los costes fijos y variables de la planta de transformación de plástico, se pueden llegar a realizar diferentes simulaciones determinando los costes de cada una de las programaciones simuladas.

En cualquier caso, la utilización de la simulación como herramienta para la ayuda a la toma de decisiones requerirá de un asesoramiento previo por parte de expertos, seguido de la programación de las aplicaciones que permitan una máxima optimización de recursos en la empresa.

Con esta aplicación y sobre las pruebas realizadas sobre datos reales se ha conseguido reducir hasta en un 20% el tiempo de salida de todos los componentes plásticos necesarios para el montaje de un producto acabado o semielaborado. Por tanto, un buen equilibrado de colas y una adecuada programación de la producción basada en la simulación previa se establece como un sistema muy eficaz para la adecuada toma de decisiones productivas.

Ignacio Mira
Francisco Ibañez
AIJU
ingenieria@aiju.es
www.aiju.es