Cuando se realiza un proyecto industrial no se puede hacer sin antes plantear toda la estrategia, ya que eso acaba siendo un desastre. Por eso, se utilizan métodos para calcular la estimación de lo que durará el proyecto, entre otras cosas. Vamos a repasarlo.

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TEMA 7: La ingeniería del proceso industrial. Diseño de procesos industriales. Métodos y Tiempos.

Diseño de Procesos Industriales Sostenibles
Proceso Industrial en el Proyecto de Industrialización del Producto
Proceso Industrial en la Fase de Exploración

Ingeniería preliminar, anteproyecto Ingeniería básica, Ingeniería de detalle

Nuevo bloque: ingeniería básica: módulos clave que aportan la funcionalidad del producto, la parte nuclear: proceso de fabricación (operaciones), layout o distribución en planta (donde se colocan los procesos), infraestructura (edificio)

Diseño de Procesos Industriales Sostenibles

Sabiendo los procesos cómo seleccionar el proceso más adecuado Cualquier proceso, por simple que sea, hay distintas formas de hacerlo

Tipología de Plantas Industriales

Hay diferencias entre los diferentes tipos de procesos
Ejemplos: Construcción Mecánica, Industrias Químicas, EDAR: Estación de Depuración de Aguas Residuales

Niveles de Análisis y Diseño

Abordar el problema:
Nivel de cadena de suministro: para evaluar el proceso en general, pero no nos interesa tanto, solo conocerla
Nivel de planta industrial o proceso
Nivel de puesto de trabajo o estación

Diseño de las Construcciones Industriales requeridas por los Procesos
Diseño del Subsistema Estructural de la Planta Industrial e Instalaciones de Soporte: ver que instalaciones en cuanto a infraestructura se necesita: energía, ventilación, etc

Proceso Industrial en el Proyecto de Industrialización del Producto

Ingeniería Básica

Flujo normal:

TAMAÑO/ CAPACIDAD
- Capacidad teórica: mercado Cambia en las etapas del ciclo de vida
Haber previsto que habrá que ampliar la fábrica y dejar espacio reservado en el edificio
Capacidad real: lo que diseño, en función de los recursos que
tengo en el instante determinado

PROCESO
Múltiples soluciones, escoger óptima
Afecta: producto (lo que tengo que hacer), cantidad productos
(fabricación en masa (automatizado) o no), variedad productos
LAYOUT/ DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

¿Cumple con la rentabilidad? sí o no
Proceso requiere TRANSFORMACIÓN: Materias primas 🡪 Conjunto operaciones, características tecnológicas 🡪 productos finales

Mapa de segmento de mercado

Coste de comprar: 𝑢 · 𝑛
Coste de fabricar: 𝐶𝑓 + 𝑣 · 𝑛
𝒏𝟎 Punto de equilibrio:
cantidad que hace indiferente fabricar o comprar:
𝐶𝑓
𝐶𝑓 + 𝑣 · 𝑛0 = 𝑢 · 𝑛0 → 𝑛0 = 𝑢 − 𝑣
Cf: costes fijos
n: nº de unidades producidas
v: costes variables

Planificación conjunta de recursos
Sacar el máximo rendimiento posible, que este entorno al 100%

Proceso f(Producción)
Utilidad bien
Valor consumo
Precio a pagar
Beneficio

Decisión
Comprar
Coste fabricar > comprar
𝐶𝑓 + 𝑣 · 𝑛 > 𝑢 · 𝑛
Fabricar todo-parte
Coste fabricar < comprar
𝐶𝑓 + 𝑣 · 𝑛 < 𝑢 · 𝑛

Ventas: La pendiente sería el coste unitario. En realidad no sería una recta, sería una curva con pendiente variable que va disminuyendo por las ofertas
La mano de obra se considera como variable, se puede dedicar a cosas distintas (y está relacionada con las unidades producidas)

Costes totales: suma de costes fijos y variables

Tipos de industrias:
𝐶𝑓 + 𝑣 · 𝑛 > 𝑢 · 𝑛 ← 𝒏𝟎 → 𝐶𝑓 + 𝑣 · 𝑛 < 𝑢 · 𝑛

Convergentes: fabricación en serie de zapatos, montaje de automóviles, plantas de embotellado, etc.
Divergente: entra la materia prima y surgen un montón de procesos de la materia prima original
Ejemplo: industria de petróleo: el petróleo es la materia prima que puede ser procesada de muchas formas diferentes para dar lugar a distintos productos finales)
Mixta: mezcla de convergente y divergente
Ejemplo: en pastelería, al chocolate se le aplican varios procesos para tener distintos tipos de chocolate: negro, con trufa, etc (convergente) y luego usaremos el chocolate para hacer distintos tipos de pasteles (divergente))

Tipos de procesos:
Ritmo
Continua
Discreta
Productos
Simple
Múltiple

Ritmo:
Producción continua
Producción discreta
Al final de la cadena obtenemos el producto acabado
Pocos componentes, suele ir bajo encargo
Flujo ininterrumpido en el tiempo (hornos, refinerías) Interrupciones costosas (plantas químicas)
Procesos repetitivos (automóviles, electrodomésticos, calzado)
Bienes no tipificados (obras públicas, buques, centrales) Interrupciones sin problemas (talleres convertibles) Producción por encargo o pedido (productos con elevado coste)

Productos:
Producción simple
Producción múltiple
un solo producto características homogéneas
varios productos diferenciados técnicamente interdependientes
múltiple independiente
múltiple alternativa
múltiple compuesta
explotaciones monoproductoras
cadenas independientes
trabajo sobre pedido producción intermitente
producción multiproducto proceso común más de un
producto

 

A veces, no se conoce la forma óptima de fabricar el producto: puede ser que exista la tecnología o que no 🡪 Igual que antes, toca evaluar si lo hago YO u otra empresa

Toca elegir qué proceso elegiremos, entran en juego distintas variables: uso de materias primas, calidad final del producto, etc 🡪 ¿Cómo se hace? Esquema

Diferencias entre las alternativas de procesos

Fases del Diseño y Selección del Proceso Industrial:

A. Producción por producto (cadena)
B. Producción por proceso (secciones)
𝗍 cantidad
↓ variedad
↓ cantidad
𝗍 variedad
Combinar productos Planteamientos únicos
Dividir productos y sus planteamientos
Gran volumen Poca variedad
Desplazamiento rápido
Poco volumen Gran variedad
Desplazamiento lento
𝗍 Mecanización Maquinaria especial
𝗍 Inversión
Manual
Maquinaria universal
↓ Inversión

 

Selección Multicriterio de las Alternativas del Proceso:

Para la selección se emplean distintas técnicas AHP, ANP, valor técnico ponderado
Columnas: alternativas Filas: criterios
Pesos: se obtienen mediante comparaciones pareadas (lo normal es consultar al promotor)
Hay que ir alternativa a alternativa para evaluarla con cada criterio 🡪 Al hacerlo criterio a criterio para cada alternativa, disminuye la subjetividad y nos permite establecer umbrales para descartar alternativas

Optimización del Proceso: modelado y simulación

Una vez diseñado el proceso, hay que optimizarlo

Se emplean simuladores que nos dicen cómo y dónde almacenar (40/147).

Ingeniería de Detalle

Tipos de procesos:

Hay otros procesos que afectan al productivo, como el de administración. Ejemplo: La ITV (los elementos de seguridad se evalúan en cadena) y hay un proceso administrativo que se lleva a cabo en paralelo con el técnico y que NO vemos (cumplimiento de los documentos empleados)

 

Producto

Mano de obra

Utilización del espacio

Sistema de fabricación flexible: tratan de funcionar como un sistema de fabricación en cadena pero añadiendo más flexibilidad para lograr más variedad (coge las cosas positivas de fabricación por procesos y por producto)

Justo a tiempo, Kanban, fabricación orientada al flujo, células en U, polivalencia de operarios

Modelado y Especificación de Procesos Industriales

Dependiendo del tipo de procesos hay distintas formas de especificarlo
5 símbolos para el diagrama: norma BSI 3138: Glossary of terms used in work study and O & M.

Operación

Por producto
Por proceso
Por posición fija

Se organiza por máquinas (secciones de máquinas afines al proceso que se
debe realizar al producto)
Cuesta mucho de desplazar y todas las operaciones se realizan
sobre el propio producto
Estandarizado
Alto V de producción
Tasa de producción cte
Diversificado
V de producción variable
Tasa de producción variable
Normalm bajo pedido
V de producción bajo
Altamente especializada y poco cualificada 🡪 calidad final depende de la máquina
Capaz de realizar tareas rutinarias y repetitivas a
ritmo constante

Fundamentalmente cualificada y adaptable

Alta flexibilidad

- Eficiente
Ineficiente
Gran necesidad de espacio del
material en proceso
Generalmente toda la superficie es requerida por un único
producto

Inspección

Transporte

Demora/Retraso

Almacén

Combinados
Produce/realiza
Verifica
Desplaza
Espera
Guarda
Varias actividades

 

Transformación del producto

Examen de un objeto para su identificación o se verifica en cuanto a calidad o cantidad
De forma no continua: Desplazamiento de un lugar a otro, excepto cuando el movimiento forma parte de una operación o motivado por el operario
Condición: > 1 m

No requiere inmediata ejecución No confundir con transformaciones en el producto. Ejemplo: fermentación

De forma controladada

Diagramas:
Diagramas sinópticos: tienen operaciones e inspecciones, no combinados
Diagramas analíticos: tienen todos los tipos de actividades Diagrama de circulación: distintas flechas
Actividades caracterizadas por :

tcxac
Tiempo concedido por actividad colectiva
tcxuc
Tiempo concecido por unidad de coste
C
Colectivo
conjunto de elementos al que le hago la operación (nº)
Sm, So

ts
Tiempos no repetitivos
no dentro del tiempo de ciclo, se da al principio y/o al final
tm
Tiempo de maquinate
Tiempo externo
Fuera del tiempo de máquina
ti
Tiempo interno
Dentro del tiempo de máquina
tc
Tiempo de ciclo
tc = te + tm (ti no porque lo contiene tm)

Sistemas de Manutención Industrial

Transporte por rodillos
Transporte por cadena
Mesa giratoria
Elevadores
Grúas y puente grúas

Diagrama de Procesos Hombre-Máquina

Diagrama Bimanual y Simograma
Optimizar el proyecto en explotación de la planta
Diagrama de Recorrido del Proceso Distribución en planta Lay-out de una Planta de Fabricación Flexible

 

Diagramas de Procesos Continuos 🡪 Diagramas de Flujo y Balances de Materia y Energía
Líneas = flujos
Máquinas, etiquetas de flujo
Del diagrama se pasa a la tabla de balance de materia

Ejemplo obtención aceite oliva:
Fichas de Características de Equipos Industriales
Especificación de los Requerimientos de Espacio y Servicios del Equipo Principal
Requerimientos de Espacios de los Procesos Técnicos y Administrativos derivados del Marco Normativo-Legal

Proceso Industrial en la fase de Exploración

Optimizar, mejorar
Partimos de un proceso y lo queremos llevar a una situación futura optimizada 2 situaciones: operarios (calcular) y máquinas (dado por el fabricante)

Técnica para calcular el tiempo que necesita un operario cualificado para realizar una tarea determinada

Utilidad:
controlar el funcionamiento de máquinas
determinar el número de operarios necesarios
base de incentivos directos e indirectos
comparar diseños de productos

programar procesos productivos
simplificar diseños
cumplir plazos de entrega

Nunca se puede observar desde posiciones ocultas al trabajador (Organización Internacional del Trabajo) Procedimientos para medida de tiempos:

Tiempo de actividad con relación a:

Regulares
al ciclo: - Irregulares / de frecuencia
Extraños

al ejecutante:

Manuales
Máquina

al tiempo:

Constantes
Variables

Cálculo de tiempos

Por:

Estimación simple de la duración de una tarea 🡪 analista tiene que:
Conocer en profundidad el trabajo a realizar
Gran experiencia en dicho trabajo o tareas similares
Gran apreciación en la toma de tiempos.
Característica importante: máxima subjetividad 🡪 expuesto a errores considerables, deberemos corregir con la primera operación realizada, o ensayar antes 🡪 utilizar cuando no podamos aplicar otros métodos.

 

Tiempos de trabajos reales, realizados con anterioridad, que corresponden a tareas similares
Se estudia la tarea a medir
Se asimila con otra tarea de la que tengamos datos
Se establecen correcciones
Se pondera el tiempo calculado según expresiones
(cuando la tarea no sea igual o de gran parecido a la estudiar):
To: Tiempo duración optimista (sin contratiempo) A: Factor de ponderación del tiempo optimista Tm: Tiempo medio (situación normal de duración) B: Factor de ponderación del tiempo medio
Tp: Tiempo pesimista (situación desfavorable) C: Factor de ponderación del tiempo pesimista

𝐴 · 𝑇𝑜 + 𝐵 · 𝑇𝑚 + 𝐶 · 𝑇𝑝
𝑇 =
𝐴 + 𝐵 + 𝐶
Simplificada (estudio no detallado): 𝑇 = 𝐴 · 𝑇𝑜 + 𝐵 · 𝑇𝑚 + 𝐶 · 𝑇𝑝
6

Elaboración de unas tablas:
Basadas en la experiencia de tareas comunes
Se expresan duraciones medias de tareas standares, que pueden ser aprovechadas para el cálculo de tiempos
No gran precisión

(Algunas empresas y fabricantes de maquinarias tienen calculadas una serie tablas standares sobre operaciones elementales, de gran utilidad con respecto un determinado modelo de maquina o puesto de trabajo, de fiabilidad total, pero que como medida preventiva es conveniente comprobar sobre condiciones reales y particulares de cada empresa)

Movimientos elementales, podemos obtener tiempos de trabajo de tareas complejas, como suma de tiempo de las tareas elementales
2 métodos que tiene ya calculado los tiempos elementales:
Analiza los movimientos elementales de la tarea en función de tres variables:

SISTEMA
Q.S.K. (Quick, Sea y Koehler)

SISTEMA
Miembro del cuerpo que utiliza
Distancia recorrida por el miembro
Tipo de carga que desplaza
Para cada movimiento elemental, en función de las restantes consideraciones aplica un determinado tiempo de duración
Asigna a cada movimiento un tiempo standart predeterminado basado en la naturaleza del movimiento y condiciones
Clasificará según ocho categorías:

M.T.M.
(Method Time Measurement)
- Alcanzar
- Tomar
- Mover
- Girar
- Posicionar
- Desmontar
- Movimiento de cuerpo
- Movimiento de pierna y pie

Descomponer la tarea en tareas elementales 🡪
Duración tarea estudiada = la suma de los tiempos elementales
Es el más utilizado en la Industria, existiendo versiones MTM-1, MTM-2, MTM-3

Unidad de tiempo: TMU (time measurement unit) = dmh
0,00001 h = 1 TMU (dmh) 🡪 10000 TMU = 1 h
Los tiempos TMU en las tablas MTM, se refieren a una actividad ritmo de trabajo NORMAL con incremento del 11%:
111 Escala OIT (Actividad normal = 100)
83 Escala BSI (Actividad normal = 75)
67 Escala Bedaux (Actividad normal = 60)

MTM-2

Simplifica MTM-1 Utilizar cuando: Reduce los movimientos básicos
ciclo de trabajo > 1 min
ciclo no altamente repetitivo
pocos movimientos manuales simultáneos

Otras técnicas: MODAPTS

 

Teoría del Muestreo del Trabajo

Determinar nº observaciones tengo que realizar
Procedimiento: por estimación, por fórmulas estadísticas, por nomograma, por tabla de mundel

Tiempo como índice de actividad 🡪 objeto = determinación horaria de una tarea

Factores esenciales
Exactitud
En virtud de los tiempos calculados para una tarea, así será la exigencia a los operarios
en la realización de ia misma
Equidad
Los trabajos serán realizados por diferentes personas, con distintos tipos de habilidades, estados anímicos o diferentes condiciones
Tiempos de trabajo mal calculados = el caldo de cultivo ideal para el nacimiento de la mayoría de los problemas laborales

Observar las operaciones y sacar el tiempo observado y el factor de actuación/de ritmo asignado al operario

FA = actividad estimada / actividad normal
Valor atribuido

Tiempo básico = Tiempo observado ·
Valor tipo

 

Tabla de valoración de actividad
Distintas escalas: cada una establece un valor para actividad normal, actividad óptima y actividad máxima técnica
Tabla de conversión Curva de aprendizaje
A medida que aumenta el nº de ciclos, disminuye el tiempo o costo por ciclo
Tener en cuenta que los operarios tienen un proceso de aprendizaje: las tareas evolucionan y cada vez disminuye el tiempo
Si mido el tiempo en un momento y quiero saber en x días cómo será el ritmo, se utilizan estas curvas

Tiempos de trabajo:

K : FACTOR DE DESCANSO: fatiga, necesidades personales, ocupaciones accesorias, esperas inevitables, trabajo limitado, características intrínsecas del trabajo
tiempo estándar = tiempo de ciclo, incluye factores de descanso etc

3.2. Equilibrado del Proceso

Balance de Línea:

Proceso técnico y económico que busca equilibrar las cargas de trabajo para cada puesto en una secuencia de procesamiento. Todos trabajen a un tiempo óptimo
Conceptos:

Tiempo de ciclo de un puesto de trabajo
Cadencia por hora de un puesto de trabajo
Cuello de botella
Cadencia de un proceso
Tasa de utilización de un puesto de trabajo
Capacidad del proceso
Tasa de ocupación del empleado

Ciclo de producción
h/ud
Tiempo máximo acordado a cada puesto de trabajo para el cumplimiento de un conjunto de tareas
Intervalo de tiempo entre la salida de dos unidades consecutivas cuando el puesto de trabajo funciona a toda marcha. *Si en una operación saco 4 productos, por ejemplo, dividir entre 4
Para una línea no equilibrada: Ciclo de producción de la línea = Ciclo de producción del cuello de botella (+ lento = + tiempo)

Tiempo estándar
𝑡𝑐𝑒

Tiempo de ciclo = nº PT en paralelo → 𝑡𝑐 = 𝑛𝑒
Tiempo produccion por PT

𝑡𝑃𝑇

Capacidad de producción

Cadencia de la Línea
ud/h
Capacidad de producción =
Ciclo de producción → 𝑃𝑃𝑇 =
𝑡𝑐

Nº de unidades producidas por unidad de tiempo, generalmente en 1h
Si se expresa el ciclo de producción en horas, la cadencia por hora es igual al inverso del ciclo de producción
Para una línea no equilibrada: Cadencia de la línea = Cadencia del cuello de botella

60 min 60

Cadencia del Proceso
Cadencia = Ciclo de producción → 𝑃ℎ = 𝑡

Nº de unidades producidas por unidad de tiempo (por ejemplo, 1h) para el proceso en estudio Proceso secuencial / en serie Cadencia del proceso = cadencia del cuello de botella Proceso paralelo Cadencia del proceso = ∑ cadencia de cada PT
Tasa de utilización de un PT
% del tiempo efectivamente utilizado por un puesto de trabajo en el proceso productivo
Cadencia cuello botella

Proceso secuencial
Tasa utilizacion =
Cadencia puesto estudiado
Cadencia cuello botella

Ciclo prod etapa estudiada

/ en serie
Tasa utilización de puestos de una etapa =
=
Cadencia etapa estudiada
Ciclo prod cuello botella

Proceso paralelo
*Tiempo ciclo mayor = Tiempo cuello botella 🡪 por eso en el denominador, para que salga %
Tasa utilizacion = 100% (teoricamente)

Tasa de utilización del trabajador
Proporción del tiempo trabajado por el empleado en relación al tiempo estándar total de la tarea (en el caso de un empleado que efectúa una tarea que también utiliza una máquina)
Ejemplo: Tasa ocupacion trabajador = tiempo estandar−tiempo maquina
tiempo estandar

Cuando hay mezcla de serie y paralelo: hacer las de paralelo, y ya se tendrán todas en serie

*Preguntas

El factor de desempeño se evalúa únicamente en función del empleado observado  F: está asociado al cronometraje, depende también de la tarea que hace

Cuando un empleado es reemplazado por otro con un factor de desempeño diferente se deben recalcular los tiempos estándar
F: el tiempo estándar debe servir como referencia para quien sea

Los tiempos estándar son siempre mayores o iguales a los tiempos observados Para calcular el tiempo estándar se debe conocer el número de empleados que realizaran la tarea 🡪 F: los empleados no, el promedio se hace sobre el nº de observaciones

El factor de desempeño de una maquina será siempre de: 100%, porque se aplica a las personas, no a las máquinas

¿Cuál es la diferencia entre el ciclo de producción y el tiempo estándar? ciclo producción = tiempo cuello de botella. Puede coincidir o no, depende del PT que analices.

¿Cuál es la diferencia entre la capacidad y la cadencia de un puesto de trabajo? Es lo mismo, la diferencia es la unidad de medida: para la cadencia lo que sale en un ciclo de producción, y la capacidad una jornada, mes, etc.

En un diagrama analítico del proceso, una actividad de tipo “planificación y cálculo” se representa mediante: un circulo / un cuadrado / un triangulo / ninguna de las anteriores

Ver que es una transformación sobre el producto, en este caso el producto abstracto, siempre tiene que encajar en alguna actividad

El tiempo de duración de una tarea realizada por un operario cualificado, conocedor del trabajo y desarrollado a un ritmo normal se denomina: tiempo reloj / tiempo normal / tiempo tipo / ninguna de las anteriores
Si pusiera ..incluyendo suplementos y descansos 🡪 sería tiempo tipo