factory phisics dennis garcia
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Factory
Physics Física de Planta
Ing. Dennis García Ocaña
IV CONGRESO NACIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y RAMAS TÉCNICAS
TARIJA, ABRIL DE 2014
Contenido
Introducción
Factory Physics: Que es?
Definiciones
Principios de la física de planta
Conclusiones
Introducción
Competitividad de las
empresas
Buen desempeño y mejoras
Desarrollo de productos
Mercadotecnica
Administración de RRHH
Finanzas
Gestión de la producción
(OM Operation
Management)
Para los japoneses, la gestión
de la producción debe ser
parte efectiva de la estrategia
de manufactura
Corrientes de OM en el
siglo XX La administración científica
Caracterizada por modelos racionales, deductivos, cuantitativos para analizar los sistemas de manufactura
La planeación de requerimientos de materiales (MRP)
Caracterizada por un sistema computarizado para la planeación integrada de la producción
Justo a tiempo (JIT)
Caracterizado por bajos inventarios, flujo de producción orientado al ambiente de manufactura.
Corrientes de OM
en el siglo XX La administración científica
Inaplicabilidad en la industria por la eliminación de restricciones
La planeación de requerimientos de materiales (MRP)
Clasificación de empresas A, B, C y D. Sólo el 9,5% clase A y el 60% clase C y D
Justo a tiempo (JIT)
Dificultades en su implementación, el TQM eclipsó al JIT
Surgimiento de la física de
planta En 1988 Hopp y Spearman,
hicieron una descripción del comportamiento básico de una planta, en una consultoría a IBM para desarrollar procedimientos más efectivos para el control de la producción
Encontraron relaciones muy fundamentales que no eran conocidas y abordadas en la literatura referida a la gestión de la producción
Uno de los participantes dijo: Why, this is like physics of the factory!"”
Que es Factory
Physics? Es una descripción sistemática del
comportamiento subyacente de los sistemas de manufactura, que permite a los ingenieros o gerentes trabajar con las tendencias naturales de los sistemas de manufactura para:
1. Identificar oportunidades para mejorar los sistemas existentes
2. Diseño de nuevos sistemas eficaces
3. Realizar las compensaciones necesarias para coordinar las políticas de las áreas dispares
Que es Factory Physics? Se entiende como la Ciencia de la Manufactura
que presenta modelos sistemáticos descriptivos (y
por ende globales) respecto al comportamiento
de los sistemas de producción de manera que los
ingenieros estén en capacidad de :
• Entender las bases que caracterizan
todo sistema productivo
• Intuir el comportamiento futuro de un
sistema determinado bajo ciertas
condiciones
• Sintetizar la información para
identificar los puntos críticos de
mejoramiento y tomar decisiones
certeras
DEFINICIONES Centro de trabajo (Workstation): Es el conjunto de una o más máquinas que
realiza una determinada función
Throughput (TH): Es el promedio de salidas de un proceso de
producción por unidad de tiempo
Inventario en proceso o trabajo en proceso (WIP Work In Process): El inventario entre el punto de inicio y fin de un
producto. No incluye el inventario de productos terminados
Tiempo de ciclo (CT Cycle Time): Es el tiempo promedio desde que se inicia un
trabajo al principio del flujo productivo hasta el final
Definiciones Son tres los parámetros los que nos ayudarán
a describir el sistema: La tasa del cuello de botella (rb), es la tasa del
centro de trabajo, que tiene la menor capacidad
Tiempo de procesamiento bruto (T0), es la suma de todos los tiempos de proceso promedio de cada estación en la línea de producción. Es el tiempo promedio que lleva una pieza en atravesar una línea vacía.
Inventario en proceso (WIP) crítico (W0), es el nivel de WIP para el cual una línea con parámetros rb y T0 sin variabilidad en el tiempo de procesamiento, alcanza su máximo flujo de producción, con el mínimo tiempo de ciclo. WIP0=rbT0.
La pregunta fundamental que se
debe responder la ciencia de la
manufactura es
¿Cuál es la relación existente entre
WIP, throughput y el tiempo de ciclo
en una línea de producción?
Ejemplo: La fabrica de monedas
La fabrica de monedas, consiste en una simple línea de producción que elabora monedas gigantes comercializadas en las fiestas patrias.
La línea consiste en 4 máquinas en serie, que tienen un proceso estable
Maquina 1: Corta una plancha de metal
Maquina 2: Estampa la cara del presidente en una cara y el escudo en la otra cara
Maquina 3: Realiza el borde de la moneda
Maquina 4: Limpia y pule la moneda
Cada máquina tarda exactamente 2 horas en realizar la operación
Ejemplo: La fabrica de monedas
Después de que cada moneda es procesada,
inmediatamente pasa a la siguiente máquina
La línea trabaja 24 horas al día, no existe tiempos
muertos y de espera
Se asume que el mercado es inmenso y que toda
la producción es vendida
Tiempo de proceso 2 hr/pza 2 hr/pza 2 hr/pza 2 hr/pza
Tasa de producción 0,5 pza/ hr 0,5 pza/ hr 0,5 pza/ hr 0,5 pza/ hr
Parámetros
El cuello de botella es la menor tasa de
producción rb=0,5 pza/hora o 12 piezas por
día
Como las tasas de producción son iguales,
la línea está balanceada
El tiempo de proceso bruto es la suma de los
tiempos de cada estación T0=8 horas
Trabajo en proceso crítico W0=0,5*8=4 pzas
POR QUE?
Principios de la dinámica de
planta
WIP=1
Principios de la dinámica de
planta
WIP=1
T= 0 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=1
T= 2 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=1
T= 4 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=1
T= 6 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=1
T= 8 horas
T=T0
Principios de la dinámica de
planta
WIP=1
T= 10 horas
T= T0+2
Principios de la dinámica de
planta
WIP=1
T= 12 horas
T= T0+4
Principios de la dinámica de
planta
WIP=1
T= 14 horas
T= T0+6
Principios de la dinámica de planta WIP=1
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1
Principios de la dinámica de
planta
WIP=2
T= 0 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=2
T= 2 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=2
T= 4 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=2
T= 6 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=2
T= 8 horas
T=T0
Principios de la dinámica de
planta
WIP=2
T= 10 horas
T= T0+2
Principios de la dinámica de
planta
WIP=2
T= 12 horas
T= T0+4
Principios de la dinámica de
planta
WIP=2
T= 14 horas
T= T0+6
Principios de la dinámica de planta WIP=2
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1
2 8 100% 0,250 50% 2
Principios de la dinámica de
planta
WIP=3
T= 0 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=3
T= 2 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=3
T= 4 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=3
T= 6 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=3
T= 8 horas
T=T0
Principios de la dinámica de
planta
WIP=3
T= 10 horas
T= T0+2
Principios de la dinámica de
planta
WIP=3
T= 12 horas
T= T0+4
Principios de la dinámica de
planta
WIP=3
T= 14 horas
T= T0+6
Principios de la dinámica de planta WIP=3
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1
2 8 100% 0,250 50% 2
3 8 100% 0,375 75% 3
Principios de la dinámica de
planta
WIP=4
T= 0 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=4
T= 2 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=4
T= 4 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=4
T= 6 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=4
T= 8 horas
T=T0
Principios de la dinámica de
planta
WIP=4
T= 10 horas
T= T0+2
Principios de la dinámica de
planta
WIP=4
T= 12 horas
T= T0+4
Principios de la dinámica de
planta
WIP=4
T= 14 horas
T= T0+6
Principios de la dinámica de planta WIP=4
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1
2 8 100% 0,250 50% 2
3 8 100% 0,375 75% 3
4 8 100% 0,500 100% 4
Principios de la dinámica de
planta
WIP=5
T= 0 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=5
T= 2 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=5
T= 4 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=5
T= 6 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=5
T= 8 horas
T=T0
Principios de la dinámica de
planta
WIP=5
T= 10 horas
T= T0+2
Principios de la dinámica de
planta
WIP=5
T= 12 horas
T= T0+4
Principios de la dinámica de
planta
WIP=5
T= 14 horas
T= T0+6
Principios de la dinámica de planta WIP=5
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1
2 8 100% 0,250 50% 2
3 8 100% 0,375 75% 3
4 8 100% 0,500 100% 4
5 10 125% 0,500 100% 5
Principios de la dinámica de
planta
WIP=9
T= 0 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=9
T= 2 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=9
T= 4 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=9
T= 6 horas
Principios de la dinámica de
planta
WIP=9
T= 8 horas
T=T0
Principios de la dinámica de
planta
WIP=9
T= 10 horas
T= T0+2
Principios de la dinámica de
planta
WIP=9
T= 12 horas
T= T0+4
Principios de la dinámica de
planta
WIP=9
T= 14 horas
T= T0+6
Principios de la dinámica de planta WIP=9
T= 16 horas=2T0
WIP CT %T0 TH %rb THxCT
1 8 100% 0,125 25% 1
2 8 100% 0,250 50% 2
3 8 100% 0,375 75% 3
4 8 100% 0,500 100% 4
5 10 125% 0,500 100% 5
9 18 225% 0,500 100% 9
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TH
WIP
TH vs WIP
(W0,rb)
1/T0
0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
CT
WIP
1/rb
CT vs WIP
(W0,T0)
Ley de Little
Establece una importante relación entre el WIP, el Tiempo de Ciclo (CT) y el Throughput (TH).
WIP=THxCT Cuanto más largo sea el tiempo de ciclo, menor es el throughput con un nivel de
inventario constante.
Ley del mejor desempeño:
El mejor tiempo de ciclo es el que
corresponde al nivel crítico de inventario
W0.
El tiempo de ciclo mínimo para un
determinado nivel de WIP, w, está dado
por
𝐶𝑇𝑚𝑒𝑗𝑜𝑟 = 𝑇0, 𝑠𝑖 𝑤 ≤ 𝑊0
𝑤𝑟𝑏 , 𝑒𝑛 𝑜𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑎𝑠𝑜
Ley del mejor desempeño: Para un nivel dado de inventario w, el mayor
throughput, rb, se obtiene cuando el nivel de inventario es igual o mayor que el nivel crítico W0,
y es igual a rb, o sea la tasa del cuello de botella.
La máxima producción para un determinado nivel
de WIP, w, está dado por
𝑇𝐻𝑚𝑒𝑗𝑜𝑟 = 𝑤
𝑇0 , 𝑠𝑖 𝑤 ≤ 𝑊0
𝑟𝑏 , 𝑒𝑛 𝑜𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑎𝑠𝑜
Peor caso
T= 0 horas
Peor caso
T= 8 horas
Peor caso
T= 16 horas
Peor caso
T= 24 horas
Peor caso
T= 32 horas
CT=wT0
CT=4x8=32 horas
TH=1/T0=4/32=1/8
TH vs WIP Peor Caso
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TH
WIP
Mejor caso
Peor caso
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
CT
WIP
CT vs WIP Peor Caso
Mejor caso
Peor caso
Ley del peor desempeño
El peor caso de tiempo de ciclo
para un determinado nivel de WIP, w, está dado por 𝐶𝑇𝑝𝑒𝑜𝑟 = 𝑤𝑇0
El peor caso de producción para
un determinado nivel de WIP, w, está dado por 𝑇𝐻𝑝𝑒𝑜𝑟 = 1
𝑇0
Ley del peor desempeño práctico
Existe una gran brecha entre el mejor y peor desempeño
En la realidad no existe empresa que trabaje en ambos extremos
¿Puede existir un desempeño intermedio que:
Divida el buen y mal desempeño de la línea y
Que sea medible?
Ejemplo: 3 trabajos y 4
estaciones
State Vector State Vector
1 (3,0,0,0) 11 (1,0,2,0)
2 (0,3,0,0) 12 (0,1,2,0)
3 (0,0,3,0) 13 (0,0,2,1)
4 (0,0,0,3) 14 (1,0,0,2)
5 (2,1,0,0) 15 (0,1,0,2)
6 (2,0,1,0) 16 (0,0,1,2)
7 (2,0,0,1) 17 (1,1,1,0)
8 (1,2,0,0) 18 (1,1,0,1)
9 (0,2,1,0) 19 (1,0,1,1)
10 (0,2,0,1) 20 (0,1,1,1)
Mejor caso
Peor caso
Ley del peor desempeño práctico
Tenemos w = trabajos en el sistema, N = Nro. de estaciones en linea, y t = tiempo de proceso en cada estación:
CT(una estación) = (1 + (w-1)/N) t
CT(linea) = N [1 + (w-1)/N] t
= Nt + (w-1)t
= T0 + (w-1)/rb
La ley de little TH= WIP/CT
= [w/(w+W0-1)]rb
Ley del peor desempeño práctico
El peor caso práctico (PWC practical
worst case) del tiempo de ciclo para un
determinado nivel de WIP, w, está dado
por 𝐶𝑇𝑃𝑊𝐶 = 𝑇0 +𝑊−1
𝑟𝑏
El PWC de producción para un
determinado nivel de WIP, w, está dado
por 𝑇𝐻𝑃𝑊𝐶 =𝑤
𝑊0+𝑤−1𝑟𝑏
TH vs WIP
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
TH
WIP
Mejor caso
Peor caso practico
Peor caso
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
CT
WIP
CT vs WIP
Mejor caso
Peor caso practico
Peor caso
Conclusiones
La Física de planta permite analizar el
comportamiento de la producción a partir
de relaciones matemáticas
Los parámetros más importantes son la tasa
de cuello de botella, el tiempo de
procesamiento bruto y el trabajo en proceso
Es una herramienta que nos puede ayudar en
la simulación de los sistemas productivos de
manufactura
MUCHAS
GRACIAS
dennisgarcia1@gmail.com
www.docentes.uto.edu.bo/ngarciao
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