A. Formulación del problema

Para contextualizar el proceso, en la fig. 2 se presenta la representación gráfica a manera de diagrama de flujo donde se identifican las diferentes etapas y actividades del proceso de elaboración de suelas termoplásticas.

Fig 2 Flujograma del modelo. 

Uno de los principales problemas que se observó, fue los grandes arrumes que se forman en las actividades manuales debido a que la primera parte del proceso es muy automatizada. Uno de los primeros procesos es el de inyección y éste es automatizado, pues las máquinas termoplásticas dan forma a las suelas mediante moldes diseñados previamente y pocos empleados son encargados de éste, porque sólo deben quitar las suelas ya moldeadas por la máquina. Desde este punto hasta que las suelas son finalmente empacadas todo es manual, así que se forman grandes colas de pares de suelas esperando ser manipuladas en el resto de las actividades. Todas estas demoras en cada uno de los servicios hacen que en muchos casos no se pueda cumplir con el tiempo de entrega de los pedidos a los clientes teniendo que pactar nuevos plazos de despacho.

B. Recopilación y modelado de datos

Durante el modelamiento del proceso de producción de suelas termoplásticas se tuvieron en cuenta las variables descritas en la tabla I que fueron identificadas a partir de una observación realizada al proceso real.

Posteriormente, se ajustaron las variables asociadas al modelo utilizando el software @Risk y los resultados de dichos ajustes se encuentran a continuación en la Tabla II.

C. Elaboración de un modelo formal

Para la elaboración de un modelo formal que representara el proceso de elaboración de suelas termoplásticas, se utilizó el software Simul8®, donde se tuvo en cuenta la conceptualización del modelo y la descripción realizada anteriormente, al mismo tiempo que se emplearon las distribuciones ajustadas previamente para los diferentes centros de trabajo. El proceso detallado es descrito a continuación.

A la empresa llegan pedidos de pares de suelas termoplásticas según una distribución average con media de 1,36433 minutos (es decir, llega un par de suelas como pedido), después estos pedidos pasan a una cola de pedidos mientras la materia prima llega (termoplástico) y pueda ser transformada. Para este modelo, se asume que la entrada de materia prima es infinita, ya que la empresa nunca ha tenido ningún tipo de inconveniente con los proveedores en cuanto a disponibilidades de ésta.

Posteriormente, la materia prima entrante es inspeccionada por dos operarios bajo una distribución triangular con un valor mínimo de 1,9665, valor más probable y máximo iguales a 2,78; además según datos suministrados por la empresa, el 20% de materia prima no cumple con las especificaciones y es devuelta a los proveedores, por lo que este porcentaje se convierte en una salida en el modelo.

Luego, la materia prima es almacenada para luego pasar a la inyección donde los pedidos de pares de suela comienzan a ser atendidos. Existen dos máquinas de inyección, cada una con capacidad para producir 3 pares de suelas y cada par de suelas necesita de 0,33 kg de termoplástico para que su molde quede hecho, luego, cada máquina al procesar 3 pares de suelas al mismo tiempo necesita ser cargada con 1 kg de materia prima; ambas máquinas trabajan bajo la distribución Weibull, pero con parámetros diferentes. En este proceso de inyección están involucrados 2 empleados, 1 por cada máquina.

Posterior a la inyección, las suelas son almacenadas hasta que en total haya 70 pares de suelas en almacén y luego son llevadas a pulido y corte donde esperan para que se les realice este proceso que se distribuye triangularmente con un valor mínimo de 1,2428; un valor medio de 1,789 y un valor máximo de 2,92 (todos en minutos) para los dos centros de trabajo dispuestos en esta actividad y son necesarios 2 operarios para ello.

Una vez pulidos los pares de suelas, pasan a esperar por ser pintados por un operario que trabaja bajo una distribución uniforme con un valor mínimo de 1,1418 y un máximo de 3,7917 minutos. Cada par de suelas se somete al cepillado, cardado y espazolado por alguno de los dos operarios encargados de dicha función que con la ayuda de una cepilladora y cardadora completa esta acción con una distribución normal de media 2,45 minutos y una desviación estándar de 0,3572 y posteriormente pasan a la cola de espera de inspección.

Los pares de suelas esperan a ser inspeccionados bajo una distribución y según estimaciones de la empresa, cerca del 10% de los pares de suelas tienen imperfecciones y necesitan volver al cepillado, cardado y espazolado. Aquellos parees (suelas que no tienen ningún tipo de imperfección) pasan a ser almacenados hasta completar 70 pares, como en el proceso de inyección, para ser empacados.

El empaque es realizado por dos personas y según los datos tomados por los investigadores encargados de esta modelación, esta actividad se distribuye de manera normal con una media de 1,9769 minutos y una desviación estándar de 0,9136 y de esta manera los pares de suelas quedan listos para ser entregados al cliente.

El sistema se modela desde las 8:00 am hasta las 6:00 para un total de 10 horas de trabajo diarias y teniendo en cuenta que la empresa labora 5 días a la semana. El tiempo de simulación decidido por los investigadores es de 1 semana, tiempo considerado suficiente para realizar conclusiones según los modeladores de este proceso.

D. Verificación y validación

La verificación es un elemento fundamental en la simulación de sistemas discretos, dado que es el proceso por el cual se comprueba que la lógica del modelo computacional corresponda con el modelo conceptual y los requisitos de diseño de éste, es decir, que el modelo sea lo que los diseñadores de éste piensan que es similar al descrito por Izquierdo ^[9].

Por lo anterior, para la verificación del modelo de simulación realizado se utilizaron técnicas como las trazas de simulación, donde se realiza el seguimiento del flujo de las entidades (pares de suelas, en este modelo) a través de cada sección del modelo y en el modelo completo, con el objetivo de determinar si su comportamiento y lógica son adecuadas. ^[10]. El software Simul8® permite ver el comportamiento de los pares de suelas a través del sistema. Al realizar la corrida del sistema se concluyó que el comportamiento y dinámica de estas es adecuada, ya que se comporta como se esperaba.

También se hizo la verificación del modelo mediante el método de degradación analizando el comportamiento del modelo computacional en condiciones extremas, esto fue aplicado tanto para los valores de entrada o variables exógenas como para los parámetros y variables internas ^[10]. Para este método de verificación se procedió a cambiar la distribución de la llegada de pedidos, esta variable de entrada tomó un valor fijo de un pedido por minuto, por lo que, si la estructura del modelo era coherente y confiable se esperaba que, en una jornada de 10 horas, que equivale a un día laboral, llegaran 600 pedidos (10 jornada horas * 60 minutos) aunque en la realidad en el último minuto no llegan pedidos, así que el valor de la llegada de pedidos debía ser 599.

Con el objetivo de incrementar el nivel de credibilidad y aceptación del modelo se realizó la validación, de esta manera podríamos asegurar que el modelo representaba el comportamiento real del sistema y podía ser utilizado para futuros experimentos cuyos resultados permitirían a las directivas de la empresa tomar decisiones pertinentes (Banks, 2010). Por eso, para averiguar si el modelo producía resultados cercanos a la realidad, era fundamental conocer la opinión de aquellas personas inmersas en el proceso, por lo que la intuición de expertos fue una técnica importante para validar el modelo representado.

El modelo realizado en el software Simul8® fue presentado al encargado de producción y a uno de los gerentes de la empresa. El jefe de producción manifestó que gráficamente se veía un modelo muy parecido a lo que en realidad se da en el proceso. Por otro lado, las grandes colas presentadas en el pulido y pintura efectivamente se hacen en la realidad y de hecho fue uno de los problemas que fue planteado al inicio, ya que estas actividades se desarrollan casi en su totalidad de forma manual mientras que al ser la inyección una actividad automatizada, los pares de suelas salen a mayor velocidad y por ello se estancan antes de los procesos manuales, lo que en verdad produce que los tiempos de entrega de los pedidos de suelas se tengan que extender.

Finalmente, basados en las opiniones de personas expertas en el proceso que se está simulando y en todas las consideraciones descritas previamente, el modelo representado es válido, su comportamiento se aproxima a lo que sucede en el proceso real y permite continuar para analizar de lleno los resultados arrojados.

E. Análisis de sensibilidad

Para analizar qué tan sensible era el modelo representado en Simul8®, se realizaron cambios en la tasa de llegada de los pedidos, los parámetros del tiempo de cepillado, cardado y espazolado, y el número de suelas que requerían ser almacenadas antes de pasar a pulido y empaque.

Se realizaron entonces dos cambios en la llegada de pedidos, primero teniendo una distribución Average con media de 1 minuto y un segundo cambio con la misma distribución, pero con una media de 2 minutos. Con estos ajustes se observaron variaciones significativas en las colas del pulido y de pintura, sin embargo, no se presentan cambios abruptos en las demás variables tenidas en cuenta para esta modificación.

En otro escenario, se cambió la media de la actividad de cepillado, cardado y espazolado a una de 2 minutos y se observó que los cambios en las variables no son significativos, incluso el número de pares de suelas terminadas en promedio es igual al de la situación inicial. Al incrementar la media a 3 tampoco se observaron mayores cambios.

Por último, se cambió el número de suelas que requerían ser almacenadas antes de pasar a pulido y empaque. Inicialmente, se probó pasando de 70 pares a 50, luego también se probó con 90 pares y los resultados no fueron muy diferentes a los valores originales, tan sólo en el número de pares de suelas terminadas en promedio se ve una pequeña diferencia al igual que en la cola promedio del pulido, pero los cambios no son significativos. Por lo tanto, con base en los cambios analizados el modelo representado en simul8® no mostró cambios fuertes al modificar tasas y parámetros.

A. Estado actual

Antes de plantear los posibles escenarios para resolver los problemas y puntos críticos del modelo, es apropiado exponer cuáles son éstos. Para ello, se analizó una simulación de 5 días de 10 horas laborales.

En la simulación se evidenció una cola significativa antes de la tarea de pintura, lo cual hacía que las tareas consecutivas a la pintura no tuvieran material (suelas) para trabajar y el tiempo de ocio se incrementara. Por otra parte, el almacenamiento de los 70 pares de suelas (antes de pulido y corte y de empaque) hacía que se perdiera tiempo mientras se esperaba que éstas fueran recolectadas.

En la Tabla III se observa que 7 de los 11 operarios tenían una utilización inferior o igual al 70%, lo cual se traducía en muchos empleados ociosos y/o innecesarios.

B. Análisis de escenarios y escenario solución

Para dar solución a los problemas visualizados en el modelo, se plantearon tres escenarios que fueron simulados en el modelo para observar su comportamiento y posteriormente elegir el escenario solución teniendo siempre en cuenta que dicho escenario no debía ser de compleja implementación para la empresa, así se estaría planteando una solución real y factible.

El escenario 1 tenía como objetivo disminuir la cola de pintura añadiendo un puesto de trabajo en dicha área, ya que teniendo en cuenta que la utilización de los operarios destinados a inyección era muy baja, uno de ellos sería trasladado a la sección de pintura para cubrir el nuevo puesto de trabajo, de esta manera la cola en esta sección sería menor y los operarios en el cepillado, corte, espazolado y empaque tendrían más pares de suelas para trabajar.

Con los cambios aplicados al modelo para el escenario 1 se cumplió con el objetivo de disminuir la cola del proceso de pintura, ésta tuvo una disminución del 98,76%. El tiempo de ocio de los operarios de los procesos de cepillado, cardado, espazolado y empaque también disminuyó, pero se presentó un aumento significativo en el tamaño de la cola de la inspección 2 debido a que la sección de pintura despacha suelas más rápido y éstas quedan estancadas en el proceso de inspección, el cual sólo cuenta con un operario.

En otro caso, el escenario 2 tenía como objetivo aumentar la utilización de los centros de trabajo bajo el supuesto de no tener que esperar el almacenamiento de 70 pares de suelas luego de la inyección e inspección, ya que esta espera ocasiona que los centros de trabajo permanezcan en ocio una gran proporción de tiempo.

Para analizar los resultados del segundo escenario, se hicieron dos experimentos con respecto a la cantidad de pares de suelas que debían esperar para pasar al siguiente proceso. En el primer caso se redujo a la mitad de los pares de suelas (35 pares) y tal como se esperaba, el porcentaje de utilización aumentó en la mayoría de los procesos, aunque en pequeñas proporciones, por lo tanto, se evaluó la opción de que la empresa no tuviera un requisito de pares de suelas almacenadas para pasar de proceso. Sin embargo, al igual que el experimento anterior, el porcentaje de utilización en los centros de trabajo aumentó, pero muy poco. De esta manera, pudo observarse que la política del número de suelas requeridas en almacenamiento para pasar de un proceso a otro no afectaba el tiempo de producción de cada uno de los procesos.

El último escenario planteado tenía el objetivo de disminuir las colas de pintura e inspección de suelas tomando como supuesto que las colas de dichos subprocesos disminuirían si se añadía un puesto de trabajo a cada una de estas actividades y con esto, el tiempo de ocio de los operarios en el cepillado, cardado, espazolado y empaque también disminuiría. Lo anterior se haría trasladando un operario de inyección a la sección de pintura, ya que la utilización de los operarios destinados a inyección es muy baja y así la cola en pintura sería menor. Por último, un nuevo operario tendría que ser contratado para que se dedicara exclusivamente a la inspección de las suelas.

Aplicar este tercer y último escenario permitió que las colas en el proceso de pintura e inspección disminuyeran significativamente en un 98,76% y 93,94% respectivamente. También se encontró que el tiempo de ocio en el proceso de cepillado, cardado y espazolado disminuyó en un 81,41% y el de pintura un 50,36%.

Con los resultados obtenidos en los escenarios planteados en el diseño de experimentos, se analizó que la empresa de producción de suelas termoplásticas debía realizar las siguientes modificaciones:

Asignar una nueva función a uno de sus empleados de inyección (operario 4), teniendo en cuenta que el tiempo de ocio de éste en la tarea de inyección es del 89,48%. Este operario también trabajaría en la tarea de pintura, para esto se debe disponer de un nuevo centro de trabajo.

Con el nuevo centro de trabajo se eliminaría la cola en la tarea de pintura y por esto llegarían más pares de suelas a las tareas posteriores (CCE, inspección 2 y empaque) por lo que en la inspección 2 se generaría una nueva cola, dado que solo hay dos operarios destinados a la inspección de materia prima (inspección 1) e inspección de suelas (inspección 2). Para eliminar este cuello de botella se sugiere contratar un nuevo empleado que esté asignado sólo a la sección de inspección de suelas.