En este artículo presento un caso de estudio que demuestra la aplicación de la simulación de fabricación para el diseño de plantas. De hecho, el mejor momento para optimizar una nueva planta de fabricación es en la fase de diseño. No hay modificaciones costosas de equipos, ni reentrenamiento del personal, ni paradas mientras cambia el diseño de su planta. Todo se puede hacer en papel donde es mucho más barato hacer cambios.

Simulación de fabricación para el diseño de plantas complejas

El diseño de plantas es más fácil decirlo que hacerlo. Cuando está diseñando una nueva planta de fabricación, es sencillo optimizar una pequeña sección lineal del proceso, pero optimizar el sistema completo es muy difícil. Incluso con un uso experto de Excel, no puede tener en cuenta todas las limitaciones de recursos, la variación del proceso y la combinación de productos. El segundo problema es que la nueva información generada a través de las pruebas de proceso y el desarrollo del diseño es difícil de incorporar a su cálculo original.

Para crear un modelo útil de su diseño, necesita usar un software de simulación de fabricación (o simulación de eventos discretos), usamos Simul8 . Una vez que tenga el modelo, puede verificar su diseño para asegurarse de que cumple con todas sus especificaciones de diseño. Puede eliminar los riesgos del diseño probando la sensibilidad de sus suposiciones y evaluando los posibles puntos de falla. Esta información puede informar la dirección del trabajo de desarrollo.

Si desea optimizar su diseño, puede identificar los cuellos de botella y la infrautilización. Luego, pruebe iterativamente el cambio de tamaño y el reequilibrio del equipo hasta que identifique el uso más eficiente del capital.

Si le preocupan la sostenibilidad y los costos operativos, puede usar el modelo para realizar un seguimiento directo de los materiales, la mano de obra y los usos de energía y producir un P&L operativo detallado. Y finalmente, uno de los mayores beneficios de tener un modelo es que puede demostrar su diseño a las partes interesadas. Es increíblemente persuasivo al permitir que el director financiero y el director administrativo interroguen su diseño a través del modelo.

Creación de un modelo de simulación de fabricación

Al principio sea muy claro acerca de lo que está tratando de lograr. Es una trampa fácil tratar de modelar todo con un alto nivel de detalle. Una vez que comprenda lo que está tratando de lograr (con una idea o cómo puede hacer crecer el modelo en el futuro), comience a planificar qué información necesita. Recuerde que la clave es modelar solo lo que necesita modelar.

Cuando buscamos crear un modelo de sitio, consideramos cuatro partes:

• Proceso de fabricación: Cómo fluyen los materiales y cómo son transformados por el proceso.
• Materias primas: La cadena de suministro y el manejo de materiales. Llevar las materias primas a los
  procesos de fabricación.
• Distribución de productos: cómo se distribuye el producto a un almacén o al cliente.
• Administración: Cómo se gestionan las órdenes de venta, las órdenes de producción y la cadena de suministro.

Muy rara vez necesita el modelado de las cuatro partes con gran detalle y el proceso puede ser reemplazado por un proceso de caja negra. Por ejemplo, puede representar la fabricación como una actividad que mágicamente escupe un producto cada 5 minutos, especialmente si solo está interesado en la parte del sistema de distribución de productos.

Examinar cada parte del modelo del sitio es un artículo en sí mismo que dejaré para otro día. Aquí quería hablar un poco más sobre el modelado de la cancelación de la materia prima, antes de analizar un ejemplo del uso de la simulación de fabricación en un estudio de diseño de ingeniería.

Flujos de la cadena de suministro en la simulación de fabricación

Las cadenas de suministro suelen ser sistemas complejos. Aunque desde el punto de vista de la fabricación, el requisito es simple. Es decir, las partes correctas deben estar en el lugar correcto en el momento correcto. Por lo general, hay una tienda secundaria al lado del proceso donde se consumen las piezas. La tienda secundaria se reabastece en el almacén de la empresa, que a su vez se reabastece por un proveedor.

Si la gestión de inventario es irrelevante para los objetivos del modelo, puede ignorarla y simplemente suponer que no hay restricciones derivadas de la disponibilidad de materia prima. El extremo opuesto de esto es construir el modelo en torno a las operaciones de almacenamiento y modelar el reabastecimiento de las bahías y la recolección de piezas a través de listas de selección.

Modelado de tiendas secundarias en simulación de fabricación

La mayor parte del trabajo de Production Support 56 se centra en el proceso de fabricación. Sin embargo, a menudo nos interesa la reposición de las tiendas secundarias e incluso el inventario del almacén de la empresa. En estos casos, modelamos la línea de fabricación que consume stock y luego activa la reposición de las tiendas secundarias o el almacén de la empresa.

Para modelar esto, necesitamos una lista de materiales (BoM) para el proceso de fabricación. Cuando se activa el proceso de fabricación, se elimina el inventario de las tiendas secundarias. Si el inventario de la tienda secundaria cae por debajo de un nivel de reposición, desencadena un proceso de reposición. Esto toma un tamaño de lote definido de partes del almacén y las agrega a las tiendas secundarias. Si también estamos modelando el almacén, realizaremos un seguimiento del nivel de inventario de la pieza en el almacén y, si cae por debajo del nivel de reorden, desencadena un proceso de reorden, es probable que tenga un tamaño de lote de reorden más alto y tener un tiempo de espera más largo. Este ejemplo utiliza la gestión de inventario de extracción. Es igual de fácil modelar una gestión de inventario de inserción, en la que las piezas se entregan según una programación fija.

La belleza del modelado es que puede probar diferentes protocolos de gestión de inventario y ajustar los niveles de pedido y el tamaño de los lotes. Desde una perspectiva de diseño, puede usar el modelo para optimizar el tamaño de sus tiendas secundarias y los protocolos de gestión de inventario para garantizar el flujo fluido de sus procesos de fabricación.

Nuevo caso de estudio de simulación de diseño de planta de fertilizantes

Aquí sería útil hablar sobre un ejemplo del uso de la simulación de fabricación para respaldar los estudios de diseño de ingeniería de front-end (FEED). Nos encargaron proporcionar un modelo para demostrar un nuevo diseño de planta de fertilizantes. El modelo replicaría el nuevo diseño pero ejecutaría datos históricos de producción.

Los objetivos fueron:

• Valide y demuestre el nuevo diseño a todas las partes interesadas.
• Identificar los requisitos operativos para evitar que los camiones de reparto de materia prima formen colas en la vía pública.
• Ayude a dimensionar los silos de almacenamiento para garantizar que haya suficientes materias primas para 24 horas en caso de interrupciones en la cadena de suministro.

Método para realizar la simulación de fabricación de plantas de fertilizantes.

Production Support 56 creó un modelo informático dinámico del diseño de ingeniería y lo ejecutó utilizando los datos históricos de producción del cliente. El modelo simuló cuatro operaciones principales.

• Administración: Establecimiento de cronogramas de producción y manejo de inventarios de materia prima.
• Entrega de materias primas: Horarios de entrega, arribo, descarga y almacenamiento de materias primas.
• Fabricación de productos: Retiro y traslado de materias primas, fabricación de producto
  y carga de camiones cisterna de distribución.
• Distribución de producto: Limpieza, carga, distribución y devolución de cisternas de producto.

Valor resultante de la simulación de fabricación de la planta de fertilizantes

El modelo se convirtió en una parte importante del proceso de diseño de ingeniería y produjo más beneficios de los esperados originalmente, aquí hay algunos:

• Validación: se demostró que el nuevo diseño de ingeniería es capaz de cumplir con los
  objetivos de producción para todas las estaciones (primavera, verano y otoño) y evitar la acumulación de
  colas de camiones de reparto fuera de la entrada del sitio.
• Optimización del diseño: el equipo de ingenieros pudo eliminar los cuellos de botella y
  los equipos infrautilizados en la fase de diseño y, por lo tanto, proporcionar una mayor eficiencia de capital.
• Comunicación: el modelo se utilizó para demostrar e interrogar el diseño por parte de todas
  las partes interesadas.
• Plan de crecimiento: la empresa de fertilizantes pudo impulsar el diseño e identificar un
  plan de desarrollo para aumentar la producción en un 20 %.

Conclusión: utilice la simulación para mejorar los diseños

La simulación de fabricación es la herramienta perfecta para usar durante un estudio de ingeniería inicial. En ese punto del proyecto, la mayor parte de la información requerida está disponible. El modelo puede brindarle una visión real de su diseño y permitirle aprovechar al máximo su inversión de capital. También es invaluable como herramienta de comunicación, poder mostrar a todas las partes interesadas el diseño en acción y permitirles hacer preguntas es una excelente manera de generar confianza y aceptación.

Dr Michael Stephenson