ANALISIS Y OPTIMIZACION DEL PROCESO PRODUCTIVO DE LA EMPRESA DE FABRICACION DE CALZADOS “DAVIERA” A TRAVES DE UN MODELO DE

SIMULACIÓN CON ARENA ROCKWELL

ARANIBAR HUERTA CHRISTIAN / ROJAS ALVAREZ MAX / CERVANTES FERNANDO

Aranibarhuerta@gmail.com

Universidad Católica de Santa María - Programa Profesional de Ingeniería IndustrialCentro de Investigación en Modelación y Simulación

Arequipa-Perú 2014

RESUMENEl siguiente documento presenta un modelo de simulación que describe y explica el procedimiento actual de fabricación de calzado para la empresa Daviera Calzado ubicada en la ciudad de Arequipa, Entidad Privada que viene laborando desde el año 2009 hasta la actualidad. En el análisis del proceso de fabricación se elaboró un serie de metodologías de estudio y se registró cada una de las actividades en las condiciones actuales cada área, así como el análisis de cada variable a estudiar y también el estudio de cada hipótesis para problemas que existían en la empresa que permitieran mejorar y optimizar todos los procedimientos en general. Para obtener dicha optimización se tuvo que realizar un estudio de tiempos cronometrados para poder obtener una distribución para poder llegar a resultados como los tiempos de espera en cada máquina, materiales en cola y utilización de los operarios; lo cual conversando con los dueños es el mismo modelo optimizado el que se desea implantar . Adicionalmente se probaron las distintas hipótesis y mejoras para verificar si es que se lograba una mejora considerable con un costo no tan elevado , lo cual se logró probando varios modelos , y el resultado final fue satisfactorio tanto para la empresa como para el grupo de trabajo , reduciendo tiempos ociosos , y de espera de materiales.

Palabras clave: simulación, tiempos ociosos, tiempos de espera, metodologías, materiales en cola, entidad y optimización de procesos.

ABSTRACTThe next paperpresentsa simulation modelwhich describes andexplains the currentmethod of manufacturingshoesfootwearcompanyDavieralocated in the cityofArequipa,Private Entitynextlaboringsince 2009to the present.In the analysisof the manufacturing processa serialstudy methodologiesaredevelopedand recordedeach of theactivitiesunder the current conditionseach area as wellas theanalysisof each variableto study andalsostudy eachhypothesistoproblems that existedin the companythat will further improveand optimizeall proceduresingeneral.Forthisoptimizationhad todo atimedtime studytoobtain a distributionto reachresultsaswaiting timeson each machine, and usematerialsqueueof operators; talkedwith ownersfouris the same modeloptimizedto beimplemented.Additionallythe differenthypothesesand improvementsto verifyifa significant improvementwas achievedwithrelatively low cost, which was achievedby testingvarious models,and the endresult was satisfactoryfor boththecompany and theworking groupwere tested, reducingidle time, and standbymaterials.

Keywords:simulation,idle time, waiting times, methodologies, materials queuedentity andprocess optimization.

INTRODUCCION

Son muchos los productos que no pasan de moda pero que requieren modernizarse, o presentar un valor agregado, es el caso de la industria de calzados en el Perú que se caracteriza por ser

competitivo, con participación de variadas marcas tanto nacionales como extranjeras. Por otro lado, es un producto que ha dado espacio para la diferenciación (por género, por grupo etéreo, por uso, entre otras) y constituye una industria muy diversificada que abarca una gran variedad de

materiales (tela, plástico, caucho y cuero) y productos, desde los tipos generales de calzado para hombre, mujer y niños hasta productos más especializados, que cambia temporada tras temporada siguiendo las últimas tendencias en moda.

La industria del calzado en el Perú es un sector relevante en la economía por su participación y la generación de puestos de trabajo. Se considera como una de las actividades minoristas más importantes. De hecho, las empresas peruanas dedicadas a la industria de calzado suman aproximadamente 4,500, de las cuales se determina que solamente el 20% son formales y el 80% restante son informales. Se estima que esta industria mueve anualmente S/. 500 millones en todo el Perú, de esta cifra, s/. 350 millones corresponden a mercado informal y contrabando. Además, ésta cadena productiva tiene un efecto multiplicador sobre otras ramas de la economía nacional. Sin embargo, durante el año 2009 la industria del calzado se contrajo, debido al lento crecimiento de la producción.

La principal razón es que esta industria es altamente globalizada y, por ende, altamente sensible a los cambios en la competitividad internacional y el dinamismo de las economías internacionales.

Dentro de los competidores extranjeros, el ingreso masivo de los calzados chinos al país está causando que la industria peruana se vea afectada, los cuales ingresan de manera bastante agresiva con grandes volúmenes de importación a muy bajo precio. De esta forma el siguiente trabajo tiene como propósito determinar las perspectivas que existen para promover el desarrollo y competitividad de la Empresa Daviera Calzados del sector calzado, en función a las expectativas existentes sobre un inminente crecimiento comercial del Perú, determinado por las negociaciones y acuerdos nacionales e internacionales.

MARCO TEORICO

La simulación es una técnica computacional que permite representar sistemas en forma dinámica teniendo en cuenta la naturaleza estocástica de algunos procesos. El comportamiento variable del sistema en el tiempo (componente dinámico) es considerado en el análisis, al igual que la aleatoriedad de los posibles eventos que pueden ocurrir (componente estocástico) durante el desarrollo de la simulación; desde una perspectiva analítica estos aspectos representan una ventaja considerable frente a otras técnicas

que permiten estudiar un sistema en forma estática y determinística. Otro componente a considerar es la capacidad de animar el movimiento de las entidades que fluyen dentro del modelo, lo que permite estudiar el comportamiento del sistema durante el transcurso del periodo de simulación.

De esta manera el siguiente trabajo aplica los modelos de simulación al sector de la industria de calzado, específicamente al área de producción donde se generaron modelos para la empresa Daviera Calzados; este modelo de simulación describe las operaciones dentro del área de producción el cual fue utilizado para comparar diversas opciones del proceso, tanto como para asignar recursos, como para realizar análisis de costos. Con el uso de los modelos de simulación se realizó modelos en los cuales se diseñó un nuevo proceso el cual aumenta la eficiencia del proceso de calzado en el área de producción, también se reduce la utilización de las máquinas que realizan el conformado; sin afectar la calidad del producto final.

PROCESO SE PRODUCCIÓN DE CALZADOS

El proceso de producción de calzados Daviera comienza con el traslado de la materia prima a su respectiva área de proceso, tanto el cuero, la tela y la suela se dirigen al segundo piso que es el área de cortado y cosido, mientras que el caucho1 es llevado al área de formado para su respectivo proceso, el cuero es tendido en la cortadora con sus respectivos moldes para que después la maquina haga el respetivo corte, el mismo proceso sigue la tela y la suela. En área de formado del caucho, la plancha de caucho es cortado y pesado para luego ser colocado en los hornos moldes donde serán moldeados durante 20 minutos.

En el área de cortado y cosido existen 6 máquinas de coser que se dividen 2 para el cosido del cuero, 2 para el cosido de la tela y 2 para el ensamblaje del cuero y de la tela, apiladas 15 piezas ensambladas se trasladan al área de maquinado que se encuentra en el primer piso, en ahí la pieza se empasta para que cuando se modele tengo una forma ovalada, de ahí se pasa al área de modelado donde después de empastarlo se le da forma al calzado, luego pasa al conformado de talón donde se le da forma a la parte trasera del calzado, de eso pasa a vaporizado y aplicado.

1Caucho es el material con el que se realiza las suelas, la base del mismo zapato.

Por otro lado al mismo tiempo se realiza el cortado de suela por el mismo procedimiento que el de cortado de cuero y tela, cortadas la suela en grupo de 16 es trasladado al área de preparado de orma donde se pega la suela con un pie falso1

para que luego sea unida con la pieza vaporizada, seguido por el montaje de punta2 que consiste en darle forma y tamaño al calzado, luego se pasa al conformado de costado y cerrado de talón en esta sitio se da forma a todo el calzado en si para luego pasar al área de conformado que no es más que el área de control de calidad donde se arregla las imperfecciones, luego mediante una faja transportadora se traspasa las piezas ensambladas a área de despintado y aplicado de pegamento que se realiza con una lija y una jeringa de pegado para luego pasar por una máquina de secado y reactivado que consiste en preparar el pegamento en el punto exacto para ser ensamblada con las planta de caucho, después del pegado el calzado se coloca en una prensa de calzado que consiste en pegar el zapato a una presión alta sin malograr el calzado, después de se coloca en una mesa por 2 minutos para que enfrié y no se deforme, después se desmolda el pie falso1 para que el calzado sea maquillado y pulido que consiste en lustrar el calzado para su respectivo empaquetado.

El empaquetado se realiza de 2 formas ya que si es para exportar los calzados de embolsan en grupos de 2, luego apilados en grupos de 15 bolsas para luego ser trasladadas al almacén de productos terminados, por otra parte los calzados para el mercado local se colocan en cajas en grupos de 2 para luego ser apilados en grupos de 7 cajas y ser trasladados al almacén de productos terminado

Modelo de simulación

El proceso y procedimiento actual fue descrito modelado en Arena14.03, con base a la descripción del proceso de producción de calzados Daviera(Figura1.0)

2Montaje de punta es un procedimiento manual que une la punta con la base del zapato. 3Arena Rockwell, programa simulador de modelos para cualquier tipo de empresa.

Con la información y detalle de la toma de tiempos en cada área serealizó este modelo simulado se estableció un primer análisis donde se pudo identificar los principales puntos críticos del proceso como los tiempos de espera en cola, los tiempos ociosos4 de las máquinas y trabajadores/operarios y la capacidad de producción de la planta.

Con el resultado final y analizando todos los aspectos de la empresa, seconsideró plantear un nuevo modelo, incluyendo el traslado de máquinas , y la implementación de nuevas maquinarias con estas hipótesis planteadas por el grupo fue modelado con el propósito de reducir los tiempos en cola y aumentar la producción diaria, analizado los factores económicos y de espacio. Los resultados obtenidos del modelo sirvieron para poder plantear nuevos escenarios para identificar las deficiencias de la empresa y mejorar de una manera productiva y con un costo racionable.

Recolección de dato

Se realizó un estudio cronometrado en la obtención de datos de los tiempos de producción en cada estación y cada área , este procedimiento se realizómediante observación, entrevistas, datos históricos con la ayuda de los operarios. Dicha recolección de datos se realizó mediante observación directa, la recolección se realizó durante 2 semanas, y por medio de las entrevistas y preguntas se obtuvo los datos que son constantes, mediante los datos históricos de la empresa se obtuvo las fallas y/o mantenimientos de la empresa.

Según los datos recolectados con fuente de la observación y por datos históricos se establecieron las distribuciones a los diferentes procesos que representa la simulación con la herramienta denominada Input Analyzer que es un complemento de Arena Rockwell. Los datos obtenidos fueron los siguientes:

Tabla 1. Distribuciones probabilísticas procesos:

PROCESO DISTRIBUCIONCortado de cuero NORM( 2 , .3 )Cocido de cuero 1.85+LOGN( 0.0694 , 0.0489 )Cortado de tela NORM( 2 , .3 )Ensablaje de cuero 1Cosido de tela 1.47+0.15*BETA( 0.946 , 0.723 )Pesado de corcho 2.14+WEIB( 1.28 , 4.18 )Formado 1Empastar 1Modelado 1Conformado de talon 0.39+0.28*BETA( 4.43 , 3.79 )

4Tiempos ociosos , son tiempos cuando la maquina no es usada y se desperdicia tiempo y energía eléctrica.

Conformado de costado

0.44+LOGN(0.203,0.0676)

Pegado 1Enfriado 1Prensado 1Embolsado 1Encajonado 1Vaporizado y aplicado de pegamento

1

cortado 1montaje de punta 1cerrado de talon 0.48+0.15*BETA( 2.82 , 2.34 )conformado 1.23+0.19*BETA( 0.883 , 0.957 )despintado y aplicado de pegamento

1

secado y reactivado 1Desmontaje maquillado y pulido

0.69+0.12*BETA( 0.659 , 0.862 )

Preparado de orma 0.77+0.07*BETA( 1.2 , 1.32 )Cortado de corcho 1

CIERRE DE TALON

Media Muestra 0.56Varianza muestral 0.0010023Nivel de confianza 95%

Z1-a/2 1.96

e' 0.02

e' 0.01

no 30.3

N 5000

no(no-1)889.704.37

4

n 31.0

Figura 1.5. Distribución probabilística Cierre de talón

VERIFICACIÓN Y VALIDACIÓN DEL MODELO

Después de haber culminado con el modelo y diseño se pasa a la etapa de verificacióny validación5 usando los datos obtenidos en las diferentes réplicas de la simulación con los datos reales obtenidos por recolección de datos.

Lo que se verifico fueron los tiempos que se validaron fueron el tiempo entre salida de cosido de cuero, tiempo entre cosido de la tela, intervalo de llegada a desmontaje, intervalo de salida de conformado de costado, tiempo de conformado de talón, tiempo de pesado de caucho, tiempo que se demora desde el montaje de punta hasta el secado, tiempo que se demora desde empaste hasta vaporizado, tiempo que se demora en preparado de orma, y tiempo que se demora desde pegado de planta hasta maquillado6 y pulido donde cada uno de estos indicadores fue analizado con tiempos reales obtenidos mediante pruebas estadísticas, donde se obtuvo que el modelo simulado y luego ver si concuerda con el modelo dado.

Tiempo entre llegada a

desmontaje

1 4.1787

2 4.1887

3 4.1867

4 4.1830

5 4.1911

6 4.1901

7 4.1827

8 4.1940

9 4.1933

10 4.1834

Media 4.1872

Desv estándar 0.0051

N 0.0021

t 2.2622

e 0.2500

Tabla2. Validación con 10 repeticiones

5Validación es la acción a comprobar la información dada.6Maquillado proceso donde le sacan brillo al zapato con un pulidor crema

OPTMIZACION

Se realizó el procedimiento de optimización con lo que se trabajó con un complemento del Arena Rockwell , denominado Optquest7 el cual se traza un objetivo , el cual sería maximizar nuestra producción ,luego los recursos que se tienen y según eso analizamos los resultados.

Figura 2. Con esta simulación se propone mejorar la producción de la empresa en pares de calzados

producidos diariamente

Figura 3. Colocación de Recursos y descripción de capacidad

7Optquest programa complemento de Arena rockwell donde se puede analizar los datos recursos capacidad y objetivos , donde terminamos con un resultado optimo.

Producto: Zapatos para hombre Método De Trabajo: ActualDiagrama Hecho Por: Aprobado Por:

DIAGRAMA DE ANALISIS DEL PROCESO

Empresa: Calzados Lobo Black E.I.R.L Página: 1/1Departamento: Producción Fecha: 21/05/2012

1

1

2

3

5

8

9

10

11

12

13

14

15

30

31

32

33

34

35

4

2

6

7

3

16,1 4 1

2

3

7

17

18

19

20

5

21,2

22

23

24

25

26

6

27

28

29

Almacén M. P.

Cortar y Pesar

Triturar

Amasar

Secar

Cortar

A área de moldeado

Cortar y Pegar

Preparar planta

Colocar en molde

Vulcanizar y prensar

Enfriar

Preparado de planta

A área de montaje

Cardado de orma

Aplicar pegamento

Secar y reactivar pegamento

Almacén M. P.

A área de cortado

Cortar

Preparar orma

Almacén M. P.

A área de corte

Cortar

A área de aparado

Ensamblar piezas de cuero

Empastar

A área de montaje

Vaporizar

Montar punta

Montar costados

Cerrar talón

Conformar

Polear

Despintar cuero

Aplicar pegamento

Secar y reactivar pegamento

Unir con zuela

Prensado de zuela

Enfriar

Desmontar pie falso

Maquillar y lustrar

Empaquetar

A almacén P. T.

Almacén P. T.

Pie Falso

Pegamento

Pegamento

Pegamento

PegamentoPegamento

Acelerante

Plastificante

Carga

Tintes

InterzuelaCaucho Cuero

4 Conformado de talón

Figura 3y4. Utilización OPTQUEST para optimizar , mejorar el modelo.

Es recomendable no poner más de 3 máquinas por recurso ya que la empresa al ser una pequeña empresa no cuenta con mucho espacio ni recursos económicos.

RESULTADOS Y EXPERIMENTOS

Adicionalmente a los resultados obtenidos en la simulación con el modelo actual, se simuló el modelo propuesto para la reestructuración pero con esto primero deberíamos de ubicar y realizar un plano el cual nos guiara en todo el transcurso y también realizar un diagrama de análisis de proceso8.

Figura 5. Diagrama Análisis de Proceso (DAP)

Figura 6. Diagrama del proceso de producción.

Se realiza el plano de la empresa en este caso tenemos dos pisos, tanto como el lugar de cada máquina y cada área ubicada.

Figura 7. Plano primer piso y segundo piso

8Diagrama de todos los procesos de la empresa

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Dado que la empresa es una empresa pequeña

que no cuenta con suficientes recursos económicos, se plante no hacer mejoras con las máquinas de gran escala ya que su valor es demasiado grande como para poder financiarla

Después de hacer un análisis de la simulación se propone hacer una mejora en el área de cosido ya que el principal cuello de botella9 se genera ahí, para asi el sistema siga fluidamente con tiempos de espera muy reducidos

Con los datos obtenidos en las 18 réplicas requeridas y con datos obtenidos por observación directa se realizó la validación del sistema por medio de una prueba de hipótesis de 10 indicadores, por lo que se obtuvo que el sistema simulado es semejante al sistema real.

Dado que al hacer la mejora la producción incrementa en 8 pares de calzados producidos diariamente se incrementara la producción de planta de zapato, por lo que se necesitara 1 plancha de caucho más

9 Cuello de botella proceso productivo, una fase de la cadena de producción más lenta que otras.

Es recomendable hacer un análisis económico de la empresa para poder analizar posibles soluciones

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a la Universidad Católica de Santa María y a la facultad de ciencias e ingenierías físicas y formales por darnos la oportunidad de realizar este estudio, a la Empresa Daviera Calzados y al Gerente Comercial el magister Antonio Piedra Buena Zegarra por permitirnos ingresar a las instalaciones de la empresa y por facilitarnos dato.

Agradecemos al Ing. Efraín Murillo Quispe por el constante apoyo que nos dio asesorando nuestro trabajo.

BILBIOGRAFÍA

1. BANKS, J., Barry, N., Carson, J. & Nicol, D. (4ta. Edición). (2004). Discrete-Event System Simulation. Estados Unidos de América: Editorial Prentice Hall International.

2. KELTON, D. & Law, A. (3ra. Edición). (1991). Simulation Modeling and Analysis. New York: Editorial McGraw-Hill.

3. PEGDEN, D., Sadowski, R. & Shannon, R. (2da. Edición). (1990). Introduction to Simulation Using Siman. México: Editorial McGraw-Hill.

ANEXO

Anexo1: Cuadro de tiempo en cola proceso inicial de área de cosido

Anexo2: Cuadro de tiempo en cola proceso Optimizado de área de cosido