Clase teórica: 27 de Marzo

Seguimos con el libro "Automation Production Systems", en esta clase hemos introducido el segundo capítulo:

Definimos Fabricación como una aplicación de procesos físicos y químicos para alterar la geometría, propiedades y/o apariencia de un material de partida para hacer productos. 

- Industrias y productos de fabricación
- Operaciones de fabricación
- Relaciones producto-producción
- Conceptos de producción y modelos matemáticos (tasa de producción, capacidad de planta, utilización y disponibilidad)
- Costes de operaciones de fabricación

Operaciones de Fabricación:

- Procesado y Ensamblaje:

Procesado: transformación física de un material, en forma, o propiedades físico-químicas.

• Operaciones de forma
• Operaciones que modifican propiedades
• Operaciones superficiales

Ensamblaje: unir dos o más piezas para crear otra nueva; por soldadura, por ejemplo.

Relaciones Producto-Producción:

Cantidad de producción // Variedad del producto.

Depende de la complejidad del producto con el que trabajamos, Limitaciones, Capacidad de producción,...

Temas Cuantitativos de Producción

Tasa de Producción: Partes producidas por unidad de tiempo, se calcula en función del tipo de proceso (linea, continuo, por lotes...)Tiempo de Ciclo de Operación: Tiempo en el que una pieza es procesada. Es la suma de los tiempos de máquina, herramienta, paradas de mantenimiento.Capacidad de Producción: Piezas producidas
Utilización: lo que se produce respecto a lo que se podría producirDisponibilidad: tiempos entre fallos y reparacionesManufacturing Lead Time: Tiempo requerido para procesar una pieza, es decir el tiempo que una pieza está en el sistema.WIPs: Productos en procesado o entre operaciones de procesado.

Costes: Fijos (constantes a cualquier nivel de producción) y Variables (varía en proporción del nivel de producción).
Costes de equipamiento: necesidad de amortización de maquinaria

 Dentro de las industrias secundarias podemos distinguir distintos tipos de producción:

  

Como ejemplo, en Anylogic se pueden determinar estos cálculos:

1. Tasa de producción.
2. Tiempo de operación de ciclo.
3. Capacidad de producción.
4. Utilización.
5. Disponibilidad.
6. Time in System.
7. Material en proceso=Inventario.
8. Costes variables.
9. Costes del equipo...Amortización.

Clase teórica: 20 de Marzo

En esta nueva clase teórica vamos a analizar el libro "Automation Production Systems M.P. Groover". Dicho documento ha sido colgado en el lugar habitual de los recursos de nuestra asignatura.

a) Fixed position Layout.

Low quantity production:  

  

Type job shop (taller):

• Poca producción
• Mucha variedad
• Productos complejos
• Requiere flexibilidad
• Trabajadores y equipos (máquinas) se mueven hacia el producto
  

b) Process Layout

 c) Cellular Layout

 d) Production Layout

Medium quantity production:

Type:Batch production
Por lotes: Figuras b y c

• Poca variedad

• Organización de máquinas según pedidos
  

 High production:
En masa:Figura d

• Producción en cadena (en línea)

• A cada estación le llega una tarea y pasa a la siguiente

Figura 1.4. Tipos de medios y layouts empleados para diferentes niveles según la cantidad y variación de producción.

Clase teórica: 13 de Marzo.

 

En la clase de hoy se ha tratado sobre Manufacturing: Glosary text. El cual podemos obsevar mediante el siguiente enlace Manufacturing Glosary.

Los puntos clave para una simulación son:

•  La necesidad de cantidad de equipos y personal.
•   Localización y tamaño de los buffer.
•   Evaluación de un cambio en el volumen del producto o de la mezcla.
•   Evolución del efecto de nuevas piezas de tipo a un sistema de fabricación.
•   Evaluación del capital invertido.
•   Planificación de los recursos de trabajo.  
•   Número, tipo y disposición física de los elementos de transporte etc.

 

Además de ello se ha tratado el tema de Simulation of Manufacturing Systems que encontramos en este enlace Simulation of Manufacturing Systems. En relación a esto tenemos la Winter Simulation Conference (la cual posee una pagina oficial a la que se puede acceder clicando aquí), que escribió acerca del tema y puede visualizarse mediante este otro enlace.

Tutorial de Anylogic: Bank Office Model

La simulación del banco va a consistir en un servicio automático y una serie de oficinas atendidas por empleados.
Para conseguir realizar dicha simulación vamos a seguir el tutorial que se encuentra en la página web de Anylogic: http://www.xjtek.com/anylogic/help/

Paso 1: crear un modelo simple.


Lo primero que haremos es crear un nuevo módelo, lo llamaremos "Bank" y elegiremos "Discrete Event", creando un sistema como el de la imagen.

Cada elemento nos ofrecerá la posibilidad de cambiar sus propiedades y en nuestro caso las definiremos según nos conviene.

 

 

• Source --> Arrival rate = 0.67 

• Queue -->  Capacity = 15

                             Enable statistics Ok

• Delay -->  Delay time = triangular (0.8, 1, 1.3)

                           Enable statistics Ok

Vamos a arrancar la simuación para comprobar que funciona correctamente. Seleccionando sobre cada elemento durante la simulación podemos abrir una ventana con sus propiedades en cada instante.

 

 

 

 

 

 

Paso 2: crear una animación del modelo.

Ahora, haciendo uso de las librerías, dibujaremos los elementos de la simulación, un ovalo y una polilinea. 

En las pestañas de propiedades de cada elemento definiremos las que nos interesan para nuetra simulación.

Ahora añadiremos simulación a la llegada de clientes introduciendo un dibujo de una persona dentro de la librería "Pictures" eligiendo "Person". Definiremos la animación de la llegada de personas en source.

 

Tenemos un gran abanico de dibujos para introducir, nosotros nos decantamos por un trabajador.

 

 

Finalmente pulsamos el botón Run y observamos como queda la simulación:

Paso 3: recopilación de las estadísticas de utilización.

En este paso vamos a recoger datos de cada elemento y analizarlos para sacar conclusiones sobre nuestro proceso.

Para ello vamos a añadir un gráfico de barras que nos indicará el tiempo de utilización del servivio.

Debemos ir a la librería "Analysis" y dentro de ella a "Bar Chart".

 

 

 

 

Definimos sus propiedades:

 

 

 

Añadiremos otro gráfico igual que el anterior para obtener las estadísticas del tamaño de la cola.

Finalmente arrancamos el modelo y comprobamos la variación de las barras estadísticas según avanza la simulación.

Paso 4: añadir oficinistas.

 

Ahora vamos a crear otra parte del sistema mediante la adición de los cajeros que están trabajando en el banco. Ahora, algunos clientes vienen a ver los cajeros, otros, para acceder a los cajeros automáticos. Podemos modelar cajeros utilizando los retrasos en la misma forma que el modelo de ATM. Sin embargo, las cajas de modelos que utilizan los recursos son mucho más convenientes. Resource es una unidad especial que puede ser poseído por la entidad. Sólo una entidad puede poseer un recurso en un momento, por lo que las entidades compiten por los recursos.

 

 

Hay que incluir 3 nuevos elementos.

• SelectOutput: la entidad decide que servicio escoger, el automatico o el de empleado

• Service: coge un número de entidades (coge, sirve, suelta; seize-delay-release)

             

• ResourcePool: Le daremos el nombre tellers. 

                                Almacena las entidades.

 

Cambiamos sus propiedades y los conectamos según se aprecia en la imagen:

 

 

 

 

Colocaremos una polilinea más que simulará la cola de clientes esperando a ser atendidos por los oficinistas. La llamaremos queueBeforeTellers.

 

 

 

Por otro lado dibujamos otra polilinea donde aparecerán unos dibujos de los empleados en dos formas: atendiendo a clientes (ocupado) o fumando tirado en la silla (libre).

 

 

 

 

Definimos las propiedades como nos indica el tutorial y para terminar arrancamos la simulación.

 

 

 

 

 

 

Clase teórica: 6 de Marzo

Célula flexible SMC

En la Escuela existe una célula como la siguiente:

 Cinta transportadora + 8 estaciones:

1. Alimentación de la base
2. Montaje rodamiento
3. Prensa hidráulica
4. Inserción del eje
5. Colocación de la tapa
6. Montaje de tornillos
7. Robot atornillador
8. Almacén de conjuntos terminados

Deben contener los siguientes elementos:

• Actuadores
• Sensores
• Selector de ciclo, seccionador, seta de emergencia.
• Piloto indicador de error
• PLCs
• Pulsadores de:
• marcha
• paro
• rearme

Después se hizo un comentario sobre los elementos de control que nos podemos encontrar en los automatismos eléctricos.

El relé

El relé es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independiente.

Tipos de relés

• Relés electromecánicos

  • Relés de tipo armadura

  • Relés de núcleo móvil

  • Relé tipo reed o de lengüeta

  • Relés polarizados o biestables

• Relé de estado sólido

• Relé de corriente alterna

• Relé de lámina

   En la siguiente figura viene representado un relé electromecánico de tipo armadura. Un electroimán provoca la basculación de una armadura al ser excitado, cerrando o abriendo los contactos dependiendo de si es NA (normalmente abierto) o NC (normalmente cerrado).

Procesos de fabricación

Un proceso de fabricación es el conjunto de operaciones unitarias necesarias para modificar las características de las materias primas. Dichas características pueden ser de naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Se realizan en el ámbito de la industria.

Para la obtención de un determinado producto serán necesarias multitud de operaciones individuales de modo que, dependiendo de la escala de observación, puede denominarse proceso tanto al conjunto de operaciones desde la extracción de los recursos naturales necesarios hasta la venta del producto como a las realizadas en un puesto de trabajo con una determinada máquina-herramienta.

Ejemplo de un proceso de fabricación

Clase teórica: 28 de Febrero

Método de Montecarlo

En la clase teórica anterior ya comenzamos a hablar sobre este método y en la presente vamos a profundizar dándole otro enfoque.

Como ya explicamos la semana pasada, el Método de Montecarlo es un generador de sucesos virtuales. En esta ocasión vamos a usar una ruleta como generador de números aleatorios. Para este experimento, los números obtenidos con la ruleta van a representar el tiempo que transcurre entre las llegadas de diferentes alumnos a clase.

Ahora cabe preguntarse si esta distribución es representativa de la llegada de los alumnos a clase. La respuesta claramente es no, ya que nuestra ruleta está acotada de 0 a 100 y un alumno puede llegar 101 segundos más tarde que otro.
La distribución que mejor se ajustaría a este suceso sería una distribución exponencial.

Simulación de un resorte con Anylogic

En esta nueva práctica vamos a realizar la simulación de la masa oscilante, pero en lugar de hacerlo con EJS, lo haremos con el programa Anylogic. 

Tenemos una ecuación diferencial de segundo orden que, mediante un cambio de variable, deberemos transformar en dos de primer orden.

          x''= -k x / m - b x' /m + f / m + g               Condiciones iniciales:    x(0) = 1
                                                                                                              x'(0) = 0

Realizamos el siguiente cambio de variable:

          x' = v

De esta manera convertimos nuestra ecuación de segundo orden en dos ecuaciones de primer orden:

          x' = v                                                          Condiciones iniciales:   x(0) = 1
          v' = -k x / m  - b v / m + f / m + g                                                   v (0) = 0

Una vez que hemos abierto el programa Anylogic dibujamos el diagrama de Forrester. La variable independiente será el tiempo, aunque con este programa ya se supone automáticamente. Nosotros únicamente debemos definir la función incógnita.

Estará compuesto por un Stock y un Flow para cada una de las dos ecuaciones.

Además tenemos que definir los valores de g, m, k y b en el apartado "Additional class code".

Finalmente, como unas variables dependes de otras, crearemos dependencias utilizando "Link" y introduciremos la "f" como un "Parameter".  

Vamos  a insertar un muñeco desde Internet y en el apartado "Dynamic" introducimos los valores que nos permitirán crear el efecto oscilatorio.

Finalmente pulsamos el botón de play y observaremos el muñeco oscilando según las condiciones que hemos establecido: