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ANÁLISIS DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS EN LA EMPRESA C. I. ANTILLANA S. A. MEDIANTE SIMULACIÓN BASADO EN REDES PETRI ANÁLISIS DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS EN LA EMPRESA C. I. ANTILLANA S. A. MEDIANTE SIMULACIÓN BASADO EN REDES PETRI LIZBETH CECIILIA SERRANO URZOLA MARIA CAMILA SIERRA POSSO UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE CIENCIAS ECONÓMICAS PROGRAMA DE ADMINISTRACIÓN INDUSTRIAL CARTAGENA DE INDIAS 2010 ANÁLISIS DE LOS PROCESOS PRODUCTIVOS EN LA EMPRESA C. I. ANTILLANA S. A. MEDIANTE SIMULACIÓN BASADO EN REDES PETRI LIZBETH CECIILIA SERRANO URZOLA MARIA CAMILA SIERRA POSSO Tesis de Grado Asesor JUAN CARLOS VERGARA SCHMALBACH Ingeniero Industrial UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE CIENCIAS ECONÓMICAS PROGRAMA DE ADMINISTRACIÓN INDUSTRIAL CARTAGENA DE INDIAS 2010 CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN 0. DESCRIPCION DEL PROBLEMA 10 0.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 11 0.2 JUSTIFICACION 11 0.3 OBJETIVOS 13 0.3.1 Objetivo General 13 0.3.2 Objetivos Específicos 13 0.4 MARCO REFERENCIAL 14 0.4.1 Antecedentes 14 0.5 DISEÑO METODOLÓGICO 16 0.5.1 Tipo De Investigación 16 0.5.2 Fuentes De Recolección De La Información 16 0.5.2.1 Fuentes de información primaria 16 0.5.2.2 Fuentes de información secundaria 16 0.5.3 Metodología 17 1. REDES PETRI EN LA EMPRESA C.I. ANTILLANA S.A. 18 1.1 INTRODUCCION A LAS REDES PETRI 18 1.2 LAS REDES PETRI EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES 22 1.3 LA EMPRESA ENTENDIDA DESDE SU SISTEMA DE PRODUCCIÓN 23 1.3.1 Generalidades de la empresa 23 1.3.1.1 Reseña histórica 23 1.3.1.2 Misión 24 1.3.1.3 Visión 24 1.3.1.4 Objetivos de la empresa 25 1.3.1.5 Estructura organizacional 25 1.3.2 Clientes 27 1.3.3 Proveedores 27 1.3.4 Descripción del camarón cocido procedente de los cultivos 27 1.4 REDES PETRI EN C.I. ANTILLANA S.A. 29 2. ANALISIS DEL PROCESO PRODUCTIVO 30 2.1 PRUEBA DE WESTINGHOUSE 33 2.2 PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE 37 2.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO 39 2.4 DIAGRAMAS DEL PROCESO 41 2.4.1 Diagrama de recorrido 41 2.4.2 Diagrama de operaciones del proceso 42 2.4.3 Diagrama de flujo de proceso 43 3. MODELADO DEL SISTEMA MEDIANTE REDES PETRI 44 3.1 SIMULACIÓN 44 3.2 REDES PETRI 45 3.2.1 Componentes de una Red 46 3.3 MODELO DEL SISTEMA PRODUCTIVO DEL CAMARON COCIDO EN C.I. ANTILLANA S.A. 47 3.3.1 Variables del Proceso 48 3.3.2 Datos Preliminares 49 3.3.3 Análisis de Resultados del Modelo 52 3.4 PROPUESTA DE MEJORAS 59 CONCLUSIONES 62 BIBLIOGRAFÍA 65 ANEXOS LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Grafico Típico De Petri (Funciones De Entrada Y Salida) 20 Figura 2. Organigrama Antillana 26 Figura 3. Calculo Del Tiempo Ajustado 36 Figura 4. Prueba Bondad De Ajuste Stat-Fit (Pesaje) 38 Figura 5. Comportamiento Datos Del Pesaje 38 Figura 6. Diagrama de Recorrido 41 Figura 7. Diagrama De Operaciones 42 Figura 8. Diagrama De Flujo 43 Figura 9. Diagrama Boom del Proceso 50 Figura 10. Diagrama Inicial en Petri sin Ejecutar 53 Figura 11. Acumulación de material en la Operación de Hidratación 54 Figura 12. Acumulación de material y tiempo ocioso en la zona de Cocción 55 Figura 13. Acumulación de Material Zona de Desmonte y Embandejado 56 Figura 14. Zona de Congelación en los Amerios 57 Figura 15. Acumulación de Material en la Zona de Empacado y Sellado 57 Figura 16. Diagrama en Petri con las mejoras propuestas 61 LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Ficha Técnica Del Camarón Pelado Desvenado Precocido 28 Tabla 2. Formato De Tiempos 30 Tabla 3. Prueba Piloto 31 Tabla 4. Tamaño de la Muestra 32 Tabla 5. Calificación De Habilidades De Westinghouse 34 Tabla 6. Calificación De Esfuerzo De Westinghouse 35 Tabla 7. Calificación De Condiciones De Westinghouse 35 Tabla 8. Calificación De Consistencia De Westinghouse 36 Tabla 9. Tiempo Estándar 37 Tabla 10. Variables que Caracterizan el Proceso 48 Tabla 11. Tiempos asignados a las Operaciones 51 Tabla 12. Tiempos asignados a los Transportes 51 Tabla 13. Determinación del ciclo de producción 53 Tabla 14. Tiempo del ciclo con las mejoras propuestas 60 LISTA DE ANEXOS Pág. Anexo 1. Prueba Piloto 69 Anexo 2. Estudio de Tiempos 70 Anexo 3. Tiempos Ajustados 79 Anexo 4. Prueba bondad de Ajuste 83 INTRODUCCIÓN C.I. Antillana S.A. es una empresa dedicada al procesamiento de camarón de mar y de cultivo en la ciudad de Cartagena. La empresa se caracteriza por la gran demanda de operarios que requieren sus procesos, en su mayoría manuales, esto hace que el recurso humano sea considerado una herramienta de vital importancia en todo el sistema productivo. C.I. Antillana S.A. es consiente de esto, y se ha preocupado por la capacitación y motivación de su personal, llegando a tener a sus operarias como una ventaja competitiva dentro del sector. La empresa se ha visto afectada por la apertura de los mercados y la situación social y económica que vive el país, entre otros factores característicos de los mercados internacionales. Por esos motivos la organización se ha preocupado por su competitividad, con el fin de asegurar su permanencia y crecimiento. La empresa es consciente que debe hacer su proceso atractivo para proveedores y clientes, dejándolos satisfechos en cuanto a tiempos de procesos y calidad de los mismos. Con base a esta problemática nace el objetivo de la investigación, el cual es evaluar el sistema productivo de la empresa, a través de la simulación del proceso mediante redes Petri y la utilización del software Hp Sim, con el fin de identificar las restricciones que presenta este, proponiendo mejoras que contribuyan al aprovechamiento de sus recursos disponibles haciéndola mas productiva y competitiva en el sector camaronero. 0. DESCRIPCION DEL PROBLEMA La ubicación geográfica de Colombia, con costas en los dos océanos y una extensa cadena fluvial, es especialmente ventajosa para los sectores de atún, productos de mar y acuicultura. Ventajas que son desaprovechadas por las empresas que actualmente se desenvuelven en este sector, puesto que el desarrollo de sus procesos productivos suelen ser muy rudimentarios y por ende poco competitivos ante el desarrollo potencial de este mercado. C.I. Antillana S.A. es una empresa dedicada a la distribución, compra, venta, importación y comercialización de productos marinos, principalmente mariscos, peces y calamares, tanto para el mercado nacional como el del exterior. La empresa clasifica, selecciona, procesa y empaca los productos anteriormente mencionados hasta adecuarlos a las necesidades de los distintos mercados, e incluso del consumidor final. Se encarga también de las importaciones, transporte, suministro y/o exportación de materias primas, insumos y servicios requeridos (hielo) por las empresas cultivadoras de estos productos, así como representar o agenciar en el país a personas o entidades extranjeras. La sede principal de la empresaes Cartagena, tiene una flota afiliada de 32 barcos para pesca de caracol, camarón, langosta y pesca blanca. Ante la competitividad del medio y el potencial de este mercado, éste proyecto va enfocado en analizar el proceso productivo de esta empresa, identificando las falencias y proponiendo recomendaciones para la optimización de los procesos. La diversidad de productos que C.I Antillana S.A ofrece al mercado es bastante amplia, y en las diferentes etapas que intervienen en su procesamiento y/o elaboración se puede trabajar un producto diferente a la vez. El camarón cocido constituye el objeto de estudio, debido a que es para la empresa un producto crítico, de gran demanda y en el que intervienen todos los puestos de trabajo diseñados para el procesamiento de pescados y mariscos. En la línea productiva de C.I Antillana S.A., para la elaboración del camarón cocido, podemos identificar de manera general las siguientes etapas del proceso, en su orden: Recepción, procesado, pesado, cocción, enfriamiento, embandejado, congelación, empacado y almacenamiento. Entre cada una de estas etapas se presentan tiempos ociosos o variaciones mínimas, debido a que la mayoría de los procesos se realizan de forma manual, generando cuellos de botella, que en su momento no representan gran relevancia para ser considerados dentro del proceso. Sin embargo, la acumulación de estos significa o repercute en costos implícitos que la empresa debe asumir. Por ejemplo, el proceso de pesado requiere que el personal se movilice hasta la báscula electrónica y tenga que esperar su turno para registrar la producción durante la fracción de tiempo estipulada, esto se debe a que el pago de los mismos depende de la cantidad de producto procesado, es decir, el pago es por destajo. La demora se presenta en la movilización del personal y la espera del turno para el pesado del producto en proceso, haciendo que se cuestione la optimización de los recursos que intervienen en dicho procesamiento. Otro proceso afectado es el embadejado, ya que la mayoría de las veces el operario debe esperar a que el camarón cocido se enfríe para poder embanderarlo. Es por ello que C.I Antillana S.A se ve en la necesidad de analizar y evaluar los procesos que intervienen en el procesamiento del camarón cocido, para hacer las correcciones pertinentes en busca de una mayor productividad y competitividad en el mercado en que se desenvuelve. 0.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ¿Qué propuestas de mejora se pueden obtener a través del análisis del proceso productivo del camarón cocido en la empresa C. I. antillana S. A. mediante simulación basado en redes Petri? 0.2 JUSTIFICACION El sector acuícola colombiano se caracteriza por una serie de lineamientos legales establecidos por el Estado, y las inversiones realizadas por el sector privado que se concentran en plantas procesadoras, flota, cultivos acuícolas, empresas comercializadoras de productos pesqueros, así como de insumos y equipos asociados a la actividad. El sector académico y algunos gremios cuentan con estaciones acuícolas experimentales, centros de investigación en acuicultura y han conformado alianzas estratégicas con el Estado en pro del desarrollo sectorial, debido a la identificación del potencial que representa este sector para la economía de nuestro país. Es por esto que el objeto de estudio es una empresa perteneciente a este sector, donde se analizará e identificará la productividad de sus actividades y la competitividad a nivel de mercado de sus procesos productivos, haciendo uso de herramientas de simulación con el objetivo de enmarcar la producción hacia unos lineamientos de mejora y optimización de procesos. En esta búsqueda de ventajas competitivas y productivas, se realiza una retroalimentación constante de los procesos, identificando así dificultades inherentes a las actividades productivas, como lo son los cuellos de botella. Estos son el reflejo de problemas que se presentan cotidianamente en la línea productiva de cualquier empresa. C.I Antillana S.A. procesadora y comercializadora de productos marinos, como organización dirigida al sector productivo, no está exenta de problemas como los cuellos de botella y las consecuencias que éstos acarrean. Es así como, reconoce la importancia de obtener información que permita identificar cuales son las etapas del proceso productivo del camarón cocido que se ven afectadas por estos y las causas de los mismos, cuyo resultado será proponer las mejoras pertinentes para la optimización de los procesos. A través de herramientas como la simulación y sus múltiples usos en la administración de áreas productivas, se tratará de identificar los factores que influyen en la aparición de los cuellos de botella que se presentan en la línea productiva del camarón cocido, principal producto de la empresa. La simulación se utilizara para representar el proceso productivo del camarón cocido mediante otro mucho más simple y entendible. Para efectos del análisis y resultado de las posibles mejoras se utilizara el software Hpsim, la necesidad de su utilización depende del grado de complejidad de los procesos dados por la misma empresa. 0.3 OBJETIVOS 0.3.1 Objetivo General Analizar los procesos productivos del camarón cocido en la empresa C.I Antillana S.A mediante la aplicación de un modelo de simulación empleando redes Petri, con el fin de identificar y evaluar propuestas de mejora que permitan alcanzar los objetivos estratégicos de la organización evaluando la relación costo-beneficio. 0.3.2 Objetivos Específicos Identificar cada una de las etapas del proceso productivo que se lleva a cabo en la empresa para la elaboración del camarón cocido. Realizar un estudio analítico del proceso de producción a través del estudio de métodos y tiempos de los puestos de trabajo. Evaluar mediante un modelo de redes Petri simulable empleando el software de análisis de redes HpSim, el proceso productivo llevado a cabo por la empresa para la elaboración del camarón cocido. Identificar y proponer estrategias de mejora que propendan una mayor productividad y ventajas competitivas, evaluando sus beneficios en materia de distribución y costos para la empresa. 0.4 MARCO REFERENCIAL 0.4.1 Antecedentes En el campo de la simulación y planeación del modelo de producción se registran trabajos de grado como son los siguientes: OCHOA LOPEZ, Alejandro y TOVIO ALMANZA, Wilder. Diseño y análisis de un modelo de planificación y control de la producción basado en dinámica de sistemas. Trabajo de grado Administrador Industrial. Cartagena D. T. y C.: Universidad de Cartagena. Facultad de Ciencias Económicas, 2007. Cuyo objetivo fue diseñar un modelo de planificación y control de la producción mediante la dinámica de sistemas, que pueden ser aplicables a las empresas que trabajan con un sistema MTO o producción por órdenes de pedido. CERVANTES CASTRO, Antonio y DUQUE PEÑA, Jairo. Diseño de un programa de planeación, organización y control del proceso productivo de la empresa Productos Perla. Trabajo de grado Administrador Industrial. Cartagena D. T. y C.: Universidad de Cartagena. Facultad de Ciencias Económicas, 2005. Este proyecto consiste en dar un manejo sistemático al proceso productivo de la empresa Productos Perla a través de herramientas cuantitativas y cualitativas que la administración de operaciones brinda para una mayor organización y un mejor funcionamiento de la empresa. Además de diseñar un programa para la toma de decisiones tácticas y de control (a corto y mediano plazo) con el fin de que la empresa sea productiva y competitiva. DOMINGUEZ INDABURO, Carlos Enrique y VELAZCO ESCANDONA, Aura Isabel. Análisis de la cadena logística de lasociedad portuaria regional Cartagena (S.P.R.C.): Un enfoque de simulación. Trabajo de grado Administrador Industrial. Cartagena D. T. y C.: Universidad de Cartagena. Facultad de Ciencias Económicas, 2004. Cuyo objetivo es analizar la cadena logística de la sociedad portuaria de la ciudad con el fin de evaluar la capacidad y la infraestructura existente para la prestación de servicios de carga contenerizada, además de proponer estrategias para evaluar el grado de satisfacción y necesidades futuras de los clientes, evaluando su competitividad y ventajas. MANJARRES BARROS, José Darío y SUCCAR CASTILLO, Carlos Alberto. Análisis y mejora de los equipos de montacargas de la empresa Montacargas Castro & Cia. Ltda. por medio de la simulación de procesos productivos. Trabajo de grado. Ingeniero Industrial. Cartagena D. T. y C.: Universidad Tecnológica de Bolívar. Facultad de Ingeniería Industrial, 2003. Este proyecto consiste en optimizar, mediante herramientas de simulación, los equipos de montacargas de la empresa Montacargas Castro & Cia. Ltda. en la ejecución del proceso de almacenamiento y despacho realizado en la empresa Petco S. A. en las zonas destinadas para este fin, determinando, analizando y brindando soluciones que hagan de estos equipos recursos mas eficientes. FIGUEROA LECOMPTE, Nesly Esther y PERÉZ PUELLO, Ludis del Carmen. Proceso de planeación, programación y control de la producción en la empresa ACV que pertenece al sector de la madera en la ciudad de Cartagena. Trabajo de grado. Ingeniero Industrial. Cartagena D. T. y C.: Universidad Tecnológica de Bolívar. Facultad de Ingeniería Industrial, 2004. El objetivo general de este trabajo es diagnosticar el estado actual de los procesos de planeación, programación y control de la producción de la empresa ACV, que pertenece al sector de la madera en la ciudad de Cartagena, mediante una comparación de practicas habituales aplicadas por esta empresa y los modelos teóricos existentes, con el fin de diseñar propuestas de mejora para dichos procesos. También se han desarrollado proyectos referentes a la caracterización de la cadena productiva de cultivos como la yuca, plátano, maíz, maracuyá, aguacate, mango y guanábana en el departamento de Bolívar durante el año 2005 mediante un modelo de simulación de redes. Con el fin de caracterizar la cadena productiva del cultivo en el departamento de Bolívar, bajo un modelo de redes y analizar su estado en lo referente a capacidades, empleo, valor agregado y tiempo de respuesta. Con esta investigación se analizó específicamente el comportamiento de la cadena productiva, identificando cada una de las fallas que se presentan en los eslabones de la cadena y describiendo la situación de la misma, detallando de manera especifica el proceso de producción, comercialización y transformación del cultivo, teniendo en cuenta variables que son determinantes en el desarrollo económico y la productividad del departamento. 0.5 DISEÑO METODOLÓGICO 0.5.1 Tipo De Investigación Se planea un estudio de tipo descriptivo exploratorio, de carácter cuali-cuantitativo, porque los investigadores no intervendrán manipulando el fenómeno, sólo observarán, analizarán y medirán éste, estudiándolo en el campo (se observará a través del trabajo de campo la forma en cómo es manejada y desarrollada la línea de producción de la empresa C. I. Antillana S. A., con el fin de obtener toda la información necesaria para el desarrollo del proyecto. Igualmente se medirán los tiempos presentes en dicho sistema productivo y con esto se realizará un análisis mediante redes Petri para la plantear estrategias de mejora y determinar los procesos más apropiados, teniendo en cuenta la distribución y los costos, para llevar a cabo dicho mejoramiento). 0.5.2 Fuentes De Recolección De La Información Durante todo el proceso investigativo, se reforzará con las siguientes fuentes de información: 0.5.2.1 Fuentes de información primaria La constituye toda información que pueda tomarse en forma directa de las actividades y operaciones que se realizan en la misma empresa, por medio del estudio de tiempos para establecer los tiempos estándar de cada una de las operaciones y entrevistas que se realizaran a los encargados de la planta de producción de la empresa y que participan en el manejo y desarrollo del producto final. 0.5.2.2 Fuentes de información secundaria La constituyen todos los documentos, páginas o información de la WEB que proporcionen datos de primera mano y puedan ayudar al desarrollo de la presente investigación. Además de libros y textos especializados en este tema. 0.5.3 Metodología Para optimizar un proceso es necesario su análisis y la utilización de herramientas que permitan identificar el problema y los posibles cuellos de botella, además de plantear modelos de redes orientados al área de producción y distribución logística. Lo anteriormente mencionado se desarrollará en la empresa C.I Antillana S.A mediante la aplicación de redes Petri con ayuda del software HPSim. La finalidad de este proyecto es identificar, analizar y realizar propuestas de mejoras en sus procesos productivos, que permitan alcanzar los objetivos estratégicos de la organización, a través de: Estudios de métodos y tiempos para la mejora de procesos. Rediseño de la distribución de planta, con el fin de acortar las distancias entre cada puesto de trabajo. Dimensionamiento y optimización del sistema de colas y operaciones. Simulación de las operaciones de trabajo para optimización de procesos. Una vez realizada la simulación y obtenido los resultados, se formularan las recomendaciones respectivas sobre los procesos productivos. Esto, con el fin de evitar los cuellos de botella ya identificados a través de un balanceo de la línea de producción. Pero sin descuidar la relación costo-beneficio producto de la implementación de las recomendaciones planteadas, lo que hace necesario la creación de un nuevo modelo Petri en el software HPSim con las mejoras propuestas. 1. REDES PETRI EN LA EMPRESA C.I. ANTILLANA S.A. 1.1. INTRODUCCION A LAS REDES PETRI A principio de la década de los sesenta, el matemático alemán Carl Adam Petri, propuso la definición de un nuevo formalismo para la representación y el modelado de sistemas en los que concurren condiciones y eventos. En su honor, este nuevo formalismo ha recibido la denominación de Redes Petri. Las Redes Petri son consideradas una herramienta para el estudio de los sistemas a través de la simulación. Con su ayuda se puede modelar el comportamiento y la estructura de los mismos, y llevar el modelo a condiciones límite, que en un sistema real son difíciles de lograr o muy costosas. Las redes Petri son una herramienta gráfica, debido a que se utilizan para representar fenómenos tales como la dinámica de eventos, la evolución en paralelo, la dependencia condicional (como la sincronización), la competencia por recursos, entre otros. Estos fenómenos aparecen frecuentemente en los sistemas de producción, protocolos de comunicaciones, computadoras y redes de computadoras, software en tiempo real, sistemas de transporte, etc. Todos estos sistemas son conocidos en la actualidad como sistemas de eventos discretos1. Numerosos autores han extendido el modelo básico introduciendo el concepto de tiempo (Redes de Petri Temporizadas o Timed Petri Nets), con lo que se pueden lograr análisis cuantitativos de los sistemas. Cuando se utilizan variables aleatorias exponenciales para especificar el comportamiento temporal del modelo, el modelo se denomina Red de Petri Estocástica (Stochastic Petri Net, SPN). Se puede probar que, bajo ciertas hipótesis, las Redes de Petri Estocásticas guardan similitud con las Cadenas de Markov de tiempo continúohomogéneas2. Además las Redes Petri ofrecen una forma de expresar procesos que requieren sincronía, y quizás lo más importante es que las Redes Petri pueden ser analizadas de manera formal y obtener información del comportamiento dinámico del sistema 1 COHEN, Guy. Análisis Y Control De Sistemas De Eventos Discretos: De redes Petri temporizadas al Algebra. [Versión en línea] Rosario, Republica de Argentina: Universidad Nacional Del Rosario. Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura. , 2001. [Consultado 14 Mar., 2009]. Disponible en Internet: <http://www.fceia.unr.edu.ar/labinfo/info_academica/institutos/ matemática/cuaderno29.pdf > 2 SABIGUERO, Ariel. Nomenclatura y definiciones básicas de Redes de Petri. [Versión en línea] Instituto de Computación. Facultad de Ingeniería, 2001. [Consultado 11 julio., 2009]. Disponible en Internet: <http://www.fing.edu.uy/inco/pedeciba/bibliote/reptec/TR0218.pdf> http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml http://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtml http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO http://www.monografias.com/trabajos/adolmodin/adolmodin.shtml http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE http://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtml http://www.fceia.unr.edu.ar/labinfo/info_academica/institutos/%20matematica/cuaderno29.pdf modelado. Estas fueron diseñadas, como se mencionó anteriormente, para modelar sistemas donde se presenta el paralelismo y la concurrencia. La descripción de eventos discretos por redes Petri se fundamenta en los conceptos de eventos y condiciones. Los eventos son asociaciones que ocurren en el sistema; y las condiciones son descripciones lógicas del estado de varias partes del sistema. Para que los eventos ocurran deben existir ciertas condiciones, llamadas precondiciones. Cuando ocurre un evento estas precondiciones generalmente cambian para dar lugar a otro conjunto de condiciones, llamadas postcondiciones. Así, las postcondiciones de un evento pueden ser precondiciones de otro evento. Para construir una red de Petri el modelador debe estimar el dominio de interpretación del sistema físico ubicando lugares y transiciones. Así, mediante la identificación de eventos y condiciones del sistema, se puede modelar un sistema a eventos discretos de la siguiente manera3: 1. Cada evento se representa como una transición. 2. Los lugares representan las condiciones. 3. Las precondiciones de un evento son los lugares de entrada a la transición de tal evento. 4. Las postcondiciones de un evento son los lugares de salida de la transición que representa tal evento. Para una mayor comprensión es necesario definir simbólicamente una Red de Petri y cada uno de sus cinco elementos (P, T, I, O, M), los cuales tienen los siguientes significados: P = {p1, p2, p3,..., pnp} es el conjunto de nodos np dibujados como círculos en la representación grafica. T = {t1, t2, t3,..., tnt} es el conjunto de nt transiciones, que se dibujan como barras. 3 CASTRO SILVA, Hugo Fernando y PARRA ORTEGA, Carlos Arturo. Simulación a eventos discretos de procesos industriales descritos con redes de Petri. [Versión en línea] Pamplona, Norte de Santander, Colombia: Universidad de Pamplona. Departamento de ingenierías Mecánica, Mecatrónica, e Industrial, 2007. [Consultado 11 Julio., 2009]. Disponible en Internet: < http://200.31.20.158/unipamplona/ hermesoft/portalIG/home_18/recursos/01_general/documentos/16052008/rev_tec_avan_art20_vol2_num10.pd f > I = es la relación entre las entradas de transición y esta representada por medio de arcos que unen y se dirigen (terminan en flecha) desde los asentamientos hasta las transiciones. O = es la relación entre las salidas de transición y esta representada por medio de arcos que unen y se dirigen (terminan en flecha) desde los asentamientos hacia las transiciones. M = {m1, m2, m3,..., mnp} es la marca o identificación La siguiente figura representa un gráfico típico de Petri: Figura 1. Grafico Típico De Petri (Funciones De Entrada Y Salida) Fuente: CREUS SOLÉ, Antonio. Fiabilidad y seguridad: Su aplicación en procesos industriales. 2 ed. Marcombo, 2005. p. 75 Las redes de Petri representan un sistema y las relaciones entre sus componentes mediante nodos (asentamientos y posiciones de transición) unidos por arcos que conectan nodos entre si. El estado dinámico de la red se representa mediante una “ficha” o varias “fichas” que pueden ir saltando entre los nodos siguiendo las siguientes reglas: 1. Un estado de transición en un marca M se establece si todas las entradas disponen al menos de una ficha. 2. Una transición permitida es excitada (o encendida o disparada) extrayendo una ficha por arco de cada posición de entrada y añadiendo una ficha por arco para cada posición de salida. De este modo, dado un marcaje inicial M, la posición R que alcanza la ficha es el conjunto de todas las marcas que pueden obtenerse mediante la aplicación reiterada de las reglas anteriores. De manera general este tipo de diagramas esta conformado por tres componentes básicos4: Las Plazas, representan los estados posibles del sistema. Las Transiciones, entendidos como los eventos o acciones que causan el cambio de estado. Los Arcos, que conectan las Plazas con las Transiciones o viceversa. A través de las plazas se moverán los recursos (Tokens), conectados mediante las transiciones y los arcos. Los diagramas PETRI pueden ser entendidos de dos formas5: Diagramas PETRI básicos, donde no se tiene en cuenta tiempo alguno para las transiciones. Diagramas PETRI avanzados, donde se incluyen temporalizadores, éstos a su vez pueden ser de tipo determinísticos y estocásticos Las características fundamentales de las Redes Petri son su simplicidad (intervienen muy pocas y simples entidades matemáticas en la definición), su generalidad (posibilidad de modelar secuencias, decisiones, concurrencia, 4 VERGARA SCHMALBACH, Juan Carlos. Herramientas Informáticas para la producción. Modulo 4. Redes Petri con HpSim. Cartagena: Universidad de Cartagena. Facultad de Ciencias Económicas. Programa de Administración Industrial, 2008. p. 5. 5 Ibíd., p. 6 sincronizaciones, etc.), su adecuación (capacidad de expresar todas las semánticas básicas de la concurrencia: eyntrelazado, semántica de pasos, semántica de orden parcial), y su localidad de estados y acciones (posibilidad de modelado progresivo, por refinamientos sucesivos o por composición modular). Son valores adicionales de las Redes Petri su posibilidad de representación gráfica, la existencia de técnicas de validación de propiedades del sistema (como la vivacidad, la limitación, la ausencia de bloqueos...), la posibilidad de interpretación estocástica (que las convierte en un formalismo válido para la evaluación del rendimiento), y la existencia de herramientas software de diseño y análisis que implementan las técnicas conocidas. 1.2. LAS REDES PETRI EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES Un aspecto fundamental de los sistemas de producción es la medida de su desempeño. Para obtener una medida, se recurre frecuentemente a modelos matemáticos, pero a medida que un sistema de producción es de cierta complejidad, tanto en la cantidad de productos como en los insumos que utiliza, estos modelos no existen o son difíciles de deducir. Por tal motivo se recurre a la simulación de sistemas de producción. Las redes Petri empleadas para el análisis de procesos de manufactura permiten, el detalle paso a paso del procesode elaboración de cualquier producto, facilitando la detección temprana de cuellos de botella y problemas de distribución de planta. Gracias a los software disponibles de redes Petri, se puede además, realizar simulaciones de procesos completos bajo distintos escenarios e identificar aquellas alternativas que mejoren la productividad y la eficiencia en el uso de los recursos disponibles6. En éste trabajo se desarrollan los diagramas Petri bajo modelos estocásticos, dado que son los que mejor representan los sistemas reales de producción. Las redes de Petri son la herramienta por excelencia para estudiar la distribución de recursos en un sistema de producción. 6 VERGARA SCHMALBACH, Juan Carlos y FLORÉZ PEÑA, Silvia Elisa. Análisis de procesos productivos mediante simulación de Redes Petri: Proceso de Fabricación de una mesa. Memoria Jornada de Investigación Universidad de Cartagena, año 2009. Vol 1. 1.3 LA EMPRESA ENTENDIDA DESDE SU SISTEMA DE PRODUCCIÓN 1.3.1 Generalidades de la empresa Para efectos del análisis se realizará una descripción general de la empresa C.I. ANTILLANA S.A. identificando el alcance y los objetivos generales de la misma con el fin de enfocar los resultados hacia la consecución de estos. 1.3.1.1 Reseña histórica C.I. Antillana S.A., fue constituida el 7 de Junio de 1988, mediante Escritura Pública No. 1541 en la Notaría Primera de Cartagena de Indias, y se halla inscrita en la Cámara de Comercio de esta ciudad, bajo la matrícula Mercantil No. 52.957. C.I. Antillana S.A. es una empresa dedicada a la distribución, compra, venta, importación y comercialización de productos marinos, principalmente mariscos, peces y calamares para el mercado nacional y del exterior. En el año de 1.997 la empresa inició negocios con ALMACENES ÉXITO, para lo cual tuvo que realizar cuantiosas importaciones, establecer oficinas en Bogotá y Medellín, alquilar cuartos frío y contratar a un total de 36 personas adicionales, lo cual significó el principal desafío para la empresa. Antes de entrar a negociar con el ÉXITO, la empresa exportaba el 92% de su producción, actualmente está dejando de exportar camarón, langosta y otros productos que se venden en Colombia, si el precio interno es cercano al precio de exportación. En Agosto de 1.998 la proporción de ventas de C.I. Antillana S.A. era el 51% de exportación y el 49% mercado nacional, no significando esto que se haya desplazado producción importante al mercado interno, sino que se han incrementado los volúmenes de compra de productos para este mercado (importando productos e incrementando las compras nacionales). Antillana S.A. tiene un total de 367 empleados de los cuales 59 están contratados directamente por la empresa y 308 de ellos son suministrados por empresas de servicios temporales como Cosoluciones y Vincular Ltda., Quality y Gente Estratégica. Su horario de trabajo está definido de la siguiente manera: de Lunes a Sábado 7:30 a.m. a 5:00 p.m. y los días Sábados de 9:00 a.m. a 12:30 m. 1.3.1.2 Misión C. I. Antillana S. A. es una empresa industrial encargada de extraer, transformar y comercializar los productos marinos a su disposición, así como realizar la investigación tecnológica y de mercadeo necesaria para sus fines. Para lograr lo anterior adelantará sus actividades en condiciones de eficiencia y responsabilidad social, con el fin de garantizar en forma equilibrada tanto su propio desarrollo como las necesidades de recursos que requiera la empresa. C. I. Antillana S. A. tiene como misión fundamental: Procesar y comercializar externa e internamente la producción de su flota filiada de barcos. Apoyar y fomentar asociaciones corporativas de pescadores y productores. Tratar de atraer a los compradores potenciales a través de sus ventajas competitivas y comparativas. Las ventajas comparativas son: La ubicación al pie del mar y cerca al mercado americano, con costos de transporte decrecientes El conocimiento sobre el mercado internacional y los estándares internacionales de calidad. C. I. Antillana S. A. cuenta con programas de calidad y control de riesgos denominados HACCP. Sobreprecios en el mercado internacional por reconocimiento a nuestra calidad y nuestra marca. 1.3.1.3 Visión Constituirse como la empresa industrial pesquera líder en procesamiento, producción y comercialización de productos marinos en el país, combinando para esto la importación y compra de los productos complementarios de su producción propia, lo cual nos garantizara una gama lo suficientemente amplia de productos para atender a los clientes actuales y a los potenciales y así lograr un crecimiento en las ventas nacionales hasta lograr un equilibrio en las ventas internas y externas de C. I. Antillana S. A. Ser activa en el campo del desarrollo tecnológico y competitiva internacionalmente, con una relación laboral de respeto y colaboración en un clima de paz y de relación armónica con la sociedad y el ambiente. Una relación laboral de respeto y colaboración en un clima de paz y de relación armónica con la sociedad y con el ambiente. 1.3.1.4 Objetivos de la empresa. Objetivos Funcionales Gerencia. Administrar la empresa buscando su fortalecimiento permanente. Maximizar el valor de sus exportaciones y ventas nacionales buscando desarrollar nuevos negocios para Antillana. Producción. Planificar, dirigir, controlar y administrar los recursos materiales y humanos, aplicando las buenas prácticas de manufactura en la recepción, transformación, manipulación y almacenamiento de los productos pesqueros; con el fin de garantizar la productividad, la eficiencia y el aseguramiento de la calidad para el mercado internacional y nacional en todos los procesos productivos. Comercial. Planear, dirigir, ejecutar y controlar toda la estrategia comercial a nivel nacional. 1.3.1.5 Estructura organizacional La estructura organizacional de C. I Antillana S.A. contempla un nivel político, compuesto por la Asamblea General de Accionistas y la Junta Directiva (Gerente General, Gerente Administrativo Y financiero, Gerente de Producción, Gerente de Logística, Gerente Comercial y Gerente Sucursal San Andrés); y un nivel operativo que contiene a su vez el departamento de producción y el comercial, tal como se muestra en la figura No. 2 Figura 2. Organigrama Antillana ASAMBLEA JUNTA DIRECTIVA REVISOR FISCAL GERENTE GENERAL AUDITOR INTERNO ASISTENTE DE GERENCIA GERENTE ADMINISTRATIVO Y FINANCIERO GERENTE DE PRODUCCIÓN GERENTE DE LOGÍSTICAGERENTE SAI GERENTE COMERCIAL JEFE DE CONTROL DE CALIDAD MENSAJERO JEFE DE EXPORTACIONES ASESOR DE MANTENIMIENTO AUXILIAR DE CAFETERIAY ASEO REPRESENTANTE DE LA DIRECCIÓN - ISO REPRESENTANTE DE LA DIRECCIÓN - BASC CONDUCTOR - MENSAJERO 1.3.2 Clientes Los principales mercados de la compañía son Estados Unidos, Francia, el Caribe, Japón y Medio Oriente. A nivel nacional los principales clientes son: (Cali) 1.3.3 Proveedores Antillana cuenta con numerosos proveedores que le facilitan la producción y comercialización de sus productos a nivel nacional e internacional. Entre los principales proveedores encontramos: Cartón de Colombia S.A. proveedor de empaque Mares de Colombia S.A. proveedor de langosta y camarón Unipesca E.U. proveedor de langosta, caracol y camarón Texas Petroleum Company S.A. proveedor de combustible Intermares Ltda. proveedor de camarón Comepez Ltda. proveedor de pescados y mariscos 1.3.4 Descripción del camarón cocido procedente de los cultivos El objeto social de C.I. ANTILLANA S.A. esel procesamiento y comercialización de productos marinos, que satisfagan las necesidades de los distintos mercados, e incluso del consumidor final. El camarón de cultivo procesado en la empresa posee unos estándares establecidos por la misma que se muestra en la siguiente ficha técnica: Tabla 1. Ficha Técnica Del Camarón Pelado Desvenado Precocido Fuente: Suministrado por la empresa 1.4 REDES PETRI EN C.I. ANTILLANA S.A. En C.I. Antillana S.A., es el personal correspondiente al área comercial, el encargado de armar el presupuesto de venta teniendo en cuenta los datos históricos, con el fin de atender la demanda pronosticada, posteriormente la coordinadora logística establece los requerimientos de materia prima e insumos que se van a utilizar en la planta. La programación de las operaciones en planta es dirigida por el Gerente de Producción, quien a través de su experiencia determina las actividades que se van a desarrollar, cabe anotar que no emplean ningún software especializado para tal función. La empresa maneja indicadores para medir el rendimiento de sus empleados y realizar la respectiva comparación con las metas establecidas. El estudio pretende hacer un análisis de los procesos productivos del camarón cocido en la empresa C.I. Antillana S.A. con el fin de realizar propuestas de mejoras que permitan alcanzar los objetivos estratégicos de la organización, a través de: Estudios de métodos y tiempos para la mejora de procesos. Rediseño de la distribución de planta, con el fin de acortar las distancias entre cada puesto de trabajo. Dimensionamiento y optimización del sistema de colas y operaciones. Simulación de las operaciones de trabajo para optimización de procesos. Una vez realizada la simulación y obtenido los resultados, se formularán las recomendaciones respectivas sobre los procesos productivos. Esto, con el fin de evitar los cuellos de botella ya identificados a través de un balanceo de la línea de producción. Pero sin descuidar la relación costo-beneficio producto de la implementación de las recomendaciones planteadas, lo que hace necesario la creación de un nuevo modelo Petri en el software HPSim con las mejoras propuestas. 2. ANALISIS DEL PROCESO PRODUCTIVO Para realizar la simulación con redes Petri, se desarrolla un estudio de tiempos que permite la modelación del sistema productivo, y con esto se logra identificar los cuellos de botella y su naturaleza, la optimización de la producción, la asignación eficiente de recursos y la evaluación de los posibles planes de mejora. Para el análisis del sistema productivo, se tomó una muestra piloto de 15 tiempos en cada uno de los procesos que intervienen en la transformación del camarón de cultivo (materia prima), que permiten obtener como producto terminado el camarón cocido. Estos son tomados de forma aleatoria a fin de recolectar los datos iníciales con lo que se determina el tamaño de una muestra representativa. El formato utilizado para la recolección de los tiempos en la prueba piloto aplicada a cada una de las operaciones se muestra en la Tabla No. 2 Tabla 2. Formato De Tiempos Operación Cantidad No. De Operarios Unidad Hora de inicio Hora Final No. Fecha Duración Observaciones 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 PRUEBA PILOTO No. 1 DESVIACIÓN MEDIA Fuente: Los autores Los tiempos recolectados en la prueba piloto fueron tomados durante diferentes días y las horas dependían del momento en que se efectuaba dicha operación. En la tabla 3 se observan los resultados para la operación de pesaje, los resultados para las operaciones restantes se observan en el anexo 1. Tabla 3. Prueba Piloto Operación Cantidad No. De Operarios Unidad Hora de inicio Hora Final No. Fecha Duración Observaciones 1 5,50 2 4,60 3 5,33 4 4,58 5 7,10 Falta de canastillas para verter el producto 6 5,72 7 5,42 8 4,80 9 4,77 10 4,20 11 5,40 12 3,17 No todas las operarias se acercaron a la bascula 13 5,35 14 5,90 15 5,87 5,18 0,90 28/11/2009 MEDIA DESVIACIÓN 24/11/2009 25/11/2009 26/11/2009 27/11/2009 36 Minutos 8:00 a.m. - 2:00 p.m. 12:00 p.m.- 4:00 p.m. PRUEBA PILOTO No. 1 Pesaje 36 Coladores Plásticos Fuente: Los autores Para obtener el número total de muestras por cada operación, se aplican las siguientes ecuaciones estadísticas: Media aritmética: Desviación estándar: Tamaño de la muestra: En el proceso de producción del camarón cocido se consideraron cinco operaciones para el estudio de tiempo que se enuncian en la Tabla 4, con su respectiva media, desviación estándar y un nivel de confianza (Nc) del 97.5%, para el calculo del tamaño de la muestra. Los tiempos correspondientes al total de la muestra se observan en el anexo 2. Tabla 4. Tamaño de la Muestra No. OPERACIÓN MEDIA (min) DESVIACIÓN (min) ERROR (min) MUESTRA 1 Pesaje 5,18 0,90 0,2 92 2 Preparación del Bache de Cocción 3,49 0,89 0,2 91 3 Desmonte del Bache y Pesaje 2,47 0,78 0,2 70 4 Embandejado 3,38 0,75 0,2 64 5 Empacado y Sellado 6,95 0,77 0,2 68 Fuente: Los autores (2) (1) (3) Durante el estudio de tiempos se tiene en cuenta situaciones relevantes que influyen directamente en el desempeño del trabajador, como es el caso de suspensión del trabajo por necesidades fisiológicas, falta de materiales, proceso no conforme, transporte o fatiga del material, entre otras. En C.I. Antillana S.A. las operaciones se ven afectadas por la falta de espacio para manipular el producto y la carencia de materiales cuando este es requerido, como sucede con las canastillas que en ocasiones no se encuentran en el lugar adecuado cuando se necesitan, de igual manera el operario se ve expuesto a la fatiga generada por largas jornadas de actividades repetitivas. Existen también factores del entorno que influyen en el desempeño, tales como la iluminación, ruido, temperatura, ventilación, vibración, entre otras. La incidencia de estos factores en C.I. Antillana S.A. es mínima, puesto que dichos factores son controlados, evidenciándose la buena iluminación y ventilación, que en términos generales representa un buen ambiente de trabajo. Además, el contacto directo que tienen los operarios con el producto, hace que se familiaricen con las características particulares del mismo como son los fuertes olores que de él se desprenden. 2.1 PRUEBA DE WESTINGHOUSE Para contemplar la influencia de los factores anteriormente mencionados en el desempeño del operario, se utiliza un método de calificación denominado PRUEBA DE WESTINGHOUSE, caracterizado por ser el más antiguo y el de mayor aplicación. Éste método considera 4 factores para evaluar el desempeño del operario: Habilidad Esfuerzo Condiciones Consistencia del operario Habilidad Según S. M. Lowry, la habilidad es el nivel de competencia para seguir un método dado, y lo relaciona con la experiencia demostrada mediante la coordinación adecuada de la mente y las manos. El sistema de calificación de Westinghouse enumera seis grados o clases de habilidad que representan un grado de competencia aceptable para la evaluación: malo, aceptable, promedio, bueno, excelente y superior7, tal como se muestra en la siguiente tabla. Tabla 5. Calificación De Habilidades De Westinghouse 0,15 A1 Superior 0,13 A2 Superior 0,11 B1 Excelente 0,08 B2 Excelente 0,06 C1 Bueno 0,03 C2 Bueno 0 D Promedio -0,05 E1 Aceptable -0,1 E2 Aceptable -0,16 F1 Malo -0,22 F2 Malo CALIFICACIÓN DE HABILIDADES Fuente: Lowry, et a.l.(1940), pág. 233. Esfuerzo Este método defineel esfuerzo como la demostración de la voluntad para trabajar con efectividad. El esfuerzo es representativo de la velocidad con la que se aplica la habilidad, y el operario puede controlarla en un grado alto. Las seis clases de esfuerzo para asignar calificaciones se muestran en la siguiente tabla. 7 NIEBEL. W ,Benjamin, FREIVALDS, Andris, INGENIERIA INDUSTRIAL:Métodos, estándares , y diseño del trabajo. 11° edición, Alfaomega Editorial. MEXICO, 2006 Tabla 6. Calificación De Esfuerzo De Westinghouse 0,13 A1 Excesivo 0,12 A2 Excesivo 0,1 B1 Excelente 0,08 B2 Excelente 0,05 C1 Bueno 0,02 C2 Bueno 0 D Promedio -0,04 E1 Aceptable -0,18 E2 Aceptable -0,12 F1 Malo -0,17 F2 Malo CALIFICACIÓN DE ESFUERZO Fuente:M.S Lowry, et a.l.(1940), pág. 233. Condiciones Las condiciones contempladas en este método afectan al operario y no a la operación. Los elementos que afectan las condiciones de trabajo incluyen temperatura, ventilación, iluminación y ruido. Las seis clases generales de condiciones de trabajo para asignar calificaciones con sus respectivos valores, se muestran en la siguiente tabla. Tabla 7. Calificación De Condiciones De Westinghouse 0,06 A Ideal 0,04 B Excelente 0,02 C Bueno 0 D Promedio -0,03 E Aceptable -0,07 F Malo CALIFICACIÓN DE CONDICIONES Fuente:M.S Lowry, et a.l.(1940), pág. 233. Consistencia del operario El último de los cuatro factores que influye en la calificación del operario es la consistencia, refiriéndose a mantener un nivel de desempeño constante en la realización de la operación, y se califica en seis grados que van desde perfecta hasta mala, como se observa en la siguiente tabla. Tabla 8. Calificación De Consistencia De Westinghouse 0,04 A Perfecta 0,03 B Excelente 0,01 C Buena 0 D Promedio -0,02 E Aceptable -0,04 F Mala CALIFICACIÓN DE CONSISTENCIA Fuente:M.S Lowry, et a.l.(1940), pág. 233. Una vez que se han asignado las calificaciones a los cuatro factores anteriormente descritos, se debe determinar el factor de desempeño global mediante la suma aritmética de los cuatro valores y agregando la unidad a esa suma. Luego de obtener el factor de desempeño este se multiplica por el tiempo observado, dando como resultado el tiempo ajustado, como se muestra en la Figura 3. Al tiempo ajustado se le suma el suplemento (tiempo adicional por interrupciones), que corresponde al 3%, y de esta manera se calcula el tiempo estándar de cada operación, como se muestra en la tabla 9. Figura 3. Calculo Del Tiempo Ajustado Fuente: Los autores Tiempo Ajustados 194,35 Tiempo Ajustados 417,89 Tiempo Promedio 3,04 Tiempo Promedio 6,15 Tiempo Estándar 3,13 Tiempo Estándar 6,33 Desviación 0,31 Desviación 0,29 EMBANDEJADO EMPACADO Y SELLADO Los tiempos ajustados para las operaciones restantes se observan el anexo 3. Tabla 9. Tiempo Estándar PESAJE PREPARACION BACHE DE COCCIÓN DESMONTE DEL BACHE DE COCCIÓN Tiempo Ajustados 454,76 Tiempo Ajustados 302,30 Tiempo Ajustados 134,83 Tiempo Promedio 4,94 Tiempo Promedio 3,32 Tiempo Promedio 1,93 Tiempo Estándar 5,09 Tiempo Estándar 3,42 Tiempo Estándar 1,98 Desviación 0,30 Desviación 0,32 Desviación 0,33 Fuente: Los autores 2.2 PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE Para establecer el grado de ajuste que existe entre la distribución obtenida a partir de la muestra de cada una de las operaciones y la distribución teórica que debe seguir esta, se aplica la prueba de bondad de ajuste. Esta prueba tiene especial interés en demostrar si la distribución empírica que resulta de cuantificar los datos de las respectivas muestras se aproxima a la distribución normal, condición que es adecuada para efectos de la simulación y se puede evaluar mediante el software Stat::Fit-stat. La prueba está basada en la hipótesis nula (Ho) que contempla que no hay diferencias significativas entre la distribución de los datos obtenidos en la muestra y la distribución teórica. Por tanto se establecen las hipótesis que demostrarían el comportamiento de los datos, para el pesaje serian las siguientes: Ho: Los tiempos de la operación del pesaje se comportan como una distribución normal. Ha: Los tiempos de la operación del pesaje no se comportan como una distribución normal. Una vez ingresado los datos de la operación del pesaje en el software, tomaron diferentes distribuciones como Lognormal y normal, tal como se muestra en la figura 4 y 5, lo cual demostró que los tiempos de la operación presentan una distribución normal y en consecuencia se acepta la hipótesis nula. Figura 4. Prueba Bondad De Ajuste Stat-Fit (Pesaje) Figura 5. Comportamiento Datos Del Pesaje Para cada una de las operaciones involucradas en el proceso del camarón cocido de cultivo se establecen las hipótesis correspondientes y se aplica la prueba de bondad de ajuste, las cuales dieron como resultado la aceptación de la hipótesis nula mostrando que los datos tienen una distribución normal, como se observa en el anexo 4. 2.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO Para el procesamiento del camarón cocido pelado y desvenado se efectúan los siguientes pasos: 1. El proceso inicia con el transporte de las tinas desde la bodega hasta la zona de recepción. Las tinas son transportadas por un montacargas. 2. En la zona de recepción se le agrega agua a las tinas para retirar el hielo del camarón y poder descargar el producto en las mesas de trabajo. Para descongelar una tonelada de materia prima (4 tinas de 250 kgr.) se requiere de aproximadamente doce horas. Esto es realizado la noche previa a la iniciación del proceso. 3. Las tinas son transportadas por un operario a la zona de trabajo (15 metros), donde el producto es recogido en canastillas (aproximadamente 10 Kilogramos/canastilla) y descargado en las diferentes mesas de trabajo (cinco mesas) 4. El camarón es pelado y desvenado por las operarias en las diferentes mesas de trabajo. 5. Cada hora se detiene el proceso para hacer el pesaje respectivo. Las operarias se desplazan hasta la báscula electrónica (8 metros), colocando sobre ésta el producto procesado contenido en coladores plásticos, el dato arrojado es tomado como registro individual de cada operaria a través del código de barras asignado a cada una de ellas, luego del registro el producto es colocado en canastillas. Esto toma un tiempo de 5.09 min cada hora. 6. El producto contenido en las canastillas es vertido en las tinas para hidratarlo, donde se le adiciona agua y abundante hielo para su conservación. Este proceso dura aproximadamente cinco horas. 7. Las tinas son transportadas de la zona de recepción a la zona de cocción (36 metros) donde los camarones son extraídos usando coladores plásticos y colocados en canastillas plásticas. Una vez el camarón es puesto en estas canastillas se procede al armado del bache de cocción, que consiste en colocar las canastillas al interior de un carro porta canastilla. Esto toma un tiempo de 3.42 min. y cada carro tiene una capacidad máxima de 12 canastillas, las dos superiores se colocan vacías. 8. Los camarones son sumergidos en una solución de agua y sal a temperaturas mayor o igual a 100ºC, por un periodo de tiempo de 0.5 min. Una vez concluido el proceso de cocción, los camarones son sumergidos en agua con abundante hielo manteniendo una temperatura menor o igual a 4ºC, el tiempo mínimo de permanencia del camarón cocido en la solución es de 5 min. El objetivo de esta etapa es lograr detener la cocción del camarón por medio de un shock térmico. 9. El bache es desmontado y las canastillas son pesadas con el fin de controlar la merma del producto después de la cocción, esto tomaun tiempo de 1.98 min. Las canastillas son transportadas en un carro porta canastillas hasta la zona de embandejado (25 metros). 10. El operario se encarga de preparar las bandejas de aluminio, colocándole un plástico extendido sobre el cual va esparcido el producto. Las capas de producto contenido en las bandejas están separadas por el plástico (mínimo 3 capas), y la cantidad máxima de capas depende del tamaño del mismo. Esto toma un tiempo de 3.13 min. 11. Las bandejas son transportadas hasta los amerios (2.30 metros), los cuales tienen una capacidad máxima de 75 bandejas y el tiempo de congelación es aproximadamente de 3 horas. Luego las bandejas son trasportadas hasta la zona de empaque para desmontar el producto (13.3 metros) 12. El producto proveniente de las bandejas es desmontado en la zona de empaque, donde las operarias utilizan coladores plásticos para tomar la medida aproximada de la cantidad de producto que debe contener el empaque final (bolsas plásticas de 2 kilogramos). Después de ser empacado es pesado para verificar que su contenido concuerde con lo estipulado. Las bolsas son selladas y finalmente colocadas en master que contienen máximo 12 paquetes del producto, demorando 6.33 min. 13. El producto terminado, congelado y empacado, es transportado y almacenado en cuartos fríos a temperaturas inferiores a -18ºC. 2.4 DIAGRAMAS DEL PROCESO Los diagramas son representaciones graficas que reúnen todas las operaciones relacionadas con el proceso en forma clara, con el fin de analizar de forma crítica y detallada las complejidades del procesamiento del camarón cocido de cultivo. Los principales diagramas del proceso son: diagramas de recorrido, de operaciones y de flujo, en donde cada uno tiene aplicaciones específicas.8 Su correcta utilización ayuda a formular el problema, a resolverlo, a hacer que se acepte su solución e implantar las mejoras propuestas. 2.4.1 Diagrama de recorrido. Es un plano que muestra los desplazamientos físicos (materiales, productos o personas) del proceso productivo en las instalaciones de la empresa, además permite revisar la distribución del equipo en la planta. En la Figura 6 se muestra el desplazamiento del material a lo largo del proceso. Figura 6. Diagrama de Recorrido Fuente: Los autores 8 GOMEZ CEJAS, Guillermo. SISTEMAS ADMINISTRATIVOS, Análisis y Diseños. Editorial Mc Graw Gil. Año 1.997. http://www.monografias.com/trabajos5/recon/recon.shtml 2.4.2 Diagrama de operaciones del proceso Permite visualizar solo las operaciones e inspecciones que se ejecutan durante el procesamiento del camarón cocido de cultivo, a fin de analizar las relaciones existentes entre cada una de ellas. Figura 7. Diagrama De Operaciones Fuente: Los autores 2.4.3 Diagrama de flujo de proceso Representa gráficamente todas las actividades que se realizan durante la elaboración del producto, es decir, visualiza operaciones, inspecciones, transportes, almacenajes y demoras. Comprende símbolos, tiempo y distancias, con la finalidad de ofrecer una forma objetiva y estructurada para analizar y registrar las actividades que conforman el proceso del camarón cocido de cultivo Figura 8. Diagrama De Flujo Actual Propuesto Ahorro Fecha de Realización : Operación: 11 Material Principal: Transporte: 10 Elaborado por - X Inspeccion: 1 Almacenaje: 2 X 1.223 173,60 50 720,00 15 8 5,09 300,00 36 3,42 3 0,50 3,00 3 1,98 25 3,13 2,3 180 13,3 6,33 18 Duración (min.) Distancia (mts.) Tipo de Diagrama: Método Material Operario Actual Propuesto Transporte hasta la zona de embandejado Embandejado Transporte hasta los amerios Congelación Almacenamiento en cuarto frio Transporte de amerios a empaque Empacado y Sellado Inspeccion Transporte hasta cuarto frio Hidratación del Producto Transporte tinas a zona de cocción Armado del bache de Coccion Transporte del bache a Horno Cocción Enfriado (shock termico) Transporte para desmontar y pesar Desmonte y pesado Observaciones Almacenamiento de la materia prima Transporte del producto a Recepción Descongelación de la materia prima Descripción de la Actividad Simbolos Tiempos (minutos) Distancias (metros) Transporte a las mesas de trabajo Pelado y desvenado del camarón Desplazamiento de las operarias al peso Pesaje Camarón de Cultivo Lizbeth Serrano y M. Camila Sierra DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO RESUMEN Marzo de 2010 Proceso: Elaboracion del Camarón Cocido de Cultivo Actividad Demora: Fuente: Los autores 3. MODELADO DEL SISTEMA MEDIANTE REDES PETRI En el ejercicio de las funciones típicas de cualquier actividad humana, el hombre tiene que tomar decisiones de uno y otro tipo en forma permanente. Esta situación trae consigo riesgo e incertidumbre lo que compromete la calidad y el logro de la decisión; esto lo dificulta el hecho de que el funcionario responsable debe enfrentar la presión que implica la alta responsabilidad involucrada y, en ciertos casos, su inexperiencia e incompetencia. Para contrarrestar esta situación, el hombre ha desarrollado a través del tiempo una diversidad de herramientas que le permiten minimizar el riesgo y la incertidumbre en la toma de decisiones9. Para el modelado de sistemas productivos, la simulación es una de estas herramientas; con su aplicación no solo se logra el anterior cometido, sino que disminuye el tiempo utilizado y minimiza las probabilidades de riesgo. A través del diseño del modelo de un sistema productivo, se puede entender el comportamiento del mismo, lo cual permite proponer mejoras y tomar mejores decisiones. 3.1 SIMULACIÓN La simulación es la mejor alternativa de la observación de un sistema, nos permite recopilar información pertinente acerca del comportamiento del sistema al paso del tiempo. La simulación no es una técnica de optimización, más bien se usa para estimar las mediciones del desempeño de un sistema modelado10. Aunque el término de simulación puede tener diferentes significados dependiendo de su aplicación, en la industria se refiere generalmente al uso de un computador digital para desarrollar experimentos sobre un modelo de un sistema real. Estos experimentos pueden emprenderse antes de que el sistema real entre en operación para ayudar en su diseño, para ver la forma como el sistema podría reaccionar a los cambios en sus normas operativas o para evaluar la respuesta del sistema a los cambios en sus estructuras. La simulación es particularmente 9 FÁBREGAS, Aldo y WADNIPAR, Rodrigo. Simulación de Sistemas Productivos con Arena. Bogota D. C.: Ediciones Uninorte, 2003. 10 Ibíd., p. 5 apropiada en situaciones en las cuales el tamaño o la complejidad del problema dificultan o hacen imposible el uso de técnicas de optimización11. La aplicación de la simulación para buscar la esencia de un sistema, implica por lo general, el manejo de un volumen considerable de datos y la ejecución de un alto número de repeticiones del proceso, ya que se pretende lograr una adecuada historia artificial que permita tomar una decisión con un alto grado de confiabilidad. Solo es factible que este manejo se haga en el computador con la ayuda de un software especializado, como HpSim, este software es el utilizado para la modelación del sistema productivo del camarón cocido en C.I. Antillana a través de Redes Petri. 3.2 REDES PETRI Las Redes de Petri son consideradas una herramienta para el estudio de los sistemas, con su ayuda podemos modelar el comportamiento y la estructura de los mismos y llevar el modelo a condicioneslímite, que en un sistema real son difíciles de lograr o muy costosas. Estas son un paradigma de modelado de sistemas de eventos discretos concurrentes, se trata de un modelo formal (matemático) para describir estados y acciones. Además disponen de una representación gráfica, ya que se definen como un grafico constituido por nodos, lugares y transiciones, y guardan cierta similitud con los modelos clásicos de colas, puesto que definen una representación distribuida de un estado. Las características fundamentales de las redes de Petri son las siguientes: Simplicidad: intervienen muy pocas y simples entidades matemáticas en la definición. Generalidad: posibilidad de modelar secuencias, decisiones, concurrencia, sincronizaciones. Localidad de estados y acciones: posibilidad de modelado progresivo, por refinamientos sucesivos o por composición modular. 11 AQUILANO JACOBS, Chase. Administración de producción y operaciones. Bogota D. C.: McGraw Hill, 2004. p. 513 Son valores adicionales de las redes de Petri la existencia de técnicas de validación de propiedades del sistema (como la vivacidad, la limitación, la ausencia de bloqueos, entre otros), la posibilidad de interpretación estocástica (que las convierte en un formalismo válido para la evaluación del rendimiento), y la existencia de herramientas de software para el diseño y análisis del sistema12. 3.2.1 Componentes de una Red Los elementos del modelado que se encuentran en una red de Petri son los siguientes13: Plazas: Representados gráficamente por círculos o elipses y se utilizan generalmente para describir colas de espera, así como los recursos y actividades que pertenecen al sistema. Arcos: Representados gráficamente por flechas y se utilizan para conectar plazas con transiciones o viceversa, pero en ningún caso conectara dos plazas o dos transiciones entre si. Un arco de entrada tiene como origen una plaza y como destino una transición y un arco de salida tiene como origen una transición y como destino una plaza. A los arcos se les asocia un peso que son los tokens. Transiciones: Representados gráficamente por rectángulos y se utilizan para simbolizar eventos y actividades que se suceden en el sistema. Una transición esta habilitada solo cuando en todas las plazas que tiene un arco hacia la transición (plaza de entrada) hay el número suficiente de tokens como indique el arco correspondiente. Una transición habilitada puede ser disparada en cualquier momento. 12 CAMPOS, Javier. Evaluación de Prestaciones de Sistemas Concurrentes Modelados con Redes Petri [Versión en línea] Zaragoza, España: Universidad de Zaragoza. Departamento de Informática e Ingeniería de Sistemas. [Consultado 01 Abr., 2010]. Disponible en Internet: <http://diis.unizar.es/biblioteca/00/09/000910.pdf > 13 SANCHEZ RUIZ, Jaime. Traductor de Especificaciones XML de Redes de Petri Coloreadas a un Lenguaje para la Resolución de Problemas de Optimización. [Versión en línea] Bellaterra. Departamento de Telecomunicaciones e Ingeniería de Sistemas. [Consultado 01 Abr., 2010]. Disponible en Internet: <http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:TYYbgWNKkJ:www.recercat.net/bitstream/2072/43824/1/PFC_ JaimeRuizSanchez.pdf > Marcas o tokens: Representados gráficamente por tuplas y simbolizan las entidades que fluyen a través del sistema. 3.3 MODELO DEL SISTEMA PRODUCTIVO DEL CAMARON COCIDO EN C.I. ANTILLANA S.A. Para la elaboración de un modelo de producción por medio de redes de Petri, se deben tener en cuenta los siguientes principios14: Primer principio: Las Plazas se emplean para identificar de forma separada las zonas de almacenamientos (temporales y permanentes), las zonas de operación e inspección, a los trabajadores, proveedores, equipos de trabajo o maquinaria. Segundo principio: Por cada operación e inspección se asigna un trabajador, equipo de trabajo o maquinaria. Tercer principio: Las transiciones identificarán los tiempos de transporte, operación e inspección del proceso. Cuarto principio: El tiempo del trabajador, equipo de trabajo o maquinaria, se asignará en la transición inmediatamente posterior. La transición preliminar al trabajador podrá significar el tiempo transcurrido por un transporte, operación e inspección anterior. Quinto principio: En caso de requerir dos o más unidades de un mismo recurso para ser transformadas o inspeccionadas al mismo tiempo (en un puesto o mesa de trabajo), se podrá realizar modificando el peso del arco (Weight). En el caso de que el peso en un Arco posterior a una transición sea de dos o más, significará una división del producto que entra en un número de veces igual al peso del Arco. Sexto principio: Para indicar los puntos de revisión o inspección automatizada al 100% (todos los productos), se emplearán los Arcos configurados como tipo Prueba (test), ya que no implican una salida del producto como tal si son aplicados a ambos lados de la transición. 14 VERGARA SCHMALBACH, Juan Carlos. Op. Cit., p. 3.3.1 Variables del Proceso Para caracterizar el procesamiento del camarón cocido de cultivo en C.I. Antillana S.A., es necesario conocer cuáles son los elementos o variables que lo integran y su participación en cada una de las actividades que comprende el proceso. La identificación de las variables que describen al proceso se obtienen a partir de la documentación suministrada por la empresa y la información primaria, resultado de observaciones directas, estudio de tiempos y/o entrevistas. La recopilación de esta información está fundamentada en los siguientes aspectos: producción, capacidad y tiempos de operación. Tabla 10. Variables que Caracterizan el Proceso Variable Nombre Descripción Formula/Valor Fuente Tiempo Estándar Pesaje Tiempo requerido por las operarias para realizar la operación de pesaje 5,09 minutos Estudio de Tiempo Tiempo Estándar Preparacion Bache de Cocción Tiempo requerido por el operario para armar un bache de cocción 3,42 minutos Estudio de Tiempo Tiempo Estándar Desmonte del bache de Cocción Tiempo requerido por el operario para desmontar un bache de cocción 1,98 minutos Estudio de Tiempo Tiempo Estandar Embandejado Tiempo requerido por las operarias para realizar la operación de embandejado 3,13 minutos Estudio de Tiempo Tiempo Estándar Empacado y Sellado Tiempo requerido por las operarias para realizar la operación de empacado y sellado 6,33 minutos Estudio de Tiempo MO Pelado y Desvenado Número de operarias requeridas para el pelado y desvenado del camaron de cultivo 30 operarias Información suministrada por la empresa MO Pesaje Número de operarias requeridas para el peaje del camaron de cultivo 30 operarias y 1 Supervisora Información suministrada por la empresa MO Preparación del bache Número de operarios requeridos para la preparacion del bache 1 Operario Observación Directa MO Cocción Número de operarios requeridos para la coccion del camaron de cultivo 1 Operario Observación Directa MO Desmonte del bache Número de operarios requeridos para el desmonte del bache 1 Operario Observación Directa MO Embandejado Número de operarios requeridos para el embandejado del camaron cocido 3 Operarias Observación Directa MO Empacado y Sellado Número de operarios requeridos para el empacado y sellado 4 Operarias Observación Directa Mano de Obra Tiempo Fuente: Los autores Tabla 10. Variables que Caracterizan el Proceso (Continuación) Variable Nombre Descripción Formula/Valor Fuente Capacidad de Tina Volumen máximo del producto que puede contener una tina 250 Kg. y 500 Kg. Informaciónsuministrada por la empresa Capacidad Bache Cocción Cantidad máxima de canastillas que puede contener un bache de cocción 12 Canastillas Información suministrada por la empresa Capacidad Colador Cantidad máxima del producto que puede contener un colador 2.000 gramos Información suministrada por la empresa Capacidad Canastilla Cantidad máxima del producto que puede contener una canastilla 10.000 gramos Información suministrada por la empresa Capacidad Bandejas Cantidad máxima del producto que puede contener una bandeja metalica 10.000 gramos Información suministrada por la empresa Capacidad Amerios Cantidad máxima de bandejas que puede contener un amerio 75 bandejas Información suministrada por la empresa Capacidad Master Cantidad máxima de bolsas de 2 Kg. De producto terminada que puede contener un master. 12 Bolsas Información suministrada por la empresa Capacidad Fuente: Los autores 3.3.2 Datos Preliminares Después de la identificación de las variables que integran el proceso de camarón cocido en C.I. Antillana S.A., es preciso identificar las cantidades necesarias de materia prima empleada en la preparación del camarón, esto se puede observar en su diagrama Boom. (Ver Figura 9). La materia prima principal es el camarón titi de cultivo, que se transforma en material en proceso una vez mezclado con soluciones para su descongelación, hidratación y cocción respectivamente. Figura 9. Diagrama Boom del Proceso Fuente: Los autores Para la modelación del sistema mediante redes Petri en C.I Antillana S.A. y basándose en su concepto de modelar sistemas de eventos discretos concurrentes, es necesario aproximar los tiempos obtenidos en el estudio (dados en minutos) a un decimal y multiplicarlos por diez (10), obteniendo de esta manera un dato aceptado por la red. Para calcular el tiempo de los transportes desempeñados por los operarios a través de largas distancias, se tuvo en cuenta la velocidad promedio del hombre al caminar (3 Km/h), obteniendo tiempos determinístico en proporción a las distancias comprendidas entre un puesto de trabajo y otro. En la tabla 11 y 12 se muestra los tiempos asignados a cada una de las transiciones que representan los tiempos de operación y transporte, estos tiempos están dados en unidades de tiempo del software empleado. Los demás tiempos asignados a las transiciones son de modo inmediato por considerarse transportes de material entre operaciones ubicadas contiguamente. Los datos tomados para el estudio de tiempos evaluados en el software Stat-Fit, dieron como resultado un comportamiento normal para cada uno de los procesos. Sin embargo, el Software Hp-Sim tiene la limitante de no poseer en su sistema dicho comportamiento, lo que lleva consigo a utilizar un modo de tiempo exponencial por guardar similitud con la distribución normal, con el fin de desarrollar un modelo de simulación coherente con los hechos reales. Tabla 11. Tiempos asignados a las Operaciones Identificación Nombre Modo de Tiempo Tiempo Asignado T1 Pesaje 51 T2 Preparación Bache 34 T3 Desmonte Bache 20 T4 Embandejado 31 T5 Empacado y Sellado 63 T6 Pelado y Desvenado 600 T7 Hidratación 3000 T8 Cocción 55 T9 Congelación 1800 Exponencial Deterministico Fuente: Los autores Tabla 12. Tiempos asignados a los Transportes Identificación Desde Hasta Modo de Tiempo Tiempo Asignado T10 Zona de Recepción Zona de Trabajo 1 3 T11 Zona de Trabajo Báscula 2 T12 Zona de Recepción Cocción 7 T13 Zona de Cocción Zona de Trabajo 2 5 T14 Zona de Trabajo 2 Amerios 1 T15 Amerios Zona de Trabajo 3 3 T16 Zona de trabajo 3 Almacén 5 Deterministico Fuente: Los autores 3.3.3 Análisis de Resultados del Modelo Teniendo en cuenta las capacidades de cada uno de los elementos que intervienen en el proceso y los datos anteriormente descritos, se elaboro la Red PETRI previa a la simulación del proceso de producción del camarón cocido en C.I. Antillana S.A., como se muestra en la figura 10. En este estado se inicia la simulación del proceso, teniendo en cuenta que el modelo diseñado no contempla las actividades que cotidianamente se desarrollan en forma paralela para el procesamiento de otros productos que comercializa la empresa. Para determinar el ciclo de producción e identificar los problemas del proceso productivo (cuellos de botella, tiempos ociosos, acumulación de material, entre otros), se corre la simulación y se determina el tiempo del ciclo, midiendo diez (10) tiempos aleatorios que simulan el proceso de producción y calculando un promedio simple de ellos, para definirlo como se muestra en la tabla 13, siendo el tiempo del ciclo de producción 20.041 unidades de tiempo aproximadamente para procesar una tonelada de camarón. Tabla 13. Determinación del ciclo de producción Tiempo No. Unidad de Tiempo (ms) 1 19.880 2 20.002 3 20.101 4 20.033 5 20.040 6 19.838 7 19.990 8 20.296 9 20.092 10 20.138 Promedio 20.041 Fuente: Los autores Figura 10. Diagrama Inicial en Petri sin Ejecutar Al iniciar la simulación se identifican diferentes situaciones que se presentan en el proceso de producción del camarón cocido, las cuales se enuncian a continuación: Todo el material es acumulado en la operación de hidratación, mientras que el resto de recursos y operarios se encuentran ociosos, tal como la muestra la Figura 11. Aunque cada vez que se acumulan 250 kilos del material se procede a entinarlo para la hidratación, la planificación de las operaciones establece que el material solo es trasladado a la zona de cocción hasta que no se haya pelado y desvenado todo el lote, en este caso lo que corresponde a la tonelada que se empleo para efectos de la simulación, quedando el producto listo para procesar al día siguiente. En realidad, mientras el material se encuentra en hidratación en las operaciones de pelado y desvenado se van procesando material con otras características, ya sea de diferente talla, procedencia, entre otras. Figura 11. Acumulación de material en la Operación de Hidratación Fuente: Los autores El proceso de cocción toma mas tiempo que el proceso anterior (Preparación del Bache), por tanto se genera acumulación de material en proceso (Bache) y tiempo ocioso al operario en esa zona de trabajo. Esto queda evidenciado en la Figura 12 cuando el bache debe esperar que el proceso de cocción finalice para que el producto pase a dicha zona, por otro lado el operario debe esperar a que el bache sea transportado hasta la cocción para tener disponibilidad de espacio y elementos de preparación para realizar otro montaje. Figura 12. Acumulación de material y tiempo ocioso en la zona de Cocción Fuente: Los autores En la zona donde se realiza el desmonte del bache, se presenta acumulación de material en proceso (camarón cocido), al igual que en la zona de embandejado, tal como se muestra en la figura 13. Esto se presenta porque el tiempo de operación en el embandejado no permite evacuar el material suficiente en un tiempo menor, lo que genera poco espacio para descargar el producto que proviene de la cocción. En la figura 13 se puede evidenciar que en la zona de trabajo 2 existe material acumulado proveniente del desmonte de dos baches de cocción, el cual es imposible transportar debido a que en la zona de embandejado aun hay material que no ha sido procesado. Figura 13. Acumulación de Material Zona de Desmonte y Embandejado Fuente: Los autores Durante el proceso se evidencia que hay largos tiempos de operacion, como la congelación
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