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SIMULACIONES DEL PROCESO PRODUCTIVO EN EL CULTIVO DE FLORES DE LA EMPRESA COLIBRÍ FLOWERS SANTIAGO RIVERA BOTERO ASESOR JOSÉ FIDEL TORRES PROYECTO DE GRADO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL FACULTAD DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES BOGOTÁ DC 2 TABLA DE CONTENIDO 1 INTRODUCCIÓN......................................................................................................... 4 1.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SECTOR FLORICULTOR......................6 1.2 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA EMPRESA ............................................6 1.3 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CULTIVO ..................................................8 1.4 DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE POST-COSECHA.............................8 1.4.1 PROCESO DE ARRIBOS A LA POSCOSECHA.................................9 1.4.2 PROCESO DE CLASIFICACIÓN Y EMBONCHADO .......................10 1.4.3 PROCESO DE HIDRATACIÓN ............................................................13 1.4.4 PROCESO DE EMPAQUE ....................................................................14 1.4.5 PROCESO DE ENFRIAMIENTO..........................................................17 2 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Y PROPUESTA DE SOLUCIÓN ....................18 2.1 FINALIDAD .......................................................................................................20 2.2 OBJETIVO ........................................................................................................20 2.3 DATOS ..............................................................................................................21 2.4 ESCALA DE ENTIDADES .............................................................................21 3 SIMULACIÓN DE EVENTOS DISCRETOS .........................................................23 3.1 COMPONENTES DEL SISTEMA.................................................................24 3.2 ARENA COMO HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN .................................26 3.3 SIMULACIÓN DE UN ESTADO NO TERMINAL........................................27 4 MARCO TEÓRICO ...................................................................................................32 4.1 SUPUESTOS DEL MODELO........................................................................32 4.1.1 PRUEBA KRUSKAL- WALLIS ..............................................................32 4.1.1.1 CLASIFICACIÓN ESTÁNDAR ......................................................34 4.1.1.2 CLASIFICACIÓN MINIATURA ......................................................34 4.1.1.3 EMBONCHADO O ARMADO DE RAMOS .................................35 4.1.1.4 EMPAQUE DE CAJAS ...................................................................36 4.1.2 OTROS SUPUESTOS ............................................................................36 4.2 CONSTRUCCIÓN DEL MODELO................................................................38 4.2.1 ELEMENTOS ARRIVALS ......................................................................38 4.2.2 SUBMODELO 1: Línea de Clavel Estándar........................................40 4.2.3 SUBMODELO 2: Línea de Clavel Miniatura.......................................42 4.2.4 SUBMODELO 3: Operaciones de Digitación y Corte en Guillotina. 43 4.2.5 SUBMODELO 4: Hidratación................................................................45 4.2.6 SUBMODELO 5: Empaque...................................................................46 4.2.7 SUBMODELO 6: Precooling y Cuartos Fríos.....................................48 4.3 VERIFICACIÓN DEL MODELO....................................................................49 4.4 VALIDACIÓN DEL MODELO ........................................................................49 4.5 RESULTADOS.................................................................................................50 4.5.1 CASO BASE .............................................................................................50 3 4.5.2 Escenario 1...............................................................................................54 4.5.3 Escenario 2...............................................................................................56 4.6 ANÁLISIS ..........................................................................................................58 4.6.1 ANÁLISIS DE EMPAQUE ......................................................................58 4.6.2 ANÁLISIS DE LAS MESAS DE CLASIFICACIÓN .............................61 4.6.3 ANÁLISIS DE OTRAS ESTACIONES .................................................62 4.7 DISEÑO DE EXPERIMENTOS .....................................................................63 4.7.1 EVALUACIÓN DE DIFERENTES ALTERNATIVAS MEDIANTE EL PROCESS ANALYZER (PAN) ..............................................................................63 4.7.1.1 CONTROLES...................................................................................64 4.7.1.2 RESPUESTAS .................................................................................64 4.7.1.3 ESCENARIOS .................................................................................65 4.7.1.4 RESULTADOS.................................................................................67 5 ANÁLISIS, RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES ...................................69 6 BIBLIOGRAFIA..........................................................................................................72 7 ANEXOS .....................................................................................................................75 7.1 DEFINICIONES ...............................................................................................75 7.2 ANIMACIÓN .....................................................................................................77 7.3 RECOLECCIÓN DE DATOS Y DISTRIBUCIONES ..................................80 4 1 INTRODUCCIÓN El sector floricultor toma cada vez más fuerza en la actividad económica del país. El tratado de libre comercio con los Estados Unidos de América y la apertura de nuevos mercados internacionales presentan el reto a las empresas floricultoras de mejorar sus procesos productivos y su eficiencia empresarial para consolidarse y fortalecerse en su negocio. Dentro de los cambios estratégicos de las empresas encaminadas a los anteriores objetivos, la empresa COLIBRÍ FLOWERS S.A. esta interesada en realizar innovaciones técnicas en el área de investigación de operaciones para mejorar sus procesos. Para este trabajo se decidió con la empresa realizar un estudio de simulación que permita analizar la planta de poscosecha de flores en la que se realizan las operaciones que dan un mayor valor agregado a los tallos y de donde sale el producto final listo para su venta al mercado externo. Una herramienta como la simulación permite estudiar el funcionamiento de procesos mediante la imitación coherente del sistema real. El enfoque de simulación es muy útil para analizar sistemas de manufactura y para evaluar el desempeño de esos sistemas. Este trabajo está dividido principalmente en seis secciones. En la primera se hace una descripción general del sector y del entorno en el cual opera la empresa, analizando rápidamente los cultivos y profundizando un poco más en la planta de poscosecha, la cual será el objeto de nuestro estudio. Con el fin de entender bien el sistema se describen los procesos relevantes para nuestro estudio de simulación: Los arribos de las flores a la planta de poscosecha, la clasificación de los tallos por calidades y armado de los ramos, la hidratación de los mismos, el empaque adecuado de los ramos en cajas y el proceso de enfriamiento que prepara a los claveles para que lleguen en perfecto estado a sus destinos. 5 En la segunda sección se presenta la definicióndel problema, la finalidad, los objetivos y un diagrama que muestra la escala de entidades que describe la forma como se construyó el modelo mediante mecanismos de agrupar y desagrupar entidades. En la tercera sección se mencionan los aspectos relevantes de una simulación, los componentes del sistema: las entidades, los atributos, los recursos, las operaciones y las variables. También se describe el estudio de simulaciones de estados no terminales. El marco teórico incluye los supuestos del modelo, claves para entender y juzgar el comportamiento del mismo; incluye también la construcción del modelo, en donde se explican los elementos y los 6 submodelos construidos; la validación y verificación del modelo y por último los resultados y los diseños de experimentos. Los diseños incluyen 6 escenarios con cambios en alguna variable o en la característica de algún recurso respecto al caso base. La quinta sección presenta recomendaciones basadas en los escenarios analizados en el marco teórico y conclusiones generales del modelo y del trabajo en general. Finalmente se presenta: Un Anexo con definiciones que es recomendable que el lector revise antes de iniciar con el texto. Este pequeño léxico contiene las definiciones de términos que son usualmente utilizadas en el sector floricultor, especialmente en una planta de poscosecha de flores. Gráficas de la animación el modelo, diseñada pensando en su validación. Las Distribuciones de todos los datos, principalmente tiempos , así como gráficas de las distribuciones y las estadísticas de bondad de ajuste. 6 1.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SECTOR FLORICULTOR La industria floricultura ha venido cobrando importancia en los últimos años en nuestro país. En la actualidad Colombia se ubica en el ámbito internacional como el segundo exportador mundial de flores con una participación del 14%, después de Holanda que cuenta con una participación del 56%. Colombia exporta el 98% de sus flores a diferentes regiones, entre las que se destacan los Estados Unidos, el Reino Unido y Japón. El tratado de libre comercio con Estados Unidos le dará mayor mercado a las flores colombianas. Las empresas floricultoras tienen el reto de consolidarse en los mercados externos; para ello deben esforzarse en mejorar su proceso productivo, aumentando su calidad y dándole mayor garantía y transparencia a las exportaciones colombianas. Se espera que el TLC genere más de 370 mil empleos en Colombia y Estados Unidos y más de 675 millones de dólares en divisas al país. Colombia encabeza el ranking mundial en producción de clavel. Estados Unidos es el mayor mercado de clavel del mundo y en la actualidad Colombia, con mas de 4.000 hectáreas dedicadas a este cultivo, es el principal proveedor y el principal productor mundial de clavel estándar. El clavel tiene su hábitat natural entre los 30º y 45º de latitud. Regiones naturales, además de la mediterránea son: California Sur, Valparaíso y alrededores en Chile, Sudáfrica, la zona de Perth en Australia, la sabana de Bogotá y las montañas de México y Kenya 1.2 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA EMPRESA C.I COLIBRI FLOWERS S.A. es una sociedad anónima colombiana constituida el 12 de Diciembre de 1987 cuya actividad es la producción, comercialización y exportación de flores, especialmente Clavel, en todas sus variedades. 7 La empresa Colibrí Flowers localizada en la sabana de Bogotá, que cuenta con 2 fincas que suman un total de área cultivada de 24.5 hectáreas y unos 500 trabajadores, a venido ofreciendo al mercado externo sus productos, principalmente claveles desde 1987. En el 2003 entregaron cerca de 50 millones de tallos a sus principales clientes en Europa y Asia. A mediados del 2002 la empresa fue certificada ISO 14001 por el Bureau Veritas Quality International (BVQI), convirtiéndola en una de las pocas compañías que poseen todos sus productos 100% ambientalmente certificados.1 Colibrí Flowers se encuentra bastante interesado en continuar con sus innovaciones técnicas y tecnológicas, para ello cuenta con personal capacitado y con un excelente ambiente de comunicación y trabajo, la empresa maneja altos estándares de calidad y altos estándares ambientales, que le han valido innumerables reconocimientos y premios en el exterior. Colibrí tiene sembrado en la actualidad diferentes variedades de claveles, entre los que se encuentran los claveles estándar y miniatura, que son una de las más importantes flores de corte en el comercio mundial. El proceso del Cultivo consta de seis (6) Fases de trabajo: • Propagación – plantas madres y bancos de Enraizamiento • Implantación ( va desde la preparación de las camas hasta antes de la cosecha) • Producción ( va desde la cosecha hasta el final del proceso) • Mantenimiento de las plantas • Labores culturales • Poscosecha • Áreas de soporte: • Manejo integrado de plagas y enfermedades (MIPE) 1http://www.colibriflowers.com.co 8 • Nutrición y clima • Montajes y mantenimiento general • Logística En este trabajo nos centraremos en la fase de poscosecha. Para esta labor la empresa cuenta con una planta donde se realiza las operaciones pertinentes previas al despacho de los tallos a los diferentes destinos. 1.3 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL CULTIVO Colibrí Flowers S.A. cuenta con 2 fincas en las que tiene ubicados sus cultivos. Para cada finca el lote de cultivo se encuentra dividido en bloques. En la finca Arrayanes existen 18 Bloques y en la finca Korito existen 12 bloques, todos de diferente tamaño y todos sembrados en clavel. Los bloques están divididos en Naves y estos a su vez en camas. Cada nave esta compuesta por lo general por 10 camas y en cada cama están sembradas 1088 y 1184 plantas dependiendo de si la cama es de Arrayanes o de Korito respectivamente. 1.4 DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE POST-COSECHA Los sistemas de cosecha y comercialización del clavel cortado varían según el área de producción y según los requerimientos del área de mercadeo. Por lo general el proceso incluye los siguientes pasos – cosecha, clasificación, embonchado, hidratación, empaque, pre-enfriamiento y transporte. Para el caso de COLIBRÍ FLOWERS S.A. existen algunos procesos adicionales a los mencionados: digitación, corte, aplicación Antibotritys, Zunchado interno y externo de cajas, marcado de cajas y almacenamiento. Estas actividades serán explicadas más adelante. En la siguiente diagrama se puede observar las principales estaciones por donde fluyen las entidades dentro del sistema 9 Diagrama 1. 1.4.1 PROCESO DE ARRIBOS A LA POSCOSECHA La recepción de la flor en la planta de poscosecha proveniente de los cultivos en ambas fincas y de las compras a terceros se realiza descargando la flor directamente de los vehículos de transporte (tractor o camión) y puesta en los móviles de alimentación como se muestra en la figura 1. Los tabacos verdes contienen flor proveniente de la finca Korito y los blancos de la finca Arrayanes. 10 Tractor Camión en zona de descarga Descarga camión y móviles de alimentación Figura 1. 1.4.2 PROCESO DE CLASIFICACIÓN Y EMBONCHADO Cuando los móviles de alimentación son requeridos por las mesas de clasificación, los alimentadores llevan el móvil que contiene los tabacos a la respectiva línea de clasificación. Un móvil contiene 18 tabacos, y cada tabaco contiene 70 tallos si es de clavel estándar y 65 tallos si el tabaco es de clavel miniatura. En cada viaje del tractor o del camión llegan tabacos de ambos tipos en diferentes cantidades, la cantidad de flor que llega al área de poscosecha depende del número de tallos cortados ese día, actividad que se realiza de acuerdo a un plan de producción en el cualse estipula el número de claveles que se necesitarán para una semana específica. La planeación de la producción debe realizarse por lo menos con un semestre de anticipación, tiempo necesario para obtener el primer pico de producción. Por lo anterior es necesario contar con un buen pronostico de las ventas de los seis a doce meses siguientes. Existe una línea de clasificación para el clavel estándar, una línea de clasificación para el mini y otra para los claveles provenientes de otras fincas. En cada línea existen 20, 15 y 8 mesas de clasificación respectivamente las cuales tienen en su mayoría solo una persona (mujer) a cargo de la mesa. En 11 algunas ocasiones existen mesas con dos personas, lo cual mejora la eficiencia del proceso ya que cada una de ellas se especializa en una sola actividad; mientras una realiza la clasificación, la otra se encarga del embonchado de los ramos. La asignación de una mesa a dos personas es por lo general temporal y se realiza usualmente cuando una de ellas se inicia en la labor y por lo tanto no cuenta con la habilidad suficiente para realizarlo en el tiempo requerido. La clasificación consiste en tomar los tallos de clavel uno por uno, quitar los dos últimos pares de hojas y dependiendo de la longitud, consistencia, sanidad y rectitud del tallo, se clasifica en los diferentes grados de calidad. Las calidades exportables en el clavel Estándar son constituidas por los grados Selecto, Fancy y Standard. Solo estas tres calidades son pasadas al proceso de Hidratación con STS. La calidad nacional es retirada de las mesas y almacenada en un área destinada para esta labor, donde posteriormente es dispuesta para su venta o posible reciclaje. Una vez clasificada la flor se procede a embonchar los tallos de acuerdo al requerimiento de los clientes, con 20 o 25 unidades por bonche o ramo. Se amarra con uno o dos cauchos de colores que diferencien el grado de calidad del bonche, y de acuerdo a las especificaciones del cliente se le puede poner capuchón al ramo. Una vez armado el ramo el clasificador lo pone en la correa transportadora junto a su mesa agregando una tarjeta de color con la especificación del lugar de cosecha (Finca: Arrayanes o Korito con colores azul o verde respectivamente, y El Bloque de procedencia), y el Código de la mesa del clasificador. Esta labor se debe hacer tanto en clavel estándar como en clavel miniatura. 12 Banda Transportadora y mesas de clasificación Figura 2. El ramo es llevado por medio de la correa transportadora hasta el final de esta, lugar donde se hace el proceso de Digitación. Esta actividad consiste en archivar en un computador la tarjeta proveniente de las mesas con las especificaciones previamente mencionadas; con el que se lleva un control de los rendimientos diarios por mesa. Existe un digitador en cada línea. A continuación los ramos son llevados a la estación de corte, lugar donde un operario corta los ramos con una guillotina eléctrica para darle uniformidad a este y facilitar su empaque en las cajas. Después del corte se introducen los ramos en unas tinas, por lo general con ramos que tienen mismo número de tallos; y una vez estén llenas tres tinas se colocan dentro de una cámara para realizar la aplicación que tiene una duración siempre constante e igual a 65 segundos. Existe una cámara y un respectivo operario para cada línea. Al salir de la cámara las tinas son transportadas por el operario a la zona de hidratación con STS, actividad que procura prolongar la vida en florero de los tallos. 13 Mesa de Digitación Mesa de Guillotinado Aplicación Antibotrytis Figura 3 En el clavel miniatura solo hay un grado de calidad exportable: Selecto. Los ramos se arman de 5 o 10 unidades según sean las preferencias de cada cliente. De acuerdo al instructivo técnico de la poscosecha de la empresa el rendimiento de la operación de clasificación estándar y de la miniatura es de 588 y 294 tallos / hora / persona respectivamente. 1.4.3 PROCESO DE HIDRATACIÓN El proceso de hidratación mediante el cual se hidrata la flor con Tiosulfato de Plata (STS) (ver figura 4) para prolongar su vida útil a 15 días en florero en condiciones adecuadas, tiene una duración mínima de una hora y veinte minutos de acuerdo a lo mencionado en el instructivo técnico. Realizando algunas observaciones nos dimos cuenta que esto no siempre se cumple, ya que en algunas ocasiones los ramos son retirados antes de este tiempo; esto sucede cuando se necesita alguna variedad especifica que no se encuentra disponible para empaque; y otras veces las tinas son hidratadas por más tiempo del necesario. Para este estudio se tomó el tiempo indicado por el instructivo, por ser el validado por la empresa con estudios previos y el cual debe cumplirse estrictamente, aunque como vimos no siempre es respetado por los operarios. 14 Línea de Hidratación en STS. Figura 4 Este proceso inicia tan pronto se ubican los ramos en las líneas con STS y culmina cuando son llevados a la sección de empaque. 1.4.4 PROCESO DE EMPAQUE Para las características requeridas de empaque el área de mercadeo suministra diariamente las ordenes de los clientes. Cada cliente que realiza ordenes fijas a lo largo del año cuenta con un código. El cliente puede escoger su pedido con las especificaciones que el desea, puede escoger la calidad, el grado de apertura de la flor (3: muy Abierto, 2: Normal, 1: Cerrado), la variedad y las composiciones de colores de tallos que van en cada caja; así como la cantidad de tallos por ramo, el número de ramos y el tipo de caja en la que desea que se envíe su pedido. Un ejemplo de lo anterior lo podemos ver en la siguiente tabla: 15 País: Rusia Cliente: # 83 País: Estados Unidos Cliente: # 12 Tabla 1 Existen 6 tipos de cajas, pero hemos decidido para propósitos de este trabajo utilizar únicamente cajas Full, adoptando la siguiente equivalencia: 1Caja Full = ½ Caja Doble = 2 Cajas en Tabaco = 4 Cajas en Cuartos = 6 Cajas en Sextos = 8 Cajas en Octavos = 10 Cajas Decimos. En la sección de empaque se preparan los ramos y se asegura que lo que va a ser empacado se encuentre en la orden del cliente. Una vez elaborado esto, el empacador va agrupando los ramos en variedades y cantidades de modo que obtenga las composiciones completas para cada caja. Estos ramos son empacados en cajas de cartón y el número de ramos depende del grado de calidad de los requerimientos de cada cliente, teniendo en promedio de 12, 24 hasta 150 ramos por caja. Existen 8 mesas de empaque: Mesa de Flor Abierta 16 Mesa de Clavel MINI con destino a Japón Mesa de Clavel MINI para ramos de 5 tallos Mesa de Clavel MINI para ramos de 10 tallos Mesa de Clavel Estándar Mesa de Clavel Fancy de 25 tallos Mesa de Clavel Fancy de 20 tallos Mesa de Clavel Selecto Para este proyecto no se tuvo en cuenta el grado de apertura de la flor, el cual depende de la fecha (momento adecuado) en la cual se corto el tallo y del tiempo que ha transcurrido el ramo en la poscosecha sin ser empacado, por ello no utilizaremos la mesa de flor abierta. Tampoco se asignó como atributo del tallo el destino de este, por lo que no se trabajará con la Mesa de empaque para Japón. Esta mesa existe debido a que los clientes japoneses desean un empaque muy diferente y exigen mayor control en todos sus productos, por lo que la empresa decidió realizar la operación de empaque con este destino en una mesa aparte para ejercer mayor control sobre estos ramos. Luego del proceso de empaque, las cajas pasan al zunchado o prensado interno que consisteen asegurar los ramos a la base de la caja con 2 zunchos, con cartón protector entre el zuncho y la flor. Finalmente se realiza el zunchado externo, que requiere tapar la caja para ser enfriada y despachada según el caso. Para el zunchado externo se cuenta con una zunchadora automática que es operada por un colaborador del área. 17 Figura 5 Dependiendo del destino y del cliente, se asigna la marca de la caja. El armado de las cajas se realiza con una grapadora neumática como se muestra en la figura 6. El rendimiento es 80 laminas por hora (40 cajas) la persona. Figura 6 1.4.5 PROCESO DE ENFRIAMIENTO Una vez sellada la caja, esta pasa al cuarto frío a través de una banda transportadora donde se le hace un Precooling con temperaturas entre 1 – 4º C, el cual consiste en forzar la entrada de aire frío al interior de las cajas con el fin de que la temperatura interna de estas llegue con mayor rapidez a la Zuncho Interno Empaque Proceso de Armado de Cajas 18 temperatura de la sala. Luego pasa a una estantería fija dentro del cuarto donde termina su proceso de enfriamiento que tiene una duración de 8 a 12 horas. Precooler Cuarto frío Figura 7 El responsable de empaque entrega el producto ya empacado al contratista responsable de transporte externo. El transporte del producto va acompañado de un colaborador que cumple la función de descargue en la aerolínea, como del aseguramiento de la entrega. 2 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA Y PROPUESTA DE SOLUCIÓN Colibrí Flowers S.A. esta interesada en utilizar herramientas matemáticas y modelos específicos en investigación de operaciones que le permitan obtener datos más confiables para mejorar el proceso de toma de decisiones en su proceso productivo, especialmente en el proceso de poscosecha. En la actualidad, la empresa toma sus decisiones con base en la experiencia obtenida en años anteriores y generalmente utilizan mecanismos de prueba y error. Históricamente, el instrumento primario que se ha utilizado para la toma de decisiones es la intuición, y aunque esta es de gran valor, sobretodo cuando se cuenta con personal con experiencia, puede decirse que está desprovista de un 19 proceso analítico. Un gerente o administrador que toma sus decisiones solamente en base a la intuición, no aprende, salvo por la retroalimentación que le proporcionan los resultados obtenidos, lo cual resulta muy caro. Los modelos por lo general aportan información en forma de resultados y conocimientos, son útiles como instrumentos de planificación estratégica, ya que ayudan a: crear pronósticos, explorar alternativas, crear planes de contingencia, disminuir el tiempo de reacción, acrecentar la flexibilidad, entre muchos otros usos. Se debe tener en cuenta que un modelo es siempre una simplificación de la realidad y que se le deben incorporar suficientes detalles para que el resultado satisfaga las necesidades de la empresa, sea consistente con los datos que se tienen disponibles al alcance y pueda ser desarrollado y analizado en el tiempo con el que se cuenta para este propósito. Los supuestos que se formularon en el modelo se validaron estadísticamente para comprobar su veracidad y / o con ayuda del personal de producción que conoce profundamente los procedimientos gracias a sus años de experiencia. La simulación de una planta de poscosecha de claveles tiene varias características que la diferencian de muchos otras simulaciones. En primer lugar, debido a los innumerables factores difíciles de pronosticar que influyen en la cosecha y en el entorno (clima, plagas, hongos, cambios en demanda), la cantidad producida y la requerida por los clientes varían diariamente, lo que hace que ningún día sea semejante a otro. Segundo, toda variedad tiene una curva de producción diferente, lo que hace unas variedades más rentables que otras. Lo anterior hace que los recursos necesarios, así como los costos y los tiempos de flujo sean diferentes día tras día. 20 La planeación de la producción se debe hacer con bastante anterioridad para que no se presenten desajustes entre la oferta y la demanda, por ello para cumplir con los pedidos de sus clientes; se debe programar la siembra y la cosecha con varios meses de anterioridad. Una herramienta como la simulación permite analizar los efectos que cambios en las políticas del área de producción puedan tener sobre el funcionamiento del proceso productivo. La simulación de la poscosecha es útil para identificar zonas y procesos críticos que permitan tomar las medidas necesarias para mejorar sus indicadores de eficiencia y para aprovechar mejor sus recursos, de manera que sirvan de apoyo a las decisiones de planeación estratégica. Además esta herramienta sirve para evaluar los posibles eventos futuros y los efectos que estos puedan tener sobre el proceso productivo. 2.1 FINALIDAD Proporcionar herramientas al área de producción que apoyen la toma de decisiones en la planeación de las operaciones en la empresa Colibrí Flowers S.A. 2.2 OBJETIVO Construir un modelo de simulación práctico de gran uso que permita identificar zonas y operaciones críticas en el proceso productivo de la poscosecha y que sirva como herramienta para seleccionar los recursos para un período de tiempo específico teniendo en cuenta las condiciones actuales en las que opera la empresa. 21 2.3 DATOS Para la elaboración del modelo fue necesario tomar tiempos de servicio en las operaciones a ser modeladas con el fin de obtener distribuciones de probabilidad que se ajustaran a estos tiempos y que le dieran la aleatoriedad necesaria, igualmente se recolectaron datos históricos de la empresa para obtener probabilidades que nos permitieran saber cuantos tallos son de tipo clavel estándar y cuantos son de clavel miniatura, cuantos son clasificados con calidad Selecto, Fancy, Estándar o Nacional. La toma de tiempos se realizo durante los meses de Agosto y Septiembre del 2004 en días diferentes para algunos procesos. Las distribuciones de tiempo halladas mediante el Input Analyzer aparecen al final de este documento en los anexos. 2.4 ESCALA DE ENTIDADES Cuando se va a modelar un sistema se debe tener en cuenta que no siempre el flujo a través de las operaciones se da en una misma entidad. En el Caso de una planta de poscosecha de flores existen muchas entidades que surgen a partir de la agrupación de la entidad base (los tallos). A continuación podemos ver en la figura 8 las nueve entidades que transitan en algún momento por el proceso. Algunas de ellas pueden ser modelados como transportadores, como es el caso de los vehículos y de los móviles de alimentación. 22 Figura 8 En esta figura se muestra la secuencia lógica como se agrupan y se separan las entidades en otras a medida que avanza el proceso productivo. Inicialmente las entidades que llegan a la planta son transportadores (camiones, provenientes de la finca Korito y Tractores, provenientes de los diferentes bloques de cultivo de la finca Arrayanes) que contienen los tabacos. Los tabacos descargados de los transportadores son puestos en móviles separados según sean tabacos que contiene flor de tipo estándar o flor de tipo miniatura. Cada móvil contiene máximo 18 tabacos. Al llegar el móvil a la respectiva línea de clasificación (estándar , miniatura o línea de compras) los tabacos son abiertos por cada clasificadora y se procede a clasificar tallo por tallo según los diferentes grados de calidad especificados. Cada tabaco estándar contiene 70 tallos y cada miniatura contiene 65 tallos. Los tallos son agrupados para formar ramos (entidad permanente que no volverá a ser desagrupada).Los Ramos pueden ser de 5, 10,20 o 25 tallos. La clasificadora agrupa 5 ramos antes de ponerlos en la banda transportadora que los llevará a el proceso de digitación y corte en la Guillotina. Para que los claveles entren a la cámara Antibotritys los ramos son agrupados previamente en canastas iguales y se juntan 3 canastas antes de cerrar la puerta de la cámara. 23 Al salir de la cámara cada canastilla se lleva a la zona de hidratación, en donde terminado el tiempo estipulado, el empacador que requiere del tipo de flor que se encuentra en la canastilla saca (desagrupa) tantos ramos como necesite para cumplir con su orden de empaque. Los ramos salen directamente de la canastilla hacia la caja final de empaque. Las cajas pueden ser : Octavos, Cuartos, Cajas Half, Cajas Full o Cajas Doble. Las cajas son puestas en móviles semejantes a aquellos en los que se ponen los tabacos y estos móviles son ingresados a los cuartos fríos. Finalmente las cajas son despachadas hacia el aeropuerto en otro tipo de camiones. 3 SIMULACIÓN DE EVENTOS DISCRETOS La simulación consiste en utilizar un conjunto de técnicas que se usan en computadores para representar el funcionamiento de procesos del mundo real, que se suelen llamar sistemas. El estudio del sistema mediante la imitación del funcionamiento del problema real debe contener varios supuestos, que por lo general se expresan mediante relaciones matemáticas y lógicas. Normalmente estas relaciones son complicadas y no es posible obtener una solución analítica por lo que se usa la simulación, en donde se evalúa numéricamente el modelo. Con los datos obtenidos se estiman las características deseadas de éste. El enfoque de simulación es muy útil para analizar sistemas de manufactura y para evaluar el desempeño de esos sistemas, lo cual lo hace una herramienta apropiada para este estudio. El sistema se define como una colección de entidades que interactúan para lograr un determinado objetivo o fin. El sistema a estudiar será la planta de poscosecha de la empresa COLIBRÍ FLOWERS S.A. situada en la finca Arrayanes; esta es una planta de manufactura de flores con máquinas, 24 personas, aparatos de transporte, correas transportadoras y espacios de almacenamiento. El estado del sistema se define como la colección de variables necesarias para describir el sistema en un tiempo particular, algunas de las variables de estado en nuestro sistema serían: el número de claveles del tipo i en determinado proceso j el porcentaje de tiempo en que los recursos permanece desocupados el nivel de utilización de los servidores el tiempo de llegada de un(os) clavel(es) al proceso j en un tiempo específico t el tiempo que se demora en determinada operación j un clavel de tipo i De lo anterior podemos ver la cantidad de variables necesarias para definir el estado del sistema, ya que pueden existir miles de entidades y decenas de procesos u operaciones, lo que nos muestra un escenario de millones de posibles estados. En sistemas discretos las variables cambian en puntos discretos, mientras que en sistemas continuos el tiempo lo hace de forma continua. En la poscosecha las variables y los eventos cambian de manera discreta en el tiempo. Los modelos de simulación pueden ser: estáticos o dinámicos, determinísticos o estocásticos y continuos o discretos según el comportamiento de las variables. Este modelo en la planta se caracteriza por ser dinámico, discreto y estocástico. 3.1 COMPONENTES DEL SISTEMA Entidades: es el objeto de interés en el sistema. Claveles en diferentes formas (tallos, ramos, canastas, cajas) 25 Atributo: Propiedad de una entidad (tipo: clavel estándar o clavel miniatura; número de ramos x caja: 24,28,35,..; calidad: Selecto, Fancy, Estándar, Nacional; número de tallos x ramo: 5,10,15,20,25) Operaciones: Son las actividades que se realizan sobre las entidades por un recurso determinado durante el tiempo de servicio; que afectan de alguna manera el estado del sistema. Procesos en Poscosecha • Recepción de Flor • Clasificación • Embonchado o Armado de ramos • Codificación • Control de Calidad • Corte • Tratamientos químicos (Cámara Antibotritys) • Hidratación • Tintura • Empaque • Zunchado Interno de Cajas • Zunchado Externo de Cajas • Precooling • Almacenamiento (Cuartos Fríos) Evento: Algo que ocurre instantáneamente que cambia el estado del sistema (llegada de una entidad a alguna operación, finalización de la operación ) Contadores Estadísticos: variables utilizadas para guardar información estadística sobre el desempeño del sistema. 26 Programa Principal: Programa que invoca la rutina de temporización (determina el siguiente evento que ocurrirá de la lista de eventos y actualizará el reloj de simulación al instante en el que ocurre el evento) para determinar el siguiente evento, y luego transfiere el control a la rutina de evento para actualizar las variables de estado. Este programa también verifica la terminación de la corrida e invoca el programa de generación de reportes. El programa escogido para realizar este proyecto de simulación es el software ARENA 8.0 de Rockwell en su versión profesional. Generador de Reportes: Programa que calcula las medidas deseadas de los indicadores de desempeño escogidos, y produce reportes al final de las corridas de simulación. Librerías: Subrutinas usadas para generar observaciones aleatorias a partir de las distribuciones de probabilidad que se desean en el modelo. 3.2 ARENA COMO HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN Arena, una aplicación operativa de Microsoft Windows, es un lenguaje de simulación de alto nivel con gran flexibilidad en sus procedimientos que cuenta con varías librerías y con los siguientes paneles: Códigos escritos por el usuario en Visual Basic o en C/C++, Panel de Bloques y Elementos, Panel de Procesos Avanzados y de Transferencia Avanzados, Panel de Procesos Básicos, Panel de Aplicaciones (Contact Centers y Líneas de Empaque), Paneles Creados por el usuario y finalmente una interfase gráfica. Los bloques básicos de construcción son llamados módulos y consisten en objetos de flujo que contienen información (previamente editada) del proceso que será simulado y que describen la dinámica del modelo. 27 Los módulos de datos definen las características de los elementos del proceso, tales como colas, entidades, recursos, variables, expresiones, estadísticas, entre otros. Las entidades no fluyen por estos módulos, ya que estos solo contienen información de los elementos. Los principales módulos de flujo utilizados para este proyecto fueron: Del panel de procesos básicos los módulos Create, Assign, Dispose, Decide, Process, Batch, Separate y Record; del panel de procesos avanzados los módulos Seize, Delay, Release, Store, Unstore, Hold, ReadWrite y del panel de transferencia avanzada los módulos Enter, Leave, Route y Station. Los módulos de datos utilizados fueron: Entity, Queue, Resource, Variable, Schedule, Set, File, Statistic, Storage, Transporter, Conveyor y Distance. Para conocer a fondo el funcionamiento y la aplicación de los bloques, elementos, y módulos mencionados previamente, se puede consultar la ayuda dentro del programa, adicionalmente el libro “Simulation With Arena. Third Edition de Kelton, Sadowski y Sturrock” es una excelente referencia para quienes deseen aprender a usar este programa. 3.3 SIMULACIÓN DE UN ESTADO NO TERMINAL A diferencia de aquellos sistemas que pueden iniciarse en un estado vacío y desocupado debido a que su característica de operación es terminal (el sistema se inicia y finaliza continuamente durante un lapso definido de tiempo, que puede ser durante un día, como por ejemplo un restaurante que opera diariamente en un horario definidoy sus entidades, los clientes, abandonan el lugar antes de que este cierre) la planta de poscosecha a pesar de operar con recursos que operan por un periodo definido, es un sistema no terminal, ya que la cantidad de flores que no son procesadas en el día, deben permanecer dentro del sistema para que sean procesadas en una fecha posterior. 28 El análisis de la simulación de un sistema no terminal debe ser diferente al que se realiza para uno terminal; se deben realizar muchas más corridas y se debe iniciar la toma de estadísticas cuando el sistema haya alcanzado un estado estable, lo que requiere de un período de calentamiento (Warm Up) apropiado que permita reiniciar los acumuladores estadísticos, conservando el estado del sistema. De esta forma se logra eliminar el sesgo en los resultados que nos mostraría el modelo si se iniciara con el sistema vacío. Para encontrar un período de calentamiento apropiado que permitiera iniciar el sistema con cierto número de entidades, se especificaron 10 réplicas cada una de longitud 8 días (cada día de 24 horas) y se escogió como medida de desempeño a estabilizar el wip Total del sistema (Work in Process). En el módulo Statistics del panel Advanced Process introducimos una expresión para el wip de cada una de las entidades y las sumamos para obtener el wip total. Esta estadística la guardamos en el archivo llamado Historia Total del wip. Utilizando el Output Analizar de Arena se realizaron algunos Plots del Wip Total vs. el tiempo. El primer Plot que se observa en la figura 9 nos muestra que las diez réplicas siguen el mismo patrón durante los 8 períodos y al parecer el Wip es algo estable en aquellos periodos de tiempo dentro del horario de trabajo, pero la gráfica no permite visualizar bien este fenómeno. También observamos que existen ciclos a lo largo del tiempo, donde se observan claramente los períodos donde el Wip permanece estable debido a que el sistema no se encuentra operando durante esas horas. 29 Figura 9 Se realizaron otros Plots para observar detalladamente lo que pasaba en cada uno de esos periodos. En la figura 10 y 11 se observan el Wip vs tiempo del período para las diez réplicas, los intervalos de tiempo escogidos respectivamente fueron: (2000,2400) y (3300,3700). La figura 12 muestra el Wip total de entidades sin tener en cuenta los ramos, esto para observar como se comporta el Wip de las otras entidades haciendo caso omiso del wip de los ramos que pesa bastante en el cálculo del Wip total. Figura 10 30 Figura 11 Figura 12 Como se puede observar el wip se estabiliza en el minuto 2100 aproximadamente en la figura 10 y en el minuto 3500 en la figura 11. En ambas gráficas se observa que el wip es relativamente estable y oscila entre 2000 y 5000 entidades. Esto, sumado a la figura 12 confirma lo observado en la primera gráfica y muestra que el sistema es cíclico, esto se debe a que se están tomando réplicas para varios días semejantes, pero en el sistema real sabemos que las llegadas, los tiempos de operación y la cantidad de recursos entre otros son variables y dependen de múltiples factores adicionales, dentro de los que se 31 encuentran algunas variables relativamente controlables como las órdenes de los pedidos para un día en particular; y otras que no son controlables como el clima. A simular un solo día el sistema no se estabiliza, ya que como se observa en la figura 13 el wip aumenta rápidamente desde el minuto 480 aproximadamente (8:00 a.m.), hora en que empieza a funcionar la planta; hasta el minuto 630 (10:30 a.m.) donde el wip se estabiliza relativamente por un período de 3 horas y media hasta el minuto 840 (2:00 p.m.), hora en la que aproximadamente llega el último viaje; desde esa hora y hasta las 4 p.m. el wip cae estrepitosamente2. Figura 13. Analizando las anteriores gráficas y otras más, para simular un solo día de operación se ha escogido el minuto 630 (10:30 a.m.) como Warm Up, tiempo donde se alcanza un wip total relativamente estable, esto se confirma observando el sistema real, ya que efectivamente a esa hora todos los operarios alcanzan un nivel de utilización alto. 2 Una mayor cantidad de datos de llegada (hora y cantidad de los arribos) diferenciado por día y por mes, que puedan alcanzar una muestra representativa, mejoraría de manera significativa la dinámica del wip en el modelo. 32 Para realizar la simulación de varios días se escogió un período de calentamiento de 2 días, aunque esto se realizó un poco de manera arbitraria debido a la falta de datos diferenciados por día y por mes, y a que como se observó en las figuras el sistema es cíclico y no se estabiliza aparentemente. 4 MARCO TEÓRICO 4.1 SUPUESTOS DEL MODELO Para el diseño del modelo fue necesario realizar múltiples supuestos sobre el funcionamiento del sistema, algunos fueron validados estadísticamente y otros fueron aceptados por personas con experiencia dentro de la planta de poscosecha. El primer supuesto consiste en homogenizar los tiempos de operación de aquellas actividades similares pero que son realizadas por operarios distintos. En las mesas de clasificación y en las mesas de empaque existen muchos operarios que realizan funciones muy parecidas y que por lo tanto se podría asumir que demoran un tiempo igual en realizar la función. Para validar este supuesto se utilizó la prueba Kruskal-Wallis. 4.1.1 PRUEBA KRUSKAL- WALLIS3 El procedimiento estadístico Kruskal-Wallis es un método no paramétrico que permite probar las hipótesis nulas de que k muestras aleatorias provienen de poblaciones con distribuciones idénticas, siempre que estas distribuciones de las poblaciones sean continuas y se cuente con mediciones ordinales. En síntesis es una prueba de homogeneidad, que es de gran utilidad para este tipo de estudio en donde contamos con muchos recursos que realizan operaciones aparentemente similares. 3 Para mayor información consultar la sección 15.4 en la página 582 del l ibro Probabilidad y Estadística, Aplicaciones y Métodos de Canavos, George 33 Tomando las observaciones de las k muestras aleatorias, con un tamaño jn para la j-esima muestra, la hipótesis nula puede establecerse como: )()()()( 3210 yfyfyfyfH k===== Λ donde )(,),(),( 21 yfyfyf kΛ son las correspondientes funciones de densidad de probabilidad. La hipótesis alternativa establece que las k distribuciones no son idénticas. La prueba se basa en combinar todas las observaciones y agruparlas en un solo conjunto de ∑ == K j j nN 1 observaciones ordenadas de forma creciente de tal forma que permita asignar un rango a cada observación comenzando en 1 hasta N . A continuación se suman los rangos de cada muestra, siendo jR la suma de los rangos de la j-esima muestra. La prueba K-W establece si la disparidad entre las jR con respecto a los tamaños jn de las muestras es lo suficientemente amplia para garantizar el rechazo de la hipótesis nula. Para tamaños relativamente grandes de jn se puede aproximar la prueba K-W a una distribución Chi-cuadrada con k-1 grados de libertad. La estadística K-W es: )1(3 )1( 12 1 2 +− ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ + = ∑ = N n R NN H K j j j se rechaza la hipótesis nula para valores grandes de la estadística H . 34 En este trabajo se utilizó la prueba K-W para probar las hipótesis de homogeneidad en el tiempo de operación de los siguientes procesos: 4.1.1.1 CLASIFICACIÓN ESTÁNDAR Unidades de tiempo: Segundos Número de muestras aleatorias (k), correspondiente al número de mesas de clasificación = 20 Número total de observaciones (N) = 94α = 0.05 grados de libertad = 19 Valor Crítico4 = 30,1435 Estadístico H = 21,2870 Conclusión: Dado que H es menor que 30.15, no puede rechazarse la hipótesis nula, por lo tanto no existe alguna razón para creer que existan diferencias entre las mesas de clasificación estándar cuando se comparan los tiempos de servicio de clasificación de los tallos por calidades. 4.1.1.2 CLASIFICACIÓN MINIATURA Unidades de tiempo: Segundos Número de muestras aleatorias (k) = 15 Número total de observaciones (N) = 74 α = 0.05 grados de libertad = 14 Valor Crítico = 23,6847 Estadístico H = 14,0284 Conclusión: Dado que H es menor que el valor crítico, no puede rechazarse la hipótesis nula, por lo tanto no existe alguna razón para creer que existan 4 los valores críticos fueron obtenidos del apéndice E de libro Probabilidad y Estadística, Aplicaciones y Métodos de Canavos, George 35 diferencias entre las mesas de clasificación miniatura cuando se comparan los tiempos de servicio de clasificación. No se realizaron pruebas para determinar si las actividades de clasificación estándar y clasificación miniatura eran similares debido a que con la toma de tiempos pudimos observar que la clasificación del clavel miniatura requiere de mayor tiempo en parte porque este contiene varios botones por tallos, mientras que el estándar solo contiene uno. 4.1.1.3 EMBONCHADO O ARMADO DE RAMOS Unidades de tiempo: Segundos Número de muestras aleatorias (k), correspondientes a ramos de 5,10,20 y 25 tallos = 4 Número total de observaciones (N) = 40 α = 0.05 grados de libertad = 3 Valor Crítico = 7,8147 Estadístico H = 17,64 Conclusión: Dado que H es mayor que el valor crítico, si se puede rechazar la hipótesis nula, por lo tanto existen razones para creer que hay diferencias entre los tiempos de servicio de embonchado de ramos cuando se comparan las cantidades a embonchar. Intuitivamente esto parece ser cierto, ya que no debe gastar el mismo tiempo una persona armando un ramo de 5 tallos que armando uno de 20 o de 25. Debido a esto deben tomarse tiempos para estas operaciones por separado y obtener para cada una de las una distribución de probabilidad para los tiempos de servicio (estas distribuciones pueden ser vistas al final de este documento) 36 4.1.1.4 EMPAQUE DE CAJAS Unidades de tiempo: Segundos Número de muestras aleatorias (k), correspondientes a las mesas de empaque = 8 Número total de observaciones (N) = 67 α = 0.05 grados de libertad = 7 Valor Crítico = 14,0671 Estadístico H = 5,58 Conclusión: Dado que H es menor que 14,06, no puede rechazarse la hipótesis nula, por ello no existe alguna razón para creer que existan diferencias entre los tiempos de empaque cuando se comparan las diferentes mesas de empaque Selecto, Fancy, Estándar, Miniatura de 5, Miniatura de 10, Miniatura Japón y Flor Abierta. Para realizar la toma de tiempos en cada mesa de empaque fue necesario obtener observaciones en diferentes horas y diferentes días aún para una misma mesa; esto debido a que los tiempos de empaque cambian dependiendo de la orden de empaque que se este ejecutando ese día y del tipo de caja en la que se este empacando. Acordémonos que para este estudio se hizo el supuesto de que siempre se trabajan con cajas Full y se realizó la respectiva equivalencia para las otras cajas. 4.1.2 OTROS SUPUESTOS Dado que la planta funciona en su mayoría con mano de obra, un modelo más amplio debe incorporar los cambios en la productividad del trabajador producto del cansancio, el estrés, el grado de habilidad, el tiempo de experiencia, el estado de animo y las motivaciones que disminuyen o aumentan el rendimiento y hacen que los tiempos de servicio varíen constantemente y dependan de la fecha en que se realice la operación. Debido a la dificultad para medir estas 37 variables se supuso que todos los trabajadores rinden en su trabajo de manera semejante entre sí y a través del tiempo. Se incorporó un estado de falla para algunos recursos que intenta representar de manera intuitiva la ausencia de los trabajadores de sus puestos de trabajo. A lo largo del funcionamiento de la planta, los operarios realizan múltiples movimientos y actividades no tenidos en cuenta en los procesos normales y que también representan un tiempo. Entre estas actividades se encuentran: aseo y limpieza del puesto de trabajo continuamente durante el día, operación de poner cauchos y capuchones a algunos ramos, estiramiento y calentamiento de las manos antes de iniciar la operación de clasificación, llenado de tarjetas que acompañan a los ramos, retirada de ramos nacionales de las mesas de clasificación y transporte a un cuarto especial, retirar canecas con desechos de clavel para transportarlos a la zona de compostaje, operaciones de control de peso de los tallos y actividades de calidad, entre otras. Las actividades anteriores no se tuvieron en cuenta en el estudio y pueden modificar los porcentajes de utilización de los recursos de manera significativa al igual que los tiempos de operación y del sistema en general. 38 4.2 CONSTRUCCIÓN DEL MODELO Para llegar a la construcción del modelo final se construyeron varios modelos previos, siendo cada uno de ellos de mayor consistencia y de mayor validez que su antecesor. El modelo consta de dos elementos Arrivals y 6 submodelos (ver diagrama 2), cada uno de ellos representa uno o varios procesos; para conectar las entidades entre estos submodelos se utilizaron mecanismos de transferencia y / o de transporte disponibles en el panel de Advanced Transfer tales como Stations, Routes, Leave, Enter, Transporters y Distances. Diagrama 2 4.2.1 ELEMENTOS ARRIVALS Se utilizaron 2 de estos elementos para representar los arribos de los claveles a la planta de poscosecha procedentes de ambas fincas. Todo tallo creado por uno de estos elementos es enviado a la estación Recepción de Flor. El Diagrama del elemento Arrivals aparece en el diagrama 2. El ítem seleccionado en Time es Every, y el intervalo entre llegadas sigue la siguiente distribución empírica: CONT (0.000, 35, 0.485, 67.6, 0.818, 100.2, 0.939, 132.8, 0.939, 165.4, 1.0, 198) minutos para arribos que llegan de la finca Arrayanes y CONT (0.000, 53, 0.033, 81.4, 0.100, 109.8, 0.567, 138.2, 0.867, 166.6, 1.0, 195) minutos para los que llegan de la finca Korito. 39 Diagrama 3. Las entidades arriban al tiempo offset determinado al principio de cada réplica y continúan haciéndolo con cada intervalo de tiempo especificado en Interval hasta alcanzar el valor especificado por Max Batches (4 en el caso de Korito y 5 en Arrayanes) o el tiempo especificado en Max Time. Las distribuciones de estas variables se presentan en el anexo final. Para cada día se definió un arribo con un número de lote y tiempos semejantes a los demás días pero adaptado al tiempo real requerido. El diagrama 4 muestra los bloques que pertenecen al submodelo recepción de flor en el cual se hacen las primeras asignaciones de los atributos a las entidades que llegan al sistema 40 Diagrama 4 Recepción de Flor 4.2.2 SUBMODELO 1: Línea de Clavel Estándar. Este modelo representa la línea de clavel estándar donde se encuentran 20 mesas de clasificación que realizan las actividades de clasificación y embonchado de los ramos. El submodelo inicia cuando llegan los móviles con tabacos a las mesas y finaliza cuando los ramos son puestos en la banda transportadora para su transporte al final de la línea donde se llevará a cabo la codificación, y el corte con la guillotina. El móvil o carrito con los 18 tabacos es capturado por un operario que es seleccionado dentrode un set de recursos llamado Clasificadoras Std utilizando como regla de selección aquel recurso que este desocupado o que tenga menor número de actividades a realizar; este set contiene 20 mesas de clasificación, y cada mesa es operada únicamente por una persona. El número de mesas se puede cambiar adicionado o quitando recursos del set, igualmente el número de 41 personas por mesa puede ser modificado editando la capacidad del recurso en el horario que aparece en el Schedule Module. Este proceso se realiza utilizando el bloque de flujo Seize. Luego, el operador seleccionado escoge un solo tabaco y procede a clasificar los tallos que vienen en él. La operación se realiza mediante un bloque Delay y el tiempo de duración de esta actividad sigue la distribución ajustada previamente mediante el Input Analyzer y es igual a: 92 + 130 * BETA(1.51, 1.7) segundos, este tiempo es el que le toma a un operario clasificar los 70 tallos que vienen en cada tabaco estándar. El operario clasifica tallo por tallo asignando la calidad con las siguientes probabilidades: con 40% el tallo será clasificado de Calidad 0 correspondiente a un clavel Selecto; con un 35% el clavel será de calidad 1 (Fancy), y de este 35% un 75% deberá ser embonchado en ramos de 25 tallos, mientras que un 25% se embonchará en ramos de 20 tallos. Un 20% de los tallos será clasificado con calidad 2 (Estándar), y con las mismas probabilidades que los tallos Fancy se procederá a embonchar en ramos de 25 o 20 tallos respectivamente. El 5% restante es clasificado como clavel nacional y dado que este clavel no es apto para exportación no continua en el proceso y es retirado de las mesas y llevado a un cuarto aparte fuera de la planta de poscosecha. Las probabilidades fueron obtenidas a partir de los datos históricos analizando un período de un año a partir del 28 de Agosto del 2003 pero dándole mayor peso a las últimas observaciones. En el bloque Assign se asigna la correspondiente calidad y se asignan los atributos tiempo de embonchado y número de ramos; el primero guarda la distribución del tiempo con la que se procederá a embonchar los ramos dependiendo del número de tallos a agrupar en cada ramo los cuales son guardados en el segundo atributo. 42 Una vez clasificado todos los tallos, en la misma mesa y en este caso la misma persona procede a armar los ramos. Para asegurar que sea en la misma mesa de clasificación donde se realice la operación de embonchado se guardó en el primer Seize el atributo mesa number y posteriormente se tomó como regla de selección Specific Member escogiendo a la mesa especificada en el atributo salvado. Luego de embonchar los ramos y apenas complete 5 de ellos el operario los libera poniéndolos en la banda transportadora, esta banda representa de alguna forma la cola en digitación estándar. Solo cuando la persona ha terminado de realizar las anteriores actividades procede a capturar el siguiente tabaco. La secuencia se repite hasta terminar los 18 tabacos que vienen en el móvil y una vez terminado el móvil la mesa queda disponible para ser seleccionada nuevamente por un nuevo móvil con tabacos de clavel estándar. Diagrama 5. Submodelo 1 4.2.3 SUBMODELO 2: Línea de Clavel Miniatura. Este submodelo es semejante al de clavel estándar, solo que los recursos se capturan de un set diferente llamado clasificación mini, el cual contiene 15 43 mesas de clasificación. El tiempo de clasificación sigue la siguiente distribución ajustada: 135 + 253 * BETA(1.88, 1.97) segundos. A pesar de que solo existe una calidad en el clavel miniatura (Selecto), ya que no se tuvo en cuenta el bajo porcentaje (≅ 2.0%) de tallos que son clasificados como nacionales; si se debe realizar la operación de clasificación que sirve para revisar el tallo, para quitar las hojas sobrantes y las ramificaciones que sobren, y para verificar que todos los botones de la flor estén en perfecto estado. El tabaco de clavel miniatura contiene 65 tallos y los ramos son embonchados en grupos de 5 tallos con una probabilidad de 80% o de 10 tallos con probabilidad del 20%. Existen unos bloques adicionales que actúan como contadores de los tallos y otros que sirven para asignar atributos que mejoren la comprensión del modelo mediante la animación y que faciliten la recolección de estadísticas. Una vez terminada las actividades de clasificación y embonchado los ramos son puestos en grupos de 5 sobre la correa transportadora existente en la línea de clavel miniatura. 4.2.4 SUBMODELO 3: Operaciones de Digitación y Corte en Guillotina. En cada línea se realizan por separado estas operaciones. La primera actividad que consiste en la codificación para guardar los reportes de las mesas de clasificación la ejecuta un operario llamado digitador. Este proceso es modelado con el bloque Process el cual captura el recurso digitador std o digitador mini según sea el caso y se demora el tiempo especificado según la distribución discreta mostrada en el panel que corresponde al tiempo que demora el digitador en tomar un ramo de la banda transportadora e introducir los datos que vienen en un papel anexado al ramo el cual contiene información sobre la variedad del clavel, el bloque de procedencia y el código de la clasificadora. Este tiempo es igual para ambos digitadores y se especifica en segundos. 44 La segunda actividad, también modelada con un bloque Process captura un cortador especifico del set cortadores mini o cortadores std y realiza la operación de corte de los tallos dándole uniformidad al ramo. Los otros dos cortadores, uno por cada línea se encargan de introducir los ramos en los canastos y de operar la cámara Antibotrytis. Después del proceso de corte, existen en cada línea un bloque Decide que de acuerdo a las condiciones especificadas elige el camino que debe tomar el ramo, esto para asegurar que en cada canastilla vayan ramos con igual número de tallos. Como todas las canastas son del mismo tamaño, a cada una de ellas le caben diferente número de ramos dependiendo de la cantidad de tallos por ramo. Estas cantidades de ramos siguen las distribuciones mostradas en la sección de recolección de datos. El bloque Batch es el encargado de agrupar temporalmente los ramos generados por la distribución en canastillas. Existe adicionalmente otro bloque Batch encargado de juntar 3 canastas con el fin de introducirlas en la cámara para realizar la aplicación Antibotrytis. La aplicación en la cámara se modela con otro bloque Process que ejecuta la acción Seize Delay Release la cual captura el recurso cámara std o mini de capacidad de 3 y el recurso cortador 2 y 4 de los sets Corte mini y Corte std respectivamente, luego lo demora un tiempo constante igual a 65 segundos y suelta la entidad, que en este caso son las 3 canastillas. El bloque Leave al final de cada línea en este y en los demás submodelos actúa como un bloque Request y un Route, donde primero se llama a un transportador llamado móvil canastas, demora un tiempo especificado cargando las entidades en el transportador y después se dirige al destino o estación especificada. El bloque encargado de recibir la entidad; Enter, es similar a un bloque Station solo que también opera como un bloque Free que libera el transportador. Estos 45 bloques no utilizan un tiempo de transferencia entre estaciones, ya que al especificar la velocidad del transportador y la distancia a recorrer, el automáticamente calcula el tiempo de demora. 4.2.5 SUBMODELO 4: Hidratación. Este submodelo comienza cuando el transportador móvil canastas llega con las 3 canastillas proveniente de la cámara Antibotrytis respectiva a cada línea, luego con un bloque Separate y escogiendo el tipo Split Existing Batch se separan las 3 canastillas en3 canastas de nuevo para poder proceder con la actividad de hidratación. Como esta operación no requiere capturar recurso alguno se realiza únicamente un Delay del tiempo de hidratación que debe ser de 80 minutos, pero previo a esto se introduce en el modelo un bloque Store que especifica la zona y permite sacar estadísticas del número de canastillas que pasaron por allí. Se asumió que no existe restricción de capacidad en ninguna de las zonas de hidratación existentes. Después de los bloques Unstore que sacan las canastas de la zona de hidratación, existe en cada línea un bloque Separate que desagrupa las canastas y los devuelve a su entidad original de ramos. En la línea de clavel miniatura existe un bloque Decide que elige dependiendo del número de tallos por ramo el camino que conduce a los diferentes Routes que llevan a la mesa de empaque correspondiente. Al igual que en la línea miniatura, en la línea estándar existe un bloque Decide, pero este selecciona los posibles caminos a partir del atributo calidad y envía los ramos Selecto, Fancy y Estándar a su respectiva mesa de empaque. La animación en este submodelo esta dado únicamente por las variables que contienen las siguientes expresiones: NSTO (Hidratación std sto) para la zona de hidratación estándar y NSTO (Hidratación Mini sto) para la zona de hidratación miniatura para indicar el numero de entidades que se encuentran en los bloques Store definidos. Esta variable actúa como un contador y cambia de 46 valor en múltiplos de 3 porque siempre ingresan y salen las canastas de la zona de hidratación juntas. 4.2.6 SUBMODELO 5: Empaque. Luego de llegar a la estación de empaque respectiva, a cada ramo se le asignan nuevos atributos correspondientes al número de tallos a empacar, el número de ramos por caja, el valor del index del set Empacadores correspondiente a la mesa de empaque que realizará el proceso y el valor del index del set zunchadores internos al que será asignada la caja para ser zunchada internamente. Todos los ramos llegan a un bloque Batch que agrupa de manera permanente los ramos en cajas, el tamaño del batch es igual al número de ramos x caja especificado en el respectivo atributo definido previamente. El bloque Process de tipo Seize Delay Release modela la operación de empaque, escogiendo el empacador definido anteriormente en el bloque Assign y marcada en cada ramo con el atributo Mesa de Empaque. La duración de esta actividad es similar en todas las mesas de empaque, ya que como vimos anteriormente paso la prueba de homogeneidad de Kruskal-Wallis y los tiempos se ajustaron a la siguiente distribución: 64 + 227 * BETA(2.12, 2.81) segundos. En el Set empacadores existen 5 recursos correspondientes a 5 mesas de empaque: Selecto, Fancy, Estándar, Miniatura 10 y Miniatura 5. En la planta real existen otras dos mesas de empaque, la mesa de flor abierta en donde se empacan todos los claveles de tipo estándar que tienen un grado de apertura alto debido a que los clientes lo exigen como característica esencial para su pedido (esto sucede especialmente con algunos clientes rusos que prefieren las flores abiertas) y debido a que han pasado tiempo suficiente en las zonas de empaque de clavel Selecto, Fancy o Estándar sin ser solicitadas y el botón de la 47 flor ha alcanzado un grado de apertura mayor al requerido en esas mesas lo que hace necesario su traslado a la mesa de flor abierta. La otra mesa de empaque es exclusiva para la flor que tiene como destino Japón, la cual tiene otro procedimiento de empaque diferente y un poco más demorado al de las otras mesas. La razón para no incluir estas 2 mesas se debe a que no se utilizó como atributo de la flor el destino del pedido ni el grado de apertura de la flor, el primero no se conoce sino en la zona de empaque y depende de la variedad de la flor que especifica el cliente en su pedido y para el segundo no se cuenta con estadísticas que permitan saber el porcentaje de flores abiertas y el tiempo necesario para que la flor se vuelva abierta. No obstante, el modelo es flexible y permite incluir estas mesas fácilmente, pero se requiere de información precisa y para recolectar este tipo de datos es necesario un periodo de tiempo y de observación más largo que el disponible para este proyecto. El proceso de Zunchado Interno es modelado con otro bloque básico Process que escoge el recurso del Set Zunchadores Internos asignado previamente en el atributo Zunchadora el cual captura las cajas y las demora el tiempo de operación especificado por la distribución 55.5 + GAMM(7.58, 2.36) segundos y libera la caja una vez finalizado el proceso de zunchado. El siguiente bloque es un bloque Leave que captura un zunchador del set de zunchadores externos como mecanismo de transferencia y demora el traslado de la zunchadora interna a la zona de marcado de guías y zunchado externo un tiempo especificado en el item Move Time. Las cajas son recibidas en un bloque Enter el cual libera el recurso capturado. Los procesos de Marcado de guías y zunchado externo son modelados igual que el de zunchado interno, solo que el recurso capturado proviene del set de 3 zunchadores externos. Existe uno que se ocupa especialmente de la operación 48 de marcado y los otros son requeridos o llamados mediante la regla de selección smallest number busy. Finalmente las cajas procesadas son enviadas a los cuartos fríos. En el diagrama 6 se muestran los bloques utilizados para modelar la zona de empaque Diagrama 6. Submodelo 5 4.2.7 SUBMODELO 6: Precooling y Cuartos Fríos. Este submodelo recibe en los cuartos fríos las cajas listas para empezar el proceso de precooling, existe un set llamado precooler que contiene dos de estas maquinas que tienen capacidad de 4 cajas cada uno. El tiempo de servicio en esta operación sigue la siguiente distribución: 529 + 363 * BETA(1.08, 1.15) segundos. 49 Las cajas que salen del proceso de enfriamiento son puestas en móviles semejantes a las estanterías que hay en la zona de recepción de flor y son almacenadas en los cuartos fríos hasta ser despachadas. Un camión recoge las cajas y las transporta al aeropuerto donde ser realiza el proceso de embarque a los diferentes destinos. 4.3 VERIFICACIÓN DEL MODELO La Verificación del modelo consiste en asegurar que este se comporte adecuadamente teniendo en cuenta los supuestos que se incorporaron en su construcción. Debe observarse que efectivamente las entidades estén fluyendo por los lugares por donde se quieren que fluyan, que sean capturadas por los recursos pertinentes, y que en general se comporten de una manera lógica semejante a la deseada cuando se construyo el modelo. La animación es parte de la estrategia de verificación, ya que es un excelente mecanismo par observar el funcionamiento del modelo. 4.4 VALIDACIÓN DEL MODELO La Validación es el proceso de asegurar que el modelo se comporte de manera semejante al sistema real. En nuestro caso, debemos analizar que las medidas de desempeño estén acordes y representen fielmente lo observado en la planta de poscosecha. Para la validación se crearon dos módulos que leen de un archivo de texto los arribos (hora y cantidad de llegada) de un día particular y se compararon algunas medidas de desempeño frente a lo sucedido realmente en la planta. 50 4.5 RESULTADOS Se realizaron 90 réplicas cada una de una duración de 10890 minutos (7 días y 13 horas y media) con un período de calentamiento por réplica de 630 minutos (10 horas y media). Los resultados de los promedios de las 90 corridas para las principales medidas de desempeño se muestran a continuación: 4.5.1 CASO BASE Número de Réplicas: 90 Unidades de tiempo: Minutos TIEMPO DE ESPERA EN COLA51 NÚMERO DE ENTIDADES EN COLA ENTIDADES: NÚMERO DE ENTIDADES QUE ENTRAN Y SALEN ENTIDADES: WIP 52 RECURSOS : USAGE – SCHEDULE UTILIZATION 53 54 COUNTER 4.5.2 Escenario 1 Réplicas: 30 Duración: 7 días y 13 horas y media (10890 minutos) Período de calentamiento: 10 horas y media (630 minutos) Lotes de Arrayanes: 3000 tallos por arribo Lotes de Korito: 5000 tallos por arribo Nota: en los resultados solo se incluyeron algunas medidas de desempeño, TIEMPO DE ESPERA EN COLA 55 NÚMERO DE ENTIDADES EN COLA ENTIDADES: NÚMERO DE ENTIDADES QUE ENTRAN Y SALEN ENTIDADES: WIP RECURSOS : USAGE – SCHEDULE UTILIZATION 56 COUNTER 4.5.3 Escenario 2 Réplicas: 30 Duración: 7 días y 13 horas y media (10890 minutos) Período de calentamiento: 10 horas y media (630 minutos) Lotes de Arrayanes: 3500 tallos por arribo Lotes de Korito: 5500 tallos por arribo TIEMPO DE ESPERA EN COLA NÚMERO DE ENTIDADES EN COLA 57 ENTIDADES: NÚMERO DE ENTIDADES QUE ENTRAN Y SALEN ENTIDADES: WIP RECURSOS : USAGE – SCHEDULE UTILIZATION COUNTER 58 4.6 ANÁLISIS 4.6.1 ANÁLISIS DE EMPAQUE Como podemos ver las principales colas se presentan en el proceso de empaque, en donde los ramos esperan a ser empacados en cajas entre 70 y 80 minutos, la cantidad que espera para utilizar la respectiva mesa de empaque es en promedio 8 cajas. En el sistema real dado que existe la variable adicional variedad del clavel para el empaque y se deben armar ramos con tallos que sean de la misma variedad, las colas en esta área y en las mesas de clasificación se extienden mucho más y el tiempo de espera puede superar las 7 horas para algunas variedades. Es por ello que los resultados se analizan a la luz de la información y de los supuestos con los que hemos trabajado en el modelo. Los porcentajes de utilización de los empacadores durante el horario de trabajo (de 8:30 a.m. a 4:00 p.m. con un descanso de media hora entre las 12:00 y 12:30 p.m.) son altos para el empacador miniatura (86,18%) y para el empacador de clavel selecto (78.39%) y esta bajo para el empacador de clavel Estándar (39.06%). Los porcentajes superiores al 70% los considero altos debido a que los empacadores realizan otras operaciones no tenidas en cuenta en el modelo como son las labores de aseo del puesto de trabajo, de transporte de las cajas desde la estación de armado de cajas hasta su mesa de operación y posteriormente a la empacada, el transporte de las cajas a la estación de zunchado interno, sin mencionar los descansos tomados a través del día para ir al baño y las bajas en el rendimiento producto del cansancio y estrés propios de la actividad. Para analizar el comportamiento de estas colas cuando aumenta la cantidad de arribos se realizaron otras corridas con lotes de arribo constantes y superiores a los trabajados en el modelo base. Cuando el tamaño del lote de arribo es de 4500 tallos (22500 tallos reales debido a que por simplicidad en el modelo las 59 entradas se encuentran divididos por 5) para las llegadas de la finca Korito y de 2500 tallos modelados (12500 tallos) para la finca Arrayanes los resultados son similares a los observados en el caso base. 1. Para llegadas en lote de 5000 tallos (25000) por arribo provenientes de la finca Korito y 3000 (15000) tallos provenientes de la finca Arrayanes obtuvimos medidas de desempeño del tiempo promedio en cola en la estación de empaque entre [122.14, 159.04] minutos aproximadamente (más de 2 horas) y el número de entidades en cola ascendió a 17 cajas aproximadamente. Los porcentajes de utilización de los empacadores fueron los siguientes: Identifier Average Half-width _______________________________________________________________ Empacador Mini 5 0.9675 0,0 Empacador Mini 10 0.5866 0,01 Empacador Selecto 0.9163 0,02 Empacador Fancy 0.8308 0,02 Empacador Estándar 0.4356 0,01 Tallos que arriban al sistema 166700.00 3841,71 2. Para lotes de llegada de 5500 tallos (27500) por arribo provenientes de la finca Korito y 3500 tallos (17500) provenientes de Arrayanes se observo que el tiempo promedio en cola en la estación de empaque aumentó hasta los 240 minutos aproximadamente (4 horas) y el número de entidades en cola ascendió a 31 cajas. Los porcentajes de utilización de los empacadores y el número total de arribos fueron los siguientes: 60 Identifier Average Half-width _______________________________________________________________ Empacador Mini 5 0.9899 0,01 Empacador Mini 10 0.6165 0,01 Empacador Selecto 0.9746 0,01 Empacador Fancy 0.9156 0,02 Empacador Estándar 0.5188 0,01 Tallos que arriban al sistema 187010.67 5240,30 Los porcentajes de utilización de los empacadores de clavel miniatura de 5 tallos y de clavel Selecto y Fancy, al igual que el comportamiento explosivo de las colas en los 2 escenarios sugiere la existencia de un cuello de botella en esta área. Al parecer demasiada flor esta llegando a estas mesas de empaque y la capacidad de los empacadores esta en su máximo nivel. Posibles soluciones a este problema requieren aumentar el personal de empaque en las mesas de mayor utilización y/o permitir que los empacadores con bajo nivel de utilización colaboren en las otras mesas cuando se encuentren desocupados. En la planta real existen otras mesas de empaque no tenidas en cuenta en el modelo por razones explicadas anteriormente; estas mesas de empaque del clavel miniatura con destino a Japón y del clavel de flor Abierta cubren en su mayoría parte de la flor excedente en las mesas de miniatura 5 y de clavel Selecto y Fancy respectivamente. 61 4.6.2 ANÁLISIS DE LAS MESAS DE CLASIFICACIÓN Las colas de los tabacos esperando por una mesa de clasificación disponible tienen en promedio una duración de algo más de 30 minutos para la línea de clavel miniatura y de 20 minutos para la línea de clavel estándar y existe en promedio con un 95% de confianza entre 10.19 ± 0,76 (9 - 11) tabacos alcanzando máximos de hasta 290 tabacos (14.5 móviles) en la línea miniatura y entre 13.8 ± 0,48 (13 o 14) tabacos en la línea estándar observando hasta 414 tabacos (20.7 móviles) en cola cuando se tienen los tallos sueltos esperando para ser embonchados. Al aumentar el número de arribos en aproximadamente 30.000 tallos con el escenario 1 el tiempo de espera aumenta a 55 minutos en la línea de clavel mini y a 26 minutos en la línea estándar, y la cantidad de tabacos promedio en espera aumenta hasta 21 entidades aproximadamente en ambas líneas. Bajo el escenario 2 los arribos aumentan en 50.000 tallos aproximadamente llegando a un total de 187.000 tallos, cifra que es fácilmente alcanzada
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