FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL
PROYECTO: OPTIMIZACION DEL PROCESO DE PRODUCCION DE CEMENTO CURSO: SIMULACION DE SISTEMAS ASESOR DOCENTE: JOSE SAVALA ELABORACIÓN:
CARBAJAL TATAJE FRANCHESCA COAGUILA HERRERA GUSTAVO CHAMBI CAPIA VANESSA GOMEZ ZEGARRA JHORY
AREQUIPA - PERÚ 2016
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Introducción La simulación es el diseñar y desarrollar un modelo computarizado de un sistema o proceso y conducir experimentalmente con este modelo con el propósito de entender el comportamiento del sistema del mundo real o evaluar varias estrategias con los cuales puedan operar el sistema. En el mundo actual, tanto en el área de los negocios, como en la industria y el gobierno, los proyectos en gran escala y de gran complejidad son la regla y no la excepción. Estos proyectos complejos requieren estudios previos a su construcción o modificación, denominados estudios estudios pilotos. Tales estudios pilotos se realizan utilizando la técnica llamada modelización, es decir, construcción de modelos donde se realiza el estudio con el fin de obtener conclusiones aplicables al sistema real. Construido el modelo, el proceso de ensayar en él una alternativa se llama simular. El conjunto de alternativas que se definen para su ensayo constituye la estrategia de la simulación. Los objetivos del proyecto definen cuál es el sistema y cuál el medio ambiente que lo rodea. El sistema procura satisfacer las necesidades cambiantes de ese medio ambiente en el que está insertado. Cada nuevo sistema sist ema lo modifica y crea en él nuevas necesidades. necesidades. Los objetivos del proyecto definen cuál es el sistema y cuál el medio ambiente que lo rodea. El sistema procura satisfacer las necesidades cambiantes cambiante s de ese medio ambiente en el que está insertado. Cada nuevo sistema lo modifica y crea en él nuevas necesidades. El sistema para poder subsistir debe adaptarse a los cambios. Uno de los objetivos de la simulación es realizar ensayos de cambios en el sistema probándolos en
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Introducción La simulación es el diseñar y desarrollar un modelo computarizado de un sistema o proceso y conducir experimentalmente con este modelo con el propósito de entender el comportamiento del sistema del mundo real o evaluar varias estrategias con los cuales puedan operar el sistema. En el mundo actual, tanto en el área de los negocios, como en la industria y el gobierno, los proyectos en gran escala y de gran complejidad son la regla y no la excepción. Estos proyectos complejos requieren estudios previos a su construcción o modificación, denominados estudios estudios pilotos. Tales estudios pilotos se realizan utilizando la técnica llamada modelización, es decir, construcción de modelos donde se realiza el estudio con el fin de obtener conclusiones aplicables al sistema real. Construido el modelo, el proceso de ensayar en él una alternativa se llama simular. El conjunto de alternativas que se definen para su ensayo constituye la estrategia de la simulación. Los objetivos del proyecto definen cuál es el sistema y cuál el medio ambiente que lo rodea. El sistema procura satisfacer las necesidades cambiantes de ese medio ambiente en el que está insertado. Cada nuevo sistema sist ema lo modifica y crea en él nuevas necesidades. necesidades. Los objetivos del proyecto definen cuál es el sistema y cuál el medio ambiente que lo rodea. El sistema procura satisfacer las necesidades cambiantes cambiante s de ese medio ambiente en el que está insertado. Cada nuevo sistema lo modifica y crea en él nuevas necesidades. El sistema para poder subsistir debe adaptarse a los cambios. Uno de los objetivos de la simulación es realizar ensayos de cambios en el sistema probándolos en
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el modelo, con el fin de elegir la mejor alternativa, y así enfrentar mejor a una realidad que varía día a día.
1.1 Planteamiento del problema Yura S. A. es una empresa que se encarga de fabricar cemento de construcción, las cuales se vende a empresas constructoras o empresas afiliadas, y una de sus operaciones principales y riesgosas, se encuentra en el transporte de la materia prima, ya que esta pueda ocasionar grandes pérdidas, tanto en el personal como materiales. Por tal motivo, la mejora se encontrara en dicha área para reducir tanto tiempos, costos, y daños causados ante cualquier caída de material.
1.2 Objetivos
Diseñar una simulación simulaci ón en ARENA del proceso de elaboración elaboració n y transporte del cemento, de la empresa Yura S. A. Identificar Identific ar posibles cuellos de botella o tiempos ociosos en el proceso productivo.
Proponer una nueva mejora en el área de producción mediante una nueva simulación. Implementar Implement ar el sistema propuesto en el proceso al que aplicaremos aplicarem os la simulación de la empresa en estudio.
1.3 Hipótesis
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Mediante una simulación de sistemas en la producción de cemento, se optimizara los tiempos de transporte en la producción dentro de la empresa y se reducirán posibles pérdidas, creando un óptimo rendimiento en la producción del producto.
1.4 Delimitación del problema Nos enfocaremos únicamente desde que ingresa la materia prima a la planta hasta que se manda a almacén, ya que en este proceso el recorrido del material a diversas áreas es amplio y se debe tratar de reducir estos tiempos y posibles desperdicios del material. La toma de tiempos y recolección de información se efectuaron durante una semana, correspondiente a los días comprendidos entre el martes 27 de Junio y lunes 3 de Julio, con un periodo de tiempo de 2 horas diarias a criterio de la empresa.
2. MARCO TEORICO 2.1.
Marco Referencial El área de simulación de sistemas es muy amplio, y diversas universidades han realizado sus trabajos los cuales se pueden encontrar tanto en Internet como en bibliotecas. Estos trabajos son similares y tomaremos en cuenta el material propuesto por el Ingeniero Jose Zavala, para guiarnos de mejor manera y hacer un trabajo adecuado.
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2.2.
Conceptos Clave
1. VALIDACIÓN: Es el proceso que confirma que el modelo es una representación adecuada del sistema original y es capaz de imitar su comportamiento de una forma razonablemente precisa en el dominio previsto para sus aplicaciones.
2. VERIFICACIÓN: Es el procedimiento para asegurar la consistencia de la estructura del modelo con respecto a las especificaciones del mismo, es decir, para confirmar que el modelo es una representación fidedigna del modelo definido. 3. CERTIFICACIÓN: Por organismos independientes (nacionales o internacionales) para asegurar la credibilidad y aceptabilidad de los modelos. Área de difícil aplicación.
4. DEFINICIÓN DEL SISTEMA: Consiste en estudiar el contexto del problema, identificar los objetivos del proyecto, especificar los índices de medición de la efectividad del sistema, establecer los objetivos específicos del modelamiento y definir el sistema que se va a modelar un sistema de simulación.
5. FORMULACIÓN DEL MODELO:
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Una vez definidos con exactitud los resultados que se esperan obtener del estudio, se define y construye el modelo con el cual se obtendrán los resultados deseados. En la formulación del modelo es necesario definir todas las variables que forman parte de él, sus relaciones lógicas y los diagramas de flujo que describan en forma completa el modelo.
6. COLECCIÓN DE DATOS Es importante que se definan con claridad y exactitud los datos que el modelo va a requerir para producir los resultados deseados.
7. IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO EN LA COMPUTADORA Con el modelo definido, el siguiente paso es decidir si se utiliza algún lenguaje como el fortran, algol, lisp, etc., o se utiliza algún paquete como Automod, Promodel, Vensim, Stella y iThink, GPSS, simula, simscript, Rockwell Arena, [Flexsim], etc., para procesarlo en la computadora y obtener los resultados deseados. 8. VERIFICACIÓN El proceso de verificación consiste en comprobar que el modelo simulado cumple con los requisitos de diseño para los que se elaboró. Se trata de evaluar que el modelo se comporta de acuerdo a su diseño del modelo
9. VALIDACIÓN DEL SISTEMA
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A través de esta etapa se valoran las diferencias entre el funcionamiento del simulador y el sistema real que se está tratando de simular. Las formas más comunes de validar un modelo son:
La opinión de expertos sobre los resultados de la simulación.
La exactitud con que se predicen datos históricos.
La exactitud en la predicción del futuro.
La comprobación de falla del modelo de simulación al utilizar datos que hacen fallar al sistema real.
La aceptación y confianza en el modelo de la persona que hará uso de los resultados que arroje el experimento de simulación.
10.
EXPERIMENTACIÓN
La experimentación con el modelo se realiza después que este haya sido validado. La experimentación consiste en comprobar los datos generados como deseados y en realizar un análisis de sensibilidad de los índices requeridos.
11.
INTERPRETACIÓN
En esta etapa del estudio, se interpretan los resultados que arroja la simulación y con base a esto se toma una decisión. Es obvio que los resultados que se obtienen de un estudio de simulación colaboran a soportar decisiones del tipo semi-estructurado.
12.
DOCUMENTACIÓN
Dos tipos de documentación son requeridos para hacer un mejor uso del modelo de simulación. La primera se refiere a la documentación del tipo técnico y la segunda se refiere al manual del usuario, con el cual se facilita la interacción y el uso del modelo desarrollado. 7
3. MODELOS DE SIMULACIÓN La experimentación puede ser un trabajo de campo o de laboratorio. El modelo
de
método
usado
para
la
simulación
seria teórico, conceptual o sistémico. Después de confirmar la hipótesis podemos ya diseñar un teorema. Finalmente si este es admitido puede convertirse en una teoría o en una ley.
MODELO TEÓRICO
El 'modelo teórico' debe contener los elementos que se precisen para la simulación. Un ejemplo con trabajo de laboratorio es un programa de estadística con ordenador que genere números aleatorios y que contenga los estadísticos de la media y sus diferentes versiones: cuadráticaaritmética-geométrica-armónica. Además debe ser capaz de determinar la normalidad en términos de probabilidad de las series generadas. La hipótesis de trabajo es que la media y sus versiones también determinan la normalidad de las series. Es un trabajo experimental de laboratorio. Si es cierta la hipótesis podemos establecer la secuencia teorema, teoría, ley. Es el modelo principal de todo una investigación científica, gracias a ello podemos definir o concluir la hipótesis, las predicciones, etc.
MODELO CONCEPTUAL
El modelo conceptual desea establecer por un cuestionario y con trabajo de campo, la importancia de la discriminación o rechazo en una colectividad y hacerlo por medio de un cuestionario en forma de una simulación con una escala de actitud. Después de ver si la población es representativa o adecuada, ahora la simulación es la aplicación del cuestionario y el modelo es el cuestionario para confirmar o rechazar la hipótesis de si existe discriminación en la población y hacia qué grupo de 8
personas y en que cuestiones. Gran parte de las simulaciones son de este tipo con modelos conceptuales.
MODELO SISTÉMICO
El modelo sistémico se
construye utilizando como
metodología
la dinámica de sistemas. Se simula el sistema social en una de sus representaciones totales. El análisis de sistemas es una representación total. Un plan de desarrollo en el segmento de transportes con un modelo de ecología humana, por ejemplo. El énfasis en la teoría general de sistemas es lo adecuado en este tipo de simulaciones. Este método, que es para un sistema complejo, es sumamente abstracto, y no se limita a la descripción del sistema, sino que debe incluir en la simulación las entradas y salidas de energía y los procesos de homeostasis, de autopoiesis y de retroalimentación. Tanto el programa de estadística como la escala de actitud y el sistema total, son perfectas simulaciones de la realidad y modelizan todos los elementos en sus respectivas hipótesis de trabajo. Son también un microclima y el ambiente o el escenario en los procesos de simulación/experimentación. Otras propiedades que deben contener las simulaciones es que sean repetibles indefinidamente. Que eviten el efecto de aprendizaje que incita al encuestador a rellenar él mismo los cuestionarios y que se podrá evitar con algún control, que sean flexibles o mejorables y que no sea invasivo o cambiar la población de las muestras sucesivas.
4. SIMULADOR ARENA
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El ARENA de la Systems Modeling Corporatiion, es un paquete de simulación y animación extendible. Se intenta proveer el poder del SIMAN para aquellos quienes aprender un lenguaje es una incomodidad, también como resaltar el uso de las herramientas usadas por los modeladores del SIMAN. Considere que una persona, diferente al analista de la simulación, desea usar el SIMAN. Actualmente, él o ella deben entender los bloques usados en el modelo y los elementos usados en el experimento para proceder. Usando las plantillas de solución para la aplicación del ARENA, el usuario puede extraer el modulo, colocarlo es su lugar apropiado, parametrizarlo sin aprender el lenguaje SIMAN. El lenguaje SIMAN para los modeladores, el ARENA intenta incrementar su funcionalidad, eliminando la necesidad de escribir códigos similares en diferentes modelos.
5. LA EMPRESA: Yura S. A Es una empresa dedicada a la producción, comercialización y desarrollo de productos de construcción. HISTORIA Hace 46 años se constituyó Yura S.A., para ser uno de los ejes de desarrollo más importantes de la región sur del país. Cuenta con su División de Cementos y su Red de Negocios A Construir, produciendo y comercializando cemento, y materiales de construcción, convirtiéndose en líder de su mercado de influencia. Yura S.A. ha demostrado, a través de importantes inversiones realizadas durante los últimos años, su compromiso con el proceso de desarrollo del Perú, suministrando productos y servicios de alta calidad con miras al logro de la satisfacción de los requerimientos de sus clientes. 10
MISION: Somos fuente de desarrollo, produciendo y comercializando cemento, prefabricados de concreto, materiales y servicios de la más alta calidad para ser siempre la primera opción del mercado, en un entorno que: Motive y desarrolle a nuestros colaboradores, comunidades, clientes y proveedores; promueva la armonía con el medio ambiente y maximice el valor de la empresa. VISION: Seremos una organización líder en los mercados en que participemos, coherentes con nuestros principios y valores, de modo que nuestros grupos de interés se sientan plenamente identificados
3. SISTEMA ACTUAL 3.1.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL
Para la producción en Yura se requerirá elaborar los procesos que describiremos a continuación: Esta se basa en el siguiente Proceso utilizado en la elaboración del Cemento.
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PASO 1.- Llegada de materia prima: El proceso de fabricación del cemento se inicia con los estudios y evaluación minera de materias primas (calizas y arcillas) necesarias para la producción. Como segundo paso, la materia prima necesaria para la fabricación del cemento se extrae de las canteras, mediante la explotación planificada y se inicia el proceso de: perforación, remoción, clasificación, cargue y transporte de materia prima.
PASO 2.- Trituración y C las ific ación: Una vez removido el material y clasificado, se inicia el proceso de trituración reduciendo el tamaño de la roca. El material es fracturado hasta obtener una granulometría apropiada para el producido de molienda.
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PASO 3.- A pilamiento de caliza (P rehomog enización): El material triturado se transporta por medio de bandas hasta el patio de prehomogenización donde se organizan en capas horizontales, logrando una primera homogeneidad de las materias primas. Este material, del cual se alimenta el molino de crudo, se transporta hacia dos silos más con los materiales correctivos (minerales de hierro y caliza correctiva alta) y se dosifica dependiendo de sus características, mediante básculas y otro equipo de rayos gamma, el material al molino de harina (o crudo).
PASO 4.- Molienda de crudo: El material extraído de los silos que tienen un tamaño máximo de 10 cm, se transporta a un molino vertical que consiste en una mesa giratoria con dos rodillos, sobre la cual muelen el material que cae sobre la mesa hasta el pulverizado. Este material pulverizado es transportado mediante la succión de gases calientes provenientes del horno, hasta el filtro electrostático donde es separado el material del aire y transportado al silo de homogenización.
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PASO 5.- Horno: Una vez llega a la parte baja de la torre de precalentamiento y con una temperatura de casi 900ºC, el material entra al horno giratorio para completar su proceso de transformación llegando a temperaturas de aproximadamente 1450º Celcius.
PASO 6.- Enfriador: Al salir del horno el material es enfriado rápidamente por medio de aire, utilizando un sistema de parrillas sobre las cuales se encuentra el material. El paso del aire frío baja rápidamente la temperatura del material produciendo la cristalización del mismo. La temperatura de salida del clinker es aproximadamente de 150º C.
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PASO 7.- Molienda de C emento: En este punto del proceso, la molienda determinará el tipo de cemento y para ello se especifica si es o no adicionado. Aquí se alimentan los materiales (clinker, yeso y adición), según el tipo de cemento a fabricar, y se determina la finura del mismo. En el proceso de molienda y a la salida del molino, el material es conducido a través de un clasificador de partículas que separa las gruesas para reintroducirlas al molino y las finas se transportan a los silos de cemento.
PASO 8.-Empaquetamiento de Cemento: El cemento se lleva por medio de bandas transportadoras o de sistemas neumáticos hacia los 15
silos de almacenamiento de donde se extrae para ser despachado en fundas o granel.
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3.1.1.
Elaboración de la pieza bola de acero
Los tiempos extraídos para la elaboración de la pieza bola de acero son los siguientes: Pieza: Bola de Acero Lote de producción: 20 pzas Proceso 1: Forjadora Proceso 2: Holler Former (Perfiladora) Proceso 3: Enfriadora
Cuadro 3.1: Tiempos de producción de bola de acero Fuente: Elaboración Propia
En la siguiente figura puede verse el tratamiento de los tiempos tomados a través del Input Analyzer con el que cuenta el Arena, dándonos una distribución Normal.
Grafico 3.1: Tiempos de producción de bola de acero proceso 1: Forjadora Fuentes: Input Analyzer-Arena
Grafico 3.2: Tiempos de producción de bola de acero proceso 2: Holler Former Fuente: Input Analyzer-Arena
Grafico 3.3: Tiempos de producción de bola de acero proceso 3: Enfriadora Fuente: Input Analizar-Arena
Fotografía 1: Proceso Productivo
Fotografía 2: Proceso Productivo
Fotografía 3: Proceso Productivo
Fotografía 3: Proceso Productivo
Fotografía 4: Proceso Productivo
MODELO PROPUESTO De acuerdo a lo descrito anteriormente, a continuación propondremos los siguientes cambios para optimizar el proceso productivo de las piezas de bolas de acero: o
Al momento de ingresar las barras la mejora sería que en vez de hacerlo manualmente se ha instalado una grúa puente con imán para evitar que el personal se exponga a sobre-esfuerzos y ahorrar tiempos de producción, lo que disminuirá el tiempo de ciclo del proceso, ocasionando un programa de producción más estrecho y con opción a fabricar mayor cantidad de piezas bolas de acero en las maquinas herramientas desocupadas.
o
El tiempo de ciclo total del proceso es de 1.5 horas, lo que significa una reducción del 26% en el tiempo por las 20 piezas de bolas de acero fabricadas
o
El índice de utilización de las diferentes maquinas herramientas se presenta de la siguiente manera: Forjadora 49%, Holler 50% y Enfriadora 38%. Esto deja un margen considerable para poder traslapar este proceso productivo con otros, generando un mayor índice de utilización.
3.2.
REPORTE
Y
SIMULACION
PROPUESTO
SIMULACION DEL SISTEMA PROPUESTO
Gráfico: Sistema Propuesto
DEL
SISTEMA
4.3. ANALISIS DEL SISTEMA PROPUESTO. - Con las mejoras implantadas se redujo el tiempo de ciclo
de
0.837
min
por
pieza
con
un
porcentualmente significa una reducción del 28%. - Existe un mejor aprovechamiento de tiempo al poner una grúa con electroimán..
5 CONCLUSIONES DEL TRABAJO La posibilidad de implementar un sistema mejorado de producción de bolas de acero en MOLY COP. es factible, debido a que se aprecia una mejora consistente en los tiempos de producción
6. RECOMENDACIONES Implementar la mejora propuesta en el sistema productivo de la empresa. Evaluar la posibilidad de utilizar de manera activa esta herramienta de análisis en la empresa.
7. BIBLIOGRAFIA
-http://www.steelballschina.es/ -http://hmsteelball.es/product-1-1-forged-steel-grinding-ballses/142836 -https://www.codep.org.in/5009/proceso-productivo-de-bola-deacero-para-molienda-en-mineria/ http://www.suprasteel.net/bolas-y-barras/
