Improvement of an assembly process front seat to cars using system dynamics simulation 

Jorge Pérez Rave y Carlos Parra Mesa 

Grupo Gestión de la Calidad, Departamento Ingeniería Industrial, Universidad de Antioquia. Calle 67 Nº 53·108, Bloque 21, oficina 404. Medellín, Colombia. Teléfono: 2195575. ejipr056@udea.edu.co, cmparra@udea.edu.co  

Abstract 

In this paper, a methodology to improve the assembly process front seat to cars is present. To improve this process the system dynamics simulation was used. The result of the assembly process in various experimental conditions was analyzed. Changes in workforce’s quantity and distribution and in jobs integration were simulated. As results of this study, a simulation model that reasonably represents the dynamic behaviour of the process and two improvement strategies were obtained. The strategy first with an investment few was implemented. As result of this, the process’s productivity in 12% was incremented and the personnel’s idle time in 44% was reduced. The strategy second “Integration of workplaces” was denominate and bests results to can obtains. 

Key words: System dynamics, modeling and simulation, assembly process, sector autoparts, continuous improvement. 

Mejoramiento de una línea de ensamble de asientos delanteros autopartistas usando simulación dinámica de sistemas 

Resumen 

Este artículo presenta la metodología utilizada para mejorar la línea de ensamble de asientos delanteros de una empresa autopartista, llevado a cabo mediante simulación dinámica de sistemas. Con dicha técnica se analiza la respuesta de la línea ante escenarios que consideran modificaciones en la cantidad y la distribución del talento humano y en las operaciones. Como resultado se obtiene un modelo de simulación que representa razonablemente la línea y se identifican dos estrategias de mejora. La primera, ya implementada con inversión casi nula, aumenta la productividad de la línea en 12% y reduce su tiempo ocioso en 44%. La segunda, denominada “integración de centros de trabajo”, rompe paradigmas de producción y permite obtener aún mayores beneficios. Dicha línea se convierte en la más productiva de la empresa. 

Palabras clave: Dinámica de sistemas, modelación y simulación, línea de ensamble, sector auto- partista, mejoramiento continuo.

Recibido: el 6 de Diciembre de 2008  Revisada: el 19 de Octubre de 2009 

1. Introducción 

El acelerado debilitamiento de barreras entre naciones, el vertiginoso desarrollo tecnológico y el nuevo rol del consumidor, son algunas de las razones que justifican la declaración obligatoria de inversión en investigación y desarrollo en toda unidad económica. Estas actividades, aplicadas a la solución de problemas del medio empresarial y de la sociedad, potencian la generación de innovación y el mejoramiento en dimensiones fundamentales, entre ellas: calidad, productividad y oportunidad, para competir en igualdad de condiciones ante un entorno globalizado [1].

El sector automotriz, exigente en dichas dimensiones, no es ajeno a esta realidad, y más aún en empresas de ámbitos subdesarrollados, donde la brecha con unidades de clase mundial es aún más notoria. El sector automotor en Colombia lo integran principalmente tres empresas terminales y cerca de 150 proveedores [2], quienes arduamente han vivido procesos de cambio para reducir las amenazas y aprovechar las oportunidades que traen consigo las presiones de la globalización económica. 

Ante la necesidad de mejoramiento que caracteriza al sector Autopartista Colombiano y teniendo presente que la estabilidad y el progreso socioeconómico de la nación depende, en gran parte, de la capacidad para generar riqueza por medio del mejoramiento de la productividad, la innovación y el desarrollo tecnológico del sector productivo [3, 4], es imperante propiciar homogeneidad en términos competitivos entre ensambladoras y autopartistas, pues al final, desde una mirada sistémica, esto puede verse como una cadena indivisible cuyo objetivo está en función de la satisfacción de clientes, empleados, accionistas, proveedores y sociedad en general [5]. 

Bajo esta mirada, en una empresa autopartista Colombiana se desarrolló un proyecto orientado a mejorar la productividad de una Línea de ensamble de asientos delanteros, mediante el diseño, desarrollo y puesta a punto de un modelo de simulación computacional, que represente adecuadamente la dinámica del sistema y permita analizar la respuesta del mismo ante diferentes escenarios de decisión. 

El uso de la simulación dinámica de sistemas para abordar procesos empresariales es cada vez más frecuente y exitoso [6-8], pues permite considerar cantidad de variables, sus interrelaciones, la dinámica del proceso y propicia responder al interrogante ¿qué pasa si?, sin necesidad de experimentar en el entorno real. 

Para generar estrategias que permitiesen aumentar la productividad de la línea de interés, se buscó responder a los siguientes interrogantes, sin saldar en ese entonces en el ámbito de la empresa: ¿cuáles son los tiempos de ciclo de los centros de trabajo?, ¿cuál es el tiempo tipo para cada referencia de vehículo?, ¿cuáles son los cuellos de botella del proceso?, ¿cuál es el número de colaboradores necesario para cumplir con la demanda?, ¿cuál es la proporción de tiempo ocioso en cada centro?, ¿es conveniente, dependiendo del tipo de vehículo, manejar políticas de distribución de colaboradores en los centros de trabajo?, si es así, ¿cuáles conviene que sean estas políticas?. Igualmente, ¿es pertinente integrar o dividir operaciones?; de ser así, ¿cuáles y en qué centros? 

Las preguntas planteadas introducen el término vehículo, que en adelante será empleado para facilitar la interpretación de los demás apartados, y hace referencia a dos asientos delanteros (izquierdo y derecho) de la línea objeto de interés, para un mismo vehículo. 

2. Metodología 

La metodología sigue 14 etapas, donde la mayoría hacen referencia a las sugeridas en [9] y [10], complementadas con otras de importancia en el contexto de la empresa. Todas se nombran a continuación: observación y conocimiento de la línea, concepción del modelo, formación de la Unidad de Gerenciamiento Táctico (UGT), planeación y desarrollo del trabajo de campo, resultados del trabajo de campo, construcción del modelo, validación del modelo, diseño de escenarios, simulación, resultados y análisis, validación, elección de mejores escenarios, implementación, documentación y socialización. 

3. Desarrollo 

3.1. Observación de la línea de ensamble 

La línea objeto de estudio es tipo mezcla-producto y ensambla asientos delanteros para cinco tipos de vehículo, que se denotan por las letras A, B, C, D y E. Para el ensamble de dichos asientos, exceptuando el vehículo A, la materia prima fluye por ocho centros de trabajo: preensamble, ensamble, tapizado asiento, tapizado espaldar, vapor, ensamble final, inspección y empaque. El vehículo A no lleva preensamble. Actualmente la línea practica polivalencia y se labora en un turno de 10 horas con 19 colaboradores. Los momentos diarios de pausa programada de la línea son: inicio y fin de turno: (10 min), pausas activas (20 min), almuerzo (25 min) y desayuno (15 min).

Las condiciones de trabajo no varían de lo normal, exceptuando para los centros: vapor y empaque; en el primero se experimenta mayor temperatura, y el segundo, mayor cansancio físico por cargue de sillas. Al momento del estudio, cada 7.6 minutos un vehículo (dos asientos delanteros) era demandado por el cliente. 

3.2. Concepción del modelo 

En la Figura 1 se presenta de manera general y a modo ilustrativo, sólo para dos centros de trabajo, la concepción del modelo de la línea de asientos delanteros. 

A continuación se describen algunos de sus elementos: La demanda ingresa a unidades a producir, luego son atendidas en el centro de trabajo 1 y la velocidad de salida está en función de su tiempo de ciclo. Este depende de la proporción de suplementos asignados, del tiempo básico de la operación y de la cantidad de mano de obra directa (MOD). Una vez las unidades salen del centro 1 pueden hacer “cola” para el centro 2, dando lugar a “cuellos de botella”. Cuando salen del centro 2, asumiendo el fin de la línea, van a producto terminado, quedando en espera a ser despachadas. El inventario de producto terminado crecerá dependiendo del stock de seguridad, de las unidades producidas y de los despachos. 

El tiempo ocioso de cada centro es afectado por el tiempo disponible de la jornada y del tiempo de producción. Ante una jornada constante de 600 minutos, y al incluir en los tiempos todos los suplementos necesarios (fatiga, actividades planeadas...), a menor lapso de producción, mayor será el ocio. Las variables y parámetros que resultan relevantes en el estudio se presentan en la Tabla 1.

Tabla 1. Datos de entrada y de salida 

El hecho, por ejemplo, de asignar/distribuir colaboradores en los centros de trabajo, más aún cuando pueden existir diferencias entre los tiempos de ciclo de un vehículo a otro y en el tipo de tareas que se desarrollan en cada estación, amerita tener presente a la hora de elegir escenarios de mejora, posibles consecuencias en diversas variables expuestas en la Tabla 1. Esto exige mucho más que utilizar una ecuación lineal, como comúnmente ocurre en procedimientos típicos de balanceo utilizados al interior empresarial, que luego, si dicha cantidad es decimal se recurre al redondeo, dejando de lado el impacto en otras variables de interés. Del mismo modo, son diversas las posibilidades de integrar/dividir tareas en cada estación, y esta necesidad puede cambiar dependiendo del instante en que se procese un determinado tipo de vehículo.