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ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE FUNDICIÓN PARA ARENAS CON RES

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by

Lina Carvajal

on 27 March 2015

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Transcript of ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE FUNDICIÓN PARA ARENAS CON RES

La Industria Militar Fábrica Santa Bárbara adquirió todo un sistema para realizar el moldeo para arenas con resinas autofraguantes, con el fin de aumentar la productividad y reducir los costos de fabricación. Con el desarrollo del proyecto, se estandarizara el proceso de fundición, la estandarización se llevará a cabo por medio de estudio de métodos y tiempos. Una vez terminado, la Fábrica pondrá a su disposición dicho estudio, que le servirá como pilar dentro de su sistema de gestión y le permitirá a la empresa cumplir la entrega de productos en el plazo de tiempo establecido, con calidad y bajo las especificaciones técnicas acordadas o establecidas.
INTRODUCCIÓN
Estandarizar el Proceso de Fundición para arenas con resinas autofraguantes en la Industria Militar Fábrica Santa Bárbara.
OBJETIVO GENERAL
ESTANDARIZACIÓN DEL PROCESO DE FUNDICIÓN PARA ARENAS CON RESINAS AUTOFRAGUANTES INDUMIL FASAB
2. MEDIR LAS ACTIVIDADES Y VARIABLES PARA IDENTIFICAR LA CONDICIÓN ACTUAL DEL PROCESO DE FUNDICIÓN DE MOLDEO PARA ARENAS CON RESINAS AUTOFRAGUANTES.
Para dar un inicio apropiado a la planificación y desarrollo del proyecto, se implementó una matriz de correlaciones, en la cual se evidencia el impacto de las actividades para satisfacer cada uno de los requisitos establecidos para los objetivos. De esta manera se muestra un paso a paso de la ejecución de cada una de estas actividades.

DESARROLLO DEL PROYECTO
1. DESCRIBIR Y CATEGORIZAR EL PROCESO DE FUNDICIÓN PARA ARENAS CON RESINAS AUTOFRAGUANTES
3.1. ESTÁNDAR MANO DE OBRA Y ANÁLISIS DEL ESTUDIO DE TIEMPOS
3. ANALIZAR LA MANO DE OBRA, MATERIA PRIMA, MÉTODO DE TRABAJO, MAQUINARIA Y EQUIPO, PRESENTES EN EL PROCESO DE FUNDICIÓN PARA ARENAS CON RESINAS AUTOFRAGUANTES
Autoras:
Lina Consuelo Carvajal. Laura Melisa Suarez.

Coordinador:
Ing. Carlos Adolfo Vargas.

METODOLOGÍA
1.4. MATERIA PRIMA E INSUMOS DEL PROCESO DE FUNDICIÓN
1.3. DIAGRAMAS DE TÉCNICAS DE REGISTRO Y ANÁLISIS
2.3. CONTROLAR Y REGISTRAR LA CANTIDAD DE MATERIA PRIMA E INSUMOS NECESARIOS PARA LA FABRICACIÓN DE UNA PIEZA
2.2. REALIZACIÓN DEL ESTUDIO DE TIEMPOS
1.2 RECONOCIMIENTO DE LAS INSTALACIONES DE LA FÁBRICA Y DEL PERSONAL
TIPO DE INVESTIGACIÓN

La estandarización del proceso de fundición para arenas con resinas autofraguantes en la Industria Militar Fábrica Santa Bárbara, se considera como una investigación de tipo descriptivo debido a que no se tienen antecedentes de estudios de medición del tiempo, mejora de métodos; y de tipo exploratorio ya que se va a someter a análisis y medición. El objetivo de la investigación descriptiva consiste en llegar a conocer las situaciones que dominan la realización de actividades, procesos y comportamiento; la meta mediante la recolección de datos, es identificar las relaciones entre dos o más variables.

DMAIC
Para poder realizar mejora significativas de manera consistente dentro de una organización, es importante tener un modelo estandarizado de mejora a seguir. DMAIC es el proceso de mejora que utiliza la metodología seis sigma y es un modelo que sigue un formato estructurado y disciplinado. DMAIC consiste de 5 fases conectadas de manera lógica entre sí (Definir, Medir, Analizar, Mejorar, Controlar). Cada una de estas fases utiliza diferentes herramientas que son usadas para dar respuesta a ciertas preguntas específicas que dirigen el proceso de mejora.


Mejorar (Implementar y emprender mejoras en los procesos)

Esta fase confirma que la solución propuesta va a alcanzar o exceder las metas de mejora de calidad del proyecto, en esta fase se prueba la solución a pequeña escala en un ambiente real de negocio esto asegura que se han arreglado las causas de variación y que la solución va a funcionar cuando sea implementada por completo.


Controlar (Controlar o rediseñar los procesos o productos existentes)

En esta fase de control se implementa la solución, asegura que la solución sea sostenida y comparte las lecciones aprendidas de cualquier proyecto de mejora. Asegura que las mejoras al proceso, una vez que sean implementadas, serán sostenidas y que el proceso no va a revertir a su estado anterior. Adicionalmente permite que se comparta información que puede acelerar mejoras similares en otras áreas.

La razón fundamental para el planteamiento y ejecución de esta etapa es tener una visión clara del proceso de Fundición, su estado actual y las características fundamentales que la componen.

1.1. INDUCCIÓN AL SISTEMA DE GESTIÓN INTEGRAL.

1.2. RECONOCIMIENTO DE LAS INSTALACIONES DE LA FÁBRICA Y DEL PERSONAL.

1.3. DIAGRAMAS DE TÉCNICAS DE REGISTRO Y ANÁLISIS.

1.4. MATERIA PRIMA E INSUMOS DEL PROCESO DE FUNDICIÓN.
El objetivo de esta actividad, es conocer al personal de la planta sus capacidades, destrezas y habilidades, las instalaciones e infraestructura, la distribución e identificación de las operaciones para ejecución el proceso, el cual es realizado de la siguiente manera:


Diagrama de flujo del proceso:
muestra las operaciones, inspecciones, transportes, demoras y almacenamientos para la fabricación de piezas con todas las posibles rutas alternativas, que se presentan a lo largo del proceso en la Planta de Fundición para el moldeo de arenas con resinas autofraguantes.
PLANO DE LA FÁBRICA Y LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FUNDICIÓN
MAQUINARIA Y EQUIPO
PERSONAL DE LA PLANTA DE FUNDICIÓN
PERSONAL DE LA PLANTA DE FUNDICIÓN
Existen funciones y responsabilidades propias para la Plata de Fundición y para cada área de trabajo, de esta manera se asegura que la calidad del producto terminado sea responsabilidad de todo el personal. Se realizó una descripción y tabulación de lo mencionado anteriormente, esta incluye la formación y educación del personal; como resultado la empresa obtiene un perfil profesional para la contratación de nuevo personal.
1.3. DIAGRAMAS DE TÉCNICAS DE REGISTRO Y ANÁLISIS

El Diagrama de recorrido:
del proceso de fundición es una representación de la distribución en planta y la localización de las actividades que se dieron en el diagrama de proceso de flujo.


Diagrama de proceso hombre-máquina:
relaciona los tiempos de trabajo entre un operario y una máquina, permite observar el tiempo ocioso tanto del operario como de la máquina;
Para la fabricación de un producto manufacturado se requiere la combinación de materias primas e insumos, que luego de su transformación darán como resultado un producto terminado. La planta de fundición se especializa en dos las lineas de fabricación de piezas, aceros y hierros. Cada linea de fabricación tiene insumos que intervienen en las etapas del proceso. Se realizó una clasificación de las materias primas e insumos, además de la descripción técnica y de uso de cada una de estas.
2.1. SELECCIÓN DE LAS PIEZAS FUNDIDAS

Para la estandarización del proceso de fundición, la Fábrica solicitó desde un inicio que se considerara realizarlo por rangos de peso. Para evaluar esta posibilidad y con la ayuda de los estándares actualmente utilizados para la elaboración de presupuestos de piezas fundidas por moldeo manual, se hizo una relación del peso de la pieza versus el tiempo de fabricación, para verificar la correlación que a mayor peso de la pieza mayor es el tiempo de fabricación.
El estudio de tiempos con cronometro es la técnica más común para establecer los estándares de tiempo de un proceso. Consiste en una técnica de medición donde se toman observaciones aleatorias de los trabajadores para determinar la proporción de tiempo que gastan realizando las tareas. El estándar de tiempo es un elemento importante de información que está sujeto a tres condiciones: un operario calificado y previamente capacitado, que trabaja a velocidad y ritmo normal y hace una tarea específica.

Dividir la operación en elementos.
Efectuar el estudio de tiempos propiamente dicho.
Determinar los ciclos a cronometrar
Como el estudio de tiempos es un procedimiento de muestreo, se puede suponer que las observaciones tienen distribución normal alrededor de la media desconocida de la población con variación desconocida. Para el cálculo del tamaño de la muestra se utiliza la fórmula. Tomando una probabilidad de error de 5% y para 10 grados de libertad un t de 2,262.
Aplique tolerancias.
Las tolerancias son un tiempo añadido al tiempo normal, para tomar en cuenta las múltiples interrupciones, demoras y disminuciones en la ejecución normal del proceso. Estas permiten que el estándar sea práctico y alcanzable. Las tolerancias que se aplicaron en el estudio para calcular los tiempos estándar fueron las siguientes:
3.1. ESTÁNDAR MANO DE OBRA Y ANÁLISIS DEL ESTUDIO DE TIEMPOS
• Describir y categorizar el proceso de fundición para arenas con resinas autofraguantes.

• Medir las actividades y variables para identificar la condición actual del proceso de fundición para arenas con resinas autofraguantes.

• Analizar la mano de obra, materia prima, método de trabajo, maquinaria y equipo, presentes en el proceso de fundición para arenas con resinas autofraguantes.

• Estandarizar materia prima, mano de obra e insumos del proceso de fundición considerando las características de la pieza.

• Proponer las mejoras del proceso de fundición, priorizando las variables críticas que afectan el proceso de fundición para arenas con autofraguantes.

• Documentar los procedimientos y operaciones que fueron evaluados.

Analizar (Analizar la información recolectada)

Esta fase examina los datos recolectados en la etapa de medición con el objetivo de generar una lista de prioridades de las fuentes de variación. Esta fase se enfoca en los esfuerzos de mejora mediante la separación de las pocas variables vitales más probables responsables de la variación.

Definir (Definir los problemas y situaciones a mejorar)

Es la primera fase de la metodología DMAIC, aquí se identifica el producto o el proceso a ser mejorado y se asegura que los recursos estén para el proyecto de mejora; esta fase establece la expectativa para el proyecto y mantiene el enfoque de la estrategia seis sigma.




Medir (Medir para obtener la información y los datos)

En esta fase se define los defectos, junta la información primordial para el producto o proceso y establece metas de mejora. La fase de medición permite entender la condición actual del proceso antes de identificar mejoras. Esta fase se basa en datos validos por lo que elimina estimaciones y suposiciones de que tan bien está trabajando el proceso.



• Proponer soluciones cuando se presenten problemas que sean alcanzables y de rápida aplicación.
• Capacidad de trabajar en equipo y ayudar a los compañeros cuando se requiera.
El método de la velocidad consiste en la evaluación del desempeño y la efectividad del operario al realizar una tarea. Este método toma como base un operario calificado y lo compara con otro operario que realice la misma tarea; se valora para determinar si está por encima o por debajo de lo normal y le asigna una calificación.
• Habilidad para el manejo de equipos y herramientas.
• Uso de las dos manos con la misma destreza en función de la complicación de la tarea.
• Seguridad en los movimientos, coordinación y ritmo en el desarrollo del trabajo.
• Propuestas de ideas para facilitar, eliminar, combinar o acortar movimientos, en base a su conocimiento y tiempo en el desempeño de la labor; buscando una mejora en el proceso que beneficie tanto al operador como a la empresa.
Califique, nivele y normalice el desempeño del operador.
Esta actividad se realizó a la par con el estudio de tiempos; se controló la cantidad de materia prima e insumos que requería la fabricación de cada pieza. Durante el estudio, no fue posible recopilar gran cantidad de datos debido a la complejidad de la tarea y las materias primas también son utilizadas en turnos alternos que no fueron controlados. Para materias primas e insumos específicos, el proceso en el cual intervienen, dificulta el cálculo de consumo por pieza o unidad. Se describirá las formas de control y registro para cada una de las materias primas e insumos.
Cajas para moldeo.
Arena nueva y recuperada.
Aglomerante y catalizador.
Desmoldeante Stripcote.
Pintura refractaria y disolvente.
Gas propano.
Ferrux, desescoriante y termocuplas desechables.
Masa de apisonar almix y tableta refractaria.
Granalla.
Discos de corte, desbaste, piedra cónica y punta montada.
Chatarra de cobles.
Electrodos.
Pintura anticorrosiva y thiner.
Una vez clasificadas las piezas por rango, se procedió a tabular los tiempos de operación requeridos por etapa para la fabricación de cada una de ellas; se calculó la media y la desviación estándar
s
para cada rango, con el fin de conocer el coeficiente de variación de los datos.

Para calcular la holgura se utiliza la fórmula 3, siendo t el valor crítico para la distribución t-student con un nivel de confianza del 95% y n el número de datos.

La interpolación lineal es un método de conexión que utiliza polinomios lineales, se usa para determinar un valor desconocido que se encuentra entre dos conocidos. Se calcula el dato desconocido como si se encontrara en una línea de datos conocidos

3.1. ESTÁNDAR MANO DE OBRA Y ANÁLISIS DEL ESTUDIO DE TIEMPOS
ESTÁNDAR FUSIÓN
ESTÁNDAR COLADO
ESTÁNDAR TRATAMIENTO TÉRMICO
3.2. ESTÁNDAR FINAL DE MANO DE OBRA PROPUESTO
Luego de obtener y verificar todos estándares, se diseñó y formuló una hoja de cálculo en Microsoft Excel, para que la Fábrica tenga una nueva herramienta óptima para el desarrollo de presupuestos y cálculo de la mano de obra especializado en el moldeo de arenas para resinas autofraguantes, para cada una de las etapas y clasificaciones del proceso de Fundición.
3.3. ESTÁNDAR Y ANÁLISIS DE LA MATERIA PRIMA E INSUMOS
Las materias primas e insumos se calcularon en base a lo registrado durante el desarrollo del proyecto en la Planta de Fundición; se tabuló la información para determinar los estándares para cada una de las piezas controladas. De la misma forma que para el análisis de tiempos, los datos de consumo deben ser llevados en función del peso de la pieza, es decir kilogramo o unidad de medida por kilogramo de pieza.

Los estándares para cada una de las materias primas e insumos, del proceso de moldeo con arenas autofraguantes, se obtuvieron teniendo como referencia la unidad de medida establecida por la Fábrica
4. PROPONER LAS MEJORAS DEL PROCESO DE FUNDICIÓN, PRIORIZANDO LAS VARIABLES CRÍTICAS QUE AFECTAN EL PROCESO DE FUNDICIÓN PARA ARENAS CON RESINAS AUTOFRAGUANTES
4.1. OPTIMIZACIÓN DE RECURSOS

Para esta mejora, se realizó una comparación entre las clases de moldeo con las que cuenta la Planta de Fundición: manual, mecánico y autofraguante, con el fin de determinar la reducción en costos por kilogramo del método actual contra el método propuesto. Esto es un punto de comparación importante para la validación de los nuevos estándares obtenidos.
4.2. ALTERNATIVAS DE MOLDEO AUTOFRAGUANTE
En esta sección, se mostrará comparación entre las alternativas de moldeo que tiene el sistema de arenas con resinas autofraguantes, con el fin de observar que para una misma pieza los costos por kilogramo varían según el tipo de moldeo que se escoja; es importante definir esta etapa para validar la información que muestra el formato o plantilla de cálculo.
4.3. DIAGRAMAS, TÉCNICAS DE REGISTRO Y ANÁLISIS

Diagrama de proceso de Flujo:
en un inicio se plasmaron las operaciones, transportes, inspecciones, demoras y almacenamientos, que se observaron a lo largo del proceso; la mejora realizada consiste en la creación de una solo línea de moldeo para caja modelo, porque está presenta el menor costo de fabricación por pieza y kilogramo.
Diagrama hombre máquina:
la mejora en este diagrama, se enfocó directamente a la mejora en el proceso de moldeo para resinas autofraguantes en caja modelo, porque durante el desarrollo del proyecto se evidencio que puede seguir optimizándose. Cuando se molden piezas, por lo general se hacen bajo la especificación de una sola referencia es decir un solo modelo suelto, placa o caja modelo. Se observó que al agregar otra referencia de pieza a la línea de moldeo, se optimizaba el proceso y disminuían los tiempos ociosos tanto de los operarios como de la máquina.

4.4. ESTANDARIZAR MATERIA PRIMA
Tomando como referencia los estándares de materia prima de moldeo de arena en verde, para cada una de las líneas de fabricación de piezas fundidas, se realiza la comparación de costos, con el fin de observar las diferencias en cada línea respecto al método actual y al propuesto. Es importante aclarar que no todas las líneas producción tienen reducción, esto se debe a que el costo de materia prima es significativamente más alto para arenas con resinas autofraguantes que para las otras clases de moldeo, pero de igual forma se compensa con la alta reducción en los costos de mano de obra.
• Se combinaron y eliminaron operaciones para presupuestar mano de obra, pasando de 14 ítems estipulados por la Fábrica, a 11 con el método actual, lo cual conlleva a la optimización de los tiempos de alistamiento, transportes y operaciones.
• Se diseñó una hoja de cálculo para estándares de mano de obra especializada en el moldeo de arenas con resinas autofraguantes, de esta manera los presupuestos que se evalúen tendrán un mayor validez, debido a que se trabajó con los datos recopilados durante el desarrollo del proyecto.
• Con la elaboración del diagrama de flujo del proceso de la Planta de Fundición, se observó que el método actual para la fabricación de piezas tiene transportes y demoras que pueden ser eliminados; con el método propuesto se combinan y eliminan algunas de estas actividades, logrando mejora en el desarrollo del proceso y una reducción de 16,8%.
• Al realizar la comparación de las 2 referencias de piezas estudiadas en los diferentes métodos de trabajo se evidenció que el moldeo con arenas para resinas autofraguantes permite reducir los costos de mano de mano de obra en 51,26% en comparación al moldeo mecánico y 48,83% en comparación al moldeo manual.
• La planeación, organización y asignación adecuada del número de operarios en cada puesto de trabajo que permita fabricar más de una referencia de pieza a la vez en la línea de producción, evidenció un incremento del 100% en la productividad en la etapa de moldeo y por ende una reducción de los costos de producción.
• Al realizar la experimentación al método de trabajo propuesto, se comprobó que el moldeo de una pieza en caja modelo, reduce el tiempo de fabricación en un 41,81% comparado con el sistema de moldeo de esta misma, en caja metálica y modelo suelto.
• Se evidenció que los estándares de materia prima calculados, para el método propuesto en cada línea de fabricación de la Planta de Fundición, no presentaron una disminución en el costo total por kilogramo de material fundido, aunque no ocurrió en todas las líneas; esto comprueba que los estándares establecidos actualmente son confiables.
• Para el estándar de mano de obra de un acero al manganeso grado A, con el método propuesto, se observa una reducción en $47, comparado con el método actual de moldeo en arena en verde por kilogramo de pieza fundida
• Se evidenció durante el desarrollo del proyecto que el acabado superficial y calidad de las piezas, es mucho mejor que por los métodos tradicionales.
• Se realizó una base de datos con las dimensiones y tipos de cajas que fueron utilizados para la elaboración de cada una de las piezas estudiadas, de esta manera la Fábrica contará con esta información, para futuros presupuestos y que servirán como consulta.
• Se elaboró una propuesta para el instructivo operacional estándar INOE, el cual describe de manera ordenada y secuencial las actividades necesarias para el desarrollo de las actividades de moldeo y desmoldeo, de arenas con resina autofraguantes teniendo en cuenta el ciclo PHVA, además se incluye lo referente al mantenimiento autónomo de las máquinas y equipos que intervienen.
CONCLUSIONES
• Se elaboraron los diagramas hombre máquina para piezas de diferentes rangos de peso, donde se evidenció el tiempo ocioso tanto del operario como del equipo; comparando el método actual y propuesto de trabajo se observa una reducción del 38,18% de los costos anuales generados por tiempo improductivo, equivalente a un ahorro aproximado de $26.400.000 anual.
RECOMENDACIONES
• Se recomienda instalar unas de bandejas bajo las líneas de rodillos, que permitan la recolección de arena que desprenden los moldes durante los transportes sobre esta, de esta manera la arena que se contenga puede llevarse a la criba del Shake out y retornar al sistema sin ningún inconveniente de impurezas.
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