Modelo para el análisis del impacto de la manufactura aditiva en la gestión de la cadena de suministro

Abstract

[ES] El desarrollo tecnológico, consecuencia de las revoluciones industriales, ha generado que constantemente en los procesos de manufactura se alteren y sustituyan las técnicas de producción, impactando, a su vez, la gestión de flujos de información, financieros y de materiales en las cadenas de suministro. La manufactura aditiva es considerada como una técnica de producción con alto potencial para impactar la configuración y gestión de las cadenas de suministro, dado que supone el aumento de la eficiencia y satisfacción de la demanda por medio de resultados personalizados, ajustados a las necesidades de los clientes, reduciendo tiempos y costos en el almacenamiento, transporte y empaque. Por estas razones, con la presente tesis doctoral se desarrolló un modelo matemático a través de la dinámica de sistemas que permitiera analizar el impacto en las cadenas de suministro que han apropiado el proceso de impresión 3d como uno de sus enfoques de producción. Se inició analizando el desarrollo de la manufactura aditiva (MA) a través del tiempo, para determinar las variables que describen los cambios, el estado de madurez y el nivel de penetración en los sectores económicos; para lograrlo, se realizaron revisiones de literatura y análisis bibliométrico. Posteriormente, se definió como unidad de análisis el sector salud, debido al grado de apropiación de la MA en los procesos de atención. Se realizó la caracterización del estado actual y la propuesta de escenarios que fueron analizados a partir del modelo que simulara el comportamiento de cada escenario. Para los escenarios aditivos se consideró el rol que desempeña el miembro de la cadena que implementa el proceso aditivo y cómo esto altera la estructura, los procesos de gestión y la relación entre los actores. Los resultados demuestran el alto potencial de impacto de la MA, desde los eslabones de producción hasta el acercamiento con el cliente, respecto a la literatura, está emergiendo la investigación respecto al desarrollo de granjas de impresión y estructuras atomizadas. Se describieron los procesos de gestión de la cadena y cómo el proceso aditivo permea en los roles, la dependencia y autonomía que tiene cada miembro; siendo las variables con mayor afectación los costos de producción y distribución, tiempos de espera, respuesta e intervenciones, así como los resultados satisfactorios. Se explica a través del contraste de tres escenarios, uno tradicional y dos aditivos la reducción de, al menos, el 50% del lead time de la cadena, 30% las cantidades de unidades de insumos y 20% la capacidad disponible. En contraste, todavía se evidencian grandes retos para una adecuada implementación, relacionados con el conocimiento, cobertura, poder de adquisición económica y el nivel de respuesta de la producción tradicional. Para futuras líneas de investigación, se señala la vinculación con las demás tecnologías de la industria 4.0, el análisis de cada uno de los procesos de gestión de la cadena y el desarrollo de modelos que permitan la selección de la estructura más apropiada para la inclusión de la MA a partir de simulación de escenarios aditivos, entre otros.

[CA] El desenvolupament tecnològic, conseqüència de les revolucions industrials, ha generat que constantment en els processos de manufactura s'alteren i substituïsquen les tècniques de producció, impactant, a la mateixa vegada, la gestió de fluxos d'informació, financers i de materials en les cadenes de subministrament. La manufactura additiva és considerada com una tècnica de producció amb alt potencial per a impactar la configuració i gestió de les cadenes de subministrament, atés que suposa l'augment de l'eficiència i satisfacció de la demanda per mitjà de resultats personalitzats ajustats a les necessitats dels clients, reduint temps i costos en l'emmagatzematge, transport i empaquetatge. Per aquestes raons, amb la present tesi doctoral es va desenvolupar un model matemàtic a través de dinàmica de sistemes que permetera analitzar l'impacte en les cadenes de subministrament que han apropiat el procés d'impressió 3d com un dels seus enfocaments de producció. Es va iniciar analitzant el desenvolupament de la manufactura additiva (MA) a través del temps per a determinar les variables que descriuen els canvis, l'estat de maduresa i el nivell de penetració en els sectors econòmics; per a aconseguir-ho, es van realitzar revisions de literatura i anàlisi bibliomètrica. Posteriorment, es va definir com a unitat d'anàlisi el sector salut a causa del grau d'apropiació de la MA en els processos d'atenció. Es va realitzar la caracterització de l'estat actual i la proposta d'escenaris que van ser analitzats a partir del model que simulés el comportament de cada escenari. Per als escenaris additius es va considerar el rol que exerceix el membre de la cadena que implementa el procés additiu i com això altera l'estructura, els processos de gestió i la relació entre els actors. Els resultats demostren l'alt potencial d'impacte de la MA, des de les baules de producció fins a l'acostament amb el client, respecte a la literatura està emergint la investigació respecte al desenvolupament de granges d'impressió i estructures atomitzades. Es van descriure els processos de gestió de la cadena i com el procés additiu permea en els rols, la dependència i autonomia que té cada membre; essent les variables amb major afectació els costos de producció i distribució, temps d'espera, resposta i intervencions, així com els resultats satisfactoris. S'explica a través del contrast de tres escenaris, un tradicional i dos additius la reducció de, almenys, el 50% del lead time de la cadena, 30% les quantitats d'unitats d'inputs i 20% la capacitat disponible. En contrast, encara s'evidencien grans reptes per a una adequada implementació, relacionats amb el coneixement, cobertura, poder d'adquisició econòmica i el nivell de resposta de la producció tradicional. Per a futures línies d'investigació s'assenyala la vinculació amb les altres tecnologies de la indústria 4.0, l'anàlisi de cadascun dels processos de gestió de la cadena i el desenvolupament de models que permeten la selecció de l'estructura més apropiada per a la inclusió de la MA a partir de simulació d'escenaris additius, entre altres.

[EN] The technological development, as a consequence of industrial revolutions, has generate that constantly in the manufacturing process, the production techniques has alter and replace, at the same time, it impacts the information flows, the financial flows and the materials flows in the supply chain. The additive manufacturing is considerate as a production technique with a high potential to impact the setting and the management of the demand through the custom results, adjust to the client needs, reducing times and costs of storage, transport and packing. For these reasons, with the present doctoral thesis a mathematic model has been developed through the dynamic of systems, that allowed to analyze the impact of the supply chains that has appropriate the 3d print process as one of its production approaches. The first step was to analyzed the additive manufacturing (AM) development through the time to determine the variables that describes the changes, the state of maturity and the permeation levels in the economic sector, to make it, it was made literature reviews and bibliometric analysis. Later, it was defined as an analysis unit the health care sector due to the appropriation of the AM in the attention process. A characterization of the actual state was made, and the scenario proposal were analyzed from the model that simulates the behavior on each scenario. For the additive scenario, it was considered the role that is performed the member of the chain that implements the additive process and how this alter the structure, the management process and the relation between the actors. The results, show a high potential on the impact of AM, from the production links to the approach with the client, about the literature, it is emerging the investigation of print farms development and atomized structures. The process of the chain management was described and how the additive process permeates the roles, the dependence and the autonomy that each member has; the variables with most affectation is, the production and distribution costs, the waiting times, response and interventions, also the satisfactory results. It is explaining through the contrast of three scenarios, one traditional and two additives, the reduction of, at least the 50% of the chain lead time, 30% the supplies quantity and 20% the available capacity. By contrast, it still evidences great challenges for a proper implementation, related with the knowledge, coverage, economic acquisition power and the response level of the traditional production. For future investigations, it is points out the bonding with the other technologies of the 4.0 industries, the analysis of each one of the management process of the chain and the model development, that allowed the selection of a proper structure for the inclusion of the AM from the simulation of additive scenarios, among others.