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Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales DISEÑO DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA DE LAS INSTALACIONES DE FABRICACIÓN Y MONTAJE DE UN VEHÍCULO MONOPLAZA DE COMPETICIÓN Autor: Luis Moles Revert Tutor: Pedro Moreu de León Departamento de Organización Industrial y Gestión de Empresas I Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla

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Trabajo Fin de Grado

Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales

DISEÑO DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

DE LAS INSTALACIONES DE FABRICACIÓN

Y MONTAJE DE UN VEHÍCULO

MONOPLAZA DE COMPETICIÓN

Autor:

Luis Moles Revert

Tutor:

Pedro Moreu de León

Departamento de Organización Industrial y Gestión de Empresas I

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 1

Contenido 1 INTRODUCCIÓN Y OBJETO ..................................................................................................... 3

2 ESTRUCTURA DEL PROYECTO ................................................................................................ 5

3 DATOS DE INTERÉS ................................................................................................................ 7

3.1 ¿QUÉ ES LA FÓRMULA STUDENT? ................................................................................. 7

3.2 VEHÍCULO A FABRICAR .................................................................................................. 8

3.3 RESUMEN DE COSTES DEL VEHÍCULO Y DESGLOSE POR SISTEMAS ............................ 10

4 DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN DEL VEHÍCULO ................................... 12

4.1 CONSIDERACIONES SOBRE EL PROCESO DE DISEÑO .................................................. 12

4.2 PROCESOS DE FABRICACIÓN ....................................................................................... 13

4.2.1 FASE 0: CHASIS .................................................................................................... 14

4.2.2 FASE 1: MOTOR Y TRANSMISIÓN ........................................................................ 15

4.2.3 FASE 2: FRENOS, SUSPENSIÓN Y NEUMÁTICOS .................................................. 19

4.2.4 FASE 3: SISTEMA DE DIRECCIÓN, ELECTRÓNICA Y ACABADOS ........................... 24

4.2.5 FASE 4: CARROCERÍA ........................................................................................... 30

5 ELECCIÓN DE LA MAQUINARIA ........................................................................................... 33

5.1 HERRAMIENTAS DE MANO.......................................................................................... 33

5.2 GRÚA PARA MOTORES ................................................................................................ 34

5.3 ELEVADOR PORTATIL DE VEHÍCULOS .......................................................................... 35

5.4 CORTADORA MEDIANTE CHORRO DE AGUA............................................................... 36

5.5 CENTRO DE MECANIZADO DE TRES EJES..................................................................... 37

5.6 TORNO CNC ................................................................................................................. 38

5.7 OTRAS HERRAMIENTAS NECESARIAS .......................................................................... 39

5.8 RESUMEN DE PIEZAS PROCESADAS EN CADA MÁQUINA HERRAMIENTA .................. 40

6 DISTRIBUCIÓN EN PLANTA: RESUMEN DE PRINCIPIOS Y METODOLOGÍAS ........................ 41

6.1 OBJETIVOS ................................................................................................................... 41

6.2 PRINCIPIOS BÁSICOS ................................................................................................... 44

6.3 TIPOS DE DISTRIBUCIÓN .............................................................................................. 45

6.3.1 DISTRIBUCIÓN POR POSICIÓN FIJA ..................................................................... 46

6.3.2 DISTRIBUCIÓN POR PROCESO ............................................................................. 48

6.3.3 PRODUCCIÓN EN CADENA .................................................................................. 50

7 INFORMACIÓN PARA EL DIMENSIONADO Y CAPACIDAD DE LA PLANTA ............................ 52

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 2

7.1 MODALIDADES DE FABRICACIÓN Y CANTIDADES A PRODUCIR .................................. 52

7.2 CONSIDERACIONES SOBRE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA BASADAS EN SUS

REQUISITOS DE CAPACIDAD .................................................................................................... 54

8 DISEÑO DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA MEDIANTE EL MÉTODO SLP ............................. 56

8.1 RECOGIDA Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN DE PRODUCCIÓN ................................. 58

8.2 MOVIMIENTO DE MATERIALES ................................................................................... 63

8.3 RELACIÓN ENTRE ACTIVIDADES .................................................................................. 68

8.4 DIAGRAMA DE RELACIÓN DE ACTIVIDADES ................................................................ 70

8.5 NECESIDAD Y DISPOSICIÓN DE ESPACIOS ................................................................... 72

8.5.1 ZONA DE MONTAJE: ............................................................................................ 75

8.5.2 ZONA DE MECANIZADO:...................................................................................... 79

8.5.3 ALMACÉN DE PEDIDOS ........................................................................................ 81

8.5.4 ALMACÉN DE EXISTENCIAS .................................................................................. 82

8.5.5 OFICINA DE DISEÑO Y DIRECCIÓN ....................................................................... 84

8.5.6 OTRAS ZONAS DE LA PLANTA .............................................................................. 86

8.6 DIAGRAMA DE RELACIÓN DE ESPACIOS ...................................................................... 87

8.7 EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE SOLUCIONES ............................................................... 89

9 VALORACIÓN DEL RESULTADO OBTENIDO Y PRESUPUESTO .............................................. 93

10 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 100

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 3

1 INTRODUCCIÓN Y OBJETO

Este proyecto es un trabajo real llevado a cabo por el alumno que suscribe, como

una práctica de organización industrial, que supone la continuación de un proyecto

realizado por alumnos de la universidad de Sevilla y que forman parte del grupo de

trabajo ARUS Andalucía Racing, cuyo objetivo es el diseño y fabricación de un

monoplaza.

La fabricación de un coche en serie es un proceso altamente mecanizado, en el

que la labor del operario juega un papel muy importante especialmente en el montaje

del mismo, ya que el trabajo en aspectos como el mecanizado y transformación de

piezas son cada vez más absorbidos por sofisticadas máquinas. Esta alta mecanización

de las plantas de coches comerciales permite no solo, que el trabajo manual de los

operarios sea cada vez menor, sino que también aumenta considerablemente el número

de unidades fabricadas en menor tiempo.

Por otra parte, en una fábrica no solo es importante la maquinaria que se emplee,

también juegan un gran papel otros aspectos como son: la distribución de los espacios

en planta, la metodología de fabricación, ventajas y desventajas de la duplicidad de

maquinaria..., aspectos a tener muy en cuenta si se observa la creciente competencia

entre las empresas por un mercado cada vez más competitivo, en el que no es posible

conformarse solo con cumplir los plazos de entrega que se exige por parte del cliente,

sino que todo ello se debe hacer de la manera más eficiente y esto es, evitando

desperdicios, disminuyendo desplazamientos en la fábrica, maximizando el trabajo tanto

de las máquinas como de los operarios, etc.

El objeto del presente trabajo, consiste en el diseño organizativo de la

fabricación, montaje y sistemas logísticos de suministros y expedición de los

vehículos. Se diseñarán las distintas zonas y almacenes, estableciendo su

distribución en planta.

Sin embargo, no forma parte del trabajo el proyecto constructivo de naves ni de

suministros tales como agua, gas, electricidad, etc. Tampoco forma parte del trabajo el

diseño de viales y accesos.

En definitiva, correspondiendo este trabajo fin de grado a la rama de

organización industrial del Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales, se ha

centrado en los aspectos de organización industrial de la planta; esto es, establecimiento

de los procesos, de la maquinaria necesaria, de los movimientos de materiales y de la

correspondiente distribución en planta para un óptimo desarrollo de las actividades

industriales.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 4

También se han diseñado desde el punto de vista de la distribución en planta, las

necesidades de otros espacios estrechamente relacionados con el proceso de fabricación,

tales como espacios para actividades de proyecto/ingeniería de producto, mantenimiento

de la planta, etc.

En cuanto al vehículo que se va a fabricar en la planta objeto de este trabajo, al

tratarse de un monoplaza de competición, su fabricación es mucho más personalizada y

manual que en una cadena de producción de coches convencional. Por tanto, en cuanto a

la maquinaria, útiles y equipación técnica, en general, se trata de herramientas manuales

o de maquinaria de taller destinada a la fabricación de determinadas piezas o

subconjuntos. De esta manera el trabajo es más lento pero se cuidan mejor los detalles,

ya que se dedican más horas de trabajo al coche

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 5

2 ESTRUCTURA DEL PROYECTO

El presente documento queda estructurado de la siguiente manera:

El proyecto se caracteriza en los dos primeros apartados (en donde se encuentra

el presente resumen).

A continuación, apartado 3, se aporta información acerca de la competición

Formula Student y sobre el vehículo a fabricar, características técnicas y resumen de

costes.

En el apartado 4 se muestran las diferentes fases del montaje del vehículo,

comenzando en el punto 4.1 por unas consideraciones acerca del diseño del mismo, a

esto le sigue un desglose en el punto 4.2 de las diferentes fases del montaje, con piezas a

emplear y procedimientos a seguir en cada una de ellas.

El apartado 5, está dividido en puntos en los que cada uno indica un tipo de

maquinaria o herramientas necesarias en los procesos de montaje vistos en el apartado

anterior. El tipo de maquinaria a emplear en la planta es aquella que mejor se ajusta, en

función de los procesos de fabricación, a las características del vehículo.

En el apartado 6, se introducen aspectos teóricos sobre la distribución en planta.

En los puntos 6.1 y 6.2 se recogen los objetivos y principios generales que se busca

conseguir al realizar una distribución de una planta. En el punto 6.3 se explican los

diferentes tipos de distribución de la producción en función del producto a fabricar y su

demanda

El apartado 7, está dividido por un lado en el punto 7.1, en el que se muestran

los datos de partida acerca de la cantidad de vehículos a fabricar y los tipos de entrega.

Por otro lado, en el punto 7.2, se explica el tipo de distribución a seguir en función de

toda la información obtenida hasta ese momento.

El grueso del proyecto, lo forma el apartado 8, en el que se lleva a cabo el diseño

de la planta, siguiendo los pasos de la metodología SLP:

En primer lugar, en el punto 8.1 se explica en qué consiste el método SLP. A

continuación, en los puntos 8.2, 8.3 y 8.4 se dan detalles acerca de la producción,

procesos de montaje y relaciones entre actividades. La última parte del diseño

corresponde a los puntos 8.5, 8.6, 8.7 en los que se valoran las diferentes posibilidades

de diseño en función de las características de la planta en estudio, llegando a una

solución.

En el apartado 9 se hace una valoración acerca de la planta diseñada, donde se

comprueba si cumple con las principales normas de diseño. Además, este apartado

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 6

incluye un presupuesto sobre el inmovilizado necesario tanto para el primer año de

funcionamiento, como para la suma de los cinco primeros años, que es el tiempo

estimado en alcanzar la demanda máxima de vehículos a fabricar.

Por último, el apartado 10 recoge una breve reseña bibliográfica.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 7

3 DATOS DE INTERÉS

3.1 ¿QUÉ ES LA FÓRMULA STUDENT? La Fórmula Student es una competición basada en la creación, diseño y

desarrollo de un vehículo de carreras tipo fórmula, de altas prestaciones y en la que

participan universidades de todo el mundo.

También conocida como Fórmula SAE (Society of Automotive Engineers),

nació en el año 1978 con el fin de crear una competición en la que se buscara la

excelencia de estudiantes de ingeniería innovadores y emprendedores. La primera

edición de la Fórmula SAE se realizó en 1981, edición en la que participaron 4 equipos

y 40 alumnos. Actualmente compiten más de 120 equipos y participan en torno a 2.000

estudiantes.

El objetivo es simular una situación real, en la que un cliente pide a los equipos

la creación de un prototipo de un pequeño monoplaza que debe cumplir unas

características específicas, tanto técnicas (aceleración, frenada,…), como financieras y

estéticas, entre otras. El equipo ganador es aquel que obtiene mayor puntuación en la

suma de todos los resultados anteriores.

ARUS es el equipo de Fórmula Student de la Universidad de Sevilla y único

equipo de Andalucía que pertenece a esta competición, a la que se unió en el año 2013.

Actualmente conforman el equipo 60 alumnos pertenecientes a las diferentes ramas de

la ingeniería, que junto con la ayuda de profesores y diferentes departamentos de la

universidad han adquirido el conocimiento necesario para la realización del diseño y

fabricación de un monoplaza.

Ilustración 1 Competición Fórmula Student (Fuente BRS Motorsport)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 8

3.2 VEHÍCULO A FABRICAR

DIMENSIONES

Largo 2942 mm

Ancho 1453 mm

Altura 1105 mm

Batalla 1535mm

Vía 1250mm delante,1200 mm

detrás

CHASIS

Características Estructura tubular de acero

Peso 35 kg

AERODINÁMICA Configuración

Carrocería de fibra de basalto

Difusor en fibra de carbono

Alerones delantero y trasero en

fibra de carbono

TRANSMISIÓN

Tipo de diferencial Drexler Motorsport FSAE

Limited Slip Differential

Relación final 2.91

ELECTRÓNICA ECU Link G4 plus Storm

MECÁNICA

Frenos

Discos delanteros de diseño

propio,195 mm delante y

187mm detrás con pinzas de 4

pistones AP Racing delante y 2

detrás

Suspensión

Suspensión doble brazo, pushrod

delante y detrás, amortiguadores

de 4 vías ajustables Ohlins

Neumáticos Hoosier 18x6x10

Ruedas Braid Tenrace Fsae 10x6

pulgadas

MOTOR

Motor Honda CBR 600 RR 2006

Tipo de combustible Combustible sin plomo 98

octanos

Cilindros/Cilindrada 4 cilindros/599 cc

Tabla 1 Características técnicas (Fuente ARUS Team)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 9

Algunas modificaciones respecto al vehículo del año anterior son:

Reducir el peso desde 300kg a 250 kg

Mejorar rendimiento del motor CBR 600 RR

Potenciar la aerodinámica

Implementar un sistema de telemetría

Ilustración 2 Vistas del vehículo (Fuente ARUS Team)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 10

3.3 RESUMEN DE COSTES DEL VEHÍCULO Y DESGLOSE

POR SISTEMAS

Se presenta, en este apartado, un resumen muy agregado de la estructura de

costes del vehículo. Estos procesos (tan solo nombrados de forma sucinta) y costes, se

basan en los criterios y tablas que las reglas de la competición Formula Student

establecen. Por tanto, no se han calculado para una manera específica de fabricación y

montaje ni para unos determinados volúmenes de producción, sino con criterios

generales y promedios que la organización establece de cara a la competición.

Estos costes, se incluyen aquí con carácter meramente introductorio e ilustrativo.

Los costes reales del vehículo producido en la planta que se diseña en este proyecto, no

son objeto del mismo, aunque la información del presupuesto de inversión que supone

la planta, (que se calcula y presenta en este documento), constituirá información de

entrada para un estudio de viabilidad del negocio (no de la planta solamente), que es

objeto de un proyecto diferente.

Áreas de Trabajo Materiales Procesos Fasteners Tooling Total

Sistema de frenos 1.041,46$ 127,77$ 2,33$ -$ 1.171,56$

Motor y transmisión 4.139,55$ 653,38$ 42,14$ 4,50$ 4.839,56$

Chasis y carrocería 1.812,20$ 2.140,14$ 25,02$ 33,28$ 4.010,64$

Instrumentos y

cableado 1.543,03$ 171,76$ 2,78$ 1,45$ 1.719,01$

Ajustes varios y

acabados 453,96$ 197,21$ 13,66$ 8,37$$ 673,20$

Sistema de dirección 201,07$ 128,33$ 2,90$ 1,46$ 333,77$

Suspensión 934,65$ 592,27$ 5,46$ 1,41$ 1.533,78$

Ruedas y Neumáticos 866,48$ 137,79$ 4,16$ -$ 1.008,43$

Total vehículo 10.992,4$ 4.148,65$ 98,45$ 50,47$ 15.289,95$

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 11

Tabla 2 Resumen de costes del vehículo (Fuente Cost Summary)

$1.171,56 ; 8%

$4.839,56 ; 32%

$4.010,64 ; 26%

$1.719,01 ; 11%

$673,20 ; 4%

$333,77 ; 2%

$1.533,78 ; 10%

$1.008,43 ; 7%

Area Totals

Brake System

Engine & Drivetrain

Frame & Body

Instruments & Wiring

Miscellaneous, Fit & Finish

Steering System

Suspension & Shocks

Wheels & Tires

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 12

4 DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE

FABRICACIÓN DEL VEHÍCULO

4.1 CONSIDERACIONES SOBRE EL PROCESO DE

DISEÑO

Previamente a la fabricación del monoplaza, se realiza un proceso de diseño en

el que se estudian todos los componentes del vehículo, para posteriormente proceder a

su fabricación una vez aceptados todos los requerimientos necesarios: económicos, de

calidad, seguridad, estética, etc.

Tanto para el diseño del monoplaza como para la organización y marketing del

mismo, un grupo de estudiantes junto con ayuda de profesores de diferentes

departamentos de la Universidad de Sevilla, se dividen en subconjuntos especializados

en las diferentes partes del vehículo para poder llevarlo a cabo.

Estos subconjuntos son los siguientes:

Aerodinámica

Chasis

Interior

Suspensión, dirección y frenos

Motor, transmisión y electrónica

Organización

Marketing

Se parte de un diseño ya establecido, sin embargo, cada año se abordarán nuevos

diseños y mejoras en el diseño de partida. Por ello, es necesario prever las áreas de

trabajo y equipos correspondientes (básicamente hardware y software de diseño).

En cuanto a los ensayos de sistemas y materiales, se considerará un acuerdo con

el Centro de Investigación y Desarrollo de Automoción, con sede en la Escuela Técnica

Superior de Ingeniería de Sevilla, para la realización de los mismos. Este centro cuenta

con las instalaciones de Talleres y Laboratorios de la mencionada Escuela de la

Universidad de Sevilla. Por tanto, no se incluirán, en las instalaciones fabriles en diseño.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 13

4.2 PROCESOS DE FABRICACIÓN

A continuación, se muestran de forma resumida las diferentes actividades a

seguir, para llevar a cabo la fabricación del vehículo. Hay que tener en cuenta que no

todos los vehículos requieren de todos los procesos que a continuación se exponen, todo

depende del tipo de entrega.

El proceso de fabricación comienza con la estructura principal del vehículo, que

es el chasis. El chasis hace la función de esqueleto, el cual sustenta el resto de

componentes. Por este motivo, es el primer elemento a realizar en el proceso de

montaje.

Después de montar el chasis, se procede a la colocación del motor y se realizarán

las conexiones necesarias del mismo con la transmisión. El motivo por el que se coloca

el motor en primer lugar se debe a su complejidad, ya que es el corazón del vehículo y

está relacionado prácticamente con la totalidad de los componentes.

A continuación, se coloca la suspensión, frenos y neumáticos. Como más

adelante se verá, algunas de las piezas que componen estas actividades requieren de un

mecanizado previo, otras son compradas listas para su colocación.

Una vez que la mecánica del vehículo está correctamente colocada, se da paso a

la parte electrónica y de diseño.

En primer lugar, se conectan los diferentes dispositivos electrónicos necesarios,

aprovechando que no está la carrocería. Los elementos electrónicos son aquellos que

más adelante darán información acerca del coche. A su vez se coloca la cabina del

piloto y el panel de mandos.

De forma paralela se realiza la carrocería mediante moldes. Esta acción es

completamente independiente ya que no depende de ninguna otra.

Por último se ensambla la carrocería y se dan los últimos retoques al vehículo, a

la vez que se comprueba la calidad del mismo.

Estos son los diferentes procesos en los que se divide la fabricación del

monoplaza de forma esquemática:

Ensamblaje de chasis

Colocación de motor y transmisión

Colocación de neumáticos, suspensión y frenos

Electrónica, cabina del piloto y panel de mandos

Carrocería y acabados

Revisión, pruebas y puesta a punto

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 14

4.2.1 FASE 0: CHASIS

Área de trabajo: Chasis

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Chasis

Chasis

Cortar y doblar los tubos de

acero

Preparar los tubos para

soldar

Soldar los tubos

Pintar el chasis

Sierra radial

Equipo de

soldadura

Doblador de

tubos

Soporte de

suspensión

delantera

Mecanizar los diferentes

tipos de soportes y

auxiliares del volante.

Soldar los soportes en el

chasis

CNC de 3 ejes

Equipo de

soldadura

Soporte de

suspensión trasera

Soporte del

cinturón

Soporte del

cortafuegos

Undertray support

Soporte del alerón

Auxiliares del

volante

Soporte de

reposacabezas

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 15

Ilustración 3 Chasis (Fuente Cost Summary)

4.2.2 FASE 1: MOTOR Y TRANSMISIÓN

Área de trabajo: Motor

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Montaje del

motor

Motor Ensamblaje

Herramientas de

reacción

Grúa de motores

Soportes del motor Mecanizado

Soldar

Corte por agua

Equipo de

soldadura

Palanca de cambios Soldar

Ensamblar

Eq. de soldadura

Herramientas de

reacción

Cárter

Corte por agua

Fresado

Soldar

Corte por agua

CNC 3 ejes

Eq. de soldadura

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 16

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Montaje del

escape

Juntas

Doblar tubos

Ensamblar

Dobladora de

tubos

Equipo de

soldadura

Encabezamiento

Tubo de escape

Colector 1 etapa

Colector 2 etapa

Silenciador

Montaje

entrada de aire

Cuerpo del

acelerador

Colector principal

Montaje

tanque de

combustible

Tanque de

combustible

Corte y doblado del

aluminio

Preparación para soldar

Soldar

Corte por agua

Equipo de

soldadura

Filtro de

combustible

Ensamblar

Herramientas de

mano

Bomba de

combustible

Válvula de retención

de combustible

Regulador de

presión de

combustible

Riel de combustible

Inyectores

Líneas de

combustible

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 17

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Montaje del

radiador

Radiador

Ensamblar

Herramientas de

mano

Bomba eléctrica

Circuito de

refrigeración

A B

C D

Ilustración 4 Partes del motor (Fuente Cost Summary)

A. Motor

B. Soporte del motor

C. Radiador

D. Tubo de escape

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 18

Área de trabajo: Transmisión

Ilustración 5 Driven Sprocket (Fuente Cost Summary)

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Montaje del

sistema de

transmisión

Driving sprocket

Corte por agua

Ensamblaje

Cortadora por

agua

Herramientas de

mano

Driven sprocket

Cadena

Ensamblar Herramientas de

mano

Protector de

cadena

Diferencial

interno

Porta diferencial

Eje medio

Mecanizado

Ensamblar

Torno CNC

CNC de 3 ejes

Herramientas de

mano

CV juntas

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 19

4.2.3 FASE 2: FRENOS, SUSPENSIÓN Y NEUMÁTICOS

Área de trabajo: Sistema de frenos

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Freno

delantero

Disco de freno

Mecanizar discos

Mecanizar pinzas

Ensamblar

Corte por agua

CNC de 3 ejes

Herramientas de

mano

Almohadilla

Pinza

Freno trasero

Disco de freno

Almohadilla

Pinza

Circuito de

frenos

Cilindro maestro

Corte de tubos

Ensamblar

Sierra radial

Herramientas de

mano

Depósito de

fluido

Barra de

equilibrio

Tubos y

accesorios

Ajuste de freno a

distancia

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 20

AB

C

Ilustración 6 Sistema de freno (Fuente Cost Summary)

A. Disco de freno

B. Almohadilla

C. Pinza

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 21

Área de trabajo: Suspensión

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Suspensión

delantera

Brazo inferior

Corte por agua

Fresado

Preparar para soldar

Soldar

Ensamblar

Cortadora por

agua

CNC de 3 ejes

Equipo de

soldadura

Herramientas de

mano

Brazo superior

Varilla de empuje

Basculante frontal

Muelle

Apagador

Camber parts

Suspensión

trasera

Brazo inferior

Brazo superior

Varilla de arrastre

Basculante trasero

Muelle

Apagador

Camber parts

Tracking link

Upright Upright delantero

Ensamblar Herramientas de

mano Upright trasero

Barra anti

vuelco

delantera

Barra anti vuelco Fresado

Corte por agua

Ensamblar

CNC de 3 ejes

Corte por agua

Herramientas de

mano

Barras blade

Montajes de

barras

Brazo articulado

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PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Barra anti

vuelco trasera

Barra anti vuelco Fresado

Corte por agua

Ensamblar

CNC de 3 ejes

Corte por agua

Herramientas

de mano

Barras blade

Montajes de

barras

Brazo articulado

A B

C

Ilustración 7 Partes de la suspensión (Fuente Cost summary)

A. Brazo Inferior

B. Brazo Superior

C. Upright Frontal

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Área de trabajo: Ruedas y neumáticos

Ilustración 8 Eje de la rueda (Fuente Cost Summary)

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Rueda

delantera

Eje

Torneado del eje

Fresado de eje

Ensamblar

Torno CNC

CNC de 3 ejes

Herramientas de

mano

Rueda

Neumático

Vástago de

válvula

Cojinete de la

rueda

Rueda trasera

Eje

Rueda

Neumático

Vástago de

válvula

Cojinete de la

rueda

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4.2.4 FASE 3: SISTEMA DE DIRECCIÓN, ELECTRÓNICA Y

ACABADOS

Área de trabajo: Sistema de dirección

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Volante

Volante

Ensamblar Herramientas de

mano

Leva derecha

Leva izquierda

Sujeción de leva

Soporte de leva

Empuñadura

Protección

electrónica

Quick relase

Eje de

dirección

Eje de dirección Mecanizado

Ensamblar

Corte por agua

Herramientas de

mano

Junta de eje de

dirección

Cremallera de

dirección

Piñón

Mecanizado

Ensamblar

Corte por agua

Herramientas de

mano

Engranaje de

cremallera

Cremallera de

dirección

Caja Mecanizado

Ensamblar

CNC de 3 ejes

Torno CNC

Herramientas de

mano

Barra de

acoplamiento

Barra de

acoplamiento Ensamblar

Herramientas de

mano

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 25

Ilustración 9 Volante (Fuente Cost Summary)

Ilustración 10 Eje de dirección (Fuente Cost Summary)

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Área de trabajo: Instrumentos y cableado

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Fuente de

alimentación y

control

Batería

Montaje

Ensamblado

Herramientas de

mano

Primary Kill

Switch

Sistema de

alimentación

Unidad de control

del motor

Módulo de

ignición

Interruptor de

freno

Cockpit Kill

Switch

Interruptor de

encendido

Interruptor de

arranque

Interruptor

Palanca de

cambios

Potencia en el

volante

Indicadores del

tablero de

instrumentos

Cables

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PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Sensores

Sonda lambda

Montaje

Ensamblado

Herramientas de

mano

IAT sensor

MAP sensor

Posición del

acelerador

Display Pantalla del

volante

Luz de freno Luz de freno

Ilustración 11 Botón de arranque y Luces de freno (Fuente Cost Summary)

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Área de trabajo: Diversos ajustes y acabados

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Seguridad

Cinturón

Ensamblar Herramientas de

mano

Accesibilidad del control

Protección de la suspensión

Protección de la dirección

Asiento

Reposacabezas

Atenuador de impactos

Firewall

Parte superior Aplicación de

resina

Secado

Ensamblar

Herramientas de

mano

Parte inferior

Parte lateral

Jacking Point Jacking Point

Caja de

pedales

Base

Corte por agua

Fresado

Preparar para

soldar

Soldar

Corte por agua

CNC de 3 ejes

Equipo de

soldadura

Herramientas de

mano

Pedal grande

Pedal pequeño

Pedalera grande

Pedalera pequeña

Soporte del pedal izquierdo

Soporte del pedal derecho

Soporte del cilindro

maestro izquierdo

Soporte del cilindro

maestro derecho

Eje Tornear

Fresar

Torno CNC

CNC de 3 ejes

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Ilustración 12 Pedalera y protección de la suspensión (Fuente Cost Summary)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 30

4.2.5 FASE 4: CARROCERÍA

Área de trabajo: Carrocería

PARTES COMPONENTES PROCESOS MAQUINARIA

Carrocería

Cono de la nariz Aplicación de resina

Dejar reposar a

temperatura ambiente

Montar en el bastidor

Taladrar agujeros

Quitar del molde

Cortar y doblar

Herramientas

de mano

Panel lateral derecho

Panel lateral izquierdo

Cubierta del motor

Panel del suelo

Protección inferior

Alerón delantero Aplicación de resina

Laminación manual

Corte por agua

Taladrar agujeros

Ensamblar

Cortadora por

agua

Herramientas

de mano

Alerón trasero

A

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 31

B

C

D

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 32

E

Ilustración 13 Carrocería (Fuente Cost Summary)

A. Panel lateral

B. Cono frontal

C. Cubierta del motor

D. Alerón delantero

E. Alerón trasero

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 33

5 ELECCIÓN DE LA MAQUINARIA

A continuación, se muestra en este apartado el tipo de maquinaria necesaria para

llevar a cabo los procesos de fabricación. No se especifican cantidades que se requieren

en la planta, únicamente las características y usos de las mismas.

5.1 HERRAMIENTAS DE MANO

Cada operario dispondrá de una caja de herramientas individual. Las

herramientas que la componen serán aquellos instrumentos de mano, con un uso

habitual por parte del operario, necesarios para hacer frente a las diversas tareas en los

procesos de montaje: juego de llaves planas, llaves de tubo, taladro, limas para

metales,...

No serán las únicas de las que dispongan, ya que también habrá un banco de

trabajo con diferentes cajas y gabinetes de almacenamiento, tanto para herramientas

como para piezas de pequeño tamaño que son necesarias en dicha estación de montaje.

El banco de trabajo tendrá unas dimensiones de 3 x 0,7 m, tamaño estimado

teniendo en cuenta que en el se realizarán tareas de corte de tubos con sierra radial y un

tornillo de banco, sirve como apoyo para el ensamblaje manual de pequeños

componentes, almacén de piezas pequeñas de vehículo: Rockets, sensores, cableado,

tuercas de ejes…

Un ejemplo de bancos de trabajo es el mostrado en la siguiente figura:

Ilustración 14 Banco de trabajo (Fuente Proveedor Industrial)

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5.2 GRÚA PARA MOTORES

Debido al peso de los motores, es necesaria una grúa que permita el traslado de

los mismos hasta la zona de montaje y facilite las tareas de colocación en el chasis.

El motor Honda CBR 600 RR 2006 tiene un peso de 62 kg. La grúa debe

elevarse al menos 1 metro sobre el suelo y poseer unas dimensiones lo más reducidas

posibles. Además de para la colocación del motor, debe ser útil para el traslado de otras

piezas, por ejemplo, el chasis.

El resultado que se obtiene es la grúa mostrada en la figura, la cual consta de las

siguientes características:

Capacidad de elevación 1 Tonelada

Altura de elevación 350 – 2.150 (mm)

Peso 80 kg

Manejo Dispone de 6 ruedas

Precio 200€

Dimensiones 930 x 550 x 1.500 (mm)

Ilustración 15 Grúa hidráulica plegable (Fuente Proveedor Industrial)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 35

5.3 ELEVADOR PORTATIL DE VEHÍCULOS

Para elevar el vehículo a cierta altura y facilitar así el trabajo de los operarios en

las tareas de colocación del motor, transmisión, suspensión, frenos y ruedas, se requiere

del uso de un elevador que soporte los 250 kg de peso del monoplaza y lo eleve al

menos a 30 cm del suelo.

Las características del monoplaza, peso y dimensiones,se asemejan a las de un

quad, por lo que el uso de un elevador convencional de vehículos sería excesivo. A su

vez, para aumentar su versatilidad y poder ser utilizado en otras estaciones de montaje,

se utiliza un elevador portatil como el de la figura, el cual tiene las siguientes

características:

Capacidad 680 kg

Altura 118 – 368 (mm)

Medidas 790 x 370 x 330 (mm)

Peso 28,5 kg

Precio 400€

Ilustración 16 Elevador hidráulico (Fuente Proveedor Industrial)

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5.4 CORTADORA MEDIANTE CHORRO DE AGUA

La cortadora por agua, es una máquina que corta cualquier material mediante el

empleo de un chorro de agua a presión. Es especialmente útil para aquellas piezas que

requieren de un mecanizado sin que se vean modificadas las características del material

debido al calor. El agua a la vez que corta sirve como refrigerante. No crea tensiones

residuales en la pieza y al no disponer de una herramienta de corte, no se desgasta.

La elección de una máquina de este tipo, depende del tamaño de las piezas a

mecanizar y la velocidad de corte.

Las piezas que requieren de corte mediante chorro de agua, son entre otras:

discos de freno, sprocket y componentes de los alerones, cuyos tamaños no superan los

30 cm. La pieza de mayor tamaño a cortar es la chapa que forma el tanque de fuel cuyas

dimensiones son de 0,8 x 0,75 m

Debido a sus características, la máquina a emplear es el modelo Mach 2:

Envolvente de trabajo 1,30 x 1,30 (m)

Velocidad 400 in/min

Dimensiones 1.500 x 2.000 x 350 (mm)

Precisión (+/-) 0,005 in

Precio 25.000€ (apróx.)

Ilustración 17 Cortadora mediante chorro de agua (Fuente Proveedor Industrial)

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5.5 CENTRO DE MECANIZADO DE TRES EJES

Un centro de mecanizado realizar múltiples operaciones de maquinado,

mediante un control numérico computarizado (CNC). Es un sistema con una alta

velocidad de producción y muy automatizado. Su uso habitual es el de una fresadora,

con herramienta de corte rotatorio como cortadores y brocas.

Los tamaños de las piezas a mecanizar no superan los 50 cm de longitud. Su uso

será especiamente dirigido para el mecanizado de pedalera, ejes, discos y cárter, entre

otros.

Por su tamaño y velocidad de trabajo, el centro de mecanizado que más se ajusta

a las características de la planta es el VF1:

Recorrido X Y Z 508 x 406 x 508 (mm)

Vel. de rotación 8.100 rpm

Número de ejes 3

Dimensiones 4.300 x 3.300 x 3.000 (mm)

Precio 30.000€ (apróx)

Ilustración 18 Centro de mecanizado de 3 ejes (Fuente Proveedor Industrial)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 38

5.6 TORNO CNC

A diferencia del centro de mecanizado de tres ejes, el torno se utiliza

principalmente para piezas cilíndricas en las que el material gira mientras la herramienta

permanece parada.

El uso principal del torno será el de mecanizar ejes y cajas de dirección, cuyos

tamaños no superan los 40 cm. Para ello, el torno que más se ajusta es el CK6132,

mostrado en la figura siguiente:

Máx. diámetro exterior 500 mm

Rango de velocidades 2.200- 2.000 rpm

Dimensiones 2.400 x 1400 x 1740 (mm)

Precio 20.000€

Ilustración 19 Torno CNC (Fuente Proveedor Industrial)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 39

5.7 OTRAS HERRAMIENTAS NECESARIAS

Otras herramientas cuyos usos son conocidos por todos y que son necesarias en

diversos procesos de fabricación y montaje del vehículo, son las siguientes:

A. Amoladora o sierra radial para tubos de acero

B. Dobladora de tubos de acero

C. Equipo de soldadura eléctrico

A B

C

Ilustración 20 Otras herramientas necesarias (Fuente Proveedor Industrial)

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5.8 RESUMEN DE PIEZAS PROCESADAS EN CADA

MÁQUINA HERRAMIENTA

Tabla 3 Tabla resumen de mecanizado de piezas (Fuente Realización Propia)

Número

de

unidades

por

vehículo

MAQUINARIA

Centro de

mecanizado de 3

ejes

Torno CNC Cortadora por agua

Manguetas 4 χ

Unión triángulo de

suspensión

8 χ Χ

Rockers 4 χ Χ

Barras antivuelco 2 χ Χ

Depósito de gasolina 1 Χ

Pedalera 1 χ Χ

Discos de freno 4 χ Χ

Soporte de

transmisión

2 Χ

caja de dirección 1 χ χ

Unión Cajas de

dirección

1 Χ

Soporte cremallera 2 Χ

Ejes 4 χ χ Χ

Alerones 2 Χ

Carter 1 χ Χ

Soportes del chasis 8 χ

Sprocket 1 Χ

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6 DISTRIBUCIÓN EN PLANTA: RESUMEN DE

PRINCIPIOS Y METODOLOGÍAS

En este apartado, se muestra información teórica acerca de los objetivos y

principios de una buena distribución. Además se muestran los tipos de distribuciones

que se pueden seguir, en función de datos como: el tipo de producto a fabricar, la

demanda existente, herramientas a emplear, etc.

6.1 OBJETIVOS

La distribución en planta implica la ordenación física de los elementos

industriales. Esta ordenación ya practicada o en proyecto, incluye tanto los espacios

necesarios para el movimiento del material, almacenamiento, trabajadores indirectos y

todas las otras actividades o servicios, como el equipo de trabajo y el personal de taller.

Generalmente hablando, la misión de una buena distribución es hallar una

ordenación de las áreas de trabajo y del equipo, que sea la más económica para el

trabajo, al mismo tiempo que la más segura y satisfactoria para los empleados. Se debe

ordenar productores, máquinas, materiales y servicios auxiliares (mantenimiento,

transporte, etc.), de modo que sea posible fabricar el producto a un coste

suficientemente reducido para poder venderlo con un buen margen de beneficio en un

mercado de competencia.

De forma más específica, las ventajas de una buena distribución en planta se

reflejan en una reducción del coste de fabricación, como resultado de los siguientes

puntos:

1. Reducción del riesgo para la salud y aumento de la seguridad de los

trabajadores

Cualquier distribución que conduzca a que el obrero deje las herramientas en el

pasillo, que requiera su paso junto a hornos sin protección o cubas de productos

químicos, debe ser cuidadosamente examinada para evitar estos riesgos.

2. Elevación de la moral y satisfacción del obrero

A los empleados les gusta trabajar en una planta bien distribuida. Sirve de

ejemplo un taller de fundición que parecía ser perfecto en todos los sentidos, se

comprobó que los empleados se quejaban porque trabajaban a la sombra de las propias

máquinas que tapaban el sol que entraba por las ventanas, el problema se solucionó

girando 90º las máquinas, los obreros se sintieron satisfechos.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 42

3. Incremento de la producción

Una distribución, cuanto más perfecta mayor producción rendirá, esto quiere

decir que habrá mayor producción a un coste igual o menor, con menor relación

hombres-hora y una reducción de horas me maquinaria.

4. Disminución de los retrasos en la producción

El equilibrado de los tiempos de operación y de las cargas de cada departamento,

es parte de la distribución en planta. Una correcta ordenación de las operaciones que

requieren el mismo tiempo o múltiplos del mismo, puede permitir el eliminar

prácticamente los tiempos en los que las piezas están paradas.

5. Ahorro de áreas ocupadas

Los pasillos inútiles, el material en espera, las distancias excesivas entre

máquinas, la inadecuada disposición de la toma de corriente, así como la dispersión del

stock, consumen gran cantidad de espacio adicional del suelo. Una adecuada

distribución de la planta minimizan estos derroches.

6. Reducción del manejo de materiales

Una ordenación en cadena de la línea de montaje, permite reducir

considerablemente el transporte de las piezas, ya que solamente sería necesario

introducir las piezas al inicio de la línea de montaje y retirar el producto ya montado al

final, eliminando así el transporte entre operaciones.

7. Una mayor utilización de la maquinaria, de la mano de obra y de los

servicios

Se busca maximizar aquello que resulte más costoso para la empresa. En China

por ejemplo, es necesario lograr la saturación de las máquinas que es lo más costoso,

mientras que se pueden permitir mano de obra ociosa para mantener la maquinaria en

movimiento. Si por el contrario el coste de los jornaleros es elevado, conviene utilizar al

máximo la mano de obra.

8. Reducción del material en proceso

Aunque este es un problema de Control de Producción, una buena distribución

puede ser de gran ayuda. Siempre que sea posible mantener el material en movimiento

entre las operaciones, permitirá reducir la cantidad de material en proceso. Esto se

consigue principalmente reduciendo los tiempos de espera del material en las distintas

operaciones. Una buena solución sería igualar en la medida de lo posible los tiempos de

proceso de las operaciones.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 43

9. Acortamiento del tiempo de fabricación

Eliminando almacenamientos innecesarios, reduciendo las esperas y acortando

las distancias se consigue reducir considerablemente los tiempos de fabricación aunque

todo ello suponga un cierto grado de inactividad en alguna operación.

10. Reducción del trabajo administrativo y trabajo indirecto en general

Cuando es posible distribuir en una fábrica el trabajo, de manera que pueda

seguir el material una ordenación en cierta medida de forma automática, permite reducir

considerablemente el trabajo de programación y lanzamiento de la producción.

11. Logro de una supervisión más fácil y mejor

La distribución puede influir en la capacidad y calidad de la supervisión. Por

ejemplo, una fábrica situada en un entresuelo desde la cual un capataz puede vigilarla,

representa un ahorro de tiempo en cuanto a la supervisión. Existen otras soluciones en

función del tipo de distribución que sigue una fábrica.

12. Disminución de la congestión y confusión

El movimiento innecesario de los materiales y las tardanzas de los mismos,

provocan en el almacén situaciones de confusión y congestión, las cuales se verían

reducidas si se trasladan los materiales directamente a su punto de uso y se mantienen

en continuo movimiento.

13. Disminución del riesgo para el material o su calidad

Una buena distribución de la maquinaria en la fábrica es fundamental para

mantener la calidad de un material, ya que una mala distribución puede provocar por

ejemplo, que la vibración o las partículas que se desprenden en una operación, afecten a

las propiedades de un material costoso de una operación vecina.

14. Posibilidad de futuros cambios y ampliaciones de la fábrica

A la hora de diseñar una fábrica, es importante tener en cuenta la posibilidad de

ampliarla en un futuro, para ello hay que prever una localización de la misma que

permita dicha ampliación.

15. Otras ventajas diversas

Además de lo ya mencionado en los puntos anteriores, una correcta distribución

permite: una mejor distribución de los obreros en sus puestos de trabajo, mejores

condiciones sanitarias, mejor aspecto de las áreas de trabajo, etc.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 44

6.2 PRINCIPIOS BÁSICOS

Los objetivos vistos anteriormente pueden resumirse en los seis principios

básicos de una distribución en planta:

1. Principio de la integración del conjunto:

Consiste en la integración conjunta de todos los factores que afectan a la

distribución (hombres, maquinaria, materiales, así como de otras actividades auxiliares),

de forma que sea todo un conjunto y actúen como una sola máquina.

2. Principio de la mínima distancia recorrida:

El objetivo es buscar siempre la distribución que ofrezca la menor distancia a

recorrer, tanto de los operarios como de los materiales.

3. Principio de la circulación o flujo de materiales:

A igualdad de condiciones, el objetivo a alcanzar es el de la distribución de la

maquinaria de manera que estén en el mismo orden de las operaciones del proceso de

fabricación. De esta forma, se conseguirá una producción más secuencial en la que se

evita la circulación excesiva entre operaciones secuenciales.

4. Principio del espacio cúbico:

Consiste en el máximo aprovechamiento de la superficie de la fábrica, tanto

vertical como horizontal, teniendo en cuenta factores como el del movimiento de los

operarios y del material, además del espacio que ocupa la maquinaría y servicios

auxiliares.

5. Principio de la satisfacción y seguridad:

A igualdad de condiciones, será siempre más efectiva una distribución que

consiga que el trabajo realizado por los productores sea más satisfactorio y seguro.

6. Principio de la flexibilidad:

Es preferible una ordenación en la planta que permita realizar cambios futuros

en la distribución con el menor coste y tiempo posible.

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6.3 TIPOS DE DISTRIBUCIÓN

Para entender los diferentes tipos de distribuciones, resulta clave definir el

significado de producción:

Producción: Es el resultado obtenido por la unión de materiales, personas y

maquinaria, actuando mediante alguna forma de dirección. Las personas trabajan sobre

los materiales utilizando la maquinaria necesaria, modificando su forma o

características y añadiéndoles otros materiales. De esta manera se convierten en un

producto.

Dependiendo de cómo se relacionen los movimientos de estos tres elementos, la

distribución de la planta estará destinada para un tipo de operación u otro.

En el caso extremo se encuentra con que si ninguno de los tres elementos se

mueve, (personas, maquinaria y material) el proceso de producción permanecerá

parado.

Si el utillaje es pequeño, resultará más útil mover la maquinaria y mantener el

material parado si este es de gran tamaño. Por otro lado, si el material y la maquinaria

son de gran tamaño, sería preferible mantener ambos sin movimiento y que sea el

hombre el que lo haga por ellos. Sin embargo, lo más común en la industria es mover el

material, a no ser que este tenga unas dimensiones demasiado grandes.

Hay tres tipos clásicos de distribución:

Distribución por posición fija

Distribución por proceso o distribución por función

Producción en cadena o por producto

A continuación, se explica en qué consiste cada una de estas tres distribuciones y

que ventajas tienen. Hay que tener en cuenta también que un proceso de producción no

tiene por qué utilizar una sola distribución, sino que puede ser una combinación entre

los diferentes tipos según convenga en cada momento.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 46

6.3.1 DISTRIBUCIÓN POR POSICIÓN FIJA

Distribución que consiste en que el componente principal en que se basa el

proceso concreto de fabricación, permanece quieto en una posición fija, mientras que

son los operarios, herramientas y otros materiales los que concurren a este.

Ilustración 21 Distribución por posición fija (Fuente Richard Muther, ‘Distribución en planta’)

VENTAJAS

1. Reduce el movimiento de la pieza mayor por la planta, aunque esto provoca

que sean los operarios, otras piezas y herramientas las que tengan que trasladarse al

punto de trabajo.

2. Crea estaciones de trabajo en las que haya un operario o grupo de operarios

trabajando especializados en esa operación, lo que va a permitir exigir responsabilidades

a los diferentes equipos cuando la calidad no es la adecuada.

3. Se adapta a gran variedad de productos y a demandas intermitentes.

4. Es flexible, ya que no hay un orden específico de las operaciones y permite

cambios en las secuencias.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 47

INCONVENIENTES

1. Ocupación de espacio.

2. Dificultad para el uso de equipos difíciles de mover.

3. Manutención de las piezas hasta el emplazamiento principal de montaje.

A continuación, se muestran situaciones en las que es favorable el uso de este

tipo de distribución:

Las operaciones a realizarle al material se pueden hacer mediante maquinaria

sencilla o herramientas de mano.

El coste del traslado del componente principal es mayor que el de las

herramientas y materiales auxiliares.

Cuando se realizan pocas piezas de un artículo.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 48

6.3.2 DISTRIBUCIÓN POR PROCESO

Se caracteriza en que todas las operaciones de un mismo tipo se realizan en el

mismo lugar. Se agrupan las operaciones similares y los equipos se agrupan de acuerdo

con la función o tarea que lleven a cabo.

Por ejemplo, en una fábrica donde se realiza mecanizado de piezas, esta

distribución consiste en colocar diferentes zonas, cada una reservada para los diferentes

tipos de mecanizado (taladrado, fresado, soldadura) y dividir a los operarios

especializados en cada zona.

Ilustración 22 Distribución por proceso (Fuente Principales técnicas de ingeniería)

VENTAJAS

1. Se logra una mejor utilización de la maquinaria, evitando duplicidades.

2. Se adapta a cambios en la secuencia de operaciones.

3. Se adapta a gran variedad de productos.

4. Fácil adaptación a una demanda intermitente.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 49

INCONVENIENTES

1. Manutención cara.

2. Alto stock de materiales en curso.

3. Programación compleja.

Situaciones favorables al uso de esta distribución:

Maquinaria de mucho valor y difícil de mover.

Variación de los tiempos que se requieren en las diferentes operaciones.

Demanda de producto pequeña.

Fabricación de diversos productos.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 50

6.3.3 PRODUCCIÓN EN CADENA

Consiste en la producción en un área de trabajo que a diferencia de la

producción fija, esta permanece en movimiento y el material va de un lugar a otro.

Las operaciones se colocan de forma secuencial, de manera que cuando una

operación acaba, el material pasa automáticamente a la operación que le sigue. Se

coloca la maquinaria de manera que siga la secuencia de operaciones.

Ilustración 23 Producción en cadena (Fuente Principales técnicas de ingeniería)

VENTAJAS

1. Reducción del manejo del material.

2. Mano de obra especializada en su operación. Aumenta la efectividad.

3. Disminuye el tiempo de producción y la cantidad de material en proceso.

4. Reducción de la congestión y el área de suelo ocupado.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 51

INCONVENIENTES

1. El ritmo de producción lo marca la máquina más lenta.

2. Una avería puede interrumpir todo el proceso.

3. Tiempos muertos en algunos puestos de trabajo.

4. El aumento del rendimiento individual no repercute en el rendimiento global.

La producción en cadena la emplearemos cuando:

Se disponga de gran cantidad de piezas o productos a fabricar.

Poca variedad de productos a fabricar.

Demanda constante y altos volúmenes.

Poca variación del diseño del producto.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 52

7 INFORMACIÓN PARA EL DIMENSIONADO Y

CAPACIDAD DE LA PLANTA

A continuación, se presentan los datos de partida de la planta objeto de este

trabajo, a partir de los cuales, junto con la información del vehículo vista en apartados

anteriores, se puede comenzar a diseñar la planta de fabricación.

7.1 MODALIDADES DE FABRICACIÓN Y CANTIDADES A

PRODUCIR

La fabricación del monoplaza se realizará íntegramente en el taller en estudio, a

excepción de diversas piezas que, por su complejidad de diseño y trabajo que requieren

en el monoplaza, son adquiridas directamente a proveedores especializados.

Para conocer la demanda del vehículo, componentes del equipo ARUS

realizaron un pequeño estudio de mercado sobre los posibles compradores, basándose

en la relación entre características – precio del monoplaza.

Entre las características del vehículo, en primer lugar cabe destacar su potencia,

dispone de más potencia que un kart convencional, pero no es tan potente como un

Fórmula 4, por tanto, podría estar enfocada su venta al entrenamiento de aquellos

jóvenes pilotos que quieren dar el salto de los karts a competiciones de nivel superior.

Otros posibles compradores serían aquellos circuitos de velocidad, que ofrecen

experiencias con vehículos de competición a conductores amateur.

Por sus características, existe una normativa que no le permite competir en

carrera con otros vehículos, por lo que limita bastante el número de ventas, sin embargo,

se pueden promover diferentes competiciones de resistencia o contrarreloj que

aumentarían el número de ventas.

Como datos de partida, se dispone de un pedido de 20 vehículos el primer año,

cantidad que irá aumentando progresivamente años posteriores hasta alcanzar una cifra

constante de 80 unidades al año.

El disponer de una demanda variable los primeros años, conlleva tener que

diseñar una planta para hacer frente a la demanda del primer año, teniendo en cuenta los

espacios posibles que harán falta en el futuro cuando la demanda sea mayor.

Se dispone también de dos modalidades diferentes de entrega de los vehículos,

por la cual variará su precio de venta y que dependerá de la elección del cliente.

Las modalidades de entrega son las siguientes:

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 53

1) Monoplaza semi-montado:

Son el 25 % del total de vehículos demandados. Sólo se ensamblará el motor

junto con la transmisión y el chasis, después se empaquetan junto con el resto de piezas

ya mecanizadas. Suele ser un pedido realizado por clientes con cierto conocimiento de

vehículos aunque en éste caso las partes principales están ensambladas. El precio es

menor con respecto al monoplaza montado debido a que disminuye el número de

operaciones de montaje necesarias en el coche.

En lo que respecta a la fabricación del vehículo, no altera los procesos de

fabricación del mismo, ya que el mecanizado de piezas va a seguir los mismos procesos

que un vehículo montado y en el montaje, se tiene la ventaja de que no requieren de

todos los procesos, por lo tanto el trabajo se verá disminuido.

2) Monoplaza montado:

Son el 75 % del total de vehículos demandados. Se ensamblan todas las partes

del coche, además de comprobar niveles de líquidos y realizar unas pruebas de calidad.

Es la opción más demandada por parte del cliente ya que, a pesar de que el precio es

algo superior en comparación al caso anterior, el vehículo sale de la fábrica preparado

para competir.

El porcentaje de vehículos montados o semi-montados, no supondrá un cambio

grande en el funcionamiento normal de la planta ya que el número de coches a fabricar

es reducido y el porcentaje es pequeño.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 54

7.2 CONSIDERACIONES SOBRE LA DISTRIBUCIÓN EN

PLANTA BASADAS EN SUS REQUISITOS DE CAPACIDAD

Para introducirse en la planta en estudio, el primer paso es conocer el tipo de

distribución a seguir en la fabricación del producto, para así poder diseñar las diferentes

estaciones de trabajo en función de la distribución. Por ello, es necesario el

conocimiento de aspectos tales como, el tipo de producto que se va a fabricar y su

demanda.

Como se acaba de ver, al tratarse de un vehículo con unas características muy

específicas y para un tipo de cliente muy concreto, la demanda del mismo no va a ser

muy alta.

Requiere de mucho trabajo con herramientas de mano por parte del operario y en

el que la maquinaria de gran tamaño, se utiliza en contadas ocasiones para mecanizar

diferentes piezas y componentes.

Se dispondrá de dos zonas de trabajo, en una de ellas se incluyen todas las

operaciones que se requieren para la transformación de los materiales. A esta zona,

llegarán todos aquellos materiales procedentes del almacén principal, que requieren de

algún tipo de mecanizado o modificación de sus características iniciales.

Por otro lado se dispondrá de una segunda zona, destinada al ensamblaje. Este

espacio estará reservado exclusivamente para el montaje del vehículo. Para ello, se

dispondrá de diferentes módulos en los que se desarrollen los diversos procesos de

montaje.

Haciendo una valoración de estos aspectos, la distribución en el proceso de

montaje que más se asemeja a la del vehículo en estudio es la distribución por posición

fija. El producto principal, el vehículo, permanecerá parado en una estación de trabajo y

son los operarios y las diferentes herramientas las que concurren a él.

Mientras, en la zona de mecanizado se seguirá una distribución por proceso, ya

que todas las operaciones de mecanizado se realizan en ese lugar.

Normalmente, una fábrica de coches sigue una producción en línea de montaje,

ya que este tipo de distribución permite que el nivel de fabricación sea muy alto y que

los operarios se especialicen cada uno en una zona de trabajo. Inicialmente se pensó que

este tipo de distribución sería la ideal en la planta en estudio, sin embargo, más adelante

se vio que para el nivel de demanda que se tenía, este tipo de distribución resultaba

inadecuado, ya que estaría destinado a grandes flujos de producción con gran

especialización de tareas y sistemas automatizados.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 55

Para las producciones casi unitarias de que se trata, ni la mano de obra que

requeriría la especialización, ni la utilización de una maquinaria de alta producción,

podrían ser absorbidas por una producción muy baja.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 56

8 DISEÑO DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

MEDIANTE EL MÉTODO SLP

El diseño de una distribución en planta es un proceso largo y complejo, donde

hay que tener en cuenta un gran número de aspectos, por lo que no es posible

lógicamente un método que resuelva el problema de forma automática, aunque sí que

existe y es conveniente, el uso de un método o un camino que indique de forma

ordenada los pasos a seguir para alcanzar el fin perseguido.

Como sucede con los problemas complejos, no existe un único método o camino

de resolución del problema, incluso se pueden hacer variantes concretas de métodos ya

existentes. Pero sin duda, es importante partir de una base y para ello, el método más

utilizado y el más conocido es el SLP (Systematic Layoud Planning), desarrollado por

Richard Muther.

El método comienza con la recogida de información acerca del producto o

productos a fabricar. Debe incluir datos sobre cantidades, procesos y servicios de los

mismos. Es importante que la información aportada incluya elementos que permitan

efectuar previsiones.

Con la información, se procede por un lado al estudio del flujo de los materiales

(bloque 1) y por otro, se fijan las relaciones entre actividades, aunque estas no requieran

movimiento de materiales (bloque 2).

Ambas actividades confluyen en el diagrama de relaciones (bloque 3), que se

encarga de expresar sintéticamente la importancia de los intercambios de los centros de

actividad. El diagrama muestra una primera distribución de las actividades en el

almacén, aunque no aparece en ningún momento el espacio ocupado y la distribución

posteriormente puede ser modificada.

Las necesidades de espacio son evaluadas en la siguiente actividad (bloque 4), a

la vez que se evalúa el espacio del que se dispone (bloque 5). Con toda esta

información, se procede a crear el diagrama de relación de espacios (bloque 6), que

incorpora al diagrama de relaciones la información obtenida del espacio requerido para

cada centro de actividad.

A partir del diagrama de relaciones de espacio, se puede comenzar a diseñar

diferentes modelos de distribuciones (bloque 9) con los que poder ir evaluando la mejor

solución, teniendo en cuenta los factores influyentes y las limitaciones prácticas

(bloques 7 y 8 respectivamente).

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 57

Es importante obtener diversas soluciones, ya que una distribución en planta

nunca va a tener una única distribución posible, a partir de ellas comenzar a descartar

opciones. Una solución que aparentemente puede parecer la mejor, luego puede resultar

la solución equivocada debido a un fallo en el esquema básico ó al no considerar otras

soluciones.

La última actividad (bloque 10), consiste en la elección de la mejor alternativa.

El conjunto de actividades puede dividirse en tres partes: la de análisis (bloques

del 1 al 5), búsqueda (bloques del 6 al 9), y selección (bloque 10).

Ilustración 24 Esquema del Systematic Layout Planning (Fuente Localización y Distribución en Planta y Manutención)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 58

8.1 RECOGIDA Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN DE

PRODUCCIÓN

El primer paso en el proceso de diseño de una distribución en planta es, recopilar

información acerca del producto a fabricar: cantidades, procesos de fabricación, número

de trabajadores necesarios, maquinaria, etc. En este apartado se incluye también, en el

caso de fabricar diversos tipos de productos, el darle preferencia a unos frente a otros.

Habrá una mayor o menor agregación del producto en la planta, en función del peso que

este tenga en comparación al resto de productos que se fabriquen.

Estos datos deben estar previstos para un horizonte temporal amplio, ya que no

sería rentable el tener que modificar y ampliar la planta de manera habitual, debido al

coste que esto supone.

Si la información de la demanda no fuera un dato, se puede obtener de diferentes

maneras, como por ejemplo, de datos históricos de la empresa, analizando la situación

económica y tecnológica y las tendencias de estas, o mediante el estudio de la estrategia

que la empresa tenga del horizonte temporal.

Como ya se vio anteriormente, el caso en estudio es el diseño de la distribución

en planta de un vehículo monoplaza, cuyas características técnicas y demanda, aparecen

en el apartado 3 y punto 7.1 respectivamente. Además, se dispone únicamente de un

producto a fabricar, por lo que no se le tiene que dar preferencia a unos productos frente

a otros.

En lo que a maquinaria se refiere, se considera únicamente la necesaria para

hacer frente a la demanda del primer año. Será el caso de las herramientas de mano,

grúas para motores, equipo de soldar, etc. Sin embargo, en otros casos como en los del

torno CNC, la cortadora por agua y el centro de mecanizado de tres ejes, al tratarse de

maquinaria de mucho valor, resultaría inviable reemplazarlas en función de las

exigencias de cada año, por lo que se adquieren directamente aquellas que tengan

capacidad para hacer frente a la futura demanda.

Una manera de conocer la cantidad de operarios y estaciones necesarias en los

diferentes puestos de trabajo, para hacer frente al número de vehículos a fabricar al año,

es estimar la duración de las tareas y compararlas con la demanda anual.

En la siguiente tabla, se muestran los tiempos y número de operarios estimados

para realizar cada una de las fases del montaje del vehículo:

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 59

FASES DE MONTAJEJE TIEMPO(h) OPERARIOS

Fase 0: Chasis 20

2 Cortar y doblar tubos de acero 4

Soldar los tubos y soportes 12

Aplicar pintura y tratamiento anticorrosión 4

Fase 1: Motor y transmisión 16

2

Montaje del motor y palanca de cambios 4

Montaje del escape y entrada de aire 4

Montaje y colocación de transmisión,

radiador y tanque de combustible 8

Fase 2 :Frenos, suspensión y neumáticos 14

2 Montaje de la suspensión 8

Montaje del sistema de frenos 4

Colocación de ruedas y neumáticos 2

Fase 3: Dirección, electrónica y acabados 16

2

Montaje del sistema de dirección 6

Montaje de cableado y electrónica 6

Otros instrumentos y acabados 4

Fase 4: Carrocería 12

1-2 Laminado manual y secado 8

Ensamblar carrocería 4

Tiempo total de ensamblaje 78

Tabla 4 Fases del montaje y tiempos estimados (Fuente Realización Propia)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 60

Como se observa en la tabla, son necesarios únicamente dos operarios para

realizar todas las tareas de montaje en un total de 78 horas. Estos tiempos se han

supuesto, teniendo en cuenta los diferentes procesos de montaje a seguir y piezas que

componen cada una de las fases, considerando además que se disponen del total de las

piezas ya mecanizadas en cada fase del montaje

Al tiempo anterior, hay que añadirle tiempos de revisiones, posible rotura de

máquinas, tiempos de descanso de los operarios y puesta a punto del vehículo, lo que

aumentará en varias horas la fabricación del mismo.

Siendo el número de días laborales al año de los operarios de 220, se dispondrá

por tanto de 11 días, en un turno de 8 horas/día, para fabricar un vehículo y poder hacer

frente a las 20 unidades del primer año.

Si la estimación es buena, se dispone por tanto de tiempo suficiente, únicamente

con dos operarios en la zona de montaje, para cumplir con la demanda. En caso de que

no fuera suficiente, se podría realizar la fase 4 (la carrocería), como una estación

paralela, reduciendo así los tiempos de montaje.

A su vez, hay que tener en cuenta que el 25 % de vehículos a fabricar deben ser

semi-montados, por lo que las fases 2 y 3 solo requerirían del montaje, pero no el

ensamblaje en el vehículo.

En el momento en el que la demanda de vehículos aumenta el doble que el

primer año, se doblaría el número de turnos al día.

Como se tiene previsto que la demanda siga aumentando hasta 80 vehículos en

un horizonte de unos 5 años, el siguiente paso sería doblar el número de estaciones de

trabajo, de esta manera se podrían realizar dos coches simultáneamente, aunque eso

conlleve la necesidad de compra de más herramientas para la nueva estación de

montaje.

De forma paralela al proceso de montaje, se requiere de dos operarios

encargados de tareas como:

Mecanizado de piezas, de manera que en las estaciones de montaje

siempre se disponga del material necesario listo para ensamblar

Traslado de piezas del almacén a la zona de montaje y mecanizado

Mantenimiento de la maquinaria

Preparación de pedidos

Organización de almacenes

Ayuda en la fabricación de la carrocería y otros procesos de montaje

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 61

Además de estos 4 trabajadores se encuentran el jefe de la planta, junto con el

personal de diseño de los diferentes departamentos en los que se divide el vehículo..

A continuación, se muestra el diagrama de Gant del proceso de montaje. Las

operaciones en rojo son críticas, mientras que las azules disponen de holgura para ser

realizadas.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 62

Diagrama 1 Planificación de procesos de montaje (Fuente Realización Propia)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 63

8.2 MOVIMIENTO DE MATERIALES

En este bloque, se procede al estudio de la circulación de los materiales en la

planta industrial. Para una industria de transformación y montaje, esto supone un

aspecto clave en el planteamiento de la distribución de la planta.

Para su estudio, se parte de una explicación de los procesos que se siguen en la

producción. En esta tarea se pueden utilizar diferentes métodos, sin embargo un método

muy útil es el de representar los procesos gráficamente. De esta manera se establece un

tipo de lenguaje de símbolos, en los que cada uno representa una actividad o función y

así se van relacionando las diferentes actividades.

Hay una gran variedad de símbolos, gráficos y tablas que pueden ser utilizados.

No se pretende crear una regla común y sistemática a todos los casos, todo depende del

nivel de detalle que se desee. Normalmente todos estos símbolos y gráficos pueden ser

adaptados a los diferentes tipos de proyectos.

Los símbolos más empleados son los de la ASME (asociación estadounidense de

ingenieros mecánicos), son los siguientes:

Tabla 5 Símbolos de la ASME (Fuente Richard Muther `Distribución en planta`)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 64

Un diagrama de operaciones, representa cada una de las operaciones que se le

deben aplicar a los materiales para llegar a formar un producto final.

Este diagrama utiliza únicamente los símbolos de operación e inspección de la

ASME. Los símbolos se unen mediante líneas y de esta forma se les aplica un orden a

las operaciones. Además de los símbolos y líneas, pueden acompañar al gráfico

descripciones de los procesos y operaciones. También se puede incluir información

adicional como: peso, volumen, tiempo… Todo depende del nivel de detalle que se

busque y la complejidad del proyecto.

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Diagrama 2 Diagrama de operaciones del vehículo (Fuente Realización Propia)

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 66

La carrocería sigue un proceso que puede ser realizado en paralelo a los

anteriores o como una continuación. Su diagrama de operaciones es el siguiente:

Diagrama 3 Diagrama de operaciones de la carrocería (Fuente Realización Propia)

Como era de esperar, el flujo de materiales es continuo entre el almacén de

existencias y las zonas de mecanizado y montaje.

Una vez se tienen claras las operaciones de fabricación de cada una de las piezas

y posterior montaje en el vehículo, se realiza el llamado diagrama de acoplamiento el

cual indica los subconjuntos que se van formando para obtener el producto final.

Se trata de una representación de la estructura del vehículo. A la izquierda del

gráfico, se encuentran numerados los diferentes componentes principales que lo forman.

Estos componentes se van acoplando en fases (módulos verdes), según el orden previsto

para su correcto funcionamiento.

El orden de las fases de montaje es de izquierda a derecha, de la primera a última

estación. Los componentes se unen con flechas a las mismas.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 67

Chasis

F1

Motor

Transmisión

F2

Suspensión (4)

Frenos (4)

Ruedas y neumáticos (4) F3

Cableado

Asiento y volante F4

Carrocería

1

2

3

4

5

6

7

8

9

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 68

8.3 RELACIÓN ENTRE ACTIVIDADES

El movimiento de los materiales no es el único movimiento que se realiza en la

planta. A veces incluso el movimiento de los materiales no tiene apenas importancia

debido al tamaño o la cantidad de los mismos.

Hay que tener en cuenta otros aspectos, como el de mantenimiento, oficinas,

lavabos…, los cuales pueden no tener una relación directa con los materiales pero si un

gran peso sobre el coste.

En definitiva, lo que se quiere decir es que no solo hay que valorar en una

distribución en planta el movimiento del material, sino que hay que considerar las

relaciones existentes entre todos los elementos de la fábrica, desde operarios, material,

movimiento de la maquinaria,… hasta empleados de la propia empresa y el cliente que

va a comprar un producto.

El problema surge, en que muchas veces la relación existente entre los diferentes

componentes de la planta es cuantificada de forma relativa, ya que no se posee una

unidad que mida exactamente la relación de los mismos, por lo que en ocasiones la

fiabilidad de este método puede ser cuestionada.

Una forma de representar y organizar toda esta información, es una tabla de

relaciones, que consta de una columna en la que se muestran todas las actividades que

intervienen en la planta. A la derecha, en forma de rombos se distribuyen unas casillas,

en las que se coloca un código que indica la importancia de la relación, Los códigos

pueden ser modificados en cada distribución en planta.

Como se dijo en casos anteriores, este es un posible método de representar las

relaciones entre actividades, pero no es el único ni tiene por qué ser el más efectivo.

Los espacios considerados, buscan definir de forma simple y general todos los

aspectos y componentes que forman la planta. A su vez, dentro de cada uno de estos

espacios se dispondrá de diferentes contenidos y distribuciones posibles.

El objetivo es, que debido a la amplitud de variables a considerar en una

distribución en planta y la gran variedad de unidades que la componen, la mejor manera

de diseñarla, es dividir el trabajo en aspectos generales y una vez definidos estos,

profundizar en ellos hasta el punto de detalle que se desee y sea posible.

Por este motivo, se ha visto oportuno dividir la planta en los siguientes módulos,

los cuales abarcan prácticamente la totalidad de acciones que en ella se realizan. Estos

módulos son los siguientes:

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 69

Entrada/salida de material

Almacén principal

Almacenamiento y agrupación de pedidos

Zona de fabricación

Zona de montaje

Aseos y zona de descanso

Oficinas y dirección

La relación entre cada una de ellas y el significado de los códigos se muestra en

la siguiente tabla de relaciones:

Tabla 6 Tabla de Relaciones (Fuente Realización Propia)

Entrada/Salida

Almacén de materias primas

Almacenamiento y agrupación de pedidos

Zona de fabricación

Zona de montaje

Aseos y zona de descanso

Oficinas y dirección

Código Definición

A Absolutamente necesaria

I Importante

O Ordinaria

U No importante

X Indeseable

A

A O

O U

O

O

I I

U U

I

U

U

U

O

O

A A

O U

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 70

8.4 DIAGRAMA DE RELACIÓN DE ACTIVIDADES

Partiendo de la información obtenida hasta ahora en los bloques 1 y 2, tal y

como se representan en el esquema SLP y que han sido desarrollados en los dos

apartados anteriores, se llega a parar al diagrama de relación de actividades, el cual

supone la unión entre el diagrama de flujo de materiales y la tabla de relaciones.

Se comienza entonces a diseñar una posible solución de la planta mediante la

colocación de los centros de actividades ordenados de forma que tengan a su alrededor,

primero aquellas actividades con mayor relación en la tabla de relaciones hecha

anteriormente y, más alejadas en la planta el resto.

Para la realización del diagrama, en primer lugar se representan los diferentes

módulos de trabajo. Como se ve a continuación, dependiendo de la tarea que realicen

son representados de una forma u otra, por ejemplo los almacenes se representan

mediante un triángulo mientras que el resto de espacios se representan mediante

rectángulos. Por otro lado, la relación entre actividades se representa mediante flechas.

No existe una metodología fija para representar la prioridad entre ellas, sino que se

puede utilizar la forma que uno más prefiera: diferentes tipos de líneas, más líneas a

mayor prioridad, diferentes colores,…

Este diagrama es una primera ordenación que no debe tomarse en ningún caso

como algo definitivo, ya que no se tienen en cuenta todavía aspectos relevantes como el

tamaño de los centros de actividad.

Sin embargo, surge un problema en la realización de este diagrama, ya que

muchas veces la unión entre el diagrama de actividad y el de relaciones resulta muy

difícil, debido a que el orden de las actividades y la prioridad de las mismas no siempre

van unidos. Además a la hora de escoger una u otra distribución en muchos casos no es

posible medir cual resultará mejor.

En definitiva, cuando introduces elecciones subjetivas en un diagrama, se

convierte en un diagrama subjetivo y por tanto se pierde precisión en la información. El

objetivo siempre es cumplir al máximo posible con las relaciones anteriores, por tanto,

si por ejemplo, el movimiento de materiales es predominante, será la base de nuestro

planteamiento.

Con todo lo dicho anteriormente, las relaciones principales entre las diferentes

partes de la planta, quedan representadas en el siguiente diagrama de relación de

actividades:

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Zona de Fabricación

Zona de Montaje

Zona de Descanso y

Botiquín

Oficinas y Dirección

Entrada y Salida

Almacén de

existencias

Almacén de

Pedidos

Diagrama 4 Diagrama de Relación de Actividades (Fuente Realización Propia)

A

I

O

U

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 72

8.5 NECESIDAD Y DISPOSICIÓN DE ESPACIOS

Una vez se realiza el diagrama de relación de actividades, efectuado en el

apartado anterior. Dicho diagrama carece de medidas de ningún tipo, simplemente sirve

como una primera visualización de la distribución de la planta, que en ningún caso tiene

por qué ser la definitiva.

Se busca por tanto, realizar una primera estimación del espacio que se va a

necesitar en cada una de las partes que componen la planta y así posteriormente, poder

ir diseñando con más detalle como quedarían ubicadas definitivamente en la superficie.

La estimación del espacio puede ser un proceso muy complejo, todo depende del

nivel de precisión que se busque. Una estimación del espacio con muy poco margen de

error puede desencadenar que en un futuro no muy lejano, si aumenta la demanda del

producto a fabricar, no se pueda llevar a cabo por falta de espacio.

A su vez, el espacio en una fábrica es muy caro, por lo que siempre se busca

disminuir este lo máximo posible. Sin embargo, es recomendable a la hora de la

estimación, considerar un margen suficientemente grande para que no resulten un gran

problema los posibles errores de planteamiento que puedan surgir.

A la hora de la estimación de los espacios, hay diversos factores gracias a los

cuales aumenta la precisión de la solución. Se pueden utilizar diversas metodologías,

dependiendo de los datos de los que se disponen y de la precisión que se busque. Una

estimación del espacio será más precisa en cuanto más cálculos dispongan. También es

muy importante la experiencia del grupo de personas responsables de este apartado, los

cuales conocen ya de antemano los posibles problemas con los que pueden encontrarse

y anteponerse a ellos.

Otro posible camino a llevar a cabo en la estimación de espacios, es el uso de

ratios, que aunque no son del todo precisos, pero indican alguna relación entre

diferentes magnitudes del sistema, como por ejemplo: número de unidades a producir

durante un periodo, número de operarios necesarios en una zona de trabajo,…

También, es común el uso de normas o estándares, muy parecidos a los ratios

pero que a diferencia de estos dan valores, por ejemplo, del espacio necesario en metros

cuadrados de un tipo de maquinaria en concreto, o la altura que se requiere en la planta

al fabricar algún tipo de producto,… En definitiva, los estándares proporcionan datos

concretos de los espacios que son requeridos en la planta, dependiendo del tipo de

actividad a realizar y las herramientas que se utilicen.

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Cabe decir que son mucho más precisos que los ratios, sin embargo, como era de

esperar también son más difíciles de conseguir, ya que a pesar de que algunos están

publicados, no siempre son del todo fiables, ya que pueden variar dependiendo del

entorno o país en el que se encuentren. Para ello, como ya se dijo antes es muy

importante la experiencia de la que se disponga y una buena labor de recogida de la

información.

En el caso en estudio, la manera de estimar el espacio necesario en cada zona de

la planta será, el de considerar cada uno de los componentes de estas zonas junto con la

demanda prevista y calcular el espacio utilizado o requerido por ellos. Entre estos

componentes se encuentran: operarios, maquinaria, mobiliario de oficina, pasillos, etc.

Una vez estimado el tamaño necesario en cada espacio de la planta, ayudados

del diagrama de relaciones, se procede a una distribución más concreta de cada una de

las estaciones, en las que se decidirá el lugar de colocación de los diferentes

componentes

A la hora de estimar el número de maquinaria y operarios necesarios en la

realización y cumplimiento de la demanda del producto, hay que considerar que no todo

el tiempo de producción lo dedica la máquina a producir, sino que hay que incluir

tiempos de mantenimiento, posibles roturas, averías,…

A continuación, se procede al estudio de la planta de fabricación del monoplaza.

Partiendo en primer lugar por indicar las diferentes actividades que requieren espacio en

la planta, sus características y componentes que la forman y por último, el espacio total

que ocupan.

Destacar que se tiene una demanda en aumento a lo largo de los primeros años,

lo que supone unas necesidades de considerar espacios más amplios de los que

actualmente se necesitan, para poder hacer frente a la demanda en un futuro. Es

importante también conocer la superficie de la que se dispone para la realización de la

planta. En este caso no es un problema, ya que no se dispone de una localización y

presupuestos específicos, a pesar de ello se buscará que sea lo más económico posible y

que disponga del tamaño adecuado para cubrir las necesidades. Por este motivo no será

necesario el uso del bloque 5 del esquema general del método SLP.

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ACTIVIDADES QUE REQUIEREN ESPACIO

- Almacén de materias primas

- Almacén de productos terminados

- Pasillos

- Recepción y expedición

- Almacén de equipos móviles

- Almacén de herramientas

- Instalaciones médicas( botiquín)

- Aseos

- Oficinas y dirección

- Zona de montaje

- Zona de fabricación

Además de estos espacios, se podrían incluir algunos otros como por ejemplo:

una zona de mantenimiento, control de calidad, zona de reuniones, embalaje,… sin

embargo no se ha hecho en parte porque algunas de estas actividades se incluyen en las

ya dichas en el cuadro anterior, o porque no se consideran estrictamente necesarias.

A continuación se evaluará cada uno de los espacios que conforman la planta

para poder determinar la superficie necesaria para cada uno de ellos.

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8.5.1 ZONA DE MONTAJE:

La zona de montaje, es el espacio reservado para la realización de todas las fases

del montaje del vehículo. Debe ser una zona amplia, con grandes pasillos y espacios

abiertos a las otras zonas de la planta, ya que va a haber un flujo continuo de materiales

y operarios

Como ya se vio en apartados anteriores, los primeros años únicamente se va a

necesitar espacio para el montaje de un solo coche a la vez, sin embargo, las

expectativas a largo plazo son que con el aumento de la demanda, se llegará a necesitar

espacio suficiente para el montaje de dos vehículos al mismo tiempo. Por este motivo,

se divide la zona de montaje en dos módulos prácticamente idénticos e independientes.

Los primeros años solo se adquieren las herramientas necesarias para cubrir la

demanda de uno de los espacios de montaje.

A continuación, se muestran los principales componentes y sus medidas que

debe contener cada módulo, para así poder estimar un espacio que pueda albergar todo

lo necesario para un correcto funcionamiento de la planta.

COMPONENTES MEDIDAS (largo x ancho x altura)

Banco de trabajo 3.000 x 700 x 900 (mm)

Estantería de almacenamiento intermedio 4.000 x 600 x 1.200 (mm)

Grúa para motores 930 x 550 x 1.500 (mm)

Dimensiones del vehículo 3.000 x 1.500 x 1.105 (mm)

Mesa elevadora 950 x 600 (mm)

A estas medidas hay que añadir, en primer lugar una zona de seguridad de 1,5

metros rodeando el vehículo, es un espacio suficientemente amplio como para que

trabajen dos operarios alrededor del mismo junto al utillaje y herramientas habituales

necesarias en los procesos de montaje, como son: grúa para motores, mesa elevadora,

caja de herramientas, equipo de soldadura..., que como se puede observar en la tabla de

medidas todas tienen tamaños inferiores al de la zona de seguridad.

Por otro lado, se crea un pasillo en forma de L de 1,5 metros de ancho que va

desde la estantería de almacenamiento intermedio, a la entrada del espacio de montaje,

hasta la mesa de trabajo. Este pasillo, está reservado especialmente para el

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abastecimiento de las piezas del vehículo que van a ser utilizadas en esa fase del

montaje.

El ancho de pasillo, permite introducir la maquinaria necesaria para transportar

las diferentes piezas, tanto grúa para motores como mesas elevadoras o aunque no se

tiene en cuenta debido al bajo peso de las piezas, pero se podría introducir una

transpaleta si fuera necesario.

Debido a que la mayoría de las piezas tiene un tamaño reducido y pueden ser

transportadas por operarios, este pasillo estará frecuentado especialmente por los

operarios 3 y 4, encargados del transporte de piezas desde los almacenes a la zona de

mecanizado y montaje.

En el caso del banco de trabajo, requiere de espacio libre para el operario que

realiza las tareas en ella, además de para el operario que abastece de material de

pequeño tamaño.

Para estimar el tamaño necesario de la estantería de almacenamiento intermedio,

con ayuda del diagrama de Gant, se crea una tabla de los diferentes días del montaje del

vehículo y se hace un listado resumido de las diferentes piezas que se requieren.

Día Fase Piezas

Día 1/2 Chasis Tubos de acero

Soportes del chasis

Día 3 Motor

Pintura

Motor

Palanca de cambios

Carter

Día 4 Motor

Transmisión

Escape

Tanque de combustible

Sprocket

Ejes

Día 5 Motor

Suspensión

Radiador

Triángulos de suspensión

Upright

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Día Fase Piezas

Día 6

Suspensión

Frenos

Ruedas

Barras anti vuelco

Discos de freno

Almohadillas

Neumáticos

Día 7 Sistema de dirección

Volante

Eje de dirección

Barra de acoplamiento

Cremallera

Día 8 Cableado

Electrónica

Sensores

Display

Luz de freno

Día 9 Instrumentos y acabados

Batería

Interruptores

Indicadores

Día 10 Carrocería

Paneles laterales

Cubierta del motor

Panel del suelo

Alerones

La mayoría de piezas suele tener un tamaño reducido, inferior a 50 cm, sin

embargo hay una gran abundancia de ellas, por lo que se necesita una superficie lo

suficientemente grande como para abarcarlas a todas. También se requiere de visibilidad

para que no le suponga al operario trabajo el encontrar las piezas. Por estos motivos, se

coloca una estantería o mesa de almacenamiento de 4 m de longitud y 0,6 m de ancho.

Dispondrá de dos niveles, uno al nivel del suelo reservado para piezas voluminosas

como barras de acero, ejes, triángulos de suspensión… y un nivel superior a 1,3 m de

altura en el que se almacenan el resto de piezas de menor tamaño como: discos de freno,

almohadillas, pedaleras, luz de freno, sprocket…

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Además de la estantería de almacenamiento, se reserva una zona de 1,25 x 0,8 m

(el tamaño de un pallet) para colocar aquellas piezas de mayor tamaño y peso, como el

motor y ruedas, facilitando así su manejo.

Plano 1 Zona de montaje

Las medidas estimadas son de 8,2 x 6,6 m. Como se observa a la izquierda del

plano, el resto del espacio de la zona de montaje está reservado para un pequeño lavabo

y como zona de almacenaje de herramientas que no se requiera de su uso en la fase de

montaje.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 79

8.5.2 ZONA DE MECANIZADO:

La zona de mecanizado, será el lugar que albergue la maquinaria encargada de

mecanizar y modificar piezas. Se trata especialmente de maquinaria de gran tamaño que

requiere de espacio a su alrededor para trabajar con comodidad.

Se colocará un recinto destinado a la fabricación de la carrocería. Hay que

considerar que se requiere espacio tanto para el moldeo manual como para la aplicación

de resina y secado del mismo, por tanto, será necesario un recinto amplio libre de

obstáculos.

La lista de máquinas que componen esta zona es la siguiente:

MAQUINARIA DIMENSIONES (largo x ancho x altura)

Cortadora por agua 1.500 x 2.000 x 350 (mm)

Torno CNC 2.400 x 1.400 x 1.740 (mm)

Centro de mecanizado de 3 ejes 4.300 x 3.300 x 3.000 (mm)

Prensa 500 x 600 x 1240 (mm)

Dobladora de tubos 800 x 700 x 700

Las piezas que requieren de mecanizado son inferiores prácticamente en su

totalidad a los 50 cm de longitud, por lo que no tiene que entrar maquinaria voluminosa

entre los pasillos para portar piezas, sin embargo, es conveniente dejar un espacio al

menos de 1 m entre máquinas para poder manipularlas con comodidad.

En cualquier caso, la distribución que se asigna a la maquinaria no tiene por qué

ser la definitiva, la ventaja de esta zona es que si posteriormente al primer diseño de la

planta se observa que el rendimiento puede ser mayor con otra distribución de los

objetos que la componen, se puede proceder a su modificación, sin grandes esfuerzos.

Las medidas que se han estimado son de 5 x 10 m (ancho x largo), en ella se

incluye la maquinaria mencionada anteriormente y un recinto de 5 x 3 m destinado a la

fabricación de la carrocería.

También se incluye en este espacio una estantería de 2 metros de longitud en la

que se almacene la resina empleada en la carrocería, además de las pequeñas piezas de

los alerones una vez mecanizadas.

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Plano 2 Zona de mecanizado de piezas

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8.5.3 ALMACÉN DE PEDIDOS

Esta zona está dedicada al almacenamiento de los productos terminados, ya sean

vehículos acabados o semi- acabados.

Se ha considerado un espacio suficiente para albergar un máximo de cuatro

vehículos, 3 de ellos montados y uno semi-montado.

Como dato importante, se utiliza una puerta corredera que permite la entrada de

vehículos por la totalidad de su longitud.

Las medidas son de 5 x 10 m (ancho x largo), datos obtenidos teniendo en

cuenta las medidas del vehículo (3.000 x 1.500 x 1.105 mm), añadiendo espacio para el

chasis y una estantería de 4 metros de longitud para el resto de piezas, de otro vehículo,

almacenadas en cajas.

Plano 3 Almacén de pedidos

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8.5.4 ALMACÉN DE EXISTENCIAS

Este almacén está destinado a aquellas piezas o materiales que llegan a la planta

de fabricación, los cuales requieren de un lugar de almacenamiento previo a su posterior

utilización en el montaje del vehículo.

El almacén se divide en 5 zonas. Las diferentes piezas están asignadas a las

zonas en función de su tamaño y de la fase de montaje a la que pertenezcan.

La zona 1 está reservada para el motor y sus componentes: tubos de escape,

radiador, palanca de cambios…, para estas piezas se asigna una longitud de estantería

de 4,750 m, la cual consta de dos baldas de 0,80 m de altura cada una y 0,75 m de

ancho. En una balda se colocarán los motores de dimensiones 420 x 350 x 430 mm,

podrá albergar hasta 4 motores en un espacio de menos de 2 metros de longitud. El

espacio restante estaría reservado para los demás componentes de la fase de montaje del

motor, los cuales se almacenarán en sus respectivas cajas o cajones si son de un tamaño

muy reducido, como filtros e inyectores.

La zona 2 tiene las mismas características que la zona 1. Es un espacio reservado

para los componentes que forman el chasis y la carrocería. Debido a su volumen,

también requieren, al igual que el motor, de una zona privilegiada en el almacén,

cercana a la puerta.

La zona 3, es la más amplia pero a la vez la más alejada de la puerta, por lo que

las piezas asignados a esta zona son las de menor tamaño y más manejables. Esta zona

está reservada para los componentes que forman el sistema de dirección, electrónica,

cableado y otros instrumentos. La estantería requiere especialmente de una buena

distribución de sus piezas debido a la abundancia de ellas, por ello se utilizarán cajones

clasificadores que permitan una mejor visualización. Tiene una longitud de 4,5 m.y un

ancho de 0,75m. Además se incluye en esta zona una estantería para neumáticos de 1,5

metros de longitud, colindante a la anterior.

Por último, las estanterías 4 y 5 son las de menor tamaño, 3,75 m cada una, pero

disponen de una buena ubicación. Están reservadas para la transmisión, frenos y

suspensión. Son estanterías similares a las anteriores, en la que las piezas se almacenan

en sus respectivas cajas.

El ancho de los pasillos requiere de unas dimensiones suficientemente grandes

como para introducir transpaletas o grúas porta motores entre las estanterías. Por ello se

ha diseñado el almacén con unos pasillos de 1,5 m de ancho entre las estanterías 1-4 y

5-2, que son las que pueden requerir de uso de maquinaria. Sin embargo, el pasillo de la

estantería 3 es algo inferior, 1,25 m ya que los componentes que se almacenan en esa

zona no requieren de uso de maquinaria debido a su reducido tamaño, por lo que solo

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 83

requieren de paso de operarios. El espacio total diseñado, consta de 7 x 6 m (ancho x

largo)

Se ha colocado una puerta doble con un ancho de 1,5 m que permite el paso

tanto de maquinaria como de herramientas y operarios.

En caso de no ser suficiente el espacio asignado, un almacén es muy versátil ya

que se podría redistribuir y jugar con la altura de las estanterías.

Plano 4 Almacén de materias primas

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 84

8.5.5 OFICINA DE DISEÑO Y DIRECCIÓN

Este espacio, está diseñado como zona de trabajo para albergar a 30 trabajadores

pertenecientes a los seis subconjuntos de diseño del monoplaza, además de un despacho

para el jefe de la planta, una sala de reuniones y un aseo.

Para evitar un excesivo flujo de personas por la planta de trabajo, las cuales

pueden ralentizar los procesos de montaje, se decide colocar esta zona de oficinas y

dirección en un segundo piso, al que se accede por unas escaleras de 1,20 m de ancho,

de acuerdo al Artículo 4.2.2. del Código Técnico de Edificación.

Estará situada a la izquierda del pasillo de entrada a la planta, a 0,75m de la

puerta a la misma, de esta manera no afectan al flujo de materiales que va desde el

almacén a la zona de montaje y mecanizado.

El tamaño total es de 23,5 x 7 m, en el que están incluidos una sala de reuniones

de 4 x 7 m, con una mesa de reuniones de 2 x 4 m con capacidad para 10 trabajadores,

además se incluye un proyector y una estantería de 2 metros de longitud. También se

encuentra el despacho del jefe de la planta de 3,5 x 4 m, con mobiliario de oficina como

una mesa de 1,5 m de longitud, además de un archivador, una estantería de 2 m y una

pequeña mesa auxiliar 0,40 x 0,40 m con una impresora. Además, se coloca en esta

planta un aseo de 3,5 x 2,1 m, con dos módulos de más de 0,85 m de ancho y longitud

de 1,5 m, de acuerdo al Manual del Ingeniero Hutte .El resto es espacio de trabajo de

diseño.

Además, dispone de un pasillo de 1,5 m de ancho que recorre toda la zona desde

el baño, hasta la sala de reuniones.

Se utilizan tres mesas de trabajo de 5,5 x 1,8 m para diez trabajadores cada una,

lo que supone un espacio de mesa por trabajador de 1,1 x 0,8 m.

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Plano 5 Oficina de Diseño y Dirección

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 86

8.5.6 OTRAS ZONAS DE LA PLANTA

Además de los espacios ya mencionados, hay otras zonas a resaltar:

Zona de descanso de los operarios, formada por un espacio de 23 m2, dispone de

una mesa para 6 personas y dos sofás.

Botiquín (2,5 x 3,5 m), dispone de una camilla de 1,8 m y una vitrina de 2 m de

longitud con útiles de primeros auxilios.

Aseos para operarios (1,7 x 3 m), formado por un módulo de 0,85 m de ancho y

1,5 m de longitud, de acuerdo al Manual del Ingeniero Hutte, además de un

urinario y un lavabo.

Vestuarios con un espacio útil de 2 x 3 m, en el que se encuentran 12 armarios

guardarropas de 3 x 0,5 m, además un banco de 0,3m de ancho y 2 m de

longitud.

Pasillo de entrada y salida de la planta (3 m de ancho).

Los planos de estas zonas se encuentran en el plano definitivo, debido a que

son los espacios que pueden moldearse en función de la ordenación de las otras

zonas

Como espacio importante a resaltar, el pasillo de entrada y salida de la

planta, ya que requiere de suficiente tamaño como para que el movimiento de

personas, piezas y productos terminados tenga la fluidez necesaria para un correcto

funcionamiento de la misma. Por este motivo, se ha diseñado un pasillo de 3 m de

ancho, a excepción de un pequeño tramo a la entrada, anterior a los almacenes cuyo

ancho se ve reducido debido a la presencia de las escaleras, sin embargo, esto solo

afecta a la entrada y salida de piezas cuyo flujo de materiales es mucho menor al del

interior de la planta. Aún así se dispone de 1,8 m, espacio suficiente por el que

pueden circular tanto operarios como vehículos acabados y piezas.

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8.6 DIAGRAMA DE RELACIÓN DE ESPACIOS

Llegados a este punto, se dispone de toda la información necesaria para

comenzar a realizar una distribución más o menos fiable de cómo debería ser la planta

en estudio.

Por un lado se tiene el diagrama de relación de actividades, que indica la

distribución que deberían tener las diferentes actividades en la planta, en función de la

importancia que haya entre dichas actividades. Por otro lado, se conoce el tamaño

necesario de cada una de las partes que conforman la planta.

El diagrama de relación de espacios, se encarga de unir estos dos conceptos

anteriores en una sola figura, de manera que se empiece a tener una imagen en cierta

medida real, de cuál sería el resultado buscado.

Como ya se vio en los apartados anteriores, no hay una forma o método

especifico de diseñar el diagrama. Como en todo el proceso de diseño y distribución de

una planta se sugieren maneras posibles de realizarlo.

En este caso, un posible método es el de la colocación a escala de cada una de

las actividades en el mismo orden que en el diagrama de relación de actividades y, si

además, se dispone ya del local donde va a ir distribuida la planta, se pueden considerar

también aquellos espacios muertos o zonas de escaleras o ascensores que pueda

requerir. De esta manera se obtendría prácticamente una solución.

En el caso en estudio, al no disponer de un local que limite la zona de trabajo, el

diagrama de relación de espacios se puede diseñar según mejor convenga en función del

diagrama de relaciones.

Este tipo de diagramas está destinado a distribuciones en planta muy complejas,

en las que obtener una buena solución es el resultado de cambios y variaciones, tanto en

la forma como en la distribución de la planta. Obtener una única solución y pensar que

es la mejor, puede conllevar a una mala distribución de la planta y evitar encontrar otras

mejores soluciones.

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Diagrama 5 Diagrama de relación de espacios (Fuente Realización Propia)

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8.7 EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE SOLUCIONES

Partiendo del diagrama de relación de espacios, el cual dispone del tamaño a

escala de las partes principales que componen la planta, se procede en este punto a

combinar los diferentes elementos para crear una solución lo mejor posible.

Para obtener diferentes alternativas, se dotará de movilidad a los centros de

actividades que posee la planta. Hay diversas maneras para poder realizar esto, la

opción idónea seria la utilización de algún programa informático en el que se

introduzcan las medidas de los centro de actividades y proporcione un conjunto de

posibles soluciones. Sin embargo, esta opción siempre será más compleja debido a que

no siempre es fácil conseguir un programa que lo realice.

Un aspecto a tener en cuenta es la seguridad de los trabajadores. El ahorro en

costos de espacio y la distribución que se elija para la planta no debe ser un motivo por

el que descuidar a los trabajadores de la misma. Para ello la distribución debe ser tal

que:

Los accesos, pasillos y salidas sean amplios y bien señalizados

Los operarios no deben estar cerca de zonas peligrosas

Prever un acceso fácil para los servicios de emergencia

No debe haber material peligroso (elementos cortantes,..) en las zonas de paso

Normalmente las personas encargadas de elegir una de las opciones, no han

estado presentes en todos los procesos llevados a cabo en la distribución de la planta,

por tanto hay muchos aspectos de ella que no conocen.

Un sistema utilizado es el uso de maquetas o planos en los que se muestre con

todo detalle las diferentes distribuciones posibles. En el caso de las maquetas, lo que se

busca especialmente con ellas no es una imagen exacta de cómo quedaría la

distribución, sino una manera de observar cómo se han solucionado los diferentes

problemas posibles.

El número de soluciones posibles no debe ser mayor de cinco. La manera de

elegir una u otra alternativa se basa en valorar de forma relativa los diferentes criterios

de elección y quedarse con aquella que cumpla con un mayor número de ellos.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 90

CRITERIOS DE ELECCIÓN DE DISTRIBUCIONES EN PLANTA

- Facilidad de expansión

- Flexibilidad

- Eficacia en la manipulación de materiales

- Utilización del espacio

- Seguridad

- Condiciones de trabajo

- Utilización de los equipos

- Facilidad de supervisión y control

- Inversión

- Coste de funcionamiento

En el caso en estudio, el número de soluciones posibles es reducido, debido a

que todo lo visto hasta ahora en los diagramas de relaciones, operaciones y el espacio

que se requiere para cada una de las zonas, llevan a un tipo de distribución que es la

mostrada a continuación, en la que la zona de mecanizado se encuentra enfrente de la

zona de montaje, los almacenes de entrada y salida están situados a la entrada y salida

de la planta y la zona de oficinas y mantenimiento, se encuentran tanto en la segunda

planta como en un espacio intermedio en la primera planta, accesible desde todos los

puntos de la misma.

Para el diseño de los planos se ha utilizado el software informático Visio

Professional.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 91

Plano 6 Primera planta

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Plano 7 Segunda planta

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 93

9 VALORACIÓN DEL RESULTADO OBTENIDO Y

PRESUPUESTO

Si se observa detenidamente el plano de la distribución de la planta a la que se

ha llegado como conclusión, se puede comprobar que cumple con la mayoría de

principios básicos vistos en el apartado 6.2 del presente proyecto.

En primer lugar, cabe decir que en el momento de la compra o alquiler del

terreno, se debe tener en cuenta un espacio reservado a posibles ampliaciones futuras

por si la demanda aumentara por encima de las expectativas actuales. Esta zona está

pensada para que se coloque en la pared opuesta a la puerta de entrada y salida de la

planta, de esta manera se podría ampliar las zonas de montaje y mecanizado.

En segundo lugar, la planta cumple perfectamente con el diagrama de relaciones,

esto quiere decir que aquellas zonas más relacionadas por las actividades que en ellas se

realizan, están situadas una al lado de la otra. Se observa en los almacenes de entrada y

salida de productos, que están colocados justo en la entrada y salida de la planta.

También se puede ver en las zonas de mecanizado y ensamblaje de piezas. Otras zonas

comunes como son el aseo, vestuarios, botiquín y la zona de descanso están situadas en

un punto intermedio de la planta, accesibles desde cualquier parte.

Otro de los principios que cumple esta distribución es que, a pesar de que no es

un cuadrado perfecto, su forma rectangular permite que la distancia entre cada uno de

los puntos de la planta sea la menor posible.

Por otro lado, se han tenido en cuenta, unos márgenes de espacios lo

suficientemente grandes para garantizar la mayor seguridad posible a los trabajadores

frente a la maquinaria empleada en cada zona.

Por último, cabe señalar la flexibilidad de la planta, ya que no solo se ha

diseñado con espacio suficiente como para cubrir un posible aumento de la demanda

esperada, sino que también, se dispone de diferentes alternativas de remodelación de la

misma, como ya se vio en la zona de mecanizado con la maquinaria y el espacio

disponible, en el almacén de entrada con las posibilidades que ofrecen las estanterías,

además del ya nombrado posible aumento de la superficie de trabajo.

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 94

A continuación, se muestra un presupuesto estimado para el primer año,

resultados a los que se ha llegado valorando los diferentes productos del mercado y las

características que se busca en ellos.

PRESUPUESTO AÑO 1:

Conceptos Cantidad

Año 1 Precio Unitario (€)

Importe Total(€)

Año 1

1.Reformas y

Acondicionamiento 517(m2) 120,00(m2) 62.040,00

2.Maquinaria 75.000,00

2.1.Torno CNC 1 20.000,00 20.000,00

2.2.Centro de

Mecanizado de 3

Ejes

1 30.000,00 30.000,00

2.3.Cortadora por

Agua 1 25.000,00 25.000,00

3.Utillaje, Herramientas,

etc. 6.760,00

3.1.Grúa de Motores 1 200,00 200,00

3.2.Equipo de

Soldadura 1 380,00 380,00

3.3.Sierra Radial 2 380,00 760,00

3.4.Elevador Portátil

de Vehículos 1 400,00 400,00

3.5.Dobladora de

Tubos de Acero 1 2.000,00 2.000,00

3.6.Mesa elevadora 2 600,00 1.200,00

3.7.Tornillo de

banco de trabajo 1 60,00 60,00

3.8.Juegos de llaves

planas 4 80,00 320,00

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 95

Conceptos Cantidad

Año 1 Precio Unitario (€)

Importe Total(€)

Año 1

3.9.Juegos de llaves

de tubo 4 40,00 160,00

3.10.Taladro 3 260,00 780,00

3.11.Otras

Herramientas 1 500,00 500,00

4.Mobiliario de Taller 3.200,00

4.1.Banco de

Trabajo 1 350,00 350,00

4.2.Estanterías

metálicas 19 150,00 2.850,00

5.Material y Mobiliario de

Oficina 41.580,00

5.1.Mesas de Oficina 6 545,00 3.270,00

5.2.Mesas de

Dirección 1 760,00 760,00

5.3.Cajoneras y

archivadores 7 200,00 1.400,00

5.4.Estantería de

oficina 4 220,00 880,00

5.5.Sillas de oficina 47 170,00 7.990,00

5.6.Sofá de oficina 2 550,00 1.100,00

5.7.Ordenadores

portátiles 30 700,00 21.000,00

5.8.Ordenadores de

Sobremesa 2 1.000,00 2.000,00

5.9.Proyector 1 300,00 300,00

5.10.Enrutador

inalámbrico 2 215,00 430,00

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 96

Conceptos Cantidad

Año 1 Precio Unitario (€)

Importe Total(€)

Año 1

5.11.Fotocopiadora 1 2.000,00 2.000,00

5.12.Impresora y

escáner 1 450,00 450,00

6.Otros inmovilizados

materiales

7.Software de Diseño 157.074,00

7.1Catia 1 15.800,00+ 2.844,00 18.644,00

7.2.Fluent 1 18.000,00 + 2.500,00 20.500,00

7.3.Ansys 1 78.770,00 + 14.120,00 92.890,00

7.4.Abaqus 1 25.040,00 25.040,00

TOTAL 345.654,00

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 97

PRESUPUESTO INVERSIÓN AÑOS 1-5:

Conceptos Cantidad

Año 1-5 Precio Unitario (€)

Importe Total(€)

Años 1-5

1.Reformas y

Acondicionamiento 517(m2) 120,00(m2) 62.040,00

2.Maquinaria 75.000,00

2.1.Torno CNC 1 20.000,00 20.000,00

2.2.Centro de

Mecanizado de 3

Ejes

1 30.000,00 30.000,00

2.3.Cortadora por

Agua 1 25.000,00 25.000,00

3.Utillaje, Herramientas,

etc. 10.360,00

3.1.Grúa de

Motores 2 200,00 400,00

3.2.Equipo de

Soldadura 2 380,00 760,00

3.3.Sierra Radial 4 380,00 1.520,00

3.4.Elevador

Portátil de

Vehículos

2 400,00 800,00

3.5.Dobladora de

Tubos de Acero 1 2.000,00 2.000,00

3.6.Mesa elevadora 3 600,00 1.800,00

3.7.Tornillo de

banco de trabajo 2 60,00 120,00

3.8.Juegos de llaves

planas 8 80,00 640,00

3.9.Juegos de llaves

de tubo 8 40,00 320,00

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 98

Conceptos Cantidad

Año 1-5 Precio Unitario (€)

Importe Total(€)

Años 1-5

3.10.Taladro 5 260,00 1.300,00

3.11.Otras

Herramientas 1 700,00 700,00

4.Mobiliario de Taller 3.700,00

4.1.Banco de

Trabajo 2 350,00 700,00

4.2.Estanterías

metálicas 20 150,00 3.000,00

5.Material y Mobiliario de

Oficina 41.580,00

5.1.Mesas de

Oficina 6 545,00 3.270,00

5.2.Mesas de

Dirección 1 760,00 760,00

5.3.Cajoneras y

archivadores 7 200,00 1.400,00

5.4.Estantería de

oficina 4 220,00 880,00

5.5.Sillas de oficina 47 170,00 7.990,00

5.6.Sofá de oficina 2 550,00 1.100,00

5.7.Ordenadores

portátiles 30 700,00 21.000,00

5.8.Ordenadores de

Sobremesa 2 1.000,00 2.000,00

5.9.Proyector 1 300,00 300,00

5.10.Enrutador

inalámbrico 2 215,00 430,00

5.11.Fotocopiadora 1 2.000,00 2.000,00

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 99

Conceptos Cantidad

Año 1-5 Precio Unitario (€)

Importe Total(€)

Años 1-5

5.12.Impresora y

escáner 1 450,00 450,00

6.Otros inmovilizados

materiales

7.Software de Diseño 335.090,00

7.1Catia 1 15.800,0+ 2.844,0 30.020,00

7.2.Fluent 18.000,00+2.500,00 30.500,00

7.3.Ansys 1 78.770 € + 14.120 149.370,00

7.4.Abaqus 25.040,00 125.200,00

TOTAL 527.770,00

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Diseño de la distribución en planta de las instalaciones de fabricación y montaje de un vehículo monoplaza de competición 100

10 BIBLIOGRAFÍA

Ilustración 3, Símbolos de la ASME: Richard Muther. ‘Distribución en planta’.

Editorial Hispano Europea.

Esquema SLP: Josep M. Vallhonrat y Albert Corominas. ‘Localización,

distribución en planta y manutención’. Editorial Productica.

Pierre Michel. ‘Distribución en planta’. Ediciones Deusto.

Ilustración 6-16 :Cost Summary 2015.

Diseño de la planta : Programa informático’ Visio Professional’.

Código Técnico de Edificación

Hutte. ‘Manual del Ingeniero’. Editorial Gustavo Gili

Ilustración 2 :http://arusteam.com/portada/

Ilustración 1: http://www.brsmotorsport.de/

Ilustración 4,5: http://ingenieriaestandarudea.com.