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Distribución en Plantas

Manejo de Materiales y Distribución en Planta

Ing. Gustavo Grimolizzi

La distribución en planta comprende la organización física de las plantas industriales y centros de servicios, de una unidad nueva o de una reformulación de una planta existente, comprendiendo el espacio para para toda la actividad productiva y de soporte.

Este estudio comprende desde una distribución de planta completa a uno que se circunscribe a un sector de la misma

Introducción

Ubicación de la Planta

Disposición de la Planta

Administración del

Material

Planeación de

Instalación

FABRICA

Sistemas de Instalación

de la Planta

Diseño de la Planta

La distribución en planta conjuntamente con el ordenamiento productivo deberá definir los espacios necesarios para:

• El movimiento de materiales

• Almacenamiento

• Equipos o líneas de producción

• Equipos industriales

• Administración

• Servicios para el personal

• Sistemas y Servicios de la Planta

Introducción

La distribución en planta no es un resultado final ni un objetivo en sí mismo, sino que es un instrumento para lograr los objetivos de la cadena de valor, mejoramiento de la producción, reducción de costos, mejorar la cadena logística y la satisfacción del cliente, otros.

Para lograr la que la distribución de planta alcance los objetivos finales, se plantean principios básicos u objetivos para la planificación de la distribución en planta

Principios básicos de la distribución en planta

1. Satisfacción y de la seguridad. – A igualdad de condiciones, será siempre más efectiva la

distribución que haga el trabajo más satisfactorio y seguro para los trabajadores.

2. Principio de la integración de conjunto. – La mejor distribución es la que integra a los hombres,

materiales, maquinaria, actividades auxiliares y cualquier otro factor, de modo que resulte el compromiso mejor entre todas estas partes.

3. Mínima distancia recorrida. – A igualdad de condiciones, es siempre mejor la distribución que

permite quela distancia a recorrer por el material sea la menor posible.


4. Circulación o flujo de materiales. – En igualdad de condiciones, es mejor aquella distribución que

ordene las áreas de trabajo de modo que cada operación o proceso esté en el mismo orden o secuencia en que se transformen, tratan o montan los materiales.

5. Principio del espacio cúbico. – La economía se obtiene utilizando de un modo efectivo todo el

espacio disponible, tanto en horizontal como en vertical.

6. Principio de la flexibilidad. – A igualdad de condiciones será siempre más efectiva la

distribución que pueda ser ajustada o reordenada con menos costo o inconvenientes.


7. Expansión. – Se deberá prever en la distribución las futuras expansiones

planificadas y un plan de contingencias para aquellas no previstas.

8. Uniformidad. – División clara y uniforme de las diferentes áreas,

especialmente cuando estas estén separadas por elementos físicos.

9. Versatilidad. – Facilidad de adaptación a los cambios de productos y

mejoras de procesos.


Dependiendo del Producto / Servicio y el Proceso se definen tres Tipos Básicos de distribución en planta:

– Distribución por Posición Fija del Material

– Distribución por Proceso o Distribución por Función

– Distribución por Producto o Producción en Línea

Tipos de Distribución de Plantas

Volumen

Medio

Bajo

Variedad

Alto Medio Bajo

Ubicación Fija

Por Productos

Por Familia de

Productos

Por Procesos

Distribución por Posición Fija

Mano de Obra Soldar Montar Pintar

Mat

eri

ale

s Eq

uip

os

Es una distribución donde el componente principal permanece fijo en un lugar. Todas las herramientas, equipos, mano de obra, insumos y servicios son llevados a la posición.

El montaje completo del semielaborado o el producto terminado se realiza en el lugar de emplazamiento.


A diferencia de las otras distribuciones las estaciones de trabajo llegan al material.

Se usa para el montaje de grandes unidades como algunas aeronaves, barcos, grandes equipos y casi toda la construcción civil.

Si bien este tipo de distribución está relacionada con grandes productos y equipos, no están limitados a estas aplicaciones.



Ventajas Desventajas

Se reduce el movimiento de los materiales

Aumenta el movimiento de equipamiento y mano de obra

Existe una única responsabilidad en equipos y operaciones

Requiere en general mayor espacio en la locación

Mejora aspectos de calidad dado que un equipo realiza todo el trabajo

Requiere de una supervisión general

Muy flexible a los cambios de diseño, mezcla de productos y Volumen

Genera más trabajo en proceso

La calificación de la mano de obra es variada ya que confluyen una gran diversidad de actividades

Requiere mayor coordinación y control con el programa de fabricación

Ejemplo: Montajes de calderas, edificios, barcos. torres de tendido eléctrico y, en general, montajes a pie de obra.

Distribución por Proceso / Función

PINTADO RECTIFICADO

FRESADO

MONTAJE

MECANIZADO

SOLDADO

ALMACEN ALMACEN

A

B

C

En esta distribución se realiza agrupando los procesos similares dentro de un departamento, habiendo un alto flujo de materiales entre departamentos, pero no dentro de cada uno de los mismos.

Se utiliza cuando el volumen de producción no justifica una distribución por producto o familia de productos


Permite tener un itinerario variable del material, optimizando la ocupación de las máquinas.

Es muy versátil, siendo posible fabricar en ella cualquier elemento con las limitaciones inherentes a la propia instalación.

Es la distribución más adecuada para la fabricación intermitente ó bajo pedido, facilitándose la programación de los puestos de trabajo al máximo de carga posible.




Mayor ocupación de las máquina Mayor manejo de materiales

Se puede utilizar maquinaria genérica y no específica

Control más sofisticado de la producción

Flexible en la asignación de la mano de obra

Mayor material en proceso

El incentivo logrado por cada operario es únicamente función de su rendimiento personal

Requiere mano de obra y supervisión calificada

Dado las múltiples máquinas que realizan tareas similares, una avería no para la producción

Procesos de producción más extensos

Ejemplo: Taller de fabricación mecánica, en el que se agrupan por secciones: tornos, mandriladoras, fresadoras, taladradoras.

Distribución por Familia de Productos

PRODUCTO A

PRODUCTO C ALMACEN ALMACEN

PRODUCTO B

Se basa en el agrupamiento de piezas similares que forman una familia de productos.

La familiaridad la da el proceso productivo similar, o sea mismas máquinas de proceso, de manejo de materiales y herramientas

A la familia de productos Tompkins la llama seudo producto y la agrupación de máquinas y equipos para su manufactura se llama celda de fabricación

El flujo es intenso intra departamento pero bajo entre los departamentos

Distribución por Familia de Producto

La implementación exitosa de las celdas de fabricación requiere

– Selección de máquinas y piezas para una celda específica

– Diseño de la celda, teniendo en cuenta la disposición de la celda, las necesidades de producción y el manejo de los materiales.

– Control de operación, establece los tamaños de lote, cantidad y tipo de operarios, control de la producción (push o pull)

– Métodos de control de desempeño




Mayor ocupación de las máquina Requiere supervisión general

Flujos más uniformes y recorridos más cortos (comparado con distribución por proceso)

El equipo de trabajo debe dominar todas las operaciones. Mas especialización

Forma una buen clima de trabajo por equipo

Control de producción deberá equilibrar el flujo de las celdas

Combina las ventajas de las distribuciones por proceso y producto

Algunas desventajas de las distribuciones por proceso y producto

Comúnmente se utiliza equipamiento de uso general

Si el flujo intra celda no es controlado provoca acumulación de materiales

Ejemplo: fabricación de computadoras, electrodomésticos.

Distribución por Producto / Producción en Línea

En la distribución por Producto, este se manufactura en un área, similar a la distribución por posición fija, pro en este caso el Producto se mueve se basados en la secuencia de operaciones del proceso.

Los puestos de trabajo se ubican según el orden implícitamente establecido en el diagrama analítico de proceso. Con esta distribución se consigue mejorar el aprovechamiento de la superficie requerida para la instalación.


EL material en curso de fabricación se desplaza de un puesto a otro, lo que conlleva la mínima cantidad del mismo (no necesidad de componentes en stock) menor manipulación y recorrido en transportes, a la vez que admite un mayor grado de automatización en la maquinaria.

Se obtienen menores tiempos unitarios de fabricación que en las restantes distribuciones.


Se debe lograr un equilibrio ó continuidad de funcionamiento. Para ello se requiere que sea igual el tiempo de la actividad de cada puesto, de no ser así, deberá disponerse para las actividades que lo requieran de varios puestos de trabajo iguales. Cualquier avería producida en la instalación ocasiona la parada total de la misma, a menos que se duplique la maquinaria. Cuando se fabrican elementos aislados sin automatización la anomalía solamente repercute en los puestos siguientes del proceso.



Poco stock de material en proceso Baja flexibilidad a los cambios de productos

Corto tiempo de producción por unidad

Una estación de trabajo fuera de servicio detiene la línea de producción

Bajo requerimiento de manejo de materiales

La estación más lenta determina la velocidad de la línea

Mano de obra menos calificada Se requiera una supervisión general

Control de la producción en forma simple

Mayor inversión inicial en equipos de manejo de materiales

Ejemplo: industria automotriz.


Posición Fija – Operaciones, equipos y herramientas sencillas

– Bajo volumen de producción

– Montaje del producto in situ

– Costo de movimiento del producto elevado

– Control de Calidad centralizado

Guía Básica para Seleccionar el Tipo de Distribución

Por Proceso / Función – Máquinas y equipos de porte no trasladables

– Fabricación de gran variedad de Productos

– Demanda baja o variable con picos y valles

– Operaciones con tiempos diferentes


Por Producto / Línea de Producción

– Grandes volúmenes de producción

– Producto estandarizado

– Demanda estable

– Equilibrio de flujo de producto


Richard Muther, quien sistematizara el estudio de la distribución en planta, ha desarrollado una guía de conceptos a tenes en cuenta para el planeamiento efectivo de la distribución en planta.

Estos conceptos son aplicables a cualquier tipo de distribución y cualquier tipo de planta o centro de servicios a diseñar, siempre teniendo en cuenta el material o servicio en cuestión

Conceptos Guía para una Distribución Efectiva

Cada distribución se basa en: – Relaciones: grado de cercanía necesaria entre los

procesos, departamentos, máquinas, productos, servicios, etc.

– Espacio: cantidad, tipo y forma de la configuración para acomodar todos los elementos del proceso productivo

– Ajuste: Disposición de los elementos más adecuados, económicamente óptimos y REALISTAS.


A B

C

D

A

B

C

D A D

C

B

Los requisitos básicos son:

– Producto: QUE se debe fabricar

– Cantidad: CUANTO volumen a fabricar de cada producto

– Ruta: COMO se va a fabricar el producto

– Apoyo: CON QUE se va a transformar el producto

– Tiempo: CUANDO, POR CUANTO tiempo se a fabricar el producto


Mientras más cercana sea la secuencia de tareas, más se optimiza el manejo de materiales

– Distancias más cortas

– Menor materiales en proceso

– Mayor Velocidad de flujo


A B

C D

A

B

C D

El análisis de Producto / Cantidad / Ruta son la base para determinar el tipo de distribución básica

– Producto / Cantidad: tipo de distribución

– Producto / Ruta: forma de disponer los productos en la ruta

– Cantidad / Ruta: el volumen del producto se compara con la ruta, siendo que a mayores volúmenes las rutas deben se más cortas.


Las distribuciones básicas derivan del factor dominante del producto, de la ruta, y la cantidad

– Posición Fija: el producto es de costosa movilidad

– Por Proceso: el predominante es la ruta o proceso

– Por Producto: la cantidad de producto es el factor dominante.


Las relaciones de cercanías por flujo del producto son esenciales para la distribución. Pero hay que tener en cuenta las cercanías cuando no hay relaciones de flujo

El espacio físico es función del proceso que aloja – Espacios diferentes Procesos diferentes

– Espacios diferentes costos diferentes

– Espacios diferentes costos de mantenimiento diferentes

– Espacios iguales facilita las reconversiones


A mayor costo de instalación de un equipo, mayor deberá ser la seguridad del espacio, ya que su traslado implica grandes inversiones

Cuando los productos sean voluminoso y en mucha cantidad, se deberá poner especial foco en el patrón de flujo, Directo, U, S, W, L, Peine.


Las buenas prácticas indican que la distribución en planta debe realizarse en cuatro fases:

– Ubicación

– Planificación General

– Planificación Detallada

– Instalación


Existen diferentes métodos o técnicas para encarar un proyecto de distribución, en todos se deben tener en cuenta los factores dominantes del proceso, estos son genéricamente:

– Factor Material

– Factor Máquina

– Factor Hombre

– Factor Movimiento

– Factor Servicio

Técnicas de la Distribución en Planta

Factor Material

– En este factor es fundamental a considerar el tamaño, forma, volumen, peso y características físicas y químicas de los mismos, dado que impactan en los métodos de producción, manejo y almacenamiento.

– El éxito en una distribución de planta dependerá fundamentalmente del correcto dimensionamiento del manejo de los distintos productos y materiales con los que se trabaja


Factor Maquinarias

– La información de los procesos, maquinaria, utillaje y equipos auxiliares son de vital importancia.

– La importancia de los procesos radica en que éstos determinan directamente los equipos y máquinas a utilizar y ordenar.

– En lo que se refiere a la maquinaria, se habrá de considerar su tipología y el número existente de cada clase, así como el tipo y cantidad de equipos y utillaje.


Factor Maquinarias

– El conocimiento de la maquinaria implica:

• Espacio requerido, forma, altura y peso, cantidad

• Cantidad y Calificación de operarios requeridos

• Riesgos de Salud Seguridad y Medio Ambiente

• Servicios Auxiliares para las máquinas y personal


Factor Hombre

– La mano de obra ha de ser ordenada en el proceso de distribución de forma completa, es decir la directa, la de supervisión y servicios auxiliares, Considerando

• La seguridad y Salud de los empleados

• El confort, que implica luminosidad, ventilación, temperatura, ruidos, etc.

• La cualificación , flexibilidad y del personal requerido en cada momento y el trabajo que habrán de realizar.


Factor Movimiento – Los movimientos no son operaciones productivas, pues no

añaden ningún valor al producto. Debido a ello, hay que intentar que sean mínimos, buscando la eliminación de manejos innecesarios y antieconómicos.

– Uno de los objetivos que se persiguen al estudiar la distribución en planta es conseguir que la circulación de los materiales sea fluida a lo largo de la misma, evitando así el costo que suponen las esperas y demoras que tienen lugar cuando dicha circulación se detiene en forma no programada.

– Las esperas y demoras programadas hacen necesario que sean considerados los espacios correspondientes


Factor Servicios – Los servicios auxiliares permiten y facilitan la actividad

principal

– Servicios relativos al personal • Vías de acceso, protección contra incendios, primeros

auxilios, supervisión, seguridad, etc.

– Servicios relativos al material • Inspección y control de calidad

– Servicios relativos a la maquinaria • Mantenimiento y distribución de líneas de energía.

– Es especialmente importante que el espacio ocupado por dichos servicios asegure su eficiencia y que los costos indirectos que suponen queden minimizados.


Al encarar un proyecto de distribución de planta o departamento deberán tenerse en cuenta tres puntos fundamentales: – Flujo

– Espacio

– Relación de actividades

El conocimiento de estos tópicos permitirá elaborar un plan de distribución y manejo de materiales acorde a las necesidades de los productos a realizar.


Patrones de Flujo: es el movimiento que realiza sistematizado y ordenado durante el proceso de fabricación y distribución.

El FLUJO depende: – Tamaño de lote – Cargas unitarias – Equipos de Producción – Estrategia de Manejo de Materiales – Disposición del Edificio – Configuración del Edificio – Disposición de las Almacenes – Configuración de las Almacenes


El flujo comprende fundamentalmente dos partes que son el flujo físico que conlleva la distribución y el manejo de materiales, y el flujo de la información que implica el diseño de los sistemas ERP.

Control de la Producción

Almacén

Administración de Materiales

Fabricación Montaje

Programa de Producción

Orden de Fabricación

Pedido de Materiales

Saldo STK Materiales

Suministros

Ventas

Saldo STK Producto

Saldo STK Producto

Solicitud de Compra


Flujo entre de Departamentos

– Es el determinado por el flujo general dentro de la planta.

– Las buenas prácticas determinan seis tipos de flujos básicos, que generalmente combinados determina el flujo general de la planta

– La ubicación de la entrada / salida de la planta es básica para la elección del patrón correspondiente



Línea recta Forma de U

Forma de S Forma de W

Forma de L

Forma de Peine

Flujo entre de las estaciones de trabajo

– El patrón de flujo depende del tipo de configuración del sector de trabajo, se por producto, familia de productos o por proceso.

Una Tras otro

Uno a espaldas de Otro

Uno a enfrente de Otro

Circular

Ángulo irregular


Planificación del Flujo


Flujo Eficaz entre Departamentos

Flujo eficaz entre puestos de trabajo (Intra departamento)

Flujo eficaz en el puesto de trabajo

Planificación del Flujo

– La planificación eficaz resulta de combinar los patrones de flujo definidos en el departamento con los sectores de circulación para obtener un movimiento progresivo y con las mínimas interferencias desde origen a destino.

– El flujo eficaz combina este movimiento a los factores material, personas e información.

– Jerarquía del flujo eficaz


Medición de Flujo:

– Un factor determinante en la distribución de planta es el flujo entre departamentos y la medida de este es la forma de enfocar la distribución

– Las medidas del flujo en la distribución de planta tienen se rea liza de manera no solo para determinar el patrón sino el volumen • Cantidad de piezas por hora

• Tn por día

• Unidades terminadas por día

• Otros


Medición Cuantitativa de Flujo:

– La manera más práctica de realizar la medición es en términos de unidades equivalentes trasladadas, es decir que cuando se tienen unidades de tamaños, formas y pesos diferentes es conveniente llevarla a una unidad única de igual comparación.

– Es decir si en una planta debo trasladar tres productos y el producto C es casi el doble de grande de los A y B, lo que mover C equivale a mover 2 A o B, cuando consideramos los movimientos de C los duplicamos para transformando el flujo de C en una unidad equivalente a los flujos de A y B.


Tabla Desde – Hacia:


Relación de Actividades – El flujo por si solo no alcanza para una correcta

distribución de planta, existen rezones que hacen necesarios otros parámetros. • Los servicios de apoyo deben integrarse al proceso, es

decir oficinas, baños vestuarios, otros servicios no productivos deben estar integrados

• Dependiendo del proceso el flujo de materiales no es relevante (industria de circuitos electrónicos)

• En los procesos de servicios los flujos no son determinantes o

• Existen razones para que ciertas operaciones se mantengan alejadas


RELACION DE ACTIVIDADES

– Gráfica de Relación: es una semi-matriz donde se registran todas las tareas, actividades y áreas para registrar las relaciones que guardan con las demás y el grado de necesidad de cercanía.

• Cada Intersección ascendente se divide en la parte superior donde se indica en grado de cercanía y en la parte inferior se indica el motivo

• El grado usualmente se califica con letras y el motivo con números


RELACION DE ACTIVIDADES

– Se detallan los motivos más comunes para calificar

• Flujo de materiales e información

• Grado de Contacto de la mano de obra

• Uso común de instalaciones y equipos

• Uso de mano de obra en común

• Supervisión y control

• Ruido, polvo, emisiones, riesgos

• Distracciones e interrupciones

• Requerimientos de la dirección

Relación de Actividades

– El ESPACIO depende: • Tamaño de lote

• Sistema de Almacenamiento

• Tipo y Tamaño de los Equipos de Producción

• Tipo y Tamaño de los Equipos de Manejo de Materiales

• Disposición y Configuración del Edificio

• Disposición y Configuración de las Almacenes

• Organización de los Sectores de Apoyo y Administración

• Áreas de Servicios al Personal – Comedores

– Vestuarios

– Esparcimiento

– Estacionamiento


Espacio

– La determinación del espacio es el Key Point de la distribución de planta, dado que al diseño se estima para una proyección de 5 / 10 años, pero los cambios drásticos del condiciones de mercado y tecnológicos hace inciertas la proyecciones

– Por otro lado la llamada ley de Parkinson, “Las cosas crecerán hasta ocupar todo el espacio disponible antes del tiempo previsto”.


Espacio

– Una proyección de requerimientos de espacio eficaz se desarrollara de abajo hacia arriba, es decir:

Puesto de Trabajo – Sección – Planta

– Las necesidades de espacio son difíciles de establecer, Muther recomienda cinco métodos para el cálculo de los espacios


Espacio

– Cálculo: determina el espacio por cada pieza o máquina, incluyendo espacio para la mano de obra, materiales, mantenimiento y pasillos. Esto se multiplica por el número de piezas o máquinas

– Conversión: determinar el espacio usado actualmente por máquina o área, recalcúlelo para el proceso optimizado y proyéctelo para el requerimiento futuro


Espacio – Bosquejo de Distribución: realizar una distribución

preliminar y pormenorizada a escala, esto dará idea de las necesidades de espacio aproximado. Iterar hasta obtener los valores definitivos

– Estándares: determinar áreas estándar para actividades o procesos repetitivos, de manera de definir los espacio necesarios. Este sistema es muy usado en distribución de oficinas y prestación de servicios como bancos y hospitales

– Tendencia y proyección: resulta de proyectar los estándares


Espacio – En la práctica suelen utilizarse la combinación de

varios métodos y además se deben calificar las necesidades de áreas de proceso, en función del requerimiento de espacios, normalmente en escala de 1 a 5 donde cada extremo de escala es absolutamente necesario y las que pueden reducirse.

– Siempre es necesario resumir los requerimientos en una planilla comparativa


En general se acostumbra a ha hacer primero el lay out y luego el sistema de manejo de materiales.

Si bien la disposición impacta sobre el manejo, determinadas consideraciones para el manejo impactan en la disposición: – Almacenamiento centralizado o descentralizado del

producto en proceso

– Manejo de trayectoria fija o variable

– Unidad de manejo planificada

– Grado de automatización

– Nivel y forma de control de los inventarios

Determinación del tipo de distribución

Cada una de las decisiones antes enunciadas afecta a los requerimientos en la distribución de. – Espacio

– Equipo

– Mano de Obra

– Proximidad de funciones

El concepto de “primero la disposición” deriva de la aplicación errónea del principio “mientras menos mejor” en el manejo de materiales, pero la experiencia indica que en términos de cantidad de veces si menos es mejor, pero no en términos de distancia.


¿Qué se hace primero, el sistema de manejo de materiales o la distribución de la planta? – La respuesta es AMBOS EN SIMULTANEO

Pero dada la complejidad del diseño casi siempre se aplica un proceso secuencial, por eso las mejores prácticas enseñan que deben prepararse varias disposiciones alternativas con un sistema de manejo a medida de cada una de ellas.

La elección del sistema de distribución será la de mayor rendimiento de cada plan conjunto.


La generación de alternativas de Lay Out le dará al planificador una base para comprender el flujo y las relaciones del proceso, de manera de poder seleccionar la mejor posible.

Desarrollaremos diferentes métodos para para la distribución de Planta

Modelos de Planificación de la Disposición de Planta

Modelos de Planificación de la Disposición de Planta

Convencimiento de que la solución es adecuada

Presentación

del Problema

Análisis Búsqueda

de Soluciones

Elección

de Soluciones

Decisión sobre

El nuevo diseño

Evaluación Observaciones a

solución

Especificación

Desarrollo un procedimiento para la disposición de la planta que emplea como base la relación de actividades, para ello lo cual diseño un diagrama específico donde se explicita: – Grado de relación: se establece cual es la relación

de cercanía entre dos departamentos

– Motivos del Grado de Relación: con esto se fundamenta el grado de relación y sirve para optar por alternativas en la distribución

Planificación Sistemática de la Distribución SPL Método Muther

Paso 1

– LOCALIZACIÓN:

• En este primer momento debe decidirse la ubicación del área a organizar.

• El proceso para determinar la localización, se lleva a delante mediante la ponderación de valores


Paso 2 – PLAN GENERAL DE DISTRIBUCIÓN:

En base a los datos originales, la comprensión del proceso y las relaciones entre actividades se efectúa:

• Análisis del Flujo de Materiales (Desde – Hacia).

• Análisis de la Relación de Actividades (tabla de relación de actividades.

• Se desarrolla un diagrama de relaciones, que ubica las actividades en el espacio.

• Se determina los requerimientos de espacio para cada actividad.


Paso 2

– PLAN GENERAL DE DISTRIBUCIÓN: • Se desarrollan plantillas de espacio para cada actividad • Se construye el diagrama de Relaciones de Espacio, que

resulta de superponer las plantillas de espacio en el diagrama de relaciones.

• Con base a las limitaciones prácticas se evalúan varias alternativas de solución en disposición de bloques.

• Se identifica y recomienda la alternativa más adecuada.


Paso 3 –PREPARACIÓN EN DETALLE:

• Se planifica donde localizar cada pieza de maquinaria o equipo, materiales, personal, servicios auxiliares, pasillos, estantes de almacenaje, etc.

• Plan de distribución detallado por área. • Se repite el mismo patrón de procedimiento en

el Paso 2


Paso 4 – INSTALACIÓN:

• Planear la instalación y ejecutar las acciones necesarias para llevarla a cabo. En esta etapa se realizan los ajustes conforme se van colocando los equipos.


Datos originales y actividades

Análisis Producto - Cantidad

Flujo de materiales

Procesos Productivos

Relaciones de actividades

entre áreas funcionales

Diagrama de relaciones

Requerimiento de espacio Espacio disponible

Diagrama de relaciones de espacio

Limitaciones prácticas

Desarrollar disposiciones alternas

Evaluación

Consideraciones de Modificación

Análisis

Búsqueda

Selección


Relevamiento de las necesidades de relaciones entre áreas funcionales


Diagrama de Relaciones Diagrama de Relaciones de Espacio


Si bien el SPL es relativamente directo, no significa que no surjan dificultades. Tiene problemas como asignar de antemano las relaciones de actividades y el uso de cercanía como criterio para medir la correcta distribución.

La conversión del diagrama de relaciones de espacio en varias disposiciones factibles NO es un proceso directo, la intuición, el razonamiento y la experiencia son factores determinantes en el proceso.

El SPL se puede emplear para la disposición de departamentos y luego para la planificación de cada departamento.


Propone la secuencia: 1. Obtener los datos básico 2. Analizar los datos básico 3. Diseñar el proceso productivo 4. Planificar el esquema de flujo de materiales 5. Considerar un plan maestro de manejo de materiales 6. Calcular los requerimientos de equipos 7. Planificar las estaciones de trabajo individuales 8. Seleccionar el equipo específico para el manejo de

materiales 9. Coordinar grupo de operaciones relacionadas 10. Diseñar relaciones entre actividades

Procedimiento Apple de Distribución J.M.Apple, Plant Lay Out & Material Handling, 3ra ed. 1977

Propone la secuencia: 11. Determinar los requerimientos de Almacenamiento 12. Planificar las actividades de servicios y auxiliares 13. Establecer requerimientos de espacio 14. Asignar las actividades al espacio total 15. Considerar los tipos de construcciones 16. Desarrollar una disposición maestra 17. Evaluar, ajustar y revisar la disposición con las personas

adecuadas 18. Aprobar el plan revisado 19. Instalar la disposición 20. Dar seguimiento a la instalación


Apple indica que estos pasos no siempre siguen la sucesión dada: – Dado que no hay dos diseños idénticos de una

disposición, tampoco son iguales los procedimientos para diseñarlos. Siempre habrá que avanzar y retroceder entre estos pasos, antes de que sea posible completar uno anterior que se analizaba. Asimismo, se retrocederá a un paso ya realizado, para volver a revisar o reelaborar una parte, debido a un descubrimiento no previsto. [1,p.14]


La ubicación de los departamentos, basada en la calificación de cercanía o al flujo de materiales, puede ser llevada a un algoritmo.

Los algoritmos basados en computadoras no pueden reemplazar el criterio ni la experiencia del Planificador, pero mejoran la productividad de este.

La mayoría de algoritmos son diseñados por Universidades no existiendo la versión comercial.

La mayoría de productos comercial son para evaluar una disposición, no obstante mejoran la productividad del Planificador

Enfoques Algorítmicos

Se clasifican según el Objetivo de su “Función Objetivo”: – Basado en las Distancias: Minimizar la suma de

flujos por las distancias • Utiliza los datos de flujo como los expresado en una

tabla Desde-Hacia.

– Basado en las Adyacencias: Maximizar la calificación de Adyacencias. • Utiliza los datos cualitativos derivados de la tabla de

relaciones.

Clasificación de los Algoritmos

El tiempo invertido, para la obtención de datos, aumenta rápidamente con el número de departamentos a distribuir

La tabla de relaciones se basa en calificaciones dada por los usuarios y el analista debe resolver en forma consensuada las inconsistencias generadas.

Cuando los departamentos sobrepasan los 20 las tablas Desde-Hacia y de Relaciones, se vuelven de poca utilidad

Los Datos

El objetivo es MINIMIZAR el unitario por movimiento entre departamento

Algoritmo basado en la Distancia

Sea: – m= número de departamentos – fij= flujo del departamento i al departamento j

expresado en cantidad de cargas unitarias desplazadas por el tiempo unitario.

– cij= costo de mover una carga unitaria una unidad de distancia del departamento i al departamento j

– dij= distancia del departamento i al departamento j. En muchos algoritmos, dij se mide en forma rectilínea entre centroides del departamentos, también se puede medir según la estructura particular de pasillos si se especifíca.


El valor cij, en la ecuación, es independiente del equipo de manejo y se relaciona en forma lineal con la longitud.

En caso donde los valores de cij no satisfacen los supuestos anteriores, se puede establecer cij=1 para todos las relaciones ij y solo se minimiza el producto fij*dij.

En algunos casos se puede ponderar los valores de cij en función del tamaño, peso, dificultad de manejo u otros.


El objetivo es Maximizar la relación de adyacencia entre departamento

Algoritmo basado en la Adyacencia

Sea:

– m= número de departamentos

– fij= flujo del departamento i al departamento j expresado en cantidad de cargas unitarias desplazadas por el tiempo unitario.

– xij= 1 cuando el departamento i es adyacente al departamento j

– xij= 0 cuando el departamento i NO es adyacente al departamento j



• El cálculo de adyacencia es útil para la comparación de dos o más disposiciones, en realidad lo que más se busca es evaluar la eficiencia de una disposición determinada. Esto lo logra con el cálculo de la calificación de adyacencia normalizada, que se obtiene dividiendo por el flujo total de Planta.

• Como resultado la ecuación de adyacencia normalizada tendrá valores entre 0 y 1 donde la mayor eficiencia de la misma se da cuando el valor se aproxima a 1.

El objetivo basado en adyacencia se utiliza en varios algoritmos, y siendo el objetivo fácil de manejar, pero no suele ser una medida completa de la eficiencia de la disposición porque no toma en cuenta la distancia entre los departamentos no adyacentes. Por lo tanto es posible crear dos disposiciones que tienen calificaciones de adyacencia iguales o similares, pero las distancias en términos de viajes de flujos de piezas diferentes.


Es un algoritmo para optimizar una distribución existente.

Aunque se puede usarse tanto para el objetivo de la adyacencia como el de distancia, preferentemente se usa para este último.

Todos los departamentos deben tener áreas iguales

El costo entre dos departamentos adyacentes es 1 y se incrementa en una unidad por cada departamento traspasado.

Método de Intercambio Pareado

El método establece que para cada iteración, se evalúen todos los intercambios factibles en las ubicaciones de los pares de departamentos y se selecciones el que produzca la mayor reducción de costo total.

Para la siguiente iteración se toma el conjunto que generó el mínimo en la anterior

Cuando en una iteración el valor más bajo obtenido es mayor al de la iteración anterior, se termina el procedimiento y se adopta el valor mínimo de la iteración anterior.

Método de Intercambio Pareado

Disposición Inicial

Matriz de flujo de Materiales

Función Objetivo (costo total)

Método de Intercambio Pareado Ejemplo

1 2 3 4

Al / Del 1 2 3 4

1 -- 10 15 20

2 -- 10 5

3 -- 5

4 --

TC1234=10(1) + 15(2) + 20(3) + 10(1) + 5(2) + 5(1) = 125

Primera Iteración – Los intercambios factibles son 1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-4

TC2134(1-2)=10(1) + 10(2) + 5(3) +15(1) + 20(2) + 5(1) =105

TC3214(1-3)=10(1) + 15(2) + 5(3) + 10(1) + 5(2) + 20(1) =95

TC4231(1-4)= 5(1) + 5(2) + 20(3) +10(1) +10(2) +15(1) =120

TC1324(2-3)=15(1) + 10(2) + 20(3) + 10(1) + 5(1) + 5(2) =120

TC1432(2-4)= 20(1) + 15(2) + 10(3) + 5(1) + 5(2) + 10(1) =105

TC1243(3-4)=10(1) + 20(2) + 15(3) + 5(1) + 10(2) + 5(1) =125


Seleccionamos la disposición del par 1-3 Se pasa a la siguiente Iteración

– Los intercambios factibles son 1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-4

TC3124(1-2)= 15(1) + 10(2) + 5(3) + 10(1) + 20(2) + 5(1) =105

TC1234(1-3)=10(1) + 15(2) + 20(3) + 10(1) + 5(2) + 5(1) =125

TC3241(1-4)=10(1) + 5(2) + 15(3) + 5(1) + 10(2) + 20(1) =110

TC2314(2-3)= 10(1) + 10(2) + 5(3) + 15(1) + 5(2) + 20(1) =90

TC3412(2-4)= 5(1) + 15(2) + 10(3) + 20(1) + 5(2) + 10(1) =105 TC4213(3-4)= 5(1) + 20(2) + 5(3) + 10(1) + 10(2) + 15(1) =105

3 2 1 4


Seleccionamos la disposición del par 2-3 Se pasa a la siguiente Iteración

– Los intercambios factibles son 1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-4

TC1324(1-2)=15(1) + 10(2) + 20(3) + 10(1) + 5(2) + 5(1) =120

TC2134(1-3)=10(1) + 10(2) + 5(3) + 15(1) + 20(2) + 5(1) =105

TC2341(1-4)= 10(1) + 5(2) + 10(3) + 5(1) + 15(2) + 20(1) =105

TC3214(2-3)=10(1) + 15(2) + 5(3) + 10(1) + 5(2) + 20(1) =95

TC4312(2-4)=5(1) + 20(2) + 5(3) + 15(1) + 10(2) + 10(1) =105

TC2413(3-4)=5(1) + 10(2) + 10(3) + 20(1) + 5(2) + 15(1) =100

2 3 1 4


Dado que el costo más bajo es 95 de la última iteración y es superior al de 90 de la segunda iteración, se ha alcanzado el mínimo posible.

La disposición final es:

La disposición final se conoce como una disposición 2-opt, porque no hay intercambios en los dos sentidos que puedan reducir más el costo de la disposición.

2 3 1 4


Es un algoritmo para la construcción basado en teorías gráficas.

Se emplea con el objetivo basado en la adyacencia.

Se debe desarrollar una gráfica de adyacencias donde cada nodo representa un departamento y la recta que los une indica adyacencia.

Método basado en Gráficos

Se debe tener en cuenta los siguientes puntos – La calificación de adyacencia no considera las

distancias

– No se toman en cuenta las especificaciones de dimensiones de los departamentos ni la longitud de los límites de estos

– Los arcos de la gráfica no se interceptan

– La calificación es muy sensible a la asignación de las ponderaciones numérica en la tabla de relaciones


Método Basado en Gráficos

Para desarrollar una gráfica de adyacencia planar máximamente ponderada, lo haremos mediante un método heurístico basado en iteraciones de la gráfica de adyacencia a través de un algoritmo de inserción de nodos que conserve en todo momento la planaridad.


Dada una distribución determinada se procederá a Maximizar las relaciones entre departamentos


Procedimiento

– Paso 1

– De la tabla de relaciones de la página anterior elija el par de departamentos de mayor ponderación. Si hubiera más de dos con la máxima ponderación elija dos de manera arbitraria.

– Para este caso son los Departamentos 3 y 4


Procedimiento

– Paso 2

– Se escoge el tercer departamento que entra en la gráfica. Se determina en base a las ponderaciones referidas a 3 y 4.

Departamentos ya en la Gráfica

Departamentos a Seleccionar


Procedimiento

– Paso 3

– Se evalúa el departamento de máximo valor para agregarlo a la gráfica. Una cara del gráfico es la región determinada por los nodos y sus respectivos arcaos, para nuestro caso 2-4-3. Se selecciona el departamento de mayor valor de relación y se coloca en el interior de la cara.


Procedimiento

– Paso 4

– Para insertar el departamento 5 se puede hacer en las caras 1-2-3, 1-2-4, 1-3-4 y 2-3-4. Para ello se selecciona en cual de estas caras se maximizan las relaciones y se selecciona la máxima. En este caso las cara 1-2-4- y 2-3-4 producen el máximo valor. Se selecciona arbitrariamente la 1-2-4.


Procedimiento

– Paso 5

– Concluida la gráfica de adyacencia se debe construir la disposición en bloque. El modo de disposición en bloque es similar al SPL, la forma de los bloque se debe modificar de forma significativa de manera de satisfacer la gráfica de adyacencia. En la practica tal vez no tengamos tanta libertad para estas modificaciones y esto hace que se revise y se llegue a una solución de compromiso.


Procedimiento

– Paso 5

2

1 5

4

3

12

10

7

2 8

20

13

9 0

Arco

1-2

1-3

1-4

1-5

2-3

2-4

2-5

3-4

4-5

Ponderación

9

8

10

0

12

13

7

20

2

81

Emplea la tabla Desde-Hasta como datos originales para el flujo

El “costo” de la distribución se mide mediante la función objetivo con base en la distancia

Los departamentos no están limitados a formas rectangulares y la disposición se representa en forma discreta

Es un algoritmo para optimizar una disposición dada, por lo tanto en una nueva se debe realizar una disposición inicial mediante otro sistema.

Técnica computarizada de asignación relativa de planta: CRAFT

Determina los centroides de los departamentos de la disposición inicial, y luego calcula las distancias entre dos departamentos y los guarda en una matriz de distancias

El costo de la disposición resulta:


Matriz de Distancias

Matriz de Costos Unitarios Tabla Desde-Hacia

Luego del cálculo del costo de la disposición inicial, CRAFT considera los intercambios de departamentos en dos sentidos (pareados) o en tres sentidos, e identifica el mejor intercambio, es decir el de valor mínimo de la función objetivo.

Una vez identificado el mejor intercambio, CRAFT actualiza la disposición y calcula los nuevos centroides, al igual que el nuevo costo de la disposición (la anterior es aproximada porque utiliza los centroides originales y no los reales surgidos del intercambio).


Con estos datos comienza una nueva iteración

El proceso continua hasta que no se pueda disminuir el valor de la función objetivo.


Se considera una Planta de las siguientes características: – Departamentos y Flujos según tabla – Los valores de cij se establecieron todos igual a 1 – La disposición actual es la de la figura – Cada cuadrícula mide 20ftx20ft, con una superficie

total de 72.000ft2 – El espacio requerido es de 70.000 ft2 – Se genera un departamento ficticio (H) de 2.000ft2 – Por razones prácticas están fijadas las posiciones de

recepción (A) y embarque (G)

CRAFT Ejemplo

Datos departamentales y Tabla Desde - Hacia

Disposición inicial CRAFT y los Centroides de los Departamentos

CRAFT Ejemplo

CRAFT Procedimiento

Primero CRAFT calcula el centroide de cada departamento que aparece en la figura.

Después, para cada par de departamentos, calcula la distancia rectilínea entre sus centroides y lo multiplica por el concepto correspondiente en la tabla desde – hacia.

Distancia entre A y B: 6 cuadros.

CRAFT Procedimiento

CRAFT multiplica 6 por 45 y suma el resultado a la función objetivo.

– Obtiene la Función objetivo

– La repetición del cálculo para todos los departamentos da como resultado un costo de disposición inicial de 3070 unidades. En cuadrículas

– El costo real es de 3070 x 20 = 61400 unidades.

A continuación hace la primera iteración e intercambia los departamentos E y F continuos.

CRAFT Ejemplo

La reducción de costos es igual a 202 unidades. Al calcular los centroides nuevos y recalcular la función objetivo, el costo real es de 2953, o sea 21 unidades menos que la original.

La iteración sigue de esta manera hasta llegar al mínimo valor obtenible

CRAFT Procedimiento

La disposición generada por el programa NO debe presentarse como disposición para la aprobación, sino el analista debe hacer una adaptación práctica de la misma, eliminando los cuadros y emparejando límites.

CRAFT Procedimiento

Conclusiones

No importa cuantas distribuciones se estudien, seguramente ninguna de ellas tendrá la “solución ideal”

Siempre se arribará a una “solución de compromiso”

Genere un mínimo de 2 ó 3 “soluciones prácticas” a partir de una “solución teórica” (aproximada a la solución ideal).

Conclusiones

Evaluar las alternativas estudiadas para poder definir con mayor precisión la “solución óptima” para luego en ella profundizar en los detalles, caso contrario el proceso de selección de la alternativa mas adecuada demorará mucho tiempo.

Bibliografía

Manual del Ingeniero Industrial – Maynard – 4ta. Edición 1996

Transportes en la ingeniería industrial – Miravete, Larrodé. Castejón, Cuartero – 1ra. Edición 1998

Planeación de Instalaciones –Tompkins , White, Bozer– 4ta. Edición 1995

manejo de materiales y distribución en planta distribucion de... · ordene las áreas de trabajo...

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