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Tema 10: Sistemas de
almacenamiento
Sistemas Integrados de Fabricación
Paola Lora Thola
Alicia López González
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CONTENIDOS1. Introducción
2. Rendimiento del sistema de almacenamiento
3. Estrategias para la localización del almacenamiento
4. Métodos y equipos convencionales de almacenamiento
5. Sistemas de almacenamiento automatizados
6. Análisis de sistemas de almacenamiento
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1. INTRODUCCIÓN
• Función de un sistema de almacenamiento:
almacenar materiales por un período de tiempo y permitir el acceso a dichos materiales cuando éstos sean necesarios.
• Materiales que pueden ser almacenados:
materias primas, partes adquiridas o compradas, Work-In-Process, productos acabados, material sobrante, residuos, herramientas, piezas de repuesto, material de oficina, registros y otros documentos de la planta, etc.
• Almacenamiento manual vs. Almacenamiento automatizado
• Los materiales son almacenados en unidades de carga.
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2. RENDIMIENTO DE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO
• Capacidad:
espacio volumétrico total disponible o número total de compartimentos de almacenamiento disponibles en el sistema.
• Densidad:
relación entre el espacio volumétrico disponible para el almacenamiento real y el espacio volumétrico total del sistema de almacenamiento.
• Accesibilidad:
capacidad de tener acceso a cualquier artículo deseado o carga almacenada en el sistema.
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2. RENDIMIENTO DE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO
• Rendimiento:
tasa por hora de transacciones de almacenamiento y/o recuperación que se llevan a cabo.
• Utilización:
relación entre el tiempo que se utiliza realmente el sistema para realizar su función y el tiempo que éste está disponible.
• Disponibilidad:
proporción de tiempo que el sistema es capaz de funcionar sin estropearse.
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3. ESTRATEGIAS PARA LA LOCALIZACIÓN DEL ALMACENAMIENTO
• Cada tipo de artículo almacenado se conoce como Stock Keeping Unit (SKU).
• Dos estrategias:
• Almacenamiento aleatorio.
• Almacenamiento especializado.
• Almacenamiento aleatorio vs. Almacenamiento especializado
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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE
ALMACENAMIENTO
• Requieren un trabajor humano para acceder a los artículos almacenados.
• Diferentes métodos y equipos:
• Bulk storage (Almacenamiento de bulto)
• Rack Systems (Sistemas de estante)
• Estanterías y arcas
• Almacenamiento de cajón
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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE
ALMACENAMIENTO
• Bulk storage (Almacenamiento de bulto):
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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE
ALMACENAMIENTO
• Rack Systems (Sistemas de estante):
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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE
ALMACENAMIENTO
• Rack Systems (Sistemas de estante):
• Cantilever racks (Estantes voladizos):
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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE
ALMACENAMIENTO
• Rack Systems (Sistemas de estante):
• Portable racks (Estantes portátiles):
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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE
ALMACENAMIENTO
• Rack Systems (Sistemas de estante):
• Drive-through racks:
• Drive-in racks:
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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE
ALMACENAMIENTO
• Rack Systems (Sistemas de estante):
• Flow-through racks:
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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE
ALMACENAMIENTO
• Estanterías y arcas:
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4. MÉTODOS Y EQUIPOS CONVENCIONALES DE
ALMACENAMIENTO
• Almacenamiento de cajón:
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5. SISTEMAS AUTOMATIZADOS DE ALMACENAMIENTO
• Según el grado de automatización, reducen o eliminan la cantidad de intervención humana requerida para manejar el sistema.
• Dos tipos:
• Sistemas Automatizados de Almacenamiento/Recuperación (AS/RS)
• Sistemas de carrusel
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5.1. AS/RS
• Definición: Sistema controlado por ordenador que realiza operaciones de almacenamiento y recuperación con velocidad y exactitud bajo un determinado grado de automatización.
• Consisten en:
• Pasillos de almacenaje.
• Estantes.
• Máquina de S/R (Storage/Retrieval).
• Estaciones P&D (Pickup-and-Deposit).
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5.1. AS/RS
• Tipos de AS/RS:
• Unit Load AS/RS (AS/RS de carga de unidad): Gran sistema automatizado diseñado para manipular cargas de unidad almacenadas sobre plataformas o en otros contenedores estándar.
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5.1. AS/RS
• Tipos de AS/RS:
• Deep-Lane AS/RS (AS/RS de vía/carril profunda): Las cargas se cogen por un lado del estante por un tipo de máquina S/R diseñada para la recuperación, y se usa otra máquina por el lado de entrada del estante para la entrada de carga.
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5.1. AS/RS
• Tipos de AS/RS:
• Miniload AS/RS (AS/RS de minicarga): Se utiliza para manejar pequeñas cargas que están contenidas en arcas o cajones en el sistema de almacenaje.
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5.1. AS/RS
• Tipos de AS/RS:
• Man-On-Board AS/RS (AS/RS de hombre a bordo): Permite coger artículos individuales directamente de sus posiciones de almacenaje por un operador humano que va montado en el carro de la máquina S/R.
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5.1. AS/RS
• Tipos de AS/RS:
• Automated item retrieval system (Sistema automatizado de recuperación de artículo): Cuando se quiere recuperar un artículo, éste es empujado de su carril y se deja caer en un transportador para la entrega en la estación de recogida.
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5.1. AS/RS
• Tipos de AS/RS:
• Vertical lift storage modules (Módulos de almacenaje de levantamiento verticales): Emplean un pasillo central vertical para tener acceso a las cargas.
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5.1. AS/RS
• Aplicaciones de los AS/RS:
• Almacenamiento y recuperación de unidades de carga. Esta aplicación se lleva cabo con AS/RS de unidad de carga o de tipo Deep Lane.
• Recogida de pedidos. Los AS/RS de minicarga, Man-On-Board y de recuperación de artículo son utilizados para esta segunda área de aplicación.
• Almacenaje de WIP. El AS/RS se utilizará como buffer entre procesos con tasas de producción muy diferentes.
• Almacenamiento de materia prima o componentes para el asemblaje, para reducir el riesgo de posibles retrasos en las entregas de los proveedores.
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5.1. AS/RS
• Aplicaciones de los AS/RS:
• Motivos:
• Compatibilidad con sistemas de identificación automática.
• Control por ordenador y rastreo de materiales.
• Integración.
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5.1. AS/RS
• Componentes de un AS/RS:
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5.1. AS/RS
• Componentes de un AS/RS:
• Sistema de control:
• Maneja el AS/RS.
• Principal problema de control: posicionar la máquina de S/R.
• Identificación del compartimento: posiciones horizontal y vertical, o lado derecho o izquierdo del pasillo.
• Localización del compartimento:
• Combinación basada en códigos alfanuméricos.
• Procedimiento de conteo de posiciones.
• Marca reflectante con identificaciones de posición cifradas en binario.
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5.1. AS/RS
• Componentes de un AS/RS:
• Sistema de control:
• Determina la posición requerida y dirige la máquina de S/R a su destino.
• El control por ordenador permite:
• Integración del AS/RS con el sistema de mantenimiento de registros.
• Mantener de manera precisa los registros de inventario.
• Monitorizar el funcionamiento de sistema.
• Comunicación con otros sistemas de ordenador de la fábrica.
• Los controles automáticos pueden ser reemplazados o complementados por controles manuales.
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5.2. Sistemas de carrusel
• Consisten en una pista transportadora ovalada de cadena de la cual se suspenden una serie de arcas o cestas.
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5.2. Sistemas de carrusel
• Tipos y diseño de sistemas de carrusel:
• Horizontal: • Vertical:
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5.2. Sistemas de carrusel
• Tecnología de carrusel:
• Control:
• Manual:
• Pedales
• Interruptores
• Teclado
• Por ordenador.
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5.2. Sistemas de carrusel
• Usos de los sistemas de carrusel:
(Alternativa al uso de los AS/RS de minicarga)
• Operaciones de almacenamiento y recuperación.
• Transporte y acumulación.
• Almacenamiento temporal de WIP.
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5.3. Ventajas y desventajas de los sistemas automatizados de almacenamiento
• Ventajas: • Desventajas:
- Menor número de trabajadores.
- Mejora del control del material.
- Incremento de la capacidad de almacenamiento.
- Incremento de la densidad de almacenamiento.
- Mejora de la seguridad en la función de almacenamiento.
- Mejora de la rotación del stock.
- Mejora del servicio al consumidor.
- Incremento del rendimiento.
- Alto coste.
- Gastos de mantenimiento.
- Dificultad de modificar el sistema.
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6. ANÁLISIS DE SISTEMAS DE ALMACENAJE.
6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados.
6.2. Sistemas Carrusel de almacenamiento.
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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación
automatizados.
• Tamaño de la estructura de las estanterías del AS/RS
ny es el número de compartimentos de carga a lo largo del pasillo.
nz es el número de los compartimentos de carga que completan la
Altura del pasillo.
zy nnpasillodeCapacidad 2
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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación
automatizados.
• Tamaño de la estructura de las estanterías del AS/RS
Dimensiones de la estantería:
W, L y H son la longitud, anchura y altura de uno de los pasillos de este tipo de AS/RS. X, Y y Z son las dimensiones de la unidad de carga, y a,
b y c el margen que se tiene que dejar para luego poder manejar el material almacenado.
)(
3
cznH
bynL
axW
z
y
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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación
automatizados.
• Tamaño de la estructura de las estanterías del AS/RS
Ejemplo de estantería con 9 compartimentos horizontales
(ny) y 6 compartimentos verticales (nz).
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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación
automatizados.
• Rendimiento AS/RS.
Trayectoria de un ciclo de mando simple.
Trayectoria de un ciclo de doble mando.
½ L
½ H
P&D
½ L
¼ HP&D
¼ L
½ H
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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación
automatizados.
• Rendimiento AS/RS.
Podemos expresar el ciclo de mando simple de la siguiente
manera:
TCS = tiempo de ciclo de mando simpleL = longitudVy = velocidad de la máquina S/R a lo largo de la alturaH = altura de la estructura de la estanteríaVz = velocidad de la S/R en dirección vertical Tpd = tiempo de recogida y almacenaje
PdZY
PdZY
CS TV
H
V
LMaxT
V
H
V
LMaxT
2,25,0
,5,0
2
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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación
automatizados.
• Rendimiento AS/RS.
Podemos expresar el ciclo de mando doble de la siguiente manera:
TCS = tiempo de ciclo de mando dobleL = longitudVy = velocidad de la máquina S/R a lo largo de la
alturaH = altura de la estructura de la estanteríaVz = velocidad de la S/R en dirección vertical Tpd = tiempo de recogida y almacenaje
PdZY
PdZY
CD TV
H
V
LMaxT
V
H
V
LMaxT
45,1
,5,1
475,0
,75,0
2
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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación
automatizados.
• Rendimiento AS/RS.
El rendimiento de sistema depende de los númerosrelativos de ciclos de mando simple y doble realizados
porel sistema.
U es la utilización del sistema en una horaRCS es el número de ciclos de mando simple por horaRCD es el número de ciclos de mando doble por hora.
UTRTR CDCDCSCS 60
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6.1. Sistemas de almacenamiento/recuperación
automatizados.
• Rendimiento AS/RS.
Donde la tasa del ciclo total viene dado por:
Y el número total de acciones hechas en una hora es de:
CDCSC RRR
CDCST RRR 2
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6.2. Sistemas carrusel de almacenamiento.
• Capacidad de almacenamiento.La circunferencia del carril viene dada por:
C = circunferencia del carril L = longitud de la vía ovalada W = ancho de la vía ovalada
WWLC )(2
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6.2. Sistemas carrusel de almacenamiento.
• Capacidad de almacenamiento.
Número total de cestas = nb · nc
la relación siguiente debe estar satisfecha por los valores
del espaciado y de el número de cestas:
sc · nc = C
sc = la distancia entre cestas.
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6.2. Sistemas carrusel de almacenamiento.
• Análisis del rendimiento.
El tiempo de ciclo del S/R es de:
Tc = tiempo de ciclo del S/RC = circunferencia del carril Vc = velocidad del carruselTpd = el tiempo medio requerido para una operación deP&D
El tiempo de acciones por hora es:
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PROBLEMAS
• Tamaño de la estructura de las estanterías del AS/RS
1.- Cada pasillo de un sistema automatizado de almacenaje y recuperación está formado por 6 pasillos, que contienen 50 compartimentos de almacenaje de longitud y 8 de altura. Todos los compartimentos de almacenaje serán de igual tamaño para acomodar un tamaño estándar de las dimensiones de los paléts:X = 0,91m y Y = 1,21m. La altura de una unidad de carga es Z = 0,76m. Teniendo en cuenta estas consideraciones a = 0,15m, b = 0,2m, y c = 0,25m. Determinar:
a) cuantas unidades de carga pueden ser almacenadas en un AS/RS
b) la altura, ancho y longitud de AS/RS.
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PROBLEMAS
SOLUCIÓN:
a) Para saber la capacidad por pasillo aplicamos la siguiente ecuación: Capacidad por pasillo = 2 · ny · nz = 2 · 50 · 8 = 800
cargas unitarias. Debido a que tenemos 6 pasillos, la capacidad será 6 · 800 = 4800 cargas unitarias.
b) Sólo se trata de aplicar las fórmulas:
W = 3 (0,91 + 0,15) = 3,18 3,18 · 6=19,08m. Anchura total de los 6 pasillosL=50 (1,21+0,2) = 70,5m H = 8(0,76+0,25) =8,08m
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PROBLEMAS
• Análisis del rendimiento
2.- La longitud de un pasillo de almacenamiento en un AS/RS es de 8,35m y la altura es de 2m. Suponer que la velocidad en horizontal y vertical de la máquina S/R es de 10,44m/min y 2,08m/min respectivamente. La máquina requiere 18seg para llevar a cabo con éxito la operación de recoger y almacenar (P&D). Encontrar:
a) los tiempos ciclo de un mando simple y uno doble.
b) el rendimiento por el pasillo bajo la suposición de que el sistema de almacenamiento tiene una utilización = 85% y el número de ciclos de mando simple y dobles son iguales.
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SOLUCIÓN:a) Tiempos de ciclo de un mando simple:
TCS = Max
Tiempo de un ciclo de doble mando:
TCD = max
ciclomin/56,16,096,060
182
08,2
2,
44,10
35,8
ciclomin/64,22,144,160
184
08,2
25,1,
44,10
35,85,1
PROBLEMAS
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PROBLEMAS
b) Teniendo los resultados anteriores y teniendo en cuenta que el número de ciclos de mando simple y dobles son iguales, tenemos lo siguiente:
Rcs · 1,56 + Rcd · 2,77 = 60 · 0,85Rcs = Rcd = 11,778 ciclos /hora
Debido a que el rendimiento del del sistema es igual al número total de acciones S/R por tanto:
RT = 11,778 + 2 · 11,778 = 35,334 acciones / h
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PROBLEMAS
• Sistemas carrusel
3.- Un único sistema de almacenamiento de carrusel está en una fábrica haciendo pequeños montajes. Si consta de 20m de longitud y 1m de ancho. La operación de recoger y almacenar se hace en 0,25 min. La velocidad a la cual el carrusel opera es de 0.5 m/seg. Determinar la tasa por horas del sistema.
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PROBLEMAS
SOLUCIÓN:
Calculamos la circunferencia:
C = 2 (20-1) + 1p = 41,14mVc = 0.5m/seg = 30 m/min.
RT = 60/0,593 = 101,2 acciones/h
.min593,025,0304
14,41
CT
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PROBLEMAS
4.- Una unidad de carga de AS/RS para almacenamiento de WIP en una fábrica debe ser diseñado para el almacenamiento de 2000 cargas de palets, con una consideración de no más del 20% adicional de los compartimentos del almacén para picos de periodos y flexibilidad. Las dimensiones de una unidad de carga de palets son:profundidad= (X) 91,44cm y altura (Y) = 121,92cm. Como máxima altura de una unidad de carga tenemos que es 106,68cm. Ha sido determinado que el AS/RS constará de 4 pasillos con una máquina S/R por pasillo. La máxima altura del techo (interior) del edificio permite una localización normal de 208,8cm, la AS/RS debe encajar dentro de la limitación de la altura. La estructura de la estantería debe estar construida a 6,96cm por encima del nivel del suelo y el espacio libre entre la estructura de la estantería y el techo del edificio debe ser por lo menos de 45,72cm. Determinar las dimensiones (altura, ancho y longitud) de la estructura de la estantería.
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PROBLEMASSOLUCIÓN:
Altura (H) como máximo de 2,088 – (0,4572 + 0,0696) = 1,56m
Debido a que la altura de la unidad de carga es como máximo de 1,0668m; a consecuencia de esto tendremos que como máximo podremos tener una
nz = 1.Capacidad total de los pasillos = 2 · ny · nz · 4 = 8 · ny · nz = 2000 cargas unitarias.
8 · ny · 1 = 2000 ny = 2000 / 8 = 250 compartimentos horizontales.
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PROBLEMAS
Suponemos que tenemos a = 0,15m, b = 0,2m, y c = 0,25m:
W = 3 (0,9144 + 0,15) = 3,193 3,193 · 4=12,77m. Anchura total de los 4 pasillos
L=250 (1,2195+0,2) = 354.875m
H = 1(1,0668+0,25) =1.3168m
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MUCHAS GRACIAS POR
VUESTRA ATENCIÓN.