Administracin de Operaciones EIN903 Escuela de Ingeniera

Administracin de Operaciones EIN 903

Semana 8

Unidad III: Diseo y Ubicacin de Instalaciones

MATERIAL PROPIEDAD DE UDLA. AUTORIZADA SU UTILIZACIN SLO PARA FINES ACADMICOS.

Asignatura: Administracin de Operaciones Unidad III: Diseo y Ubicacin de Instalaciones

SEMANA

8 TEMA: Distribucin de instalaciones productivas

Distribucin de instalaciones puede ser definida como el proceso por el cual la ubicacin de departamentos, grupos de trabajo dentro de los departamentos, estaciones de trabajo, maquinas, e inventarios dentro de una fbrica son determinados.

Este proceso requiere los siguientes inputs:

Especificacin de los objetivos del sistema en trminos de salidas y flexibilidad.

Estimados de la demanda del producto o servicio en el sistema.

Requerimientos de procesamiento en trminos de nmero de operaciones y cantidad de flujo entre departamentos y estaciones de trabajo.

Requerimientos de espacio para los elementos en las instalaciones.

Disponibilidad de espacio al interior de las instalaciones.

Definicin

Dados

El flujo de movimiento desde y hacia todos los departamentos.

El costo de mover los artculos de un departamento a otro.

La existencia o planeacin de la distribucin fsica de la planta.

Determinar

La mejor ubicacin para cada departamento, donde mejor siginifica la maximizacin de los flujos mientras se minimizan los costos.

7A-5

Flujo interdepartamental

Flujo numrico de items entre los centros de trabajos.

Puede ser imprctico para obtener.

No toma en cuenta factores cualitativos que pueden ser cruciales para la toma de decisiones.

Planificacin sistemtica de la distribucin

Considera la importancia de tener cada departamento ubicado cerca de cada otro.

Es a menudo guiado por prueba y error. Intercambiando centros de trabajo, luego observando los

resultados producto de esta cercana.

Planificacin sistemtica de la distribucin

Distribucin o Disposicin Fsica de las Instalaciones

Caractersticas: Instalaciones ms compactas

Deben ser capaces de producir los productos con rapidez y de entregarlos a tiempo.

Se deben reducir drsticamente los inventarios.

Diseo y conjunto de equipos ms pequeos.

Se comprimen pasillos y centros de trabajo.

Capacitacin de trabajadores para realizar ms de una tarea, para utilizar el espacio de planta para ms de un propsito.

Consideraciones de diseo

Distribucin o Disposicin Fsica de las Instalaciones

Manejo de Materiales

Es la totalidad de una red de transportacin que recibe los materiales, los almacena en inventarios, los mueve de un sitio a otro entre puntos de procesamiento dentro y entre los edificios, y finalmente deposita los productos terminados en transportes, que los entregarn a los clientes.

Principos de Manejo de Materiales

1. Los materiales deben pasar a travs de la instalacin en patrones de flujo directos, minimizando los zigzag o los regresos.

2. Los procesos de produccin relacionados deben organizarse para conseguir flujos directos de los materiales.

3. Los dispositivos mecnicos de manejo de materiales debern disearse y localizarse, como tambin, las ubicaciones de almacenamiento de materiales debern seleccionarse de forma que se minimice el esfuerzo humano consumido al inclinarse, estirarse, levantarse y caminar.

4. Los materiales pesados o voluminosos deben moverse la menor distancia posible, por medio de procesos de ubicacin que permitan que se utilicen cerca de las reas de recepcin y embarque.

5. Deben minimizarse la cantidad de veces que tenga que moverse un material.

6. La flexibilidad en los sistemas debe permitir situaciones inesperadas, como ruptura del equipo de manejo de materiales, cambios en la tecnologa del sistema de produccin y futuras expansiones en la capacidad de produccin.

7. En todo momento el equipo mvil deber usarse a plena carga; debern evitarse recorridos en vaco y cargas parciales.

Formatos Bsicos de la Distribucin de la Produccin

Distribucin por Proceso o Centro de trabajo (tambin llamado job shop)

Distribucin por Producto o Lnea de ensamble (tambin llamado flow-shop)

Distribucin por grupo de tecnologa o clulas de manufactura

Distribucin fja o Proyecto

Distribucin Mixta

Distribucin por Procesos

Es una distribucin por funcin. Rene el equipamiento y las funciones similares en un mismo lugar, es decir, agrupa los equipos, las mquinas y la mano de obra en relacin a la semejanza de funciones, formando la tpica distribucin tipo Taller.

La distribucin orientada al proceso puede manejar en forma simultnea una amplia variedad de productos o servicios.

Distribucin por Procesos

Cuando se disea la distribucin de un proceso, la tctica ms comn es

ubicar los departamentos o centros de trabajo de tal forma que se

minimice el costo del manejo de materiales.

Los departamentos con grandes flujos de partes o personas entre ellos

deben colocarse cerca uno de otro.

El costo del manejo de materiales con este enfoque depende de:

1. el nmero de cargas (o personas) que deben moverse entre dos

departamentos durante un periodo, y

2. los costos relacionados con la distancia que se mueven las cargas

(o personas) entre departamentos. Se supone que el costo es una funcin

de la distancia entre los departamentos.

Distribucin por Procesos

Donde

n = nmero total de centros de trabajo o departamentos

i, j = departamentos individuales

Xij = nmero de cargas movidas del departamento i al j

Cij = costo de mover una carga del departamento i al j

Las instalaciones orientadas al proceso (y tambin las distribuciones

de posicin fija) buscan minimizar los costos de cargas o viajes y el

tiempo relacionados con la distancia. Esto es:

La administracin de una empresa quiere hacer un arreglo de los seis departamentos de su fbrica con

el propsito de minimizar los costos del manejo de materiales entre departamentos. Hace una

suposicin inicial (para simplificar el problema) que cada departamento mide 20 20 pies y que el edificio

tiene 60 pies de largo y 40 pies de ancho.

El procedimiento que siguen para la distribucin del proceso consta de seis pasos:

Paso 1: Elaborar una matriz desde-hasta que muestre el flujo de partes o materiales de un departamento a otro.

Los flujos pesados entre 1 y 3, y entre 3 y 6 son evidentes. Por lo tanto, los departamentos 1, 3 y 6 deben estar cerca uno de otro.

Distribucin por Procesos: ejemplo

Paso 2: Determinar los requerimientos de espacio para cada departamento.

Espacio disponible en la planta para cada departamento

Distribucin por Procesos: ejemplo

Paso 3: Desarrollar un diagrama preliminar que muestre la secuencia de departamentos a travs

de los cuales deben moverse las partes. Procure que los departamentos con flujo pesado de materiales

o partes queden cercanos.

Distribucin por Procesos: ejemplo

Paso 4: Determinar el costo de esta distribucin usando la ecuacin del costo de manejo

de materiales:

Para este problema, supongamos que un montacargas lleva todas las cargas entre

departamentos y que costo de mover una carga entre departamentos adyacentes se ha

estimado en $1 y mover una carga entre departamentos no adyacentes cuesta $2.

Costo = $50 (1 y 2) + $200 (1 y 3) + $40 (1y 6) + $30 (2 y 3) + $50 (2 y 4) + $10

(2 y 5) + $40 (3 y 4) + $100 (3 y 6) + $50 (4 y 5) = $570

Distribucin por Procesos: ejemplo

Paso 5: Por prueba y error (o con otro programa de cmputo ms complejo) intente mejorar la

distribucin obtenida, para establecer un arreglo de departamentos mejorado.

CRAFT (Computerized Relative Allocation of Facilities Technique), programa que proporciona soluciones buenas pero no siempre ptimas.

Paso 6: Preparar un plan detallado colocando los departamentos de manera que se ajusten a

la forma del edificio y sus reas fijas (como el muelle de carga y descarga, baos y escaleras).

Con frecuencia este paso implica asegurar que el plan final se adapta a factores como el

sistema de electricidad, cargas de piso y esttica, entre otros.

Distribucin por Procesos: ejemplo

Distribucin por Productos

La distribucin por producto, denominada tambin distribucin flow-shop, es aquella en la que el equipamiento o los procesos de trabajo son diseados de acuerdo a los pasos progresivos que debe realizar el producto. Se caracteriza por ubicar los equipos, las mquinas y la mano de obra en lugares fsicos que permitan que los diferentes productos, realicen slo un recorrido o camino en la secuencia de fabricacin, como se aprecia en una lnea de ensamble.

Las distribuciones orientadas al producto se organizan alrededor de productos o familias de productos similares de alto volumen y baja variedad.

El objetivo de la distribucin orientada al producto es minimizar el desbalance en la lnea de ensamble o de fabricacin.

Estacin 1

Minutos por Unidad 6

Estacin 2

7

Estacin 3

3

Pregunta: Suponga la carga de trabajo que se muestra para cada estacin en la figura siguiente. Los nmeros corresponden a minutos. Cul es el tiempo de

ciclo de esta lnea?

Respuesta: El tiempo de ciclo de la lnea es sempre determinado por la estacin de trabajo que toma el mayor tiempo. En este problema, el tiempo de ciclo de la

lnea es de 7 minutos. Habr tambin tiempo de ocio en las otras dos estaciones.

Distribucin por producto. Balanceo de lneas

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Tipos de Lneas de Montaje

Las lneas de montaje se pueden clasificar de la siguiente manera:

De acuerdo al tipo de producto que procesan:

Simples: se procesa un solo tipo de producto y las estaciones ejecutan repetidamente las mismas tareas

Mixtas: se producen variantes de un producto bsico, la produccin no implica tiempos de setup entre una variante y otra, dado que se requieren las mismas operaciones bsicas

para producir todas las variantes; por tanto, se producen unidades de diferentes modelos

en una secuencia mixta

Multi-modelos: se pueden fabricar diferentes tipos de productos en una misma lnea,

pero en este caso, los procesos de produccin entre un tipo de producto (o modelo) y

otro varan significativamente por lo que se producen secuencias de lotes; adems, se

consideran tiempos de setup entre lotes

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De acuerdo a los tiempos de duracin de las tareas: Determinsticas: todos los tiempos de proceso de las tareas son conocidos

con certeza. Estocsticas: la duracin de una o ms tareas es aleatoria o probabilstica

dado que la variabilidad en su tiempo de proceso es significativa. Dependientes: el tiempo de duracin de una tarea depende, por ejemplo,

del tipo de estacin a la que ha sido asignada, del tipo de operador o de la secuencia.

De acuerdo a la arquitectura de la lnea: Lnea serial: se tienen estaciones simples colocadas en serie, en donde las

tareas pasan consecutivamente de una estacin a la prxima, por ejemplo, a travs de una cinta transportadora

Tipos de Lneas de Montaje

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Lnea con estaciones en paralelo: es una sola lnea en la que se permiten estaciones en paralelo; esto es, se tiene dos o ms estaciones idnticas que realizaran en paralelo las mismas tareas, por tanto, los equipos requeridos para ejecutar las tareas deben instalarse tantas veces como estaciones en paralelo.

Estaciones en paralelo pueden ser usadas para solucionar el problema que se presenta cuando el tiempo de alguna tarea es mayor que el tiempo de ciclo, ya que el valor promedio de la duracin de la tarea se reduce proporcionalmente al nmero de estaciones.

Lneas paralelas: son varias lneas colocadas en paralelo, este tipo de configuracin puede ser muy til para el caso de modelos mltiples, en el que

se asigna una lnea para cada modelo o para cada familia de modelos. En el

caso de lneas en paralelo se tiene un problema de diseo adicional: decidir

cuntas lneas sern instaladas y cmo ser distribuido el equipo y la fuerza de

trabajo entre dichas lneas.

Tipos de Lneas de Montaje

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Lneas de dos lados: consisten en dos lneas seriales en paralelo; en donde, en lugar de

una estacin simple, se tienen pares de estaciones opuestas en cada lado de la lnea

(estacin derecha y estacin izquierda) que procesan simultneamente una misma pieza.

Aunque puede ser usado para cualquier tipo de producto, las lneas de dos lados suelen

implantarse para productos grandes en los que se requieren desarrollar tareas en ambos

lados, un ejemplo clsico se presenta en la industria automovilstica, en donde se deben

realizar las mismas tareas en ambos lados del automvil (ej. colocar las puertas, ruedas y

espejos),. De esta manera, algunas tareas pueden ser asignadas a un lado de lnea, otras

pueden ser asignadas de manera indiferente a cualquiera de los lados y otras deben ser

asignadas a ambos simultneamente.

Lnea de montaje Toyota Lexus, Canada

Tipos de Lneas de Montaje

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Lneas circulares/cerradas: se puede tener una cinta circular/cerrada que sirva a todas las

estaciones, en dicha cinta las piezas estn circulando mientras son tomadas por los

operadores (humanos o robots), quienes, una vez han terminado de procesar las piezas, las

liberan de vuelta sobre la cinta, excepto quien realiza la ltima tarea que las deposita fuera de

la cinta.

Lnea en forma de U: es una lnea dispuesta en forma de U. Las lneas U son una

consecuencia de la introduccin del principio de produccin justo-a-tiempo dado que esta

disposicin de las estaciones hace ms flexible el sistema de produccin: las estaciones

pueden trabajar en dos segmentos de la lnea de manera que estn de frente una a la otra.

Esta configuracin puede resultar en un mejor balance en la carga de las estaciones, dado

que el nmero de combinaciones tareas-estacin es ms grande.

Tipos de Lneas de Montaje

De acuerdo al tipo de flujo de las piezas:

Sincrnicas. Todas las estaciones tienen un tiempo ciclo comn y por tanto las piezas pasan de una estacin a otra al mismo tiempo; de esta forma, no hay buffers entre

estaciones.

Lneas asincrnicas: Las estaciones estn relacionadas a travs de buffers que se colocan

entre pares de estaciones para almacenar piezas que se han procesado en las estaciones

precedentes, en este caso las estaciones tiene velocidades de proceso diferentes. En este

tipo de lnea se tiene el problema de decisin acerca de dnde colocar los buffers y el

tamao que tendrn.

Lneas de Montaje

Lneas de alimentacin: se pueden disear sistemas de montaje compuestos en los que

tiene una o ms lneas de alimentacin (feeder lines), en las que se realizan sub-

ensamblados; es decir, se tiene una lnea principal en donde se van montando las piezas y

lneas suplementarias que pre-procesan ciertas partes, para luego alimentar con productos

intermedios a la lnea de montaje principal, tal como se puede ver en la figura. En los

problemas que consideren este tipo de lnea se presenta, junto al problema de equilibrar la

lnea, el problema de sincronizar la tasa de produccin de las lneas de alimentacin.

Tipos de Lneas de Montaje

De acuerdo al tipo de operador: Lneas manuales: este tipo de lnea, que puede o no ser automatizada, tiene operadores

humanos tal como se puede observar en la figura, por ej. las motocicletas Harley Davidson

son ensambladas 100 % a mano.

Lneas Robotizadas: son lneas en las que los operadores son robots y los

procesos son totalmente automatizados. Cuando se tiene este tipo de lnea,

adems de planificar el procesamiento de las tareas en las estaciones, se deben

planificar las actividades de los robots.

Tipos de Lneas de Montaje

De acuerdo a la disciplina de entrada de las piezas a la lnea:

Lneas de entrada fija: las piezas llegan a la lnea a intervalos regulares, en el caso de lneas sincrnicas este intervalo es el tiempo de ciclo.

Lneas de entrada variables: la tasa de entrada de las piezas a la lnea es variable.

Es evidente, dada la variedad de caractersticas e implicaciones de cada tipo de lnea de montaje, determina en gran medida el tipo de problema que se debe resolver. La definicin de un problema queda entonces establecida considerando, adems, el objetivo que se desea alcanzar dentro de la organizacin. Sin embargo, tambin pueden encontrarse problemas en los que se quiere equilibrar lneas de desmontaje, en cuyo caso se tiene cierto producto ensamblado y se quiere decidir el orden de ejecucin de las tareas que permitan desmontarlo eficientemente.

Tipos de Lneas de Montaje

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Tipos de Lneas de Montaje

Distribucin por Grupo de Tecnologa

Esta distribucin rene mquinas distintas en centros de trabajo (o clulas) para fabricar productos que tienen formas y necesidades de procesamiento similares.

Las mquinas se agrupan en celdas, que funcionan de manera similar a una disposicin fsica por producto, dentro de una disposicin fsica tipo taller de tareas o para procesos ms amplia.

Las familias de componentes con piezas que necesitan fabricarse con mayor frecuencia en lotes de tamao moderado se convierten en candidatos para la manufactura celular (Gaither y Frazier, 1999).

Arreglo temporal de maquinaria y personal orientado al producto dentro de una instalacin en general orientada al proceso.

Mejoramiento de distribuciones fsicas utilizando clulas de trabajo

1. Mejores relaciones humanas.

2. Mejora la expertiz del operador.

3. Menor inventario en proceso y manejo de material.

4. Tiempos de set up de produccin ms rpidos.

Clulas de manufactura. Beneficios

1. Agrupar partes en familias que siguen la misma secuencia de pasos.

2. Identificar patrones dominantes de flujo de familias de partes como una base para la ubicacin o reubicacin de procesos.

3. Agrupar fsicamente mquinas y procesos en clulas.

Clulas de manufactura. Transicin desde la distribucin por proceso

Distribucin Fija o Proyecto

Esta distribucin se caracteriza por mantener el producto en posicin fija en virtud del tamao o peso del mismo, con desplazamiento de mano de obra, equipos y maquinarias hacia donde se fabrica el producto, como es el caso de la construccin de un puente o de un barco.

Las tcnicas para estudiar los problemas de distribucin de posicin fija no se encuentran en desarrollo y se complican por tres factores. Primero, el espacio es limitado en prcticamente todas partes. Segundo, debido a que en las diferentes etapas del proceso de produccin se necesitan distintos materiales, diferentes artculos se vuelven importantes a medida que el proyecto avanza. Tercero, el volumen de los materiales necesarios es dinmico.

Pregunta: Cules son nuestras consideraciones primarias para la distribucin por proyecto?

Respuesta:

Ordenar materiales y equipamiento concentricamente

alrededor del punto de produccin en el orden de su

uso.

Distribucin por Proyecto

Distribucin Mixta

La disposicin fsica suele organizarse mediante una distribucin por clase de procesos, fluyendo posteriormente los bienes y materiales a una disposicin por producto.