Unidad 4 Distribucion en Planta

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Industrial

EII-606 Administración de la Producción

Unidad 4: Distribución en Planta Profesor Claudio C. Araya Sassi 2° Semestre 2013

Introducción 

Las decisiones relativas a la distribución involucra determinar dónde se colocarán: •

Los departamentos,

•

Los grupos de trabajo de los departamentos,

•

Las estaciones de trabajo y

•



Los puntos donde se guardan las existencias dentro de una instalación productiva.

El objetivo objetivo es es ordenar estos elementos de manera que se garantice: •

El flujo continuo del trabajo (en una fábrica) o

•

Un patrón de tránsito dado (en una organización organización de servicios). Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

2

Introducción Elementos que intervienen en la decisión de la distribución 1.

Especi ecific ficación ión de los objetivos y los criterios que se aplicarán para evaluar el diseño. •

Cantidad de espacio que se requiere y

•

Distancia que se debe recorrer entre los elementos de la distribución.

2.

Cálculos de la demanda de productos productos o servicios del sistema. demanda de

3.

Proc Proces esam amie ient nto o que que se neces necesit itar ará, á, en en tér térmi mino noss del del número de operaciones y la cantidad de flujo entre los elementos de la distribución.

4.

Espacio que se necesitará para los elementos de la distribución.

5.

Dispon Disp onib ibil ilid idad ad de es espa paci cio o dentro de la instalación misma o, si se trata de una nueva, las configuraciones posibles para el edificio. Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

3

Introducción Elementos que intervienen en la decisión de la distribución 







En general, en la mayoría de las compañías, los activos pertenecen a la layout de planta y equipos. Sus arreglos físicos son referidos como el layout de la planta Layout dentro de una planta es una decisión fundamental para el El Layout normal y fluido desarrollo del sistema de conversión conversión El objetivo general del diseño de layout es ayudar a los procesos de la organización, a través de la mejora del flujo de recursos: flujo de materiales, materiales, personas e información El Layout es una decisión de carácter estratégica, que forma parte del sistema sistema logístico interno.

Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

4

Introducción Elementos que intervienen en la decisión de la distribución 



Los recursos involucrados y el tiempo de impacto asociado a sus decisiones es de largo plazo El Layout busca determinar las rutas de procesos


5

Introducción

Problema : Asignación de espacio a actividades

Disposición Relativa

Magnitud Depende mucho de la capacidad de la planta

Énfasis Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

6

Distribución en Plantas

Proyectos Industriales

Fábricas Situaciones

Flujo Principal: Materiales

Servicios

Hospitales, oficinas Flujo Principal: Personas e Información Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

7

La Planeación del Layout

Mercado Localización Centralización v/s Fraccionamiento Capacidad

Tasa de Producción

(Flow Shop)

Layout

(Job Shop) De Proceso

De Producto Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

8

Formatos Básicos de la Distribución para la Producción El patrón general del flujo de trabajo define los formatos para ordenar los departamentos de una instalación. Se tienen tres tipos básicos de formatos: 

El centro de trabajo,



La línea de ensamble y



La distribución por proyecto



Uno híbrido (la celda de manufactura).


9

Matriz Producto - Proceso


10

Formatos Básicos de la Distribución para la Producción Job Shops (Taller o Centro de Trabajo) 





Agrupa funciones o equipamientos similares, como todos los tornos en un área y todas las prensas en otra. A continuación, la pieza que se está trabajando avanza, en una secuencia preestablecida de operaciones, de un área a otra, donde se encuentran las máquinas necesarias para cada operación. Por ejemplo, este tipo de distribución es común en los hospitales, donde las áreas están dedicadas a tipos particulares de servicios médicos, como las salas de maternidad y las unidades de cuidados intensivos.


11

Job Shops (Taller o Centro de Trabajo) 



El enfoque más común para efectuar la distribución de un centro de trabajo consiste en ordenar centros de trabajo que tienen procesos similares de modo que optimicen su ubicación relativa. Por ejemplo, en una fábrica de juguetes que maneja volúmenes bajos, los centros de trabajo incluirían: •

Uno para embarcar y recibir,

•

Uno para el moldeado y el troquelado del plástico,

•

Uno para las formas de metal,

•

Uno de costura

•

Uno de pintura


12










Las piezas de los juguetes son fabricadas en estos centros de trabajo y, a continuación, se envían a los centros de trabajo de ensamble, donde son armados. En muchas instalaciones, la ubicación óptima con frecuencia significa que los centros de trabajo que tienen un volumen grande de movimiento entre departamentos queden colocados unos junto a otros. Suponga que se desea ordenar los ocho centros de trabajo de una fábrica de juguetes a efecto de minimizar el costo del manejo de materiales entre los departamentos. Todos los materiales son transportados por un camión-grúa en un cajón de tamaño estándar, a razón de un cajón por camión (lo cual constituye una “carga”). El costo de transporte por trasladar una carga entre centros de trabajo contiguos es de un dólar, más otro dólar por cada centro de trabajo intermedio. Profesor MSc. Claudio Araya Sassi 13


Dimensiones del edificio y centros de trabajo


14


Flujo intercentros de trabajo


15


Gráfica del flujo entre centros de trabajo con número de movimientos anuales


16


Matriz de costos, primera solución


17


Gráfica revisada del fl ujo entre centros de trabajo


18


Matriz de costos, segunda solución


19

CRAFT- Computerized Relative Allocation of Facilities Technique



Computerized Layout Technique



Un procedimiento de layout mejorado, CRAFT



Distancia entre dos departamentos



Distancia total recorrida



Ahorros y muestra de cálculos



Procedimiento mejorado



Centroides exactos


20




Programa heurístico



No garantiza el óptimo



El resultado está condicionado por el layout inicial que se le da como punto de partida



Lo usual es correrlo con varios layouts iniciales distintos



Maneja hasta 40 departamentos, y rara vez hace menos de 10 iteraciones


21


  ú      ú                                            

 

   =1 =1


22



23








Suponga que están dados algunos espacios para algunos departamentos. ¿Cómo dispondremos los departamentos dentro del espacio dado? Asumiremos que el espacio dado es de forma rectangular y que cada departamento es ni de forma rectangular o compuesto de piezas rectangulares. Discutiremos: •

Un procedimiento de mejoramiento de layout, CRAFT, que intenta encontrar un mejor layout intercambiando entre pares cuando el layout esta dado.


24


Siguiendo algunos ejemplos de preguntas dirigidas hacia CRAFT:

0 0 1 0 9 0 8

A

0 7 •

•

Es este un buen layout? Si no, ¿puede ser mejorado?

C

0 6 0 5 0 4

D

B

0 3 0 2 0 1

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

25

CRAFT: Distancia entre dos departamentos 







Considere el problema de hallar la distancia entre dos departamentos adyacentes, separados por una línea solamente. La gente necesita caminar para moverse desde un departamento a otro, incluso cuando los departamentos son adyacentes. Un estimado de caminata promedio requerida es obtenida desde la distancia entre centroides de dos departamentos. El centroide de un rectangulo es el punto donde dos diagonales se juntan. Así, si un rectangulo tiene dos esquinas opuestas 1 1 y 2 2 entonces el centroide es

( , ) ( , )

 x1  x2 y1  y2  ,   2   2 Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

26








Hallar el centroide de una forma compuesta de piezas rectangulares involucra más cálculo. La distancia entre dos departamentos es tomada desde la distancia entre sus centroides. La gente camina en alguna ruta rectilínea. Una distancia Euclidiana entre dos centroides no es verdaderamente representativa de la caminata requerida. La distancia rectilinea es una mejor aproximación. De esta forma, Distancia (A,B) = distancia rectilinea entre los centroides de los departamentos A y B.


27




Sea •

Centroide del Departamento A =

 x

, y A 

•

Centroide del Departamento B =

 x

, yB 

A

B

Entonces, la distancia entre los departamentos A y B,

Dist ( A, B)  x A  xB  y A  yB 

La fórmula de distancia es ilustrada con un ejemplo. La distancia entre los departamentos A y C es la distancia rectilinea entre sus centroides (30,75) y (80,35).

Dist (A, C)  x A  xC  y A  yC  30  80  75  35  90


28

CRAFT: Distancia entre dos departamentos Centroide de A =

0 0 1

A

D

0 9 0 8

(80,85)

0 7

Centroide de C

0 6

=

0 5

C B

0 4 0 3

Distancia (A,C)

0 2

=

0 1

(30,25)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

29

CRAFT: Distancia total recorrida 









Si el número de viajes entre dos departamentos es muy grande, entonces tales departamentos deberían ser colocados cerca uno del otro en orden a minimizar la distancia recorrida. La distancia total recorrida desde el departamento A al B = Distancia (A,B)  Número de viajes desde el departamento A al B La distancia total recorrida es obtenida calculando la distancia viajada entre cada par de departamentos, y entonces se suman los resultados. Dado un layout, CRAFT primero encuentra la distancia total recorrida. Las próximas 3 slides ilustran como encontrar la distancia total recorrida. Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

30

CRAFT: Distancia total recorrida (a) Viajes de manejo de material (dado)

To From

A

A

B

C

D

2

7

4

5

7

B

3

C

6

7

D

7

7

(a)

3 3


31


(b) Distancias (dado)

To From

A

A

B

C

D

2

7

4

5

7

B

3

C

6

7

D

7

7

3

A

B

C

D

50

90

60

60

110

To From

A B

50

C

90

60

D

60

110


(a)

3

(b)

50

50

32


(b) Distancias (dado)

To From

A

A

Distancia total recorrida = 100+630+240+…. = 4640

C

D

2

7

4

5

7

B

3

C

6

7

D

7

7

3

A

B

C

D

50

90

60

60

110

To From

A

(c) Cálculo de muestra: distancia recorrida (A,B) = viajes (A,B)  dist (A,B) =

B

3

B

50

C

90

60

D

60

110

50

A

B

C

D

100

630

240

300

770

To From

A B

150

C

540

420

D

420

770


(a)

(b)

50

(c)

150 150 33








Como se estableció anteriormente, dado un layout CRAFT primero encuentra la distancia total recorrida como se ilustró en las tres slides previas. CRAFT entonces intenta mejorar el layout mediante el intercambio de pares de departamentos. Si algún intercambio produce algún ahorro en la distancia total recorrida, el intercambio que ahorra más (distancia total recorrida) es seleccionado. Mientras realiza la busqueda de ahorros, los ahorros exactos no son calculados. En la etapa de búsqueda, los ahorros son calculados asumiendo cuando los departamentos son intercambiados, los centroides también son intercambiados. Este supuesto no entrega los ahorros exactos, sino solamente ahorros aproximados. Los centroides exactos son calculados más tarde. Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

34




 





Los ahorros son calculados para todos los pares de intercambios factibles. Los ahorros no son calculados para los intercambios no factibles. Un intercambio entre dos departamentos es factible solo si los departamentos tienen la misma área o ellos comparten un límite común. Pares factibles son {A,B}, {A,C}, {A,D}, {B,C}, {C,D} Y par no factibles es {B,D} Para el layout anterior, los ahorros no son calculados para el intercambio entre B y D. Los ahorros son calculados para cada uno de los 5 otros pares de intercambio y es elegido el mejor. Después de que los departamentos son intercambiados, se encuentra cada centroide exacto. Esto puede requerir más cálculo si una o más formas están compuestas de piezas rectangulares. Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

35

CRAFT: Ejemplo de cálculo de ahorros 





Para ilustrar el cálculo de ahorros, calcularemos los ahorros de intercambio de los departamentos C y D Nuevos centroides: •

A (30,75)

Sin cambio

•

B (30,25)

Sin cambio

•

C (80,85)

Previo centroide del Departamento D

•

D (80,35)

Previo centroide del Departamento C

Nota: Si C y D son intercambiados, los centroides exactos son C(80,65) y D(80,15). De esta forma, los centroides C(80,85) y D(80,35) no son exactos, sino que aproximados. Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

36








El primer trabajo en el cálculo de ahorros es reconstruir la matriz de distancias que resultaría si el intercambio fuera hecho. El propósito de usar centroides aproximados será aclarado ahora. Si los centroides exactos fueran usados, se tendrían que recalcular las distancias entre cada par de departamentos que incluirían uno o ambos de C y D. Sin embargo, puesto que asumimos que los centroides de C y D serán intercambiados, la nueva matriz de distancias puede ser obtenida sólo rearreglando algunas filas y columnas de la matriz de distancias original. Esto será mostrado ahora.


37




   

La matriz de la izquierda es la matriz previa, antes del intercambio. La matriz de la derecha es la matriz después del intercambio. Dist (A,B) y (C,D) no cambia. Nueva dist (A,C) = Previa dist (A,D) Nueva dist (A,D) = Previa dist (A,C) Nueva dist (B,C) = Previa dist (B,D) Nueva dist (B,D) = Previa dist (A,C)

To From

A

A

Intercambio C,D

To

A

B

B

C

D

50

90

60

A

60

110

B

50

50

C

60

110

D

90

60

B

50

C

90

60

D

60

110

50

From


50

C

D

60

90

110

60

50 50 38

CRAFT: Ejemplo de cálculo de ahorros To

(a) Viajes de manejo de material (dado)

(b) Distancias (rearregladas)

From

A

A

Distancia total recorrida = 100+420+360+… = 4480 Ahorros:

C

D

2

7

4

5

7

B

3

C

6

7

D

7

7

3

A

B

C

D

60

90

110

60

To From

A

(c) Cálculo de muestra: distancia recorrida (A,B) = viajes (A,B)  dist (A,B) =

B

50

3

B

50

C

60

110

90

60

50

A

B

C

D

To

From

A

550

420

C

360

770

D

630

420


D 360

150

(b)

50

100 420

B

(a)

(c)

150 150 39

CRAFT: Procedimiento mejorado • Para completar el ejercicio 1.

Calcule los ahorros de todos los intercambio factibles. Si no existen ahorros (positivos), pare.

2. Si cualquier intercambio da algún ahorro (positivo), elija el intercambio que da el ahorro máximo. 3. Si se elige un intercambio, entonces para cada departamento departmento encuentre un centroide exacto después que el intercambio es implementado. 4. Repita los 3 pasos de arriba hasta que el paso 1 encuentre un intercambio con algún ahorro (positivo). Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

40

CRAFT: Coordenadas exactas de un centroide • Algunas veces, un intercambio puede resultar en una forma peculiar de un departamento; una forma que esta compuesta de algunas piezas rectangulares. • Por ejemplo, considere el layout en la Slide 22 e intercambie los departamentos A y D. La figura resultante es mostrada a la derecha. • ¿Cómo calcular la coordenda exacta del centroide (de una forma como A)?

0 0 1 0 9 0 8

D

0 7

C

0 6 0 5 0 4

A

B

0 3 0 2 0 1

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


41

CRAFT: Coordenadas exactas de un centroide

0 0 1

Sea

A1 A2





Area A1 Area A2





 x1 , y1  

Centroide de A1



 x2 , y2  

Centroide de A2

A

0 9 0 8 0 7

A1

A2

0 6 0 5

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100



Encuentre el centroide de A Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

42


Rectángulo Area (1) (2) A1 A2 Total

Coordenada-x del centroide (3)

Coordenada-x del centroide de A  

Multiplicar (2) and (3) (4)

A1 x1  A2 x2 A1  A2


43


Rectangulo Area (1) (2) A1 A2 Total

Coordenada-y del centroide (3)

Coordenada-y del centroide de A 

Multiplicar (2) and (3) (4)

A1 y1  A2 y2 A1  A2




44


0 0 1 0 9 0 8 0 7 0 6

A

A1

A2

0 5

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Coordenada exacta del area A es Profesor MSc. Claudio Araya Sassi

45

Unidad 4 Distribucion en Planta

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