Unidad 4 Distribucion en Planta

EII-606 Administración de la Producción

Unidad 4: Distribución en Planta

Profesor Claudio C. Araya Sassi

2° Semestre 2013

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

Profesor MSc. Claudio Araya Sassi 2

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 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 de servicios).

Introducción


Elementos que intervienen en la decisión de la distribución

1. Especificación 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 o servicios del sistema.

3. Procesamiento que se necesitará, en términos 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. Disponibilidad de espacio dentro de la instalación misma o, si se trata de una nueva, las configuraciones posibles para el edificio.

Introducción



En general, en la mayoría de las compañías, los activos pertenecen a la planta y equipos. Sus arreglos físicos son referidos como el layout de la planta

El Layout dentro de una planta es una decisión fundamental para el normal y fluido desarrollo del sistema de 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, personas e información

El Layout es una decisión de carácter estratégica, que forma parte del sistema logístico interno.

Introducción



Los recursos involucrados y el tiempo de impacto asociado a sus decisiones es de largo plazo

El Layout busca determinar las rutas de procesos

Introducción


Introducción

Magnitud Disposición

Relativa

Énfasis

Problema :

Asignación de espacio a actividades

Depende

mucho de la

capacidad de

la planta


Distribución en Plantas

Situaciones

Proyectos Industriales Fábricas

Servicios Hospitales, oficinas

Flujo Principal: Materiales

Flujo Principal:

Personas e Información


La Planeación del Layout

Mercado

Centralización v/s Fraccionamiento

Localización

Capacidad

Tasa de Producción

Layout

De

Producto

De

Proceso

(Flow Shop) (Job Shop)


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).

Formatos Básicos de la Distribución para la Producción

Matriz Producto - Proceso



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.

Formatos Básicos de la Distribución para la Producción


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

Job Shops (Taller o Centro de Trabajo)


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.



Dimensiones del edificio y centros de trabajo



Flujo intercentros de trabajo



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



Matriz de costos, primera solución



Gráfica revisada del fl ujo entre centros de trabajo



Matriz de costos, segunda solución



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

CRAFT- Computerized Relative Allocation of Facilities Technique



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



𝑛 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑝𝑎𝑟𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠

𝑣𝑖𝑗 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑣𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑝𝑎𝑟𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑖 𝑦 𝑗

𝑢𝑖𝑗 = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑢𝑛𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑢𝑛𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑝𝑎𝑟𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑖 𝑦 𝑗

𝑙𝑖𝑗 = 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑝𝑎𝑟𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑖 𝑦 𝑗

𝑦𝑖𝑗 = 𝑢𝑖𝑗𝑣𝑖𝑗

𝑀𝑖𝑛 𝐶𝑇 = 𝑦𝑖𝑗𝑙𝑖𝑗

𝑛

𝑗=1

𝑛

𝑖=1




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.




Siguiendo algunos ejemplos de preguntas dirigidas hacia CRAFT:

• Es este un buen layout?

• Si no, ¿puede ser mejorado?

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

A

B

C

D


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 (𝑥1, 𝑦1) y (𝑥2, 𝑦2) entonces el centroide es

2,

2

2121 yyxx



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.



Sea

• Centroide del Departamento A =

• Centroide del Departamento B =

Entonces, la distancia entre los departamentos A y B,

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).

(A,C) 30 80 75 35 90A C A CDist x x y y

( , ) A B A BDist A B x x y y

AA yx ,

BB yx ,



Centroide de A

=

Centroide de C

=

Distancia (A,C)

=

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10 2

0 3

0 4

0 5

0 6

0 7

0 8

0 9

0 100

A

B

C

D

(80,85)

(30,25)

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.



A B C D

A 2 7 4

B 3 5 7

C 6 7 3

D 7 7 3

FromTo

(a) Viajes de manejo de material (dado)

(a)




A B C D

A 2 7 4

B 3 5 7

C 6 7 3

D 7 7 3

FromTo

(a)

(b)

(b) Distancias (dado) A B C D

A 50 90 60

B 50 60 110

C 90 60 50

D 60 110 50

FromTo



A B C D

A 2 7 4

B 3 5 7

C 6 7 3

D 7 7 3

FromTo

(a)

(b)

(c) Distancia total recorrida = 100+630+240+…. = 4640

A B C D

A 50 90 60

B 50 60 110

C 90 60 50

D 60 110 50

FromTo

A B C D

A 100 630 240

B 150 300 770

C 540 420 150

D 420 770 150

FromTo

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



(b) Distancias (dado)



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.



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.

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.



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.



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)

A B C D

A 50 60 90

B 50 110 60

C 60 110 50

D 90 60 50

FromTo

A B C D

A 50 90 60

B 50 60 110

C 90 60 50

D 60 110 50

FromTo

Intercambio

C,D



A B C D

A 2 7 4

B 3 5 7

C 6 7 3

D 7 7 3

FromTo

(a)

(b)

A B C D

A 50 60 90

B 50 110 60

C 60 110 50

D 90 60 50

FromTo

(c)

A B C D

A 100 420 360

B 150 550 420

C 360 770 150

D 630 420 150

FromTo

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

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


(b) Distancias (rearregladas)

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).

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)? 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

A

B

C

D



Encuentre el centroide de A

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

50

60 7

0 8

0 9

0 100

A A1

A2

1

2

1 1

2 2

Sea

Area A1

Area A2

,

Centroide de A1

,

Centroide de A2

A

A

x y

x y



Coordenada-x Multiplicar

Rectángulo Area del centroide (2) and (3)

(1) (2) (3) (4)

A1

A2

Total

Coordenada-x del centroide de A 21

2211

AA

xAxA



Coordenada-y Multiplicar

Rectangulo Area del centroide (2) and (3)

(1) (2) (3) (4)

A1

A2

Total

Coordenada-y del centroide de A 1 1 2 2

1 2

A y A y

A A



Coordenada exacta del area A es

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

50 6

0 7

0 8

0 9

0 100

A A1

A2

CRAFT: Algunos comentarios


Es un procedimiento de mejoramiento, no es un procedimiento de construcción.

En cada etapa algún intercambio de pares son considerados y el mejor es elegido.

Intercambios son solamente factibles si los departamentos tienen la misma área; o ellos comparten un límite común

Los departamentos de tamaño desigual que no son adyacentes no son considerados para el intercambio

Reducción de costos estimada puede no ser obtenida después del intercambio (debido a que los ahorros estan basados en centroides aproximados)

Departamentos con formas raras pueden ser formados.

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Unidad 4 Distribucion en Planta