Equation Chapter 1 Section 1
Trabajo Fin de Grado
Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales
Desarrollo de una aplicación para el estudio de la superficie de suelo en almacenamientos
Autor: Jaime Personat Moyano Tutor: Pablo Aparicio Ruiz
Dpto. Organización Industrial y Gestión de Empresas II Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla Sevilla, 2021
iii
Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales
Desarrollo de una aplicación para el estudio de la superficie de suelo en almacenamientos
Autor:
Jaime Personat Moyano
Tutor:
Pablo Aparicio Ruiz
Dpto. Organización Industrial y Gestión de Empresas II Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla Sevilla, 2021
v Autor: Jaime Personat Moyano
Tutor: Pablo Aparicio Ruiz
El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:
Presidente:
Vocales:
Secretario:
Acuerdan otorgarle la calificación de:
Sevilla, 2021
El Secretario del Tribunal
vii En el proceso de diseño del proceso logístico, una de las etapas consiste en el dimensionado del almacén, que se calcula en función del espacio ocupado por los módulos de almacenamiento, así como del espacio requerido por parte de los equipos de manutención para su correcto funcionamiento. Además, este dimensionado está condicionado por el coste que lleva asociado, de manera que no se supere el presupuesto disponible.
En el presente proyecto se pretende desarrollar un código que facilite los resultados de superficie por hueco y por palé mediante una simulación del sistema de almacenamiento, en la que se seleccionan los módulos de almacenamiento, la maquinaria y el tipo de palé. Además, mediante el uso de trabajos anteriores, se completa la simulación con el cálculo del rendimiento. Todo esto, junto con el coste global por palé, permite analizar de forma cuantitativa la elección de un sistema de almacenamiento.
ix
Resumen vii
Índice ix
Índice de Tablas xi
Índice de Figuras xi
1 Objetivos y Alcance 1
2 Introducción 2
3 Estado del arte 3
3.1 Unidad de carga 3
3.2 Equipos de manutención de pallets 6
3.3 Políticas de almacenamiento 11
3.4 Módulos de almacenaje 12
3.5 Compatibilidades entre equipos de manutención y módulos 19
3.6 Cálculo del espacio por hueco 20
3.7 Coste de capital y de explotación 24
4 Desarrollo 26
4.1 Herramientas e implementación 26
4.2 Descripción de la aplicación 30
5 Resultados 39
5.1 Análisis del espacio por hueco sin tener en cuenta el coste 39 5.2 Análisis del espacio por palé sin tener en cuenta el coste 46
5.3 Análisis de la influencia de los costes 52
6 Conclusiones 65
7 Mejoras futuras 67
Referencias 68
xi
Tabla 1: Comparación políticas de almacenamiento 12
Tabla 2: Tabla comparativa de equipos de manutención (Mecalux, 2021) 19
Tabla 3: Relación de equipos con sistemas de almacenaje 20
Tabla 4: Dimensiones del hueco por tipo de palé (Mecalux, 2021) 21 Tabla 5: Capacidad de las estanterías (Errasti Opacua, 2011) 22 Tabla 6: Comparativa del almacenamiento de las distintas estanterías 23 Tabla 7: Resultados de espacio por hueco en estanterías dinámicas 44 Tabla 8: Resultados de espacio por hueco en estanterías convencionales 45
Tabla 9: Precios de cada equipo de manutención 63
Í NDICE DE F IGURAS
Figura 1: Unidad de carga (CargoFlores, 2021) 3
Figura 2: Palé europeo 4
Figura 3: Eurobox (Mecalux, 2021) 5
Figura 4: Contenedor metálico con patines (Mecalux, 2021) 5
Figura 5: Contenedor metálico sin patines (Mecalux, 2021) 5
Figura 6: Transpaleta (Benza, 2021) 6
Figura 7: Apiladora (LCLogistica, 2021) 7
Figura 8: Carretilla elevadora contrapesada 8
Figura 9: Carretilla retráctil (Aracar S.L., 2021) 8
Figura 10: Camión elevador extensible doble 9
Figura 11: Columna trilateral (Mecalux, 2021) 9
Figura 15: Apilamiento de marcos (Racko, 2021) 14
Figura 16: Estantería convencional 15
Figura 17: Estanterías de doble fondo (ARRacking, 2021) 15
Figura 18: Estantería drive-in (Mecalux, 2021) 16
Figura 19: Estanterías push-back clásicas (izquierda) y de rodillos (derecha) (ARRacking,
2021) 17
Figura 20: Estanterías dinámicas 18
Figura 21: Estanterías móviles (Mecalux, 2021) 18
Figura 22: Vista conceptual de los parámetros usados para el cálculo del espacio por
hueco (Aparicio Ruiz, 2020) 23
Figura 23: Esquema de la estructura de la aplicación 29
Figura 24: Panel de control de pantalla interactiva, con los resultados de la ampliación
(Esp/hueco, Esp/palé) 30
Figura 25: Vista de planta junto con el panel de control (ampliación de la aplicación) 32 Figura 26: Vista de perfil junto con el panel de control (aplicación original) 32 Figura 27: Módulos de selección de sistemas de almacenamiento (izquierda) y de número
de rangos con sus inventarios máximos y mínimos (derecha) 33
Figura 28: Vista completa de la Pantalla de gráficas. Aunque el espacio por hueco no depende del rango de inventario, se muestra para cada rango al calcularse junto al resto
de resultados 34
Figura 29: Gráfica del espacio por palé. En este caso sí se produce variación en función del rango de inventario, al calcularse en función del factor de utilidad 35 Figura 30: Módulo de selección de variable a representar, mostrando la ampliación de la
funcionalidad 36
Figura 31: Imagen explicativa de gráficas, representando el factor de utilización 37
Figura 32: Spinbox de exportación a Excel 37
Figura 33: Ventana emergente de ubicación del Excel exportado 38 Figura 34: Aspecto de una hoja de cálculo, obtenida a partir de la aplicación. Se observan las columnas añadidas debido a la ampliación de la funcionalidad (equipo de manutención, medidas de palé, espacio por hueco, espacio por palé). 38
xiii Figura 36: Gráfica del espacio por hueco de apilado en suelo para palé americano y
camión elevador extensible 40
Figura 37: Gráfica del espacio por hueco de apilado en suelo para medio palé y camión
elevador extensible 41
Figura 38: Gráfica del espacio por hueco de apilado de marcos para palé americano y
carretilla elevadora contrapesada 41
Figura 39: Gráfica del espacio por hueco de estantería drive-in para palé americano y
camión elevador extensible 42
Figura 40: Gráfica del espacio por hueco de estantería push-back para palé americano y
carretilla elevadora contrapesada 43
Figura 41: Evolución de la superficie por palé en apilado en suelo para varios rangos de
inventario 47
Figura 42: Gráfica de la superficie por palé en apilado de marcos para varios rangos de
inventario 48
Figura 43: Gráfica de la superficie por palé en estanterías push-back para varios rangos
de inventario 50
Figura 44: Gráfica de la superficie por palé en estanterías dobles para varios rangos de
inventario. 51
Figura 45: Comparación del coste por unidad de carga para cada módulo de
almacenamiento para un rango de inventario de 1 SKU 54
Figura 46: Comparación del coste por unidad de carga para cada módulo de
almacenamiento para un rango de inventario de 2-10 SKU 55
Figura 47: Comparación del coste por unidad de carga para cada módulo de
almacenamiento para un rango de inventario de 11-30 SKU 56
Figura 48: Comparación del coste por unidad de carga para cada módulo de
almacenamiento para un rango de inventario de 31-50 SKU 59
Figura 49: Comparación del coste por unidad de carga para cada módulo de
almacenamiento para un rango de inventario de 51-100 SKU 60
Figura 50: Comparación del coste por unidad de carga para cada módulo de
almacenamiento para un rango de inventario de 101-300 SKU 61
Figura 51: Gráficas del coste global por palé para distintos costes de suelo, módulos de
almacenamiento y equipos de manutención 64
1
1 O BJETIVOS Y A LCANCE
A la hora de diseñar un almacén, existen diferentes estructuras y maquinarias necesarias, las cuales implican un consumo de espacio en planta. La elección de dichos sistemas tiene un coste asociado al espacio de almacenamiento. Este Trabajo de Fin de Grado pretende desarrollar una breve aplicación en Python con la cual analizar cómo afecta la elección de las distintas configuraciones. A través del desarrollo de esta aplicación se pretende plasmar de manera más visual la relación entre las capacidades de almacenamiento y el coste de suelo de estas decisiones con un objetivo centrado en la divulgación docente en asignaturas de la carrera.
Para definir el problema, se requiere que el decisor exponga las dimensiones de la unidad de carga, los equipos de manutención de las unidades de carga y los módulos de almacenamiento. Estos elementos presentan diferentes configuraciones que darán lugar a un mejor o peor aprovechamiento del espacio y a posibles incompatibilidades entre ellos.
La aplicación desarrollada es una herramienta para analizar todas las posibles situaciones en función de los sistemas elegidos, lo cuál facilitará la toma de decisiones referidas al diseño del proceso de almacenamiento y de los sistemas que en él intervienen. Esta información la dará de manera explícita, acompañada de gráficos para facilitar la visualización de la distribución en el almacén suponiendo una situación básica en cuanto a distribución de estanterías y pasillos se refiere.
2
2 I NTRODUCCIÓN
La logística se define como la parte del proceso de gestión de la cadena de suministro encargada de la planificación, implementación y control eficiente del flujo de materiales y/o productos terminados, servicios y efectivo de bienes, así como el flujo de información relacionada, desde el punto de origen hasta el punto de destino, cumpliendo al máximo con las necesidades de los clientes y generando los mínimos costes operativos (Nuño, 2017). Actualmente, la logística es clave para lograr eficiencia y efectividad en la actividad productiva. Eficiencia debido a que, cuanto menos tiempo permanezca un producto en cada una de las etapas de la cadena logística, menor será el coste agregado al valor final del producto. Efectividad ya que la disminución del gasto se puede traducir en un aumento operacional del sistema.
El almacenamiento de productos es un proceso que no añade valor al producto, sin embargo, es necesario para poder hacer frente a posibles fluctuaciones del mercado. Se puede definir el almacén como el recinto donde se realizan las funciones de recepción, manipulación, conservación, protección y posterior expedición de productos. El manejo de mercancías es una función que desempeñan los operarios haciendo uso de los equipos e instalaciones necesarios para manipular y almacenar productos en un tiempo y un espacio determinados. Estos equipos e instalaciones deben ser seleccionados de manera que optimicen el proceso de almacenamiento y recogida de pedidos en función del tamaño de la unidad de carga y de la superficie disponible para el almacenamiento. Este mayor o menor aprovechamiento del espacio dará lugar a un porcentaje de utilización del espacio ocupado con respecto al disponible, al cual se le asocian los costes de la instalación.
La aplicación creada permite realizar una simulación en función de las dimensiones de la unidad de carga, los equipos de manutención y los módulos de almacenamiento proporcionando el efecto del sistema escogido en el espacio requerido para el almacenamiento, así como del coste que conlleva el perfil de inventario elegido.
3
3 E STADO DEL ARTE
En este capítulo se definen de manera teórica los distintos factores que intervienen en la actividad logística, concretamente en el proceso de almacenaje y recogida de pedidos. Estos factores son la unidad de carga, los equipos o maquinaria de manipulación de pedidos, las distintas políticas de almacenamiento y los módulos de almacenamiento.
3.1 Unidad de carga
Una unidad de carga es la unidad básica de almacenaje y transporte dispuesta sobre un soporte o embalaje modular (caja, palé, etc.) con el fin de conseguir una manutención eficiente (Mecalux, 2021). En una misma instalación se puede manejar un único tipo de unidad de carga o pueden convivir distintas modalidades.
La unidad de carga puede dividirse en elementos más pequeños. La primera división agrupa las unidades de preparación de pedidos, que son las unidades de menor tamaño de productos que se pueden servir a un cliente para cada referencia. A su vez, la unidad de preparación de pedidos se puede dividir en unidades de entrega, que son agrupaciones formadas por unidades de venta que permiten una explotación optimizada de los sistemas de producción, distribución o comercialización. Esta unidad de entrega se puede dividir en unidades de venta, que son las menores unidades de producto que el cliente puede comprar al detalle (Mecalux, 2021).
Figura 1: Unidad de carga (CargoFlores, 2021)
4 productos que se almacenan, identificando a la unidad de venta más pequeña. Estos códigos son internos, propios de cada empresa, pudiendo así definir los parámetros que lo forman en función de los productos que comercialice. Reflejan información útil sobre el producto para gestionar el inventario y operativa de la empresa, como por ejemplo las dimensiones del palé, el peso, el ciclo de vida, la gestión de inventarios, etc.
En caso de que el SKU corresponda a un palé, existen tres modelos generales con sus respectivas dimensiones:
‒ Palé europeo: 80 cm de ancho por 120 cm de largo. Peso máximo de 1400 kg. Altura máxima de 190 cm. Como su nombre indica, es el más utilizado en Europa.
‒ Palé americano: 100 cm de ancho por 120 cm de largo. Peso máximo de 1500 kg. Altura máxima de 190 cm.
‒ Medio palé: 80 cm de ancho por 60 cm de largo. Peso máximo de 600 kg. Altura máxima de 190 cm.
Otro ejemplo de unidad de carga son los contenedores. Los contenedores son recipientes en cuyo interior se depositan los productos, lo que da lugar a una unidad de carga óptima para el transporte, la manipulación y el almacenaje de la mercancía. Existen varios tipos, los más usados son de madera, plástico y metal. Los contenedores tipo caja o Eurobox son utilizados para productos de pequeñas dimensiones.
Las cajas Eurobox son contenedores de plástico destinados al almacenamiento de productos pequeños sueltos y de poca estabilidad. Sus dimensiones no superan los 800 mm de largo y los 600 mm de ancho. Se suelen usar colocados sobre pallets, por lo que las cajas más usadas utilizan en sus medidas submúltiplos del palé europeo (Mecalux, 2021).
Figura 2: Palé europeo
5 Los contenedores metálicos presentan restricciones en cuanto a su almacenaje en función del acabado que tengan. Los contenedores metálicos sin patines necesitan soportes específicos para ser almacenados en estanterías convencionales, no son válidos para sistemas push-back ni para estanterías dinámicas y tampoco se pueden utilizar sobre transportadores de rodillos; están desarrollados principalmente para ser apilados. Sin embargo, los contenedores metálicos con patines son válidos para cualquier sistema de almacenaje y pueden ser manipulados con todo tipo de maquinaria.
Figura 3: Eurobox (Mecalux, 2021)
Figura 5: Contenedor metálico sin patines (Mecalux, 2021)
Figura 4: Contenedor metálico con patines (Mecalux, 2021)
6 3.2 Equipos de manutención de pallets
El equipo de manejo de palés se puede dividir en dos clases según se caractericen por ser fijos o móviles: el equipamiento móvil, que incluye artículos tales como carretillas elevadoras, transpaleta o transpalé, vehículos automáticos guiados u otros dispositivos portadores de carga que pueden moverse en una trayectoria al azar; y los dispositivos fijos de manipulación de pallets, los cuales consisten en transportadores, líneas de remolque u otros equipos que siguen una trayectoria fija determinada por una instalación mecánica tales como raíles o caballetes.
3.2.1 Equipamiento móvil.
El equipo de manejo de materiales es la parte móvil de un sistema de almacenamiento. Hay varios tipos diferentes, cada uno con sus propias limitaciones de operación y de capacidad. Se observan tres clases: transpalé y elevadores, camiones especializados y el manejo automatizado.
3.2.1.1 Transpalé
Es el equipo más simple y utilizado en los almacenes. Estos equipos se usan para transportar cargas al nivel del suelo. Existen dos versiones de este equipo, la manual y la eléctrica. Estas máquinas son muy versátiles, debido a que pueden ser utilizadas en operaciones como la carga y descarga de camiones, el traslado de pallets, o en operaciones de Picking.
Las ruedas, a diferencia de una carretilla elevadora, están debajo de las horquillas, lo que limita la capacidad de colocar una plataforma en cualquier lugar, excepto en el suelo, a menos que se realicen alojamientos especiales.
Las carretillas hidráulicas o manuales funcionan sin ninguna fuente de energía aparte del operador, su uso se extiende a la mayoría de almacenes sobre todo en trabajos auxiliares. La carretilla eléctrica, dependiendo del modelo, puede tener la plataforma ubicada para que el trabajador esté montado en la zona trasera o delantera de la carga y mirando hacia el lado o hacia delante.
Figura 6: Transpaleta (Benza, 2021)
7 3.2.1.2 Apiladores
Es el resultado de dotar a un transpalé de un elemento de elevación. Son un híbrido de un transpalé y un camión elevador. El trabajador camina con el elevador, teniendo la capacidad de levantar los pallets de la misma manera que un carro de elevación. La horquilla entera y los cilindros hidráulicos se utilizan para levantar la plataforma del suelo.
3.2.1.3 Carretilla elevadora contrapesada
Se trata de un material básico y versátil. Recibe su nombre debido al gran contrapeso de hierro que incorpora en su parte trasera. Es del tipo de cargadoras en voladizo, lo que quiere decir que lleva la carga por delante de su punto de apoyo.
En cuanto a su uso, este tipo de carretillas son muy rápidas y óptimas para trabajar dentro y fuera del almacén. Puede trabajar en el muelle, cargar y descargar camiones, viajar en rampas y operar con varios tipos de unidades de carga. Cuenta con varios accesorios diseñados para facilitar la fijación, abrazaderas, accesorios de rodillos y manipuladores.
Este equipo consta de varios tipos: tres o cuatro ruedas, sentado o de pie, eléctrico, diésel o gas alimentado. Esto depende del fabricante y el uso operacional requerido.
Figura 7: Apiladora (LCLogistica, 2021)
8 3.2.1.4 Camiones elevadores extensibles
También llamado carretilla retráctil. Es eléctrica, realiza el desplazamiento y los movimientos de giro y elevación retrayendo el mástil.
Presenta varias ventajas respecto a las carretillas contrapesadas: pesan menos, pueden maniobrar en pasillos más estrechos y consiguen un mayor rendimiento. Hay carretillas que pueden levantar la carga por encima de los 10 metros. Debido a estas ventajas, actualmente son las máquinas más usadas dentro de los almacenes.
Figura 8: Carretilla elevadora contrapesada
Figura 9: Carretilla retráctil (Aracar S.L., 2021)
9 3.2.1.5 Camiones elevadores extensibles dobles
Tienen la capacidad extender las horquillas lo suficiente como para acceder a la segunda posición del palé en una estantería de doble profundidad. Hay algunos adaptadores de horquilla que permiten a los camiones de alcance no profundo extender la horquilla hasta posiciones más profundas, sin embargo, esto afecta negativamente a su rendimiento.
3.2.1.6 Columna de ataque trilateral
Está diseñado para trabajar en pasillos muy estrechos y levantar hasta posiciones de gran altura.
El camión no gira en el pasillo de almacenamiento, pero el mecanismo de la horquilla puede girar 90 grados en una torreta para almacenar o quitar pallets de las estanterías. Normalmente requiere de rieles u otros dispositivos para guiarlo a través de los pasillos. Es complicado de manejar fuera de los pasillos por su gran radio de giro.
Figura 10: Camión elevador extensible doble
Figura 11: Columna trilateral (Mecalux, 2021)
10 3.2.2.1 Transelevadores
Son el componente de manejo móvil de un AS/RS. Estos sistemas tienen tres componentes principales: el sistema de estantería (fijo), las grúas apiladoras y un sistema para suministrar y retirar cargas unitarias. Esta última puede ser tan básica como las estaciones de recogida y entrega alimentadas por camiones elevadores o más complejas, incluyendo un sistema de clasificación.
Los sistemas de estantería suelen ser de una sola profundidad y con una altura que puede alcanzar más de 25 metros. En algunos casos, las grúas pueden llevar operadores, sin embargo, se utilizan generalmente en un modo automatizado.
3.2.2.2 Camiones con columna guiada por rieles
Es un transelevador híbrido del camión de la torreta y de la grúa apiladora. Los dirigen los operadores, pero se intentar guiar por carriles en la parte superior e inferior. Generalmente el raíl superior suministra energía, por lo que al salir de los pasillos hacen uso de la batería.
Figura 12: Transelevador (Mecalux, 2021)
11 Estas máquinas son lentas y torpes, por lo que las cargas de trabajo deben ser planificadas para mantener el camión en el mismo pasillo el máximo tiempo posible. Pueden alcanzar mucha altura y manejar cargas más pesadas que los camiones torre estándar.
3.3 Políticas de almacenamiento
Para la ubicación de la mercancía dentro del almacén se tiene en cuenta la clasificación A-B-C.
Esta clasificación se realiza en función de la demanda de los distintos productos, situando aquellos más demandados más cerca de los muelles de entrada y salida de la mercancía. Esto favorece la agilidad y disminuye el coste de las operaciones ya que el mayor número de los desplazamientos (artículos más demandados) serán de menor distancia.
Para esta clasificación se utiliza el concepto de rotación clasificando los productos en:
- A. Alta Rotación: son muy demandados, se consumen y reabastecen constantemente.
- B. Media Rotación: se consumen y reaprovisionan de manera habitual, en menor medida que los A.
- C. Baja Rotación: son los que permanecen más tiempo en el almacén debido a su baja demanda.
Una vez aplicada esta distribución de la mercancía, existen dos políticas de almacenamiento dependiendo de la ubicación que ocupe el producto en las estanterías:
Figura 13: Camión con columna guiada por rieles
12 ubicación prefijada. Este método facilita el control de la ubicación de los productos, adaptando cada hueco a las dimensiones de cada tipo de mercancía. Además, al haber ubicaciones predeterminadas, se reduce el tiempo que tarda el operario en encontrar un determinado producto. Sin embargo, al haber ubicaciones fijas no se podrá aprovechar al máximo la capacidad del almacén, reduciendo así su rendimiento.
- Hueco libre: también llamado sistema caótico. La mercancía ocupa cualquier hueco que esté disponible. En este caso toma protagonismo la clasificación A-B-C para seguir una lógica en el almacenamiento. Este sistema permite un mayor aprovechamiento de la capacidad del almacén, siempre que se disponga de un software o Sistema de Gestión de Almacén para registrar la ubicación de cada producto y localizarlo con mayor facilidad.
En general, la política más usada es la ubicación mixta, la cual resulta de la combinación de las dos anteriores. La ubicación fija se reserva para los productos de mayor demanda, situándolos cerca de los muelles de recepción y entrega; la caótica para el resto de productos y zonas de reserva.
En la Tabla 1 se resumen las ventajas e inconvenientes de ambas políticas.
Hueco fijo Hueco libre
Ventajas Ubicación fija del producto.
Control visual de la mercancía.
Mejor aprovechamiento de la capacidad del almacén.
Inconvenientes
Capacidad desaprovechada.
Obligación de respetar las ubicaciones.
Importante prevenir los espacios disponibles.
Necesidad de un sistema informático.
Ubicación variable dependiendo de la disponibilidad.
Tabla 1: Comparación políticas de almacenamiento
3.4 Módulos de almacenaje
El módulo de almacenaje es la forma en la se almacena la mercancía. Las diversas formas para almacenar se diferencian dependiendo de si usan o no estanterías y, si las usan, del tipo de estantería que utilicen.
Los módulos de almacenaje se utilizan en su mayoría para optimizar el uso del espacio disponible en un almacén al igual que su altura. Existen dos tipos: módulos de almacenaje estático, los cuales no son accionados o mecanizados y pueden hacer uso de la gravedad como medio para mover los pallets; y los módulos de almacenaje dinámico, que son accionados y alimentados externamente.
13 3.4.1 Apilado en suelo
Consiste en colocar la mercancía de forma apilada, una encima de otra. Se puede realizar directamente en el suelo o sobre pallets. Las principales formas de apilamiento son en bloque, adosado y en isla.
Las cargas se disponen directamente sobre el suelo formando una columna vertical sin espacios entre ellas. Se utiliza para productos de pequeñas dimensiones. Se suele organizar dejando pasillos intermedios entre las distintas columnas para facilitar la carga y descarga de los productos. Esta forma de almacenamiento puede ahorrar espacio y coste al no necesitar de ningún tipo de estantería, únicamente precisa de maquinaria con capacidad para alcanzar grandes alturas, dependiendo siempre de la apilabilidad que tenga el producto.
Esta forma de almacenamiento no puede ser usada con productos perecederos ya que, al situarse los productos unos junto a otros tanto en altura como en profundidad, a la hora de sacar la mercancía se sigue la regla Last In First Out por la dificultad de llegar a la mercancía más alejada.
Esta regla consiste en que el último palé que se almacena es el primero en salir. Se recomienda el apilado cuando no existe rotación, esta es muy rápida o el producto se almacena en cargas completas.
3.4.2 Apilado de marcos
Es un método usado para productos con mala estabilidad e inventario profundo con el fin de almacenarlos en pilas sobre el suelo.
Figura 14: Apilamiento en suelo (Transgesa, 2021)
14 la que se coloca la siguiente carga. Las dimensiones de los marcos pueden ser diseñadas para permitir la inserción de pallets de producto en ellos. Los marcos pueden ser usados como estante de pallets configurables para las distintas formas de los productos. Esta forma de apilamiento comparte limitaciones y flexibilidad con el almacenamiento en suelo.
3.4.3 Estanterías convencionales
Es el sistema clásico de estanterías. Son estantes de una sola profundidad y son accesibles individualmente desde el pasillo de trabajo. La disposición de las estanterías es de espalda con espalda o espalda con pared. Cualquier ubicación es accesible directamente sin la necesidad de manipular otros pallets, lo cual incrementa la rapidez de acceso a la mercancía habiendo así un flujo First In First Out. Sin embargo, este aspecto conlleva una proporción pasillo/estantería alta ya que será necesario un pasillo por cada dos estanterías.
Este sistema es recomendable para situaciones en las que no existen referencias que requieran de una gran cantidad de almacenamiento. Además, el estante convencional se puede utilizar para lotes de todos los tamaños, aunque para los de 1 y 5 pallets resulta más económico.
Figura 15: Apilamiento de marcos (Racko, 2021)
15 3.4.4 Estanterías de doble fondo
Es un sistema de almacenaje que proviene de la mezcla de estanterías convencionales y los sistemas de almacenaje compacto de alta densidad.
Las unidades de carga son almacenadas de forma mecánica mediante las carretillas elevadoras que circulan por los pasillos que se encuentran entre las distintas estanterías. Los pallets son almacenados en dos profundidades, logrando así una mayor densidad de almacenamiento. El acceso a los pallets se realiza desde el pasillo siguiendo la regla LIFO.
La manutención de los pallets se debe realizar mediante carretillas elevadoras equipadas con horquillas telescópicas o de alcance profundo para acceder al segundo palé.
Es un sistema de alta eficacia y de sencillo montaje y regulación de los niveles de carga. Además, es perfectamente adaptable a distintos tipos de mercancía.
Figura 16: Estantería convencional
Figura 17: Estanterías de doble fondo (ARRacking, 2021)
16 Estos estantes permiten el almacenamiento vertical en carriles de almacenamiento profundos de productos con una apilabilidad deficiente. Cada pallet se sostiene en ambos lados por una estantería estrecha, por lo que es importante el uso de buenos pallets que resistan el peso de la mercancía. La carretilla elevadora deposita los pallets introduciéndose en la estructura y apoyando el pallet en los carriles.
En este sistema se pretende la optimización de la ocupación del almacén. Las estanterías se distribuyen en calles por las que se introduce la carretilla para manipular la mercancía. Este sistema es adecuado cuando no existe una gran variedad de referencias y de todas hay muchos pallets. Para acceder a los pallets que se encuentran al fondo es necesario retirar los que se encuentran por delante, por lo que se intenta almacenar para cada producto un elevado número de pallets. Para respetar el FIFO es conveniente no almacenar productos diferentes en una misma estantería, que obligaría a numerosas manipulaciones. Para evitar este problema existe una variante de este sistema, las estanterías drive-through, que se diferencian de las drive-in en la posibilidad de acceder a la mercancía desde los dos extremos de la estantería, lo que facilita el almacenamiento de productos LIFO.
La maquinaria usada en este sistema suele ser carros contrapesados debido a que no necesitan de estabilizadores, lo que aumentaría la anchura del vehículo y haría necesarios carriles más anchos.
Figura 18: Estantería drive-in (Mecalux, 2021)
17 3.4.6 Estanterías push-back
Las estanterías push-back son un sistema de almacenaje dinámico multi-profundidad que permiten una gestión de carga del tipo LIFO contando con un único punto de carga y descarga.
La carga se realiza empujando los palés que ya se encuentran en la estantería hacia el fondo, colocando el nuevo palé al frente de la estructura. La estructura sobre la que se apoyan los pallets tiene una pendiente descendente hacia el pasillo de manera que, al descargar el palé que se encuentra de cara al exterior, los palés que se encuentran detrás se desplazan hacia abajo quedando así un nuevo palé en la posición de descarga.
Este sistema tiene una profundidad limitada por el peso de la carga, ya que de esto dependerá la capacidad de la carretilla de empujar hacia el fondo la carga sin someterla a una tensión excesiva.
3.4.7 Estanterías dinámicas
Este sistema consiste en una estructura donde cada nivel cuenta con lineales de camas de rodillos que facilitan el movimiento de las unidades de carga. Esto es también por acción de la gravedad, ya que la estructura cuenta con una ligera inclinación de la estructura en sentido descendente hacia el punto de descarga, que se encuentra en el extremo contrario al de carga, siguiéndose así la regla FIFO.
La profundidad es limitada debido a que, a mayor profundidad, mayor riesgo de atascamiento por gravedad. Si la profundidad de carril supera los 3 pallets, es necesario el uso de métodos de frenado mecánico o neumático para evitar un exceso de velocidad en la bajada hacia el punto de descarga (Aparicio Ruiz, 2020).
Figura 19: Estanterías push-back clásicas (izquierda) y de rodillos (derecha) (ARRacking, 2021)
18 3.4.8 Estanterías móviles
Estas estanterías se usan con la finalidad de potenciar al máximo la capacidad de almacenamiento. Únicamente existe un pasillo, que es móvil. El operario conoce la ubicación del producto de antemano mediante un sistema informático. El sistema de manera automática o el propio empleado manualmente, abre el pasillo en el lugar indicado, desplazando los estantes para permitir la entrada de la carretilla.
Este sistema es lento, útil para los casos en los que no se accede de manera habitual al estante para retirar la carga o en almacenes de pequeñas dimensiones.
Figura 20: Estanterías dinámicas
Figura 21: Estanterías móviles (Mecalux, 2021)
19 3.5 Compatibilidades entre equipos de manutención y módulos
Una vez definidos los distintos equipos de manutención y los distintos módulos de almacenamiento que puede tener un almacén es necesario establecer las relaciones entre ellos. Los distintos tipos de estanterías precisan de equipos que tengan las prestaciones necesarias en cuanto a altura y profundidad para realizar correctamente las acciones de carga y descarga de la mercancía. También hay que tener en cuenta el ancho de pasillo que necesitan las distintas máquinas para poder maniobrar.
En la Tabla 2 se muestran las prestaciones de los distintos equipos de manejo de pallets.
Tabla 2: Tabla comparativa de equipos de manutención (Mecalux, 2021)
Con las especificaciones de cada equipo, se pueden establecer las relaciones de compatibilidad con los módulos de almacenamiento. En el caso del transelevador, únicamente puede funcionar con estanterías automatizadas, llamadas AS/RS. El resto de equipos podrán utilizarse para más de un tipo de estantería, aunque con algunas limitaciones en ciertos casos.
En la Tabla 3 se muestran todos los módulos en los que podrían trabajar los distintos equipos.
Apilador
Carretilla elevadora contrapesada
Camión elevador extensible
Camión extensible
doble
Columna de ataque trilateral
Transelevador
Máx.
altura de elevación
(m)
3.0 - 6.50 7.50 10 10 >12 >40
Ancho de pasillo
(m)
2.1 - 2.2 3.2 - 4.0 2.7 - 3.0 3.0 - 3.4 1.7 - 1.8 1.5 - 1.6
20 elevadora
contrapesada
elevador extensible
extensible doble
ataque trilateral
Sistemas de almacenaje
Estanterías convencionales.
Estanterías dinámicas.
Apilamiento en suelo y de
marcos.
Estanterías convencionales.
Estanterías Drive-in y Push-back.
Estanterías dinámicas.
Apilamiento en suelo.
Estanterías convencionales.
Estanterías Drive-in y Push-back.
Estanterías dinámicas.
Estanterías Móviles.
Apilamiento en suelo.
Estanterías convencionales.
Estanterías Drive-in y Push-back.
Estanterías dinámicas.
Estanterías Móviles.
Estanterías de doble fondo.
Estanterías convencionales.
Estanterías dinámicas.
Estanterías Push-back.
Tabla 3: Relación de equipos con sistemas de almacenaje
3.6 Cálculo del espacio por hueco
Previamente al cálculo del espacio que se obtiene por hueco disponible en el almacenaje, se ha de determinar las dimensiones de las cargas que se van a alojar en el sistema de almacenamiento, es decir, la profundidad, anchura y altura de dichas cargas.
Para el almacenamiento de pallets se definen los diferentes impactos de pallets y alturas de material en el pallet. Si existe más de un tamaño de carga y se prevé que la variación de tamaño es lo suficientemente grande como para influir en el resultado, este análisis debe realizarse para cada tamaño de carga.
3.6.1 Holguras
Para el cálculo del espacio por hueco es necesario conocer las holguras que corresponden a cada tipo de palé para su almacenamiento en estanterías. Estas holguras en profundidad y anchura, sumadas a las dimensiones del palé, darán lugar a las dimensiones totales del hueco.
De acuerdo a la Norma UNE-EN 15620, las holguras se aplican en función de los equipos de manutención, cuya utilización puede definida para pasillos estrechos, anchos o ambos. De acuerdo a esta clasificación, se definen tres clases de maquinaria:
‒ Clase 400: carretillas contrapesadas o retráctiles.
21
‒ Clase 300A: carretillas trilaterales con operario a bordo que acompaña a la carga.
‒ Clase 300B: que agrupa a las carretillas trilaterales con operario en tierra en las que el conductor queda al nivel de suelo.
‒ Clase 100 y 200: transelevadores.
De acuerdo a esta clasificación, se definen en la Tabla 4 las holguras asociadas en función de la altura de los distintos niveles, refiriéndose X a la holgura en anchura del palé e Y en altura.
Para niveles comprendidos entre
Clase 400 Clase 300A Clase 300B
X (metros) Y (metros) X (metros) Y (metros) X (metros) Y (metros)
0 y 3 metros 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075 0.075
3 y 6 metros 0.075 0.1 0.075 0.075 0.075 0.1
6 y 9 metros 0.075 0.125 0.075 0.075 0.075 0.125
9 y 12 metros 0.1 0.15 0.075 0.075 0.1 0.15
12 y 13 metros 0.1 0.15 0.075 0.075 0.1 0.175
13 y 15 metros - - 0.075 0.075 0.1 0.175
Tabla 4: Dimensiones del hueco por tipo de palé (Mecalux, 2021) Para la Clase 100 y 200 las holguras las define cada fabricante.
3.6.2 Capacidad de las estanterías
Una vez obtenidas las dimensiones del hueco, es igualmente necesario saber el número de huecos disponibles en altura y profundidad. Esto dependerá del módulo de almacenaje que se haya elegido, ya que cada tipo tendrá una capacidad de almacenamiento. La altura dependerá de la capacidad de los equipos de manutención. En la Tabla 5 se muestra esta información.
Profundidad mínima (huecos)
Profundidad máxima (huecos)
Estanterías convencionales 1 1
Estanterías Push-back 2 7
Estanterías dinámicas 2 8
Apilado en suelo 2 8
22
Estanterías Drive-In 2 8
Estanterías dobles 2 2
AS/RS 1 1
Móviles 1 1
Tabla 5: Capacidad de las estanterías (Errasti Opacua, 2011) 3.6.3 Cálculo del espacio por hueco
El primer paso en la comparación de las diferentes opciones de almacenamiento es el cálculo del espacio por hueco de pallet para cada opción. Cada uno de los módulos de almacenamiento tiene una capacidad de almacenamiento de pallets diferente y requiere de diferente cantidad de espacio en el almacén. Para cada módulo ha de tenerse en cuenta el espacio de suelo, el número de pallets almacenados, los requisitos de pasillos y los permisos de pasillo transversal con el fin de calcular el espacio que requiere cada posición de palé. El método para calcular el espacio se detalla a continuación:
𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑗𝑒 𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜 (𝑃) = 𝑝𝑟𝑜𝑓. 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑙é + ℎ𝑜𝑙𝑔𝑢𝑟𝑎
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑗𝑒 𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜 (𝐴) = { 1.4 𝑚 para almacenamiento de alta densidad 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑎𝑙é + ℎ𝑜𝑙𝑔𝑢𝑟𝑎 para el resto de equipos
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑖𝑙: 𝑁ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜𝑠
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜𝑠 𝑒𝑛 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑖𝑙: 𝑁𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎
𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑖𝑙𝑙𝑜 (𝐹) = {1 para flujo de productos FIFO, se requieren dos vías de acceso 0.5 para flujo de productos LIFO, se requiere un único acceso
𝑇𝑜𝑙𝑒𝑟𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑝𝑎𝑠𝑖𝑙𝑙𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 (𝑇𝑜𝑙) = {20% para pasillos normales 25% para pasillos estrechos
𝐸𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜 =(𝑁ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜𝑠 ∗ 𝑃 + 𝐹 ∗ 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑝𝑎𝑠𝑖𝑙𝑙𝑜) ∗ 𝐴 ∗ 𝑇𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 ∗ 𝑁ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜𝑠
23 El espacio por hueco calculado representa el área que se necesita en el almacén por cada hueco disponible para almacenar palés, en unidades de m2/hueco, lo cual está directamente relacionado con el rendimiento del módulo de almacenamiento elegido y el coste total de instalación. El espacio por hueco calculado junto con el factor de utilización de las estanterías permite hallar el espacio por pallet (m2/palé) mediante la siguiente expresión:
𝑚2 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑙é = 𝑚2 𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑐𝑖ó𝑛
En la Tabla 6 se muestra la densidad de almacenamiento y el método de gestión de stock de las distintas estanterías.
Módulo de almacenamiento Densidad de
almacenamiento Método de gestión
Estanterías convencionales Baja FIFO
Apilado en suelo Muy alta LIFO
Apilado de marcos Muy alta LIFO
Estanterías drive-in Alta LIFO
Estanterías push-back Alta LIFO
Estanterías dobles Baja LIFO
Estanterías dinámicas Alta FIFO
Tabla 6: Comparativa del almacenamiento de las distintas estanterías
Figura 22: Vista conceptual de los parámetros usados para el cálculo del espacio por hueco (Aparicio Ruiz, 2020)
24 A la hora de tomar decisiones sobre los equipos que intervienen en el almacenaje son varios los factores que intervienen, como podrían ser el espacio por hueco de almacenamiento y el factor de utilización. Entre estos factores uno de los más importantes es el coste de instalación, que se obtiene mediante una previsión de los gastos de las distintas áreas que forman el proyecto.
Los principales componentes de inversión del sistema de almacenamiento son:
- Coste de construcción: por nueva construcción o por expansión. El coste de construcción se calcula a partir de la inversión. El coste de arrendamiento del espacio se convierte en parte del coste de operación.
- Coste de los módulos de almacenamiento, las estanterías.
- Coste de manipulación: equipos y accesorios. Incluye el coste laboral de manipulación anual para una tasa de rendimiento dada, además de los costes anuales de uso y mantenimiento.
El coste de construcción depende de la altura y la ubicación de la instalación, generalmente se expresa en términos de euro por metro cuadrado, sin incluir el coste del suelo. Este coste de obtiene de contratistas locales de construcción o arquitectos y debe incluir el coste de los sistemas de incendios.
El coste del equipo se puede obtener de los fabricantes o proveedores del estante y la maquinaria.
Dependerá de las cantidades requeridas, de las capacidades, de la instalación y de la localización que afectaría al transporte y a los impuestos. Antes de fijar el precio de los módulos de almacenamiento, los vendedores requieren una información preliminar incluyendo: tipo de estantería, número de niveles de almacenamiento, altura vertical y profundidad, longitud de la viga de carga, número de pallets por vigas de carga, número de pallets en profundidad y el peso de las cargas. Respecto al coste de los equipos de manutención, los precios los facilitan igualmente los vendedores que necesitan la siguiente información:
- Descripción operativa: tareas básicas, horas de funcionamiento, ciclos de trabajo por hora.
- El tipo de módulos de almacenamiento del vehículo.
- Varios niveles de elevación, para cada altura de las estanterías.
- Pesos de carga máxima por nivel de elevación.
- Carga de batería y cambio de baterías.
En el caso de algunos equipos, al coste hay que incluirle el derivado de requisitos especiales para su correcto funcionamiento. Tal es el caso para los sistemas AS/RS, que necesitan de un software para su funcionamiento además de la instalación de guías.
Para el cálculo de los costes, se expresan en una unidad de euros por palé (€/palé) de manera que el cálculo se realizaría de la siguiente manera:
25 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑓𝑟𝑎𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑙é =
𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑙é + 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟í𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑙é + 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑙é El coste total de infraestructura (€) se calcularía:
𝐶𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑓𝑟𝑎𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑓𝑟𝑎𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑎𝑙é ∗ 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑙é𝑠 Los últimos costes por considerar son los costes operativos, derivados de la manipulación de la mercancía por parte de los operarios. Se calculan mediante el salario de los trabajadores implicados en la actividad del almacén junto la seguridad social, la ropa de trabajo, dietas o primas por rendimiento.
26
4 D ESARROLLO
Tras definir el alcance del trabajo y los aspectos teóricos que influyen en él, es conveniente explicar el desarrollo de la aplicación que facilitará la información útil para realizar los estudios correspondientes. Esta aplicación proporciona la información de una forma más intuitiva y visual a como se obtendría, por ejemplo, mediante el uso de Excel.
El desarrollo de la aplicación ha consistido en ampliar una versión anterior de un Trabajo Fin de Grado llamado “Desarrollo de una aplicación para el estudio del factor de pérdida del almacenamiento” (Salazar Lloreda & Aparicio Ruiz, 2020). En este capítulo se explicará el código indicando las partes que corresponden al anterior trabajo y las que forman parte de la ampliación.
4.1 Herramientas e implementación
El desarrollo de la aplicación se ha realizado en el programa Python 3.8. Este programa destaca por la gran variedad de librerías de las que se puede hacer uso, permitiendo realizar todo tipo de cálculos, diseños, representaciones de gráficas 2D y 3D, etc., de manera simultánea por la buena implementación que existe entre éstas. Además, existe en la red multitud de foros y manuales de uso de Python que facilitan el aprendizaje rápido y la obtención de cualquier información acerca del uso de las librerías.
La explicación del código no se realizará de forma detallada, no obstante, se explicarán aspectos generales de éste para entender cómo se ha creado la aplicación y la jerarquía que siguen los distintos archivos que lo componen.
4.1.1 Librerías
En primer lugar, se mencionan y explican brevemente las librerías de más peso en la programación:
▪ Matplotlib (Hunter, 2021): esta librería se usa principalmente para la realización de gráficas en 2D, aunque también se pueden realizar en 3D mediante el uso de herramientas adicionales. Es de código abierto, de manera que se sigue mejorando y actualizando por distintos usuarios. Es de las librerías más usadas en Python. Todas las gráficas que se muestran en la aplicación se han obtenido mediante el uso de esta librería.
▪ Tkinter (Python Software Foundation, 2021c): esta librería proporciona la interfaz de la aplicación y sus elementos tales como botones, pestañas desplegables, las distintas ventanas de la aplicación y el lienzo de la pantalla interactiva. Permite la personalización para diseñar la interfaz como se prefiera.
▪ Openpyxl (Gazoni & Clark, 2021): esta librería es la usada para la exportación a Excel.
Permite la lectura y escritura de archivos xlsx/xlsm/xltx/xltm. Permite definir un estilo para las celdas, establecer las unidades de medida y hasta crear funciones.
27 Además de las librerías ya mencionadas también se ha hecho uso en situaciones puntuales de las librerías numpy (Numpy Project, 2021) para los cálculos matemáticos, math (Python Software Foundation, 2021a) para funciones y el módulo de operaciones del sistema “os” (Python Software Foundation, 2021b) para la interacción entre la aplicación y el ordenador para, por ejemplo, la ventana para la exportación a Excel.
4.1.2 Jerarquía del programa
En la realización de la aplicación se han creado distintos archivos de clases, la mayoría tipo Frame. Este tipo de clases importadas de la librería tkinter consisten en un cuadro dentro de una ventana, el cuál contiene los botones, imágenes, pestañas, etc. correspondientes. El hecho de que haya clases que no son del tipo Frame es debido a que no influyen en el aspecto visual de la aplicación. A continuación. se definen las distintas clases creadas mediante una lista multinivel que representa la estructura del programa:
▪ Calculofactorutilidad: es la clase encargada de analizar el factor de utilización. Sus argumentos de entradas son todos los elementos que definen el sistema de almacenamiento, es decir, la altura, profundidad y el tipo de estanterías escogidas junto con el precio del suelo, el número actual de palés almacenados y el rango de inventario.
Con todo esto, se realiza el cálculo del factor de utilización y el coste global por palé.
Esta clase pertenece al desarrollo de la aplicación original, sin embargo, se ha mantenido para realizar de una forma más completa el cálculo del espacio por palé. La clase se crea en el archivo “calcfu.py”.
▪ Calculoespaciohueco: es la clase encargada de analizar el espacio asociado a un hueco.
Recibe los mismos argumentos que la clase Calculofactorutilidad junto con el tipo de maquinaria, que sirve para determinar el ancho de pasillo y la tolerancia, y el modelo de palé que determina las dimensiones de éste. Todos estos datos son usados por la clase Calculoespaciohueco para calcular el espacio por hueco. Tras esto, junto con el factor de utilidad se calcula el espacio por palé. Esta clase es la que amplía la funcionalidad de la aplicación original. . La clase se crea en el archivo “calcesp.py”.
▪ Main: esta clase crea la ventana principal de la aplicación dentro de las cuales se sitúan el resto de pestañas y botones. Se ha mantenido la estructura y el contenido de la aplicación original, añadiendo los elementos correspondientes a la ampliación. La clase se crea en el archivo “principal.py”.
o Interactiva: es el cuadro donde se sitúan los elementos responsables de la visualización del sistema de almacenamiento, así como los botones para la elección de sus características y los resultados de los distintos cálculos. La clase se crea en el archivo “interactiva.py”.
‒ ControlInteractiva: crea un cuadro (Frame) donde van situadas las pestañas de elección de las características del sistema de almacenamiento. Estas pestañas proporcionan los argumentos de entrada para el cálculo del factor de utilización, el espacio por hueco y la
28 máximo, profundidad y altura ya estaban introducidos, por lo que se han añadido los de elección de equipo de manutención y medidas de palé. La clase se crea en el archivo “control_interactiva.py”.
‒ Analisisperfil: esta clase crea un cuadro donde se visualizan los resultados de los cálculos realizados por las clases Calculofactorutilidad y Calculoespaciohueco mediante los datos recibidos por los botones creados en ControlInteractiva. Mezcla contenido de la aplicación original con la ampliación, mostrando todos los resultados simultáneamente. La clase se crea en el archivo “analisis.py”.
‒ Lienzo: crea un cuadro donde se visualiza mediante una imagen el sistema de almacenamiento escogido junto con sus características.
Mediante los datos recibidos de ControlInteractiva, modifica de manera dinámica la imagen añadiendo alturas, profundidades, etc. Consta de dos pestañas que muestran la vista del perfil, correspondiente a la aplicación original; y la vista de planta, que corresponde a la ampliación de la aplicación. La clase se crea en el archivo “lienzo.py”.
• Perfil: clase que corresponde a la clase Lienzo de la aplicación original. Se ha modificado para añadir una nueva pestaña para la clase Planta. La clase se crea en el archivo “perfil.py”.
• Planta: corresponde a la ampliación de las funciones de la aplicación, proporcionando una vista conceptual de los huecos en el almacenamiento. Se actualiza dinámicamente en función de los parámetros introducidos. La clase se crea en el archivo
“planta.py”.
o Graficas: cumple el mismo papel que la clase Interactiva, aunque en este caso para las gráficas. Es decir, crea un cuadro donde van situados todos los botones para la representación de las gráficas. La clase se crea en el archivo “graficas.py”.
‒ ControlGrafica: crea un cuadro en el cuál se sitúan los botones cuya funcionalidad es la elección de las características del sistema de almacenamiento y del cálculo que se quiere representar en la gráfica. En este caso, permite la selección de varios tipos de estanterías simultáneamente y de varios rangos de inventario para su comparación mediante las gráficas. Se han mantenido los correspondientes a la aplicación original (Sistemas de almacenamiento y rangos de inventario) y se han añadido los parámetros para el cálculo del espacio por hueco (equipo de manutención y medidas de palé). La clase se crea en el archivo
“control_grafica.py”.
‒ Plot: esta clase usa las librerías Matplotlib y Tkinter simultáneamente de
29 manera que se pueda situar dentro de la ventana principal la correspondiente gráfica. Las gráficas muestran los resultados de las instancias total (factor de utilidad), costtot (coste global) de la aplicación original y espacio (espacio por hueco) y esppale (espacio por palé) de la ampliación, procediendo los resultados de las clases Calculofactorutilidad y Calculoespaciohueco. El resto de datos se introducen con los botones situados en el marco de ControlGrafica. La clase se crea en el archivo “plotter.py”.
‒ Excel: esta clase recibe la lista de datos que almacena la clase Plot y crea un archivo Excel con los cálculos representados en las gráficas insertados en una hoja de cálculo. En esta clase se han modificado las columnas y los parámetros de entrada al Excel de la aplicación original para que amplíe las columnas a Medidas de palé, Equipo de manutención, Espacio por hueco y Espacio por palé. La clase se crea en el archivo “excel.py”.
Aparte de las clases explicadas anteriormente, la aplicación también hace uso del archivo configuración.py. Este archivo contiene los datos asociados a los distintos parámetros que componen un sistema de almacenamiento, como son los tipos de estanterías, los equipos de manutención, las medidas de los diferentes tipos de palé con las holguras aplicadas, los anchos de pasillo asociados a los distintos equipos de manutención, etc. Todos estos datos pueden ser modificados si es necesario, pudiéndose añadir, por ejemplo, otros tipos de estanterías o palés. En este archivo se ha procedido a aumentar el contenido con los datos de todas las posibles máquinas, las medidas de los palés, las tolerancias y los anchos de pasillo asociados a las máquinas; y las holguras asociadas a los palés.
En la Figura 23 se muestra de forma esquemática la jerarquía que siguen los distintos archivos que Figura 23: Esquema de la estructura de la aplicación
30 flechas indica que la clase “origen” envía información y/o es usada por la clase “destino”.
4.2 Descripción de la aplicación
La aplicación tiene dos funcionalidades principales. En primer lugar, aporta una funcionalidad visual e interactiva, mediante la cual la aplicación muestra el aspecto que tendrían las distintas configuraciones de los sistemas de almacenamiento en función de los valores de los parámetros elegidos, como pueden ser la altura, la profundidad, el módulo de almacenamiento, etc. En segundo lugar, un análisis puede ser realizado mediante gráficas. Esta funcionalidad facilita el estudio de los sistemas de almacenamiento al permitir la comparación entre ellos de manera simultánea, proporcionando los valores del factor de utilización, coste global por palé, el espacio por hueco o el espacio por palé en función de la altura y profundidad del módulo de almacenamiento.
4.2.1 Pantalla interactiva
En esta pantalla se diferencian principalmente dos marcos: el lienzo, donde se presenta de una manera visual las distintas configuraciones de los módulos de almacenamiento, pudiéndose elegir la vista perfil y de planta. El panel de control permite seleccionar todos los parámetros que corresponden a un sistema de almacenamiento.
Figura 24: Panel de control de pantalla interactiva, con los resultados de la ampliación (Esp/hueco, Esp/palé)
31 En la Figura 24 se muestra una vista del panel del control, con sus distintos componentes:
1) Texto informativo sobre las medidas del palé seleccionado.
2) Texto informativo indicando las holguras asociadas al equipo de manutención elegido.
3) Texto que muestra las medidas de ancho de pasillo en función de la maquinaria elegida.
4) El sistema de almacenamiento.
5) El tipo de palé, que tiene asociado sus respectivas medidas.
6) El equipo de manutención de palés.
7) El inventario mínimo.
8) La máxima capacidad en profundidad.
9) El inventario máximo.
10) La máxima capacidad en altura.
11) El número actual de palés.
12) El coste del suelo en unidades de €/m2. 13) Resultados del estudio del almacenamiento.
Debajo del panel de control se muestran los resultados obtenidos en cuanto a los cálculos de factor de utilización global y actual, coste por palé global y actual y, por último, espacio por hueco y por palé. La ilustración representa el sistema de almacenamiento (estantería, en suelo o de marcos) visto desde el perfil indicando la altura, profundidad y el número de palés actual. Si el valor introducido en el número de palés actual supera al número de huecos disponibles que se visualizan en la vista del perfil, se indicará mediante una ventana de texto el número de secciones llenas acumuladas. En la Figura 26 se muestra el lienzo con la vista del perfil y el panel de control con la ventana de texto indicando las secciones llenas anteriormente mencionada.
La vista en planta muestra una vista conceptual del hueco sobre un plano horizontal visto desde arriba. El hueco es ocupado por el palé, con sus respectivas dimensiones. Las holguras asociadas al ancho y a la profundidad también ocupan espacio, por lo que se representan en amarillo. La vista de planta del palé lo representa con dos cajas encimas. Igualmente, se representa el pasillo de acceso a cada hueco de la estantería. El pasillo está delimitado por líneas discontinuas para indicar el área de entrada a cada hueco por parte de la maquinaria, ocupando sólo la mitad del pasillo. Aunque no se haya representado en la visualización, las estanterías dinámicas también usan la mitad del pasillo de la parte trasera de la estantería para la descarga y no únicamente la mitad mostrada para la carga. Al cambiar los parámetros en el panel de control la visualización cambia, indicando, por ejemplo, si el sistema elegido consta de estanterías o no, como es el caso del almacenamiento en suelo y de marcos. Al aumentar la profundidad se añaden huecos en el eje x. Los huecos añadidos en el eje y no están asociados a ningún parámetro, simplemente se añaden para dar una mayor sensación de espacio ocupado y que el dibujo no quede desproporcionado.
32 Figura 25: Vista de planta junto con el panel de control (ampliación de la aplicación)
Figura 26: Vista de perfil junto con el panel de control (aplicación original)
33 4.2.2 Pantalla de gráficas
Desde el punto de vista del análisis, esta pantalla es la principal al constar de más funcionalidades. La pantalla se puede dividir en dos partes: en la parte superior se sitúan los widgets que permiten cambiar todos los parámetros que definen la gráfica, en la parte inferior se sitúa la gráfica junto con un panel de navegación para ajustar la gráfica como se desee.
En la Figura 28 se muestra la pantalla de gráficas completa. En primer lugar, se sitúa el box de selección de sistema de almacenamiento. Este box es de tipo checkbox, lo que significa que se puede seleccionar más de un sistema de almacenamiento a la vez para su comparación en las gráficas, habiendo que seleccionar al menos uno.
Situado junto al módulo de elección de sistema de almacenamiento se encuentra el de selección de número de rangos y de inventarios mínimo y máximo. Este módulo contiene boxes de tipo spinbox para la introducción de valores numéricos, que se pueden ir cambiando de uno en uno o introducir el valor numérico directamente. El casillero superior indica el número de rangos que se quieren estudiar de manera que, al ir aumentando el número de rangos, irán apareciendo nuevos spinboxes en los que se indicarán los valores iniciales y finales de dichos rangos. Los intervalos en los que se estudia cada rango se pueden solapar, sin embargo, es necesario que el valor final del rango sea mayor que el inicial. Si esto no es así al pulsar el botón REPRESENTAR la pantalla mostrará un mensaje de error. La selección de los rangos es un aspecto muy interesante a la hora del estudio del valor óptimo, ya que al poder solaparse será más fácil encontrar el valor para el que se obtiene el mayor factor de utilización o el menor coste global por palé.
Figura 27: Módulos de selección de sistemas de almacenamiento (izquierda) y de número de rangos con sus inventarios máximos y mínimos (derecha)
34 Figura 28: Vista completa de la Pantalla de gráficas. Aunque el espacio por hueco no depende del rango de inventario, se muestra pa cada rango al calcularse junto al resto de resultados
35 Figura 29: Gráfica del espacio por palé. En este caso sí se produce variación en función del rango de inventario, al calcularse en función del factor de utilidad
36 representar. Este módulo despliega una pestaña mostrando las cuatro opciones de representación:
factor de utilización, coste global por palé, espacio por hueco y espacio por palé. Al seleccionar coste global por palé, debajo de la pestaña de selección de variable aparece un box para introducir el precio del suelo. Lo mismo ocurre al seleccionar espacio por hueco o espacio por palé, aunque en este caso aparecen dos boxes: uno para seleccionar el equipo de manutención y otro para el tipo de palé. De esta forma, sólo se mostrará la gráfica de una de estas cuatro variables, no obstante, el cálculo se realiza para las cuatro de cara a la exportación a Excel.
Al pulsar el botón de representar y en el caso de que los inventarios mínimos sean menores que los máximos y se haya seleccionado al menos un sistema de almacenamiento, se mostrará la gráfica correspondiente a los parámetros seleccionados en la parte inferior de la pantalla. La gráfica se ajusta automáticamente al ancho de la ventana, no obstante, el panel de la gráfica consta de distintos botones de navegación que permiten ampliar la gráfica y desplazarse por ella para buscar valores concretos de x o y así como modificar el tamaño de los ejes. Este panel de navegación también incluye la posibilidad de guardar la gráfica en formato de imagen. En el eje vertical se muestra qué variable se ha escogido para realizar la gráfica, así como los valores que toma en función de la altura. En la Figura 31 se explican los distintos elementos que se muestran en la gráfica.
Figura 30: Módulo de selección de variable a representar, mostrando la ampliación de la funcionalidad
37 Por último, se encuentra el spinbox que permite exportar los datos de las gráficas de las tres posibles variables a representar a un Excel. Primero, hay que ejecutar la representación de la gráfica del sistema de almacenamiento que se quiera estudiar, tras esto, se introduce en el spinbox el nombre que se le quiere dar a la hoja que va a contener los datos de dicho sistema de almacenamiento. Después de introducir el nombre de la hoja en el spinbox, una ventana emergente pregunta si se quiere crear una nueva hoja de cálculo o editar una ya existente. Al seleccionar una de las dos opciones, la ventana nos muestra el explorador de archivos para ubicar el nuevo archivo o elegir aquel archivo ya existente que se quiere editar. De esta manera, se pueden realizar cálculos más complejos a partir del factor de utilización, el coste global por palé o el espacio por hueco que ya han sido calculados por la aplicación y exportados a la hoja de cálculo.
La hoja Excel generada por la aplicación tendrá en cada fila calculados el factor de utilización, el coste global por palé y el espacio por hueco para cada altura y profundidad y rango de inventario.
En el caso de seleccionar más de un sistema de almacenamiento, se calcularán las variables de uno a uno hasta recorrer todas las profundidades y alturas. Al finalizar esto, si se han seleccionado varios rangos de inventario, se procede con el cálculo para el siguiente rango.
Figura 31: Imagen explicativa de gráficas, representando el factor de utilización
Figura 32: Spinbox de exportación a Excel
38 Figura 34: Aspecto de una hoja de cálculo, obtenida a partir de la aplicación. Se observan las columnas añadidas debido a la ampliación de la funcionalidad (equipo de manutención, medidas de palé, espacio por
hueco, espacio por palé).
Figura 33: Ventana emergente de ubicación del Excel exportado
