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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA PROGRAMA INGENIERIA INDUSTRIAL
256596 – DISEÑO DE PLANTAS INDUSTRIALES BENJAMIN PINZON HOYOS
(Director Nacional)
AUGUSTO CASTRO TRIANA Acreditador
PAMPLONA – N De S Enero de 2010
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ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO
El presente módulo fue diseñado en el año 2010 por el Ing. Saury José Thomas Manzano, el Ing. Thomas es Ingeniero Industrial, Especialista en Gerencia de Proyectos, Especialista en Estadística Aplicada y Magíster en Finanzas.
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INTRODUCCION
AL DISEÑO DE PLANTAS INDUSTRIALES
pipeisometric.com/introducci_n.html
En el diseño de una instalación industrial, los ingenieros desarrollan hojas de flujo del proceso, establecen las especificaciones del proyecto y el diseño o seleccionar el equipo.
El diseño del proyectista usa la información suministrada por los ingenieros y el equipo vendedores, aplica los conocimientos y la experiencia adquirida en la oficina y sobre el terreno para el diseño y la maquetación de la instalación.
El diseño de las instalaciones debe cumplir con las expectativas de los clientes, así como cumplir con los códigos de seguridad, con los estándares del gobierno, especificaciones del cliente, presupuesto y puesta en marcha.
El grupo de tuberías deberá proporcionar a cada grupo de diseño la información necesaria para completar su parte del proyecto y tener la serie completa de plan de construcción y dibujos terminados a tiempo.
Empresas de ingeniería y construcción realizan el diseño y esquemas de una instalación generan que cada día a día las necesidades de cambio y la actualización de planos, tales como la adición de una bomba u otro equipo
pequeño, por lo consiguiente se modifica el diseño y la base ingeniería planta principal.
Las plantas en funcionamiento requieren cambios en las instalación y buscan los servicios de ingeniería y empresas de construcción cuando la ampliación de las instalaciones existentes o la construcción de un nuevo proyecto.
Los diseñadores están expuestos en el día a día a las operaciones de la instalación y siga la construcción de pequeños proyectos.
4 Esto situación podrá exigir que el diseñador tiene una amplia gama de
conocimientos teóricos y prácticos, como él o ella a menudo se les puede pedir para diseñar y establecer el proyecto completo. El diseño puede preparar fundación, el acero, las tuberías y los dibujos como es necesario, y puede incluso hacer algunos aparatos eléctricos y de instrumentación diseño cuando sea necesario.
EMPRESAS DE INGENIERÍA ARQUITECTÓNICA
Los proyectistas y diseñadores de tubería de la arquitectura emplean empresas de ingeniería para aplicar sus habilidades comerciales en los edificios altos.
Estos incluyen: Edificios de oficinas, hospitales, condominios, tiendas centros comerciales, u otras estructuras similares. Además de los componentes industriales de tuberías, como las que se encuentran en una típica sala de calderas, complementario a los sistemas de tuberías debe ser diseñado para la plomería, HVAC, sistemas de drenaje y que También se requieren en estas estructuras.
Los proyectistas y diseñadores de tubería, debe ser capaz de elaborar dibujos, tales como:
Fichas de flujo de tuberías Planos de planta
Planos de ubicación de Equipo Planos de arreglos de tubería Planos de isométrica de tuberías
Partiendo de estos documentos los proyectista y diseñadores elaboran los el trabajo de:
gestión de proyectos material de control material de despegue estimaciones del proyecto análisis de tubería y apoyo dibujos de apoyo
compras
CONSTRUCTORAS
Muchas empresas se especializan sólo en la construcción de plantas. Aquí los proyectistas y diseñadores de tuberías pueden contribuir a supervisar la construcción de la instalación cuando se trabaja con la supervisión de un superintendente de construcción. El diseñador es a menudo llamado a hacer pequeñas diseño debido a cambios resultantes de errores detectados durante la
5 fase de construcción o como clientes dictar los cambios. En la terminación del
proyecto, los dibujos se actualizan a reflejar los numerosos cambios introducidos durante la construcción. Estos dibujos se llaman o se refiere a “as-built”
EMPRESAS DE FABRICACIÓN
Las empresas de fabricación requieren que fabricar y transportar gran parte de las tuberías necesarias para la construcción de la planta al lugar de trabajo estos dibujos de fabricación de son llamados ―piping spool drawings‖. Estos dibujos proporcionarán información detallada dimensiones de soldadores que puede fabricar la tubería.
El proyectista que prepara estos dibujos deben tener una amplia experiencia en diseño de plantas y la posición del redactor proporciona una valiosa experiencia en los materiales y la ciencia de los materiales.
PREPARACIÓN PARA LA ELABORACIÓN DE PROYECTOS QUE INVOLUCRAN TUBERÍAS
Se bebe tener una gran experiencia y conocimiento en materiales, procesos y estar actualizado y capacitado en los software que involucran la elaboración de diseño y construcción de los proyectos
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INDICE DE CONTENIDO
Pág.
UNIDAD 1. DEFINICION DE LOS REQUERIMIENTOS 16
CAPITULO 1. PLANEACION DE INSTALACIONES 19
1.1. DEFINICION DE PLANEACION DE INSTALACIONES 19
1.2 IMPORTANCIA DE LA PLANEACION DE INSTALACIONES 25
1.3 OBJETIVOS DE LA PLANEACIÓN DE INSTALACIONES 29
1.4 EL PROCESO DE PLANEACION DE INSTALACIONES 30
1.5 LA PLANEACION ESTRATEGICA DE INSTALACIONES 32
1.6 DESARROLLO DE ESTRATEGIAS PARA LA PLANEACIÓN DE INSTALACIONES
34
1.7 CONCEPTOS BASICOS 34
1.8 EJEMPLOS DE PLANEACION INADECUADA 34
1.9 PROBLEMAS 38
CAPITULO 2 DISEÑO DE PRODUCTOS, PROCESOS Y PROGRAMAS 39
2.1 INTRODUCCIÓN 42
2.2 DISEÑO DE PRODUCTOS 42
2.3 DISEÑO DEL PROCESO 47
2.4 DISEÑO DE PROGRAMAS 57
2.5 DISEÑO DE PLANTAS 71
2.6 PROBLEMAS 79
CAPITULO 3 EL FLUJO, EL ESPACIO Y LAS RELACIONES DE LAS ACTIVIDADES
81
3.1 INTRODUCCIÓN 81
3.2 PLANIFICACIÓN DEPARTAMENTAL 82
3.3 RELACIONES DE LAS ACTIVIDADES 92
3.4 PATRONES DE FLUJO 103
3.5 LA PLANIFICACIÓN DEL FLUJO 105
3.6 MEDICIÓN DEL FLUJO 107
3.7 REQUERIMIENTOS DE ESPACIO 109
3.8 PROBLEMAS 117
CAPITULO 4 MANEJO DE MATERIALES 120
4.1 INTRODUCCIÓN 120
4.2 EL ÁMBITO Y LAS DEFINICIONES DEL MANEJO DE MATERIALES 120
4.3 PRINCIPIOS DEL MANEJO DE MATERIALES 123
4.4 DISEÑO DE SISTEMAS DE MANEJO DE MATERIALES 126
4.5 DISEÑO DE UNA CARGA UNITARIA 129
4.6 EL EQUIPO DE MANEJO DE MATERIALES 145
4.7 ESTIMACIÓN DE LOS COSTOS DEL MANEJO DE MATERIALES 146
4.8 CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD 148
7 CAPITULO 5 MODELOS DE PLANIFICACIÓN DE LA DISPOSICIÓN Y
ALGORITMOS DE DISEÑO
152
5.1 INTRODUCCIÓN 152
5.2 TIPOS BÁSICOS DE DISPOSICIÓN 153
5.3 PROCEDIMIENTOS PARA LA DISPOSICIÓN 158
5.4 ENFOQUES ALGORÍTMICOS 166
5.5 PROBLEMAS 187
CAPITULO 6 OPERACIONES DEL ALMACÉN 189
6.1 INTRODUCCIÓN 182
6.2 MISIONES DE UN ALMACÉN 190
6.3 FUNCIONES EN EL ALMACÉN 193
6.4 OPERACIONES DE RECEPCIÓN Y EMBARQUE 195
6.5 UBICACIÓN DE LAS PLATAFORMAS 214
6.6 OPERACIONES DE ALMACENAMIENTO 216
6.7 OPERACIONES DE RECOLECCIÓN DE PEDIDOS 229
6.8 PROBLEMAS 236
CAPITULO 7 SISTEMAS DE FABRICACIÓN 238
7.1 INTRODUCCIÓN 238
7.2 SISTEMAS FIJOS DE AUTOMATIZACIÓN 241
7.3 SISTEMAS DE FABRICACIÓN FLEXIBLES 244
7.4 SISTEMAS DE VARIAS MÁQUINAS CON UNA SOLA ETAPA 247
7.5 REDUCCIÓN DEL TRABAJO EN PROCESO 249
7.6 FABRICACIÓN JUSTO A TIEMPO 250
7.7 TENDENCIAS EN LA PLANIFICACIÓN DE PLANTAS 256
7.8 PROBLEMAS 258
CAPITULO 8 SISTEMAS DE LAS PLANTAS 259
8.1 INTRODUCCIÓN 259
8.2 DESEMPEÑO DEL SISTEMA ESTRUCTURAL 259
8.3 SISTEMAS DE CERCADO 260
8.4 SISTEMAS ATMOSFÉRICOS 262
8.5 SISTEMAS ELÉCTRICO Y DE ILUMINACIÓN 270
8.6 SISTEMAS DE SEGURIDAD 277
8.7 SISTEMAS SANITARIOS 278
8.8 SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN DEL EDIFICIO 279
8.9 SISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE LAS PLANTAS
280
8.10 PROBLEMAS 282
CAPITULO 9. MODELOS CUANTITATIVOS DE PLANIFICACIÓN DE PLANTAS
283
9.1 INTRODUCCIÓN 284
9.2 MODELOS DE UBICACIÓN DE PLANTAS 295
9.3 MODELOS ESPECIALES DE DISPOSICIÓN DE PLANTAS 301
9.4 MODELOS DE DISPOSICIÓN PARA MÁQUINAS 303
9.5 MODELOS PARA ALMACENAMIENTO CONVENCIONAL 312
9.6 SISTEMAS AUTOMATIZADOS DE ALMACENAMIENTO Y
RECUPERACIÓN
8
9.7 SISTEMAS DE RECOLECCIÓN DE PEDIDOS (ORDER PICKING) 327
9.8 MODELOS DE MANEJO DE MATERIALES DE TRAYECTORIA FIJA 9.9 MODELOS DE LÍNEAS DE ESPERA
347
9.10 MODELOS DE SIMULACIÓN 361
CAPITULO 9. MODELOS CUANTITATIVOS DE PLANIFICACIÓN DE PLANTAS
9
LISTADO DE TABLAS
Pág.
Tabla 1.1 Porcentaje del producto interno bruto (PIB) por grupos de industrias gastado típicamente en nuevas instalaciones, de 1955 a nuestros días.
25
Tabla 2.1 Requerimientos de una hoja de ruta 55
Tabla 2.2 Información mínima del mercado requerida para la planificación de plantas
57 Tabla 2.3 Análisis de mercado que indica la naturaleza estocástica de los
requerimientos futuros para la planificación de plantas
60 Tabla 2.4 Información valiosa que debe obtenerse de mercadotecnia y que debe utilizar el planificador de plantas.
61 Tabla 2 5 Resumen de los requerimientos de producción para el ejemplo
2.1
65 Tabla 2.6 Distribuciones de probabilidad para el número de piezas
fundidas aceptables (x) a
66 Tabla 2.7 Ganancia de producir Q piezas fundidas, donde exactamente x
son aceptables
67 Tabla 2.8. Ganancia esperada de producir Q piezas fundidas 69 Tabla 2.9 Ejemplo de la especificación de los requerimientos totales de
equipo
70 Tabla 2.10 Diagrama de matriz para la participación en equipos 74 Tabla 2.11 Calendario semanal para las sesiones del equipo de trabajo 77 Tabla 2.12 Matriz de priorización para la evaluación de las alternativas de
diseño de la planta
78 Tabla 2.13 Priorización de las alternativas de disposición con base en los
niveles de trabajo en proceso (WIP)
78 Tabla 2.14 Clasificación de las distribuciones mediante todos los criterios 79 Tabla 3.1 Guía de procedimientos para combinar estaciones de trabajo en
departamentos de planificación
85
Tabla 3.2 Los estimados de holguras para pasillos 114
Tabla 3.3 Anchuras de pasillos recomendadas para diferentes tipos de flujo
117
Tabla 4.1 Hoja de revisión del manejo de materiales 125
Tabla 4.2 Comparación de los diferentes tipos de tarimas 136
Tabla 4.3 Anchuras de pasillos recomendadas para el diseño de una planta
149 Tabla 5.1 Ventajas y limitaciones de la disposición por productos fijos, la
disposición por productos, la disposición por grupos y la disposición por procesos.
158
Tabla 5.2 Matriz de flujo de materiales 173
Tabla 5.3 Matriz de distancias basada en la disposición existente 174 Tabla 5.4 Datos departamentales y tabla desde-hacia para el ejemplo 5.1 182
10 Tabla 6.1 Requerimientos de espacio para plataformas de 90° 207
Tabla 6.2 Requerimientos de espacio para plataformas de toque con un vehículo de 65 ft
208 Tabla 6.3 Holguras mínimas para maniobra en áreas de recepción y de
embarque
210 Tabla 6.4 Niveles de inventario para seis productos en un almacén,
expresado en cargas de tarimas del producto
218 Tabla 6.5 Información de recepción y embarque en los productos más
populares
224 Tabla 6.6 Proporciones de recepción / embarque para el ejemplo 6.6 224
Tabla 8.1 Tasas Normales de cambio de aire 263
Tabla 8.2 Área de la sala de control central por uso 264
Tabla 8.3 Ganancias de calor para mujeres y hombres que realizan trabajo ligero y pesado
270
Tabla 8.4 Requerimientos de carga promedio 271
Tabla 8.5 Niveles mínimos de iluminación para tareas visuales especifica. 273 Tabla 8.6 Reflectando aproximada para acabados de paredes y techos 274 Tabla 8.7 Producción de las lámparas al 70% de la vida nominal 275
Tabla 9.1 Solución de la coordenada x para el ejemplo 9.1 286
Tabla 9.2 Solución de la coordenada para el ejemplo 9.1 286
Tabla 9.3 Datos para el ejemplo 9.3 294
Tabla 9.4 Resultados de los intercambios pareados para la solución inicial para el ejemplo 9.4
297 Tabla 9.5 Resultados de intercambios pareados para la primera solución
mejorada para el ejemplo 9.4
297 Tabla 9.6 Cota inferior basada en la asignación para el ejemplo 9.4 301
Tabla 9.7 Ubicaciones de recolección para el ejemplo 9.10 322
Tabla 9.8 Número "óptimo" de bandas para la heurística de bandas 323
Tabla 9.9 Configuraciones alternas para el ejemplo 9.13 323
Tabla 9.10 Valores de (Hi(n)) para diversos valores de k en el ejemplo 10.30
333 Tabla 9.11 Valores de LF para bandas transportadoras de correa, dados
valores específicos de RC y WBR
336 Tabla 9.12 Valores de LF para bandas transportadoras de rodillos, dados
los valores de RC y WBR.
338
Tabla 9.13 Tabla desde-hacia 343
Tabla 9.14 Calculo de Pn para el ejemplo 9.22 351
Tabla 9.15 Cálculo de Pn para el ejemplo 9.23 355
11
LISTADO DE GRÁFICOS Y FIGURAS
Pág.
Figura 1.1 El ciclo de planeación de la instalación con mejoramiento continuo
23 Figura 1.2 La planeación de la instalación como parte de la excelencia en la cadena de suministro.
24 Figura 2.1 Relación entre el diseño de productos, procesos y programas
(PP&S) y la planificación de plantas.
44
Figura 2.2 Plano de las partes de un émbolo 46
Figura 2.3 Proceso de una decisión de fabricar o comprar. 49
Figura 2.4 Lista de partes para un regulador de flujo de aire 50 Figura 2.5 Lista de materiales para un regulador de flujo de aire 52 Figura 2.6. Lista de materiales par aun regulador de flujo de aire 53
Figura 2.7 Procedimiento de elección de un proceso. 54
Figura 2.8 Hoja de ruta para un componente del regulador de flujo de aire
56 Figura 2.9. Diagrama de volumen-variedad para una planta donde se
aplica la ley de Pareto.
62 Figura 2.10 Diagrama de volumen-variedad para una planta donde no se
aplica la ley de Pareto.
62 Figura 2.11 Ejemplo de un diagrama de afinidades para reducir el tiempo
de preparación de la fabricación.
72 Figura 2.12 Diagrama de interrelaciones para el diseño de plantas 73 Figura 2.13 Diagrama de árbol para la formación de familias de
productos.
73 Figura 2.14. Ejemplo de diagrama de red de actividades para un
proyecto de diseño de planta con expansión de la línea de producción
76 Figura 3.1 Clasificación de la disposición por volumen-variedad. 83
Figura 3.2 Matriz máquina-parte para el ejemplo 3.1. 87
Figura 3.3 Matriz máquina-parte ordenada. 88
Figura 3.4 Matriz máquina-parte ordenada por columnas 89
Figura 3.5 Matriz máquina-parte ordenada por filas. 89
Figura 3.6 Formación de dos celdas. 89
Figura 3.7 Matriz máquina-parte 90
Figura 3.8 Matriz máquina-parte ordenada 91
Figura 3.9 Formación de celdas con las máquinas 2 o 3. 91
Figura 3.10 Formación de celdas con duplicados de (a) la máquina 2 y (b) la máquina 3.
92
Figura 3.11 Sistema de administración de materiales. 95
Figura 3.12 Sistemas de flujo de materiales para diversos tipos de departamentos. (a) Departamentos de planificación por productos. (b) Departamentos de planificación por ubicación fija de materiales. (c) Departamento de planificación de familias de productos. (d)
Departamentos de planificación de procesos.
12
Figura 3.13 Sistema de flujo de materiales. 99
Figura 3.14 Sistema de distribución física. 101
Figura 3.15 Sistema de logística. 102
Figura 3.16 Patrones de flujo generales, (a) En línea recta, (b) En forma de U. (c) En forma de S. (d) En forma de W.
103 Figura 3.17 Flujo dentro de una planta considerando las ubicaciones de
ía entrada y la salida, (a) En la misma ubicación, (b) En lados
adyacentes, (c) En el mismo lado, pero en extremos opuestos, (d) En lados opuestos.
104
Figura 3.18 Jerarquía de planificación del flujo. 106
Figura 3.19 Impacto de las interrupciones en las trayectorias de flujo, (a) Trayectorias de flujo continuas, (b) Trayectorias de flujo interrumpidas.
106
Figura 3.20 Tabla de millaje. 108
Figura 3.21 Tabla de millaje triangular. 109
Figura 3.22 Hoja de requerimientos de servicios y de áreas departamentales
115 Figura 4.1 Ecuación de un sistema de administración de materiales. 127 Figura 4.2 Relaciones de dimensiones entre diversos elementos en un
sistema de distribución.
132 Figura 4.3 Sistema de contenedores/tarimas con dimensiones
progresivas.
134 Figura 4.4 Esquema de un subsistema de fabricación de empaque,
formación de tarimas, almacenamiento y embarque.
138 Figura 4.5 Patrones de tarimas para tamaños alternos de cajas de cartón
en una tarima de 48" X 40".
142 Figura 4.6 Esquema de tarimas para tamaños alternos de cajas de
cartón en una tarima de 36" X 36".
143 Figura 4.7 Flujos de contenedores/tarimas en: (a) un sistema
convencional, (b) un sistema de combinación, y (c) un sistema logístico integrado y de combinación de contenedores/tarimas.
144
Figura 5.1. Tipos de disposiciones, (a) Disposición de línea de
producción, (b) Disposición por productos fijos, (c) Disposición por familia de productos, (d) Disposición por procesos
155
Figura 5.2 Tabla de planificacion de la disposicion 161
Figura 5.3 Procedimiento de planificación sistemática de la disposición (SLP).
163
Figura 5.4 Diagrama de relaciones 164
Figura 5.5 Diagrama de relaciones de espacio 165
Figura 5.6 Disposiciones en bloques alternos. 166
Figura 5.7 Representación de una disposición discreta comparada con una disposición continua.
170 Figura 5.8 Ejemplos de departamentos divididos y no divididos. 172 Figura 5.9. Las disposiciones correspondientes a cada iteración. 174 Figura 5.10 Gráficas de adyacencias para disposiciones en bloques
alternos.
176 Figura 5.11 Tabla de relaciones y diagrama de relaciones para el 177
13 ejemplo basado en gráficas.
Figura 5.12 Pasos en el procedimiento basado en gráficas 179
Figura 5.13 Disposición en bloques obtenida de la gráfica de adyacencias final.
180 Figura 5.14 Disposición inicial de CRAFT y los centroides de los
departamentos para el ejemplo 5.1 (z = 2 974 X 20 = 59 480 unidades).
183 Figura 5.15 Disposición intermedia de CRAFT obtenida después de
intercambiar los departamentos E y F (z = 2 953 X 20 = 59 060 unidades).
183
Figura 5.16 Disposición final de CRAFT (z = 2 833.50 X 20 = 56 670 unidades).
184 Figura 5.17 Disposición final "ajustada" obtenida con CRAFT. 185 Figura 5.18. Ejemplo para demostrar que CRAFT no puede intercambiar
dos departamentos adyacentes con áreas diferentes
186 Figura 6.1 Oportunidades de almacenamiento dentro de una red
logística.
192
Figura 6.2 Funciones y flujos comunes en un almacén. 193
Figura 6.3 Disposiciones posibles de las áreas de embarque y de recepción, (a) Instalaciones de transporte en un lado del edificio, (b) Instalaciones de transporte en dos lados adyacentes del edificio, (c) Instalaciones de transporte en lados opuestos del edificio. (Con el permiso de Apple )
198
Figura 6.4 Ejemplo de la utilización de los elementos de tiempo predeterminados del Ü.S. Department of Agriculture (ÜSDA) para establecer el tiempo estándar de descarga de un vehículo.
204
Figura 6.5 Métodos cuenca y en "Y" para facilitar el acceso de vehículos a la propiedad. (a) Entrada para vehículos en cuenca, (fc) Entrada para vehículos en "Y"
205
Figura 6.6 Definición de la profundidad de la faja de estacionamiento de plataformas de 90°. (a) Plataforma sin obstrucción. (b.) Marquesina sostenida con postes, (c) Al lado de otros vehículos. (d) Caminos y lugares particulares.
206
Figura 6.7 Ventajas y desventajas de los anchos y las profundidades de la faja de estacionamiento de las plataformas a 90° y las plataformas de toque, (a) Plataforma a 90°. (b) Plataforma de toque a 45º
208
Figura 6.8 Áreas: (a) del lugar y (b) para las plataformas del ejemplo 6.1. 211 Figura 6.9 Diseños modulares de plantas de almacenamiento que
presentan las alternativas de expansión.
215
Figura 6.10 Ejemplo de disposición de un almacén 219
Figura 6.11 Distancias promedio recorridas. 220
Figura 6.12. Disposición ―óptima‖ del almacenamiento aleatorio 221
Figura 6.13 Disposición del almacenamiento aleatorio. 221
Figura 6.14 Disposición en forma rectangular del almacenamiento aleatorio.
222 Figura 6.15 Un ejemplo del cálculo del porcentaje del área total de
almacenamiento asignada a pasillos.
14 Figura 6.16 Ejemplos de formación de panales. El área sombreada no se
puede emplear para guardar otros materiales, (a) Formación de panales vertical. (V) Formación de panales horizontal.
223
Figura 6.17 Asignación de almacén y productos para el ejemplo 6.6 225 Figura 6.18 Ejemplo de las consideraciones de facilidad de acceso al
área de almacenamiento.
228 Figura 6.19 Distribución común de los gastos de operación de un
almacén.
229 Figura 6.20 Distribución normal del tiempo de un recolector de pedidos. 232
Figura 6.21 Análisis ABC: artículos y recolecciones. 233
Figura 6.22 Análisis ABC: artículos y pedidos terminados. 234
Figura 7.1 Variantes del patrón de flujo en línea recta. 242
Figura 7.2 Representación gráfica del trabajo en proceso después de liberarse para el piso del taller (de Merchant).
243 Figura 7.3 Disposiciones alternas para un sistema de fabricación flexible. 246 Figura 7.4 Un programa combinado de máquinas y herramientas. 248 Figura 7.5 Inventarios en el sitio de fabricación. (De Apple y Straban) 250 Figura 8.1. Dimensiones de una planta de ensamblado ligero para el
ejemplo 8.1
265 Figura 8.2 Planta de ensamblado con unidad de manejo de aire instalada
en el tejado para el ejemplo 8.1
266 Figura 8.3 Área de corte transversal del conducto principal. 267 Figura 8.4 Sección transversal de los conductos principal y secundario. 268 Figura 8.5 Configuración de las luminarias para 10 ft por encima de la
superficie de trabajo.
277
Figura 9.1 Ubicaciones en la planta de! ejemplo 9.1. 286
Figura 9.2 Ubicaciones de las coordenadas para las máquinas existentes en el ejemplo 9.1
288 Figura 9.3. Líneas horizontales y verticales que intersecan las
coordenadas de las máquinas existentes en el ejemplo 9.1
288 Figura 9.4. Sumas de las ponderaciones en las líneas que intersecan las
ubicaciones de las máquinas existentes en el ejemplo 9.1
289 Figura 9.5 ―Fuerzas‖horizontales y verticales netas para las regiones
entre las líneas que se intersecan para el ejemplo 9.1
289 Figura 9.6 "Fuerza" resultante para cada región de la cuadrícula definida
mediante las líneas verticales y horizontales que se intersecan para el ejemplo 9.1.
290
Figura 9.7 Líneas de contornos para el ejemplo 9.1. 291
Figura 9.8 Almacenamiento en carril profundo. 309
Figura 9.9 Almacenamiento en anaquel para tarimas, a) Anaquel de profundidad única. b) Anaquel de doble profundidad.
311 Figura 9.10 La heurística de cuatro bandas. (Debido al viaje de
Chebyshev, las líneas contínuas no necesariamente reflejan la trayectoría de viaje de la máquina de S/R)
320
Figura 9.11 Sistema de colas cíclico con dos servidores para el AS/RS de minicarga.
15 Figura 9.12 Disposición de banda transportadora considerada por Muth 329
Figura 9.13 Disposición de una banda transportadora para el ejemplo 9.14
331 Figura 9.14 (fl) La disposición departamental, (b) la red de nodos-arcos y
(c) la trayectoria de flujo óptima.
342
Figura 9.15 Árbol de la búsqueda. 343
Figura 9.16 (a) Ubicaciones de estaciones de trabajo; (b) y (c) sistemas alternativos de flujo en tándem con las estaciones de trabajo funcionando como estaciones de transferencia.
346
Figura 9.17, Sistemas de flujo tándem alternos con estaciones de transferencia separadas.
347 Figura 9.18 Disposición de la banda transportadora del ejemplo 9.23 354
Figura 9.19 Valores de L para la cola (M/G/1):(GD/ / ) 359
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UNIDAD 1. DEFINICION DE LOS REQUERIMIENTOS
Nombre de la Unidad Definición de los Requerimientos
Introducción En la última década, la planeación de instalaciones o plantas ha adquirido un significado totalmente nuevo y muy importante para el éxito o fracaso en las organizaciones. En el pasado, dicha actividad se consideraba, sobre todo, una ciencia. En el competitivo mercado mundial actual, es una estrategia. Los gobiernos, las instituciones educativas y las empresas ya no compiten entre si de manera individual. Ahora, estas entidades conviven en cooperativas, organizaciones, asociaciones y, en última instancia, en cadenas de suministro (Red de Instalaciones y medios de distribución que tiene por función la obtención de materiales, trasformación de dichos materiales en productos intermedios y productos terminados y distribución de estos productos terminados a los consumidores) sintetizadas para mantenerse competitivas al incorporar el consumidor en el proceso. Ya que esta variable (consumidor) tiene mucha importancia hoy en día.
El área de la planeación de instalaciones ha estado en boga durante muchos años. A pesar de su larga herencia, es uno de los más populares en las publicaciones, conferencias e investigaciones actuales. El tratamiento de la planeación de instalaciones como tema va desde los métodos con listas de recomendaciones, tipo recetario, hasta el modelado matemático muy sofisticado. En este texto, se pretende emplear un enfoque práctico para la planeación de instalaciones, que utilizan enfoques con base en conceptos tanto tradicionales como contemporáneos. Debe señalarse que la planeación de instalaciones, tal como se aborda en este libro, tiene muy diversas aplicaciones. Por ejemplo, el contenido de este modulo es válido tanto para la planeación de un nuevo hospital, un departamento de ensamblado, un almacén existente, planeación de un matadero municipal, como para el departamento de un aeropuerto. Ya sea que las actividades en cuestión ocurran el contexto de un hospital, una planta de producción, un almacén, un aeropuerto, una tienda detallista, una escuela, un banco, una oficina o cualquier parte de estas instalaciones, el material presentado en el texto debe ser útil para su planeación. Es importante reconocer que la planeación de instalaciones contemporánea considera éstas como entidades dinámicas y que un requerimiento fundamental para tener éxito en esta tarea es su adaptabilidad y su capacidad de ser adecuada a un nuevo tipo de utilización.
Justificación Mediante el uso de las herramientas tecnológicas adecuadas y la formulación de un plan estratégico en el Layout se adquieren hoy en día en las empresas manufactureras y de servicios grandes
17 beneficios operativos y económicos. Por ende que una efectiva comprensión de ―facility layout‖contribuirá al estudiante de pre-grado de Ingeniería Industrial a tomar de sus propias decisiones que le permitan generar valores a través de su gestión y convertirse en un facilitador de procesos de crecimiento y aprendizaje en el medio empresarial en el que se desenvolverá.
También, una tendencia mundial tenida en cuenta en las empresas es la logística, parte funcional e integral de esta asignatura, que busca estratégicamente que los estudiantes adquieran los conceptos básicos para una optimo layout teniendo en cuenta algunas áreas como el movimiento, almacenamiento y el control y manejo de inventarios de los productos, así como todo flujo de información asociado, a través de los cuales la organización y su canal de distribución se encauzan de modo tal que la rentabilidad presente y futura de la empresa sea maximizada teniendo en cuenta la calidad del material – las personas y del flujo de trabajo que conlleven a un éxito empresarial en la organización.
Intencionalidades Formativas
Objetivo General
El estudiante tendrá los conocimientos para realizar proyectos de localización, diseño y distribución de plantas industriales, así mismo tendrá capacidad para desarrollar soluciones para el manejo de materiales y servicios a la planta y al personal.
Objetivos Específicos
El estudiante conoce los factores requeridos para el diseño de una planta industrial
El estudiante conoce los aspectos para evaluar la capacidad y productividad de una planta industrial
El estudiante conoce los métodos para determinar los recursos necesarios para lograr un nivel dado de producción, de servicios y de personal requerido en una planta industrial
El estudiante conoce la estrategias para incrementar la competitividad mediante el despliegue de conocimientos relacionados con manejo de materiales, diseño de planta y logística en el sector industrial Colombiano.
Competencias
El estudiante conoce y comprende los conceptos, metodologías y herramientas para el desarrollo de proyectos de localización, diseño y distribución de plantas industriales mediante:
1. Nivel de comprensión de textos.
18 cuestionamiento:
3. Proposición de nuevas situaciones experimentales en los contextos teóricos, al igual que sacar conclusiones de un experimento con juicio de valor con argumentación u síntesis. Conjeturar, deducir y predecir explicaciones.
4. Intuición y creatividad
Palabras Claves Físico, Químico, Mecánico, Fisicoquímico, Ergonómico, Locativo, Psicosocial, Investigación
Denominación de capítulos
Capitulo 1. Planeación de Instalaciones Capitulo 2.
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CAPITULO 1
PLANEACION DE INSTALACIONES
1.1. DEFINICION DE PLANEACION DE INSTALACIONES
En la actualidad, la planeación que hacemos de las instalaciones debe tener como objetivo ayudar a una organización a alcanzar la excelencia en su cadena de suministro, para lo cual se tienen las siguientes seis etapas o niveles: realizar las actividades usuales, excelencia en los eslabones, visibilidad, colaboración síntesis y velocidad.
La realización de las actividades usuales ocurre cuando una empresa se esfuerza por maximizar cada una de sus funciones de manera individual. El propósito de los departamentos, cada uno por separado, como finanzas, mercadotecnia, ventas, adquisiciones, tecnología de información investigación y desarrollo, fabricación, distribución y recursos humanos, es ser el mejor departamento en la compañía. El énfasis no está en la eficacia de la organización. Cada elemento de la organización intenta funcionar bien dentro de su posición (silo) individual.
Sólo después de que cada eslabón alcanza la excelencia en el desempeño pueden todos aspirar a la excelencia en la cadena de suministro. Para alcanzar la excelencia en los eslabones, las empresas deben echar abajo los límites internos hasta que toda la organización funcione como una sola entidad. Las empresas suelen tener numerosos departamentos e instalaciones, entre ellos plantas, almacenes, y centros de distribución (DC). Si una organización aspira a la excelencia en la cadena de suministro debe observar dentro de si misma, eliminar y borrar los límites entre los departamentos y las instalaciones, y comenzar un viaje incesante de mejoramiento continuo. Debe tener iniciativas estratégicas y tácticas en los niveles de departamentos, plantas y relaciones para el diseño y los sistemas.
La excelencia en la cadena de suministro requiere que todos los que participan funcionen juntos. Sin embargo, si no se observan entre sí, no todos podrán funcionar en la cadena de suministro. La visibilidad, el tercer nivel de la excelencia en la cadena de suministro, saca a la luz todos los eslabones en la cadena de suministros. Minimiza las sorpresas en ésta porque aporta los eslabones de información necesarios para comprender el estado actual de los pedidos. Puede considerarse el primer paso real hacia la excelencia en la cadena de suministro. Mediante la visibilidad, las organizaciones llegan a comprender sus funciones en una cadena de suministro y adquieren conciencia de los otros eslabones. Un ejemplo es una empresa de electrónica con un sitio Web que permite a los clientes ver las tarjetas de circuitos y luego canaliza la información de estos clientes a los proveedores. Por lo tanto, la visibilidad requiere que se comparta la información
20 para que los eslabones comprendan el estado actual de un pedido y con ello
minimicen las sorpresas en la cadena de suministro.
Una vez que una cadena de suministro logra la visibilidad, puede avanzar a la colaboración, el cuarto nivel de la excelencia en la cadena de suministro. Mediante la colaboración, la cadena de suministro determina el mejor modo de cumplir con las demandas del mercado. La cadena de suministro funciona como un todo para maximizar la satisfacción del cliente, al mismo tiempo que minimiza los inventarios. La colaboración se logra por medio de una apropiada aplicación de la tecnología y de asociaciones autenticas. Existen diversas tecnologías para la colaboración y, lo mismo que con el software para la visibilidad, la cadena de suministro debe elegir la tecnología (o combinación de tecnologías) correcta si espera que la colaboración sea adecuada. Las buenas asociaciones requieren un compromiso total por parte de todos los eslabones en la cadena de suministro y se basan en la confianza y en un deseo mutuo de funcionar como unidad para beneficio de la cadena de suministro.
Después de lograda la colaboración, la cadena de suministro debe perseguir el proceso de mejoramiento continuo llamado síntesis. La síntesis es la unificación de todos los eslabones de la cadena de suministro para formar un todo. Crea una línea de comunicación completa desde la perspectiva del cliente. Los resultados de la síntesis son:
Un mayor retorno sobre los activos (ROA). Esto se logra al maximizar las vueltas del inventario, minimizar el inventario obsoleto, maximizar la participación de los empleados, y maximizar el mejoramiento continuo.
Una mayor satisfacción del cliente. Esto se consigue porque la síntesis crea empresas que responden a las necesidades de los clientes mediante la personalización. Conocen la importancia de una actividad con valor agregado. Asimismo, entienden el problema de la flexibilidad y cómo cumplir con los siempre cambiantes requerimientos de los clientes. Asimilan por completo el significado de la alta calidad y se esfuerzan por proporcionar un valor elevado.
Reducción en los costos. Esto se alcanza al examinar a fondo los costos de transporte, los costos de las adquisiciones, los costos de distribución, los costos de realizar el inventario, los costos de empacado, y demás, y buscar sin cesar modos de disminuirlos.
Una cadena de suministro integrada. Esto se obtiene al utilizar las asociaciones y la comunicación para integrar la cadena de suministro y concentrarse en el cliente final.
La síntesis no se consigue de la noche a la mañana. Se requiere tiempo para controlar los eslabones de una cadena de suministro y eliminar los límites entre
21 ellos. Sin embargo, si todos los eslabones son visibles y todas colaboran, la
síntesis se conseguirá pronto.
La velocidad es la síntesis acelerada. Es la materialización de la afirmación ―acelera o te caerás‖. El ambiente empresarial actual exige velocidad. Internet ha generado los pedidos inmediatos, y los clientes esperan que sus productos lleguen casi con esa misma rapidez. Una síntesis con velocidad crea redes de niveles múltiples que cumplen con estas demandas; son entidades complejas que pueden cumplir las demandas de la economía actual por medio de una combinación de asociaciones, flexibilidad, y robustos métodos de diseño.
Las instalaciones son componentes fundamentales de las redes de niveles múltiples necesarias para la excelencia en la cadena de suministros. Por lo tanto, cada organización en la cadena de suministro debe planificar sus instalaciones tomando en consideración a sus asociados en la cadena de suministros. Una adecuada planeación de instalaciones a lo largo de la cadena de suministro asegura que el producto se fabricará y entregará a entera satisfacción del cliente final. Por lo tanto, todas las plantas en la cadena de suministro tienen las características siguientes:
Flexibilidad. Las instalaciones flexibles son capaces de manejar diversos requerimientos sin verse alteradas.
Modularidad. Las instalaciones modulares tienen sistemas que cooperan de manera eficiente para una amplia gama de tasas de operación.
Facilidad de actualización. Las instalaciones actualizadas incorporan con oportunidad los avances en los sistemas de equipo y tecnología.
Adaptabilidad. Esto significa estar conscientes de las implicaciones de los calendarios, los ciclos, y los momentos críticos en el uso de las instalaciones.
Operatividad Selectiva. Consiste en comprender como funciona cada segmento de la instalación y permite preparar planes de contingencia. La creación de estas instalaciones requiere un enfoque holístico. Los elementos de este enfoque son:
Integración total: La integración del material y el flujo de la información en una verdadera progresión de lo general a lo particular que comienza con el cliente.
Fronteras eliminadas: La eliminación de las relaciones tradicionales cliente/proveedor y fabricación/almacenamiento, al igual que las que existen entre la recepción de pedidos, el servicio, la fabricación y la distribución. Consolidación: la fusión de las entidades empresariales similares y dispares
trae como resultado una menor, aunque más fuerte competencia en cuanto a clientes y proveedores. La consolidación también incluye la fusión física de los lugares, las empresas y las funciones.
22 Confiabilidad: La implementación de sistemas robustos, redundantes, y con
poca tolerancia a las fallas, con el propósito de crear niveles muy altos de tiempos de operación útil.
Mantenimiento: Una combinación de mantenimiento preventivo y mantenimiento predictivo. El mantenimiento preventivo es un proceso continuo que reduce los problemas de mantenimiento futuros. El mantenimiento predictivo prevé posibles problemas al monitorear las operaciones de una máquina o sistema.
Progresividad económica: la adopción de prácticas fiscales innovadoras que integren la información dispersa en una sola unidad de información que sirva para la toma de decisiones.
Para un planificador de instalaciones, la noción del mejoramiento continúo para la excelencia en la cadena de suministros debe ser un elemento integral del ciclo de Planeación de Instalaciones. El ciclo de Planeación del mejoramiento continúo de la instalación que se presenta en la figura 1.1. detalla este concepto. Ya sea que participe en la planeación de una instalación nueva o en la actualización de una instalación existente, el tema es de considerable interés y beneficios.
Es importante reconocer que no utilizamos el término planeación de la instalación como un sinónimo de términos relacionados, como ubicación de la instalación, diseño de la instalación o disposición de la instalación. Como se aprecia en la figura 1.2, es conveniente dividir la instalación en sus componentes de ubicación y de diseño.
23
Figura 1.1 El ciclo de planeación de la instalación con mejoramiento continuo
Determinar la ubicación de la instalación Mantener y mejorar continuamente Especificar/actualizar las actividades principales y relacionadas para alcanzar los
objetivos
Determinar los requerimientos de espacio para todas las
actividades
Implementar el plan Desarrollar planes alternos y
evaluar
Seleccionar un plan de la instalación ¿Qué tan factible resulta
incorporar la nueva instalación u operación en el lugar existente? No factible Factible
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Figura 1.2 La planeación de la instalación como parte de la excelencia en la cadena de suministro.
Diseño del sistema de administración Nivel CS IV y hacia arriba Ubicación de la instalación Diseño de la instalación
Diseño de los sistemas de la instalación Ubicación de la
instalación
Diseño del sistemas de administración Diseño de los sistemas de
la instalación
Diseño de la disposición
Diseño del sistema de administración Diseño de la disposición Planeación de la instalación Diseño de la instalación
Diseño de los sistemas de la instalación Diseña de la disposición Ubicación de la instalación Diseño de la instalación Planeación de la instalación Planeación de la instalación Sistema de atención médica Sistema farmacéutico Hospital
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1.2 IMPORTANCIA DE LA PLANEACION DE INSTALACIONES
Según el censo de Estados Unidos, las empresas estadounidenses invirtieron 1 038 billones en bienes de capital en 1999. De ese dinero gastaron $320 800 millones en estructuras, de los cuales $297 400 millones (92.7%) se destinaron a estructuras nuevas en 1999.
Desde 1955, cada año se gastó aproximadamente 8% del producto interno bruto (PIB) en instalaciones nuevas en Estados Unidos. La tabla 1.1 indica los gastos típicos, en porcentaje del PIB, por grupos de industrias. El tamaño de la inversión en instalaciones nuevas cada año vuelve importante el campo de la planeación de instalaciones. Como ya se mencionó la planeación de instalaciones contemporánea debe incluir la noción del mejoramiento continuo en el método del diseño. La importancia de la adaptabilidad, como un criterio de diseño fundamental, es evidente a partir de las exigencias de desempeño de las instalaciones adquiridas con anticipación, las cuales se modifican cada año y requieren una replaneación. Por esos motivos, parece razonable sugerir que más de $250 000 millones se gastarán cada año solo en Estados Unidos en instalaciones que necesitan planeación o replaneación.
Tabla 1.1 Porcentaje del producto interno bruto (PIB) por grupos de industrias gastado típicamente en nuevas instalaciones, de 1955 a nuestros días.
Industria Porcentaje del PIB
Manufactura Minería Ferrocarriles
Transportación aérea y otros medios de transporte Instalaciones públicas
Comunicación Comercial y otros Todas las industrias
3.2 0.2 0.2 0.3 1.6 1.0 1.5 8.0 Fuente: Oficina de Censos de Estados Unidos.
Si bien el volumen anual de dólares de las instalaciones planificadas o replanificadas señala las posibilidades de la planeación de instalaciones, no parece que se efectúe una planeación adecuada. Con base en nuestra experiencia colectiva, parece que existe una gran oportunidad de mejorar el proceso de planeación de instalaciones que se realiza actualmente en la industria. Para reflexionar un poco acerca de la amplitud de las oportunidades en planeación de instalaciones, considere las preguntas siguientes:
1. ¿Cómo afecta la planeación de instalaciones los costos de manejo de materiales y mantenimiento?
26 2. ¿Cómo afecta la planeación de instalaciones el espíritu de equipo de los
trabajadores y cómo afecta el espíritu de equipo de los trabajadores los costos de operación?
3. ¿En qué invierten las organizaciones la mayor parte de su capital y cuánta liquidez tiene su capital una vez invertido?
4. ¿Cómo afecta la planeación de instalaciones la administración de una instalación?
5. ¿Cómo afecta la planeación de instalaciones la capacidad de una instalación para adaptarse a los cambios y satisfacer los requerimientos futuros?
Aunque no es fácil contestar estas preguntas, sirven para destacar la importancia de una planeación de instalaciones eficaz. Por ejemplo, considere la primera pregunta. Entre 20 y 50% de los gastos totales de operación se atribuyen al manejo de materiales. Además, se suele aceptar que la planeación de instalaciones eficaz puede reducir estos costos en cuando menos 10 a 30%. Por lo tanto, si se aplicara una planeación de instalaciones eficaz la productividad de fabricar anual en Estados Unidos aumentaría aproximadamente tres veces más que en cualquiera de los 15 años anteriores.
Es difícil realizar proyecciones similares para otros sectores de la economía. Sin embargo, hay razones para creer que la planeación de instalaciones se mantendrá como uno de los campos más importantes del futuro. Representa una de las áreas más prometedoras para aumentar la tasa de mejoramiento en la productividad. La ―reindustrialización de Estados Unidos‖ y los desempeños relativos de las industrias de Asia, Europa y otros países que compiten con Estados Unidos tienen una intensa relación con la necesidad de mejorar la planeación de instalaciones. Las consideraciones económicas imponen una constante reevaluación y reconocimiento de los sistemas, el personal y el equipo existentes. Máquinas y procesos nuevos vuelven obsoletos los modelos y los métodos anteriores. La planeación de instalaciones debe ser una actividad continua en cualquier organización que pretenda mantenerse al tanto de los descubrimientos en su campo.
Con los rápidos cambios en las técnicas y el equipo de producción que han ocurrido en el pasado reciente y los que se esperan en el futuro, muy pocas empresas podrán conservar sus instalaciones antiguas sin dañar severamente su posición competitiva en el mercado. Los mejoramientos en la productividad deben materializarse con la misma rapidez con la que están disponibles para su implementación.
Uno de los métodos más eficaces para aumentar la productividad de una instalación y disminuir los costos es reducir o eliminar todas las actividades innecesarias o que provocan un gran desgaste económico. El diseño de
27 instalaciones debe alcanzar esta meta en términos de manejo de materiales,
utilización del personal y el equipo, inventarios reducidos y mayor calidad.
Si una organización actualiza de manera constante sus operaciones de producción para que sean lo más eficientes y eficaces posible, debe existir una reorganización y un rediseño continuos. Sólo en muy raras situaciones puede introducirse un proceso o una pieza de equipo nuevos en un sistema sin alterar las actividades en curso. Un solo cambio puede tener un impacto considerable en los sistemas integrados de tecnología, administración y de personal, lo cual provocará `problemas de suboptimización que sólo pueden evitarse o resolverse mediante el rediseño de la instalación.
La salud y la seguridad de los empleados es un área que se ha convertido en una fuente importante de motivación detrás de muchos estudios de planeación de instalaciones. En 1970, se promulgó en Estados Unidos el Acta de seguridad y salud ocupacional y se introdujo una obligación de gran alcance: ―asegurar lo más posible las condiciones laborales de todo trabajador en el país y conservar los recursos humanos".
Debido a que el acta cubre a casi todos los patrones con un negocio que tenga 10 o más empleados, ha tenido y seguirá teniendo un impacto significativo en los sistemas de estructuras, disposición y manejo de materiales para cualquier instalación dentro de su ámbito. De acuerdo con esta ley, se obliga al patrón a proporcionar un lugar de trabajo sin riesgos y a cump0lir con las normas de seguridad y salud ocupacional establecidas en el acta.
Debido a que estos estrictos requerimientos y a los castigos que conllevan, es obligatorio que durante la fase inicial de diseño de una instalación nueva o del rediseño y reorganización de una instalación existente se cumplan de manera adecuada las normas de salud y seguridad y se eliminen o reduzcan las probabilidades de riesgo dentro del ambiente de trabajo.
El equipo y/o los procesos que se pueden representar peligros para la salud y la seguridad de los trabajadores deben estar en áreas en donde el contacto posible con los empleados sea mínimo. Al incorporar medidas de salud y de seguridad en la fase inicial de diseño, el patrón puede evitar multas por condiciones inseguras, pérdidas económicas y la reducción de la fuerza de trabajo provocada por los accidentes industriales.
La conservación de la energía es otra motivación importante para llevar a cabo el rediseño de una instalación. La energía eléctrica se ha convertido en una materia prima fundamental y costosa. El equipo, los procedimientos y los materiales para conservarla se introducen en el mercado industrial tan rápido como se desarrollan. Conforme se introducen estas medidas para la conservación de la energía eléctrica, las empresas deben incorporarlas en sus instalaciones y procesos de fabricación.
28 A menudo, estos cambios requieren modificaciones en otros aspectos de diseño
de una instalación. Por ejemplo, en algunas de las industrias que utilizan que utilizan mucha energía elect6rica, ha resultado económicamente factible que las empresas hagan cambios en sus instalaciones para emplear la energía que descargan los procesos de fabricación con el fin de calentar agua y las áreas de oficina. En algunos casos, la inclusión de líneas de ductos y de servicios ha obligado a modificar los flujos de materiales y a la reubicación de los inventarios en proceso. En un gran complejo de oficinas, el diseño básico de las instalaciones se transformó a fin de que muchas oficinas obtuvieran calefacción del exceso de energía del equipo de cómputo.
En la actualidad, si una empresa desea conservar una ventaja competitiva, debe reducir su consumo de energía eléctrica. Una manera de lograrlo consiste en transformar y rediseñar las instalaciones o los sistemas de manejo de materiales y los procesos de fabricación para incorporar nuevas medidas de ahorro de energía. Otros factores que motivan la inversión en instalaciones o los sistemas de manejo de materiales y los procesos de fabricación para incorporar nuevas medidas de ahorro de energía.
Otros factores que motivan la inversión en instalaciones nuevas o la alteración de las instalaciones existentes son las consideraciones de la comunidad, la protección contra incendios, la seguridad, y el Acta para personas discapacitadas (ADA) de 1990. Los reglamentos de la comunidad en relación con el ruido, la contaminación del aire y la disposición de los residuos líquidos y sólidos se mencionan con frecuencia como razones para la instalación de equipo nuevo que requiere la modificación de las políticas operativas de las instalaciones y los sistemas.
Hoy en día, uno de los retos más importantes para los planificadores de instalaciones es cómo conseguir que la instalación cumpla con las recomendaciones del ADA. La promulgación de esta ley provocó un aumento importante en la transformación de las instalaciones y definió de manera radical el modo en que los planificadores de instalaciones abordan la planeación y el diseño. El acta afecta todos los elementos de la instalación desde la asignación de espacio de estacionamiento y el diseño de los espacios, las necesidades de rampas para entrada y salida, y la disposición de espacios recreativos hasta la altura de los bebederos. Las compañías gastan sin titubeos miles de millones de dólares para cumplir con esta ley y quienes se dedican a la planeación de instalaciones deben ser los líderes en el impulso de los cambios requeridos.
Casi a diario, el periódico de una ciudad grande informa acerca de un incendio que destruye una instalación completa. En muchos casos, estos incendios se atribuyen a un mantenimiento o a un diseño deficiente. Ahora, las empresas prestan una gran atención a las modificaciones para los sistemas de manejo de materiales, los
29 sistemas de almacenamiento, y los procesos de fabricación con el fin de reducir el
riesgo de incendios.
Los hurtos son otro problema importante y creciente en muchas industrias en la actualidad. Cada año se roban mercancía con valor de varios miles de millones de dólares de las empresas manufactureras en Estados Unidos. El nivel de control con el que se diseñan el manejo y el flujo de materiales, y el diseño mismo de la instalación física ayudan a reducir las pérdidas para una empresa.
1.3 OBJETIVOS DE LA PLANEACIÓN DE INSTALACIONES
Como se mencionó, la planeación de instalaciones debe hacerse dentro del contexto de la cadena de suministro para mantener una ventaja competitiva estratégica. Así como la estrategia de una cadena de suministro debe estar orientada hacia la satisfacción del cliente, ésta también debe ser el propósito principal de la planeación de instalaciones. Esto asegurará que los otros objetivos se alineen con aquellos que dan impulso a la empresa; por ejemplo, los ingresos y las ganancias de los clientes. Muchas entidades pierden de vista la importancia de los clientes para su existencia. El análisis de los clientes como un elemento interno de la cadena de suministro proporciona el enfoque para que esta actividad se mantenga por tiempo indefinido. Una gran cantidad de empresas, agencias gubernamentales, instituciones educativas y de servicios se concentran tanto en otros elementos y problemas internos, que pierden de vista al cliente final. Muchos ni siquiera pueden definir quiénes son sus clientes y, como resultado, fracasan. Las siglas de negocio a negocio (B2B) deben considerarse como B2B2B2B2B2C, en donde la ―C‖ representa al cliente. Al incorporar al cliente final en la cadena de suministro y desarrollar los eslabones de comunicación y otra infraestructura, el cliente final se convierte en parte de toda la cadena de suministro, como debe ser. Como resultado, el proceso de planeación de instalaciones se realizará teniendo al cliente final en mente.
Los objetivos de la planeación de instalaciones son:
Mejorar la satisfacción del cliente al facilitar sus transacciones, cumplir las promesas hechas a éste y responder a sus necesidades.
Aumentar el retorno sobre los activos (ROA) al maximizar las vueltas del inventario, minimizar el inventario obsoleto, maximizar la participación de los empleados y maximizar el mejoramiento continuo
Maximizar la velocidad para una rápida respuesta al cliente.
Reducir los costos y aumentar la rentabilidad de la cadena de suministro.
Integrar la cadena de suministro mediante asociaciones y comunicación. Apoyar la visión de la organización a través del mejoramiento del manejo de materiales, el control de materiales y de un buen mantenimiento.
30 Utilizar con eficacia el personal, el equipo, el espacio y la energía,
Maximizar el retorno de la inversión (ROI) en todos los gastos del capital.
Ser adaptable y promover la facilidad de mantenimiento.
Ofrecer a los empleados seguridad y satisfacción en el empleo.
No es razonable esperar que un diseño de instalaciones sea superior a los demás en todos los objetivos enlistados. Algunos de los objetivos entraran en conflicto. Por lo tanto, es importante evaluar cuidadosamente el desempeño de cada alternativa mediante el uso de criterios adecuados.
1.4 EL PROCESO DE PLANEACION DE INSTALACIONES
El proceso de planeación de instalaciones se comprende mejor al ubicarlo en el contexto del ciclo de vida de una instalación. Aunque una instalación se planifica una sola vez, a menudo se rediseña para alinearla con sus objetivos siempre cambiantes. Los procesos de planeación y replaneación de instalaciones se relacionan por medio del ciclo de planeación de instalaciones con mejoramiento continuo mostrado en la figura 1.1. Dicho proceso continua hasta que se demuele una instalación. Ésta se mejora de manera continua para satisfacer sus objetivos siempre cambiantes.
Aunque la planeación de instalaciones no es una ciencia exacta, puede abordarse de un modo organizado y sistemático. El proceso tradicional de diseño de ingeniería se aplica a la planeación de instalaciones del modo siguiente:
1. Definir el problema
Definir (o redefinir) el objetivo de la instalación: Ya sea que se planifique una instalación nueva o se mejore una existente, es esencial que se especifique la cantidad de los productos obtenidos o los servicios proporcionados. Se deben identificar, en lo posible, los volúmenes o los niveles de actividad. También, debe definirse la función de la instalación dentro de la cadena de suministro.
Especificar las actividades principal y de apoyo que se realizarán para alcanzar el objetivo. Las actividades principales y de apoyo que se llevarán a cabo y los requerimientos que deben cumplirse deben especificarse en términos de las operaciones, el equipo, el personal y los flujos de material relacionados. Las actividades de apoyo permiten que la actividad principal se desarrolle con un mínimo de interrupciones y retrasos. Por ejemplo, el mantenimiento es una actividad de apoyo de la fabricación.
31 2. Analizar el problema
Determinar las relaciones entre las actividades: establecer si las actividades interactúan o se apoyan (y el modo en el que lo hacen) dentro de los límites de la instalación y la forma en que esto debe realizarse. Deben definirse relaciones cuantitativas y cualitativas. 3. Determinar los requerimientos de espacio para todas las actividades. Deben
considerarse todos los requerimientos de equipo, material y personal al calcular los requerimientos de espacio para cada actividad. Generar diseños alternos.
Generar planes de instalación alternos: los planes de instalación alternos incluirán ubicaciones alternas y diseños alternos para la instalación. Entre las alternativas de diseño se incluirán la disposición, la estructura, y el sistema de manejo de materiales. Dependiendo de la situación particular, pueden separarse la decisión de ubicación de la instalación y la decisión de diseño de la instalación.
4. Evaluar las alternativas
Evaluar los planes de instalación alternos: Con base en los criterios aceptados, clasificar los planes especificados. Para cada uno, determinar los valores subjetivos relacionados y evaluar si estos factores afectarán la instalación y su operación, y la manera en que esto se ocurriría.
5. Seleccionar el diseño más apropiado
Elegir un plan de la instalación: El problema consiste en determinar cuál plan, si lo hay, será el más idóneo para satisfacer las metas y los objetivos de la organización. Muy a menudo, el costo no es la principal consideración al evaluar un plan de la instalación. La información generada en el paso anterior debe utilizarse para llegar a la elección final de un plan.
6. Implementar el diseño
Implementar el plan de la instalación: Una vez elegido el plan, una cantidad considerable de planeación debe preceder la construcción final de una instalación o la disposición de un área. Supervisar la instalación de una disposición, prepararse para iniciar, iniciar en realidad, funcionar, y depurar son partes de la fase de implementación de un plan de la instalación.
32 Mantener y adoptar el plan de la instalación: Conforme se aplican
nuevos requerimientos a la instalación, el plan general de la instalación debe modificarse en consecuencia. Debe reflejar las medidas de ahorro de energía o el equipo mejorado para manejo de materiales que se habilita. Los cambios en el diseño del producto o la mezcla pueden demandar transformaciones en el equipo de manejo de materiales. O en los patrones de flujo, los cuales, a su vez, requiere que se actualice el plan de la instalación.
Redefinir el objetivo de la instalación: Como se señala en el primer caso, es necesario identificar los productos que se van a generar o los servicios que se van a proporcionar en términos específicos y cuantificables. En el caso de modificaciones potenciales, expansiones, y demás en la instalación existente todos los cambios reconocidos deben considerarse e integrarse en el plan de diseño. Un método novedoso para la planeación de instalaciones es el proceso de planeación exitosa de instalaciones, el cual aparece en la figura 1.4. Una explicación mas detallada de dicho proceso se presenta en la tabla 1.2.
El modelo del éxito mencionado en la figura 1.4 indica con claridad a dónde se dirige un negocio. La experiencia ha demostrado que, para que el plan de una instalación tenga éxito, no sólo se requiere comprender con claridad la visión, sino también la misión, los requisitos para el éxito, los principios rectores y la evidencia del éxito. El total de estos cinco elementos (misión, visión, requisitos para el éxito, principios rectores y evidencia del éxito) forma el modelo del éxito de una organización.
Esos 5 elementos se pueden definir de la siguiente manera
1. Visión: una descripción de a dónde se dirige la organización 2. Misión: cómo alcanzar la visión.
3. Requisitos para el éxito: la ciencia de su negocio.
4. Principios rectores: los valores que se utilizarán mientras se busca la visión 5. Evidencia del éxito: los resultados mesurables que mostrarán cuando una
organización avanza hacia su visión.
1.5 LA PLANEACION ESTRATEGICA DE INSTALACIONES
Si bien es cierto que la planeación de instalaciones comprende la ubicación y el diseño de la instalación, existe otra responsabilidad principal: la planeación. Nunca se insistirá lo suficiente en la importancia de planificar la planeación de la instalación, porque este énfasis es lo que distingue las actividades del planificador de la instalación, porque este énfasis es lo que distingue las actividades del planificador de la instalación de las de diseñador y el ―ubicador‖ de la instalación.
33 Dwight D. Eisenhower dijo: ―El plan no es nada, la planeación es todo.‖ Como una
señal de su importancia en la planeación de instalaciones, considere el proceso de planificar, diseñar, y construir una planta de fabricación, e instalar y utilizar el equipo. Como se observa en la figura 1.7, Los costos de los cambios en el diseño aumentan de manera exponencial conforme el proyecto avanza más allá de la fase de planeación y diseño.
Al parecer el término planeación estratégica es de origen militar. El diccionario Webster define la estrategia como ―la ciencia y el arte de emplear la fuerza armada de un contendiente para asegurar los objetivos de una guerra‖. En la actualidad, el término se emplea a menudo en la política, los deportes, las inversiones y los negocios. Nos interesa su organización en este último campo. Con base en la definición de estrategia del Webster, la estrategia empresarial se define como el arte y la ciencia de emplear los recursos de una empresa para lograr sus objetivos de negocios. Entre los recursos disponibles están los de mercadotecnia, los de fabricación y los de distribución. Por lo tanto, se pueden desarrollar estrategias de mercadotecnia, de fabricación y de distribución para apoyar el logro de los objetivos empresariales.
Recuerde que la planeación de instalaciones se definió como la determinación del modo en el que los recursos de una empresa (los activos fijos intangibles) apoyan mejor el logro de los objetivos empresariales. En un sentido real, la planeación de instalaciones es, en sí misma, un proceso estratégico y debe ser una parte integral de la estrategia corporativa general.
A lo largo de la historia, el desarrollo de estrategias corporativas ha estado limitado al nivel directivo en muchas empresas. Además, las estrategias de negocios se solían limitar a considerar asuntos como las adquisiciones, las finanzas y la mercadotecnia. Por lo tanto, las decisiones se tomaban sin comprender con claridad el impacto en la fabricación y la distribución o en funciones de apoyo para la instalación, el manejo de materiales, los sistemas de información y las adquisiciones.
Por ejemplo, suponga que se aprueba un ambicioso plan de mercadotecnia sin comprender que la capacidad de fabricación es inadecuada para cumplirlo. Además, suponga que son excesivos los tiempos de preparación previstos para alcanzar la capacidad requerida. Como resultado, el plan de mercadotecnia fracasará debido a que no se comprendió su impacto en las personas, el equipo, y el espacio. Una planeación exitosa de la instalación debe considerar la integración de todos los elementos que afectarán el plan.