SISTEMA DE MANEJO DE MATERIALES

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PROFESOR: DR. JORGE ACUÑA A. 1

SISTEMA DE MANEJO DE

MATERIALES

El manejo de materiales en una organización de manufactura representa el sistema nervioso del mismo. Si no está adecuadamente diseñado habrán acciones de

descoordinación que llevarán a grandes problemas de productividad.

SISTEMA DE MANEJO DE

MATERIALES

DEFINICION Es el conjunto de elementos

(procedimientos, métodos, equipos, personas, espacio, etc.) que permiten el efectivo movimiento de partes, subproductos y productos a través de una facilidad de manufactura.

(2)

ECUACION DEL MANEJO

DE MATERIALES

¿Porqué? Innecesario ¿Qué? Necesario + MATERIAL

Tipo Características Cantidad Unidad Granel Líquido Gas Forma Dimensiones Temperatura Duración Peso unitario Recepción Otras Anual Por envío Máx inventario / movimiento ¿Dónde? + ¿Cuándo? MOVIMIENTO ¿Viene

o va? Logística Característica Tipo Unidad Equipo Manoobra RF

¿Cómo? ¿Quién? = + METODO RF: Restricciones físicas

SISTEMA DE MANEJO DE

MATERIALES

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO 1. Entender el manejo de materiales como sistema 2. Evaluar los criterios que caracterizan al sistema 3. Establecer los objetivos del sistema

4. Obtener datos

5. Desarrollar patrones preliminares de flujo 6. Identificar actividades y visualizar relaciones

7. Determinar requerimientos de espacio y asignación de

áreas

8. Establecer el patrón de flujo de materiales 9. Identificar y documentar los requerimientos de

movimiento.

10. Analizar las características de los materiales 11. Establecer las necesidades de infraestructura

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SISTEMA DE MANEJO DE

MATERIALES

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

14. Relacionar las características de los materiales y requerimientos de movimiento con los sistemas y capacidades de equipo.

15. Hacer una o mas selecciones preliminares de un sistema y de equipo.

16. Evaluar alternativas.

17. Seleccionar el sistema apropiado

18. Chequear la selección por compatibilidad 19. Preparar las especificaciones de rendimiento. 20. Evaluar alternativas de compra de equipo 21. Comprar el equipo.

22. Implementación y evaluación

CRITERIOS DE DISEÑO

1. Incremento de producción y productividad

2. Reducción de costos

3. Mejoramiento de la seguridad

4. Capacidad de almacenamiento

5. Posibilidades de expansión

6. Posibilidades de daño al producto

7. Facilidades de control

8. Mejora en condiciones de trabajo

9. Mejora de calidad

10. Reducción en la dependencia del manejo manual

11. Facilidad de mantenimiento

12. Flujo continuo

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CRITERIOS DE DISEÑO

14. Capacidad de manejo de información 15. Requerimientos de espacio

16. Estandarización de componentes 17. Adaptabilidad

18. Optimización del flujo de materiales 19. Manejo de grandes cargas unitarias 20. Uso de mecanización

21. Tiempos muertos mínimos 22. Uso de equipo

23. Mejora del servicio al cliente

24. Cumplimiento con regulaciones actuales y futuras 25. Compatibilidad

CARACTERISTICAS DE LOS

MATERIALES

1. Cantidades 2. Volumen unitario 3. Peso unitario 4. Tipo y forma 5. Uniformidad 6. Propiedades físicas 7. Propiedades químicas 8. Propiedades mecánicas

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TIPOS DE SISTEMAS

1.

Orientado al equipo

2.

Orientado al material

3.

Orientado al método

4.

Orientado a la función

SISTEMA ORIENTADO AL

EQUIPO

z

Se describe en términos del uso

de los tres tipo de equipo:

bandas transportadoras, grúas y

equipo móvil.

z

El equipo define el flujo a seguir.

z

Se decide sobre cada uno en

términos de espacio disponible y

características físicas de los

materiales en movimiento.

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SISTEMA ORIENTADO AL

MATERIAL

z

Se describe en términos del uso

de las características del material

a ser movido.

z

Usado para mover materiales

líquidos y granel.

z

Se usa también cuando las

características del material

atentan contra la seguridad del

personal.

SISTEMA ORIENTADO AL

METODO

z

Se describe en función del tipo

de producción donde va a ser

usado tal como: manual,

mecánica, producción masiva,

automatizada o por órdenes de

trabajo.

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SISTEMA ORIENTADO A LA

FUNCION

z

Se clasifican el equipo y las actividades

de acuerdo con la función

z

Se clasifican en:

– Sistemas de transporte (movimiento

horizontal)

– Sistemas de elevación (movimiento

vertical)

– Sistemas de conveyors (horizontal o

por gravedad)

– Sistemas de transferencia (uso de aire

con rutas fijas)

– Sistemas de autocarga (AGV,s)

NO HAY NECESIDAD DE

EQUIPO ¿Cuándo?

z Bajo volumen de material z Baja razón de flujo

z Flujo no uniforme z Unidades pequeñas z Distancias muy cortas z Área limitada

z Manejo infrecuente

z Patrones de flujo variables

z Pequeño porcentaje de tiempo en

operaciones de manejo

z Costo insignificante de manejo z Flujo de materiales muy complejo z Serios obstáculos físicos en flujo

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MANEJO MECANIZADO

z Alto volumen

z Se requiere de movimiento continuo z Se requiere de excesivo manejo z Mano de obra directa ejecuta labores

de manejo

z Se requiere controlar el flujo z Se desea incrementar capacidad z Manejo de materiales peligrosos z Operadores esperan por materiales z Cuellos de botella

z Espacio limitado

MANEJO AUTOMATIZADO

z Alto volumen

z Hay un alto porcentaje de manejo en la

operación

z Producto y material son uniformes z Es posible sincronizar movimiento con

tareas de producción

z Se requiere de control de producción z Reduce costos

z Se puede tener un número limitado de

patrones de flujo

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NIVELES DE MECANIZACION

POTENCIA CONTROL NM DESCRIPCION

10 Sistema automatizado en línea con autocontrol guiado por un computador central que sincroniza operaciones de manejo y de manufactura (FMS)

Computador

9 Sistema mecanizado con instrucciones y control desde una microcomputadora

Electrónico 8 Sistema mecanizado con control manual alimentado con cintas magnéticas o tarjetas programadas Panel de botones 7 Sistema de propulsión manejado por un panel de

control de botones con switches

6 Sistema de propulsión operado manualmente en el sitio de trabajo

Electricidad Combustión

5 Sistema de propulsión operado por un motor Gravedad 4 Sistema que utiliza la fuerza de gravedad para provocar

el movimiento del material

3 Carretillas manuales que permiten movimiento horizontal y vertical (pueden tener un motor) 2 Carretillas manuales que son empujadas por un

operador Fuerza

física

Manual

1 Manejo manual en recipientes NM: Nivel de mecanización

PRODUCTIVIDAD DEL

SISTEMA

planta la de total Personal materiales de manejo a asignado Personal RH =

INDICES

1. Recurso humano

2. Utilización del equipo de MM

3. Espacio para pasillos

teórica Capacidad hora por movida a C UE = arg total Espacio pasillos para ocupado Espacio EP=

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PRODUCTIVIDAD DEL

SISTEMA

s productiva s operacione de Número s movimiento de Número RM =

INDICES

4. Razón de movimiento (RM)

5. Cargas dañadas (CD)

6. Energía (E)

as c de total Número dañadas as c de Número CD arg arg = planta la en consumida total Energía manejo de equipo por consumida Energía E=

PRODUCTIVIDAD DEL

SISTEMA

EJEMPLO

En los últimos doce meses se ha

recolectado información del indicador

de cargas dañadas. Los valores

obtenidos se tienen en la tabla adjunta.

a. ¿Está bajo control ese indicador?

b. ¿Qué valor se proyecta para enero del

año siguiente?

(11)

PRODUCTIVIDAD DEL

SISTEMA

EJEMPLO

Mes E F M A M J J A S O N D Cargas dañadas 9 8 5 35 6 10 8 5 6 6 5 3 Cargas totales 245 324 235 290 300 435 256 340 200 389 312 280

PRODUCTIVIDAD DEL

SISTEMA

Mes E F M A M J J A S O N D Cargas dañadas 9 8 5 35 6 10 8 5 6 6 5 3 Cargas totales 245 324 235 290 300 435 256 340 200 389 312 280 Indicador 0,037 0,025 0,021 0,121 0,02 0,023 0,031 0,015 0,03 0,015 0,016 0,011

EJEMPLO

a.

Control del indicador

Promedio 0,03

Desviación estándar 0,029

3s 0,088

LSC 0,119

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PRODUCTIVIDAD DEL

SISTEMA

EJEMPLO

GRAFICO DEL INDICADOR

0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 0,120 0,140 E F M A M J J A S O N D MES V A L O R DE L INDI CAD O R

PRODUCTIVIDAD DEL

SISTEMA

EJEMPLO

Es evidente que el dato del mes de abril

corresponde a una situación especial que

deja al indicador con un comportamiento

extraño. Debe investigarse la causa de

ello pues no debe ocurrir en el futuro. Si

se elimina ese dato se tiene:

Promedio 0,022

Desviación estándar 0,008

3s 0,024

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PRODUCTIVIDAD DEL

SISTEMA

EJEMPLO

GRAFICO DEL INDICADOR

0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 E F M M J J A S O N D MES V A L O R DE L IN D IC ADO R

PRODUCTIVIDAD DEL

SISTEMA

EJEMPLO

Es evidente que el dato del mes de abril era

especial pues ahora el indicador refleja

una tendencia de decrecimiento, lo caul es

favorable en este caso.

b. Para contestar la pregunta b. se

aproximará una línea de regresión para

estimar el valor del mes de enero

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PRODUCTIVIDAD DEL

SISTEMA

EJEMPLO

b. Para contestar la pregunta b. se

aproximará una línea de regresión para

estimar el valor del mes 12.

Sea que el valor proyectado para enero es:

**y= 0.0315-12*0,00155= 0.0129**

m= -0,00155

b= 0,0315

COSTOS DE OPERACION

EJEMPLO

El costo de un montacargas es de $20000 y tiene una vida esperada de 5 años. El costo del

combustible es de $10 por 8 horas de trabajo y el costo de mantenimiento es de $1.50 por hora. Las fallas ocurren en promedio cada 2 horas. Si se recorren en promedio 3048 metros por día determinan el costo de operación por metro recorrido. Se trabajan 360 días al año y al operador del montacargas se le pagan $10 por hora.

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COSTOS DE OPERACION

SOLUCION hora hora Costo hora nto Mantenimie hora horas Operador hora horas e Combustibl hora horas día días año años ón Depreciaci hora metros horas día día metros hora recorrida cia Dis operador ón depreciaci e combustibl nto mantenimie hora Costo metro hora metros hora hora metros hora to metro operación de Costo 64 . 4 $ / 75 . 0 $ 2 5 . 1 $ 25 . 1 $ 8 10 $ 25 . 1 $ 8 10 $ 39 . 1 $ 8 1 * 360 1 * 5 20000 $ 381 8 * 3048 / tan / 0122 . 0 $ / 381 / 64 . 4 $ / / cos / = = = = = = = = = = = + + + = = = =

HP DE MOTORES PARA BANDAS

TRANSPORTADORAS

NOMENCLATURA hp: requerimiento de caballaje

s: velocidad de la banda en pies/min (fpm) L: carga a ser transportada en libras TL: longitud total de la banda en pies

RC: espacio entre líneas centrales de rodillos en pulgadas WBR: ancho entre rieles en pulgadas

α: ángulo de inclinación en grados

LL_I: carga viva en inclinación en libras (peso del material en la sección de la banda que está inclinada)

BV: Valor base FF: factor de fricción LF: factor de longitud

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CALCULO DE HP PARA MOTORES

PARA BANDAS DE FAJA

Para obtener BV se aproxima multiplicando WBR por 2/3. El valor de FF es 0.05 si la faja está soportada sobre rodillos y 0.3 si está soportada sobre una cama corrediza. El valor de LF se obtiene de tablas.

14000

*

]

*

)

*

[

BV

LF

TL

FF

L

LL

sen

S

hp

₌

+

I

α

CALCULO DE HP PARA MOTORES

PARA BANDAS DE RODILLOS

WBR

BV

=

4 .

6 +

0 .

445 *

El valor de FF es 0.1 cuando los rodillos están sobre una faja plana, 0.85 si se usa una faja acumulativa de cero presión para potenciar los rodillos, 0.075 cuando una faja V potencia los rodillos y 0.05

cuando los rodillos son potenciados por una cadena. El valor de LF se obtiene de tablas. El valor de BV ser calcula así:

14000

*

]

*

[

BV

LF

TL

FF

L

LL

sen

S

hp

=

+

I

α

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CALCULO DE HP PARA MOTORES

PARA BANDAS DE FAJA

CALCULO DE HP PARA MOTORES

PARA BANDAS DE RODILLOS

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CALCULO DE HP PARA MOTORES

PARA BANDAS DE FAJA

EJEMPLO

Considere una banda de faja de 100 pies, soportada sobre rodillos e inclinada a un ángulo de 10 grados. El espacio entre los rodillos es de 6 pulgadas y se tiene un WBR de 27 pulgadas. Esta banda se usa para transportar recipientes de piezas que miden 18 pulgadas de ancho y pesan 35 libras (por estabilidad se desea que un mínimo de dos rodillos soporte la carga en plano y tres o mas en inclinación. Se debe dejar un espacio de 12 pulgadas entre recipientes. La velocidad de la banda es de 90 pies por minuto. ¿Cuál es del valor de hp requerido por esta banda?

CALCULO DE HP PARA MOTORES

PARA BANDAS DE FAJA

SOLUCION

Para facilitar el cálculo se definirá el segmento de carga como un recipiente mas el espacio entre recipientes. Por ello la longitud de del segmento de carga es de 30 pulgadas. Así, cabrán 40 segmentos de carga en los 100 pies. Así el peso de la carga será de 40*35=1400 libras. Así:

S=90 fpm RC=6 pulg WBR=27 pulg BV= (2/3)27=18 LF=0.61 TL=100 FF=0.05 L=LL_I=1400 libras α=10 grados hp hp S sen LL L FF TL LF BV hp I 52 . 2 90 * ] 1737 . 0 * 1400 1400 * 05 . 0 100 * 61 . 0 18 [ 14000 * ] * * * [ = + + + = + + + = α

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CALCULO DE HP PARA MOTORES

PARA BANDAS DE RODILLOS

EJEMPLO

Considere el mismo ejemplo anterior pero ahora usando una banda de rodillos que es

potenciada por una banda V. La distancia entre rodillos es de 3 pulgadas. Además, la inclinación requerida es de apenas 15 grados.

CALCULO DE HP DE MOTORES

PARA BANDAS DE RODILLOS

615 .

16

27 *

445 .

0

6 .

4 *

445 .

0

6 .

4 =

+

=

+

=

BV

WBR

BV

SOLUCION

S=90 fpm RC=3 pulg WBR=27 pulg LF=2 TL=100 pies FF=0.075 L=LL_I=1400 libras α=15 grados 41 . 4 14000 90 * ] 26 . 0 * 1400 1400 * 075 . 0 100 * 2 615 . 16 [ 14000 * ] * * * [ = + + + = + + + = hp hp S sen LL L FF TL LF BV hp I α

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MODELO DEL AGENTE VIAJERO

z El modelo consiste en seleccionar una ruta

que una todas la localidades de tal manera que se minimice o maximize una función de costos, distancias, cargas, tiempos, etc). El modelo consiste en:

z Minimizar la suma de C_ij’s (costos, distancias,

cargas, tiempos, etc) tal que se puedan visitar n-localidades y regresar al punto de partida.

z Se resuelve usando el modelo de asignación y

luego buscando la solución factible por inspección.

MODELO DEL AGENTE VIAJERO

Minimizar o maximizar la ∑C_ijsi se tiene la siguiente matriz de elementos: (L_i: localidades)

L1 L2 L3 ……….. Ln L₁ - C₁₂ C₁₃ ……….. C_1n L2 C21 - C23 ……….. C2n L3 C31 C32 - ……….. C3n …… …… … …… …… … …… …… … …… …… … …… …… …

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MODELO DEL AGENTE VIAJERO

PROCEDIMIENTO

z Determinar la matriz de C_ij’s.

z Resolver el problema usando el modelo de

asignación.

z Inspeccionar la solución por su factibilidad, sea si

se viaja a través de todas las localidades.

z Si es factible esa es la solución y es óptima. Si no

lo es continuar.

z Inspeccionar por soluciones factibles cercanas a la

óptima.

MODELO DEL AGENTE VIAJERO

EJEMPLO

Un montacargas debe entregar materiales a cada una de cinco localidades sin que existan restricciones ni prioridades en el tiempo de entrega. Las distancias en metros de viajar de cada localidad a cada localidad se muestran en la matriz adjunta. Establecer la ruta de entrega.

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MODELO DEL AGENTE VIAJERO

EJEMPLO L₁ L₂ L₃ L₄ L₅ L1 - 2 5 7 1 L₂ 8 - 3 8 2 L3 8 7 - 4 7 L₄ 12 4 6 - 5 L5 1 3 2 8

-MODELO DEL AGENTE VIAJERO

L1 L2 L3 L4 L5 L1 ∞ 1 4 6 0 L₂ 4 ∞ 1 6 0 L3 4 3 ∞ 0 3 L4 8 0 2 ∞ 1 L5 0 2 1 7 ∞ SOLUCION

Resta de menor en renglones Resta de menor en columnas

L1 L2 L3 L4 L5 L1 ∞ 1 3 6 0 L2 4 ∞ 0 6 0 L3 4 3 ∞ 0 3 L4 8 0 1 ∞ 1 L5 0 2 0 7 ∞

(23)

MODELO DEL AGENTE VIAJERO

SOLUCION

z Esta es una solución

óptima en asignación, pero no lo es para el problema en cuestión pues no pasa por todas la localidades pues va de 1 a 5 y de 5 a 1. z La distancia total recorrida es 1+3+4+1+1=13 metros L1 L2 L3 L4 L5 L1 ∞ 1 3 6 0 L2 4 ∞ 0 6 0 L3 4 3 ∞ 0 3 L4 8 0 1 ∞ 1 L5 0 2 0 7 ∞

MODELO DEL AGENTE VIAJERO

SOLUCION

z Se inspecciona por

valores pequeños. En este caso los 1’s.

z Se aplica la misma

técnica de

asignación, se se trazan el mínimo número de líneas que pasan por todos los ceros. L1 L2 L3 L4 L5 L1 ∞ 1 3 6 0 L2 4 ∞ 0 6 0 L3 4 3 ∞ 0 3 L4 8 0 1 ∞ 1 L5 0 2 0 7 ∞

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MODELO DEL AGENTE VIAJERO

SOLUCION

z Se inspecciona por

valores pequeños. En este caso los 1’s.

z Se selecciona el 1. z Se inspecciona el resto de la matriz. z La solución es: L₁,L₂,L₃,L₄,L₅,L₁ z La distancia total recorrida es 2+3+4+5+1=15 metros L1 L2 L3 L4 L5 L1 ∞ 0 2 5 0 L2 4 ∞ 0 6 0 L3 4 2 ∞ 0 3 L4 8 0 1 ∞ 1 L5 0 1 0 7 ∞

MODELO DEL AGENTE VIAJERO

EJEMPLO

Se tiene que hacer entregas de materiales a cada una de seis localidades sin que existan

restricciones ni prioridades en el tiempo de entrega. Las cargas a enviar en kilos de cada localidad a cada localidad se muestran en la matriz adjunta. Establecer la ruta de entrega que maximize la carga. Asuma que el equipo tiene suficiente capacidad para el envío máximo.

(25)

MODELO DEL AGENTE VIAJERO

EJEMPLO L1 L2 L3 L4 L5 L6 L1 - 10 12 18 24 35 L₂ 5 - 17 16 23 32 L₃ 12 16 - 23 50 33 L4 4 34 11 - 60 41 L5 8 56 27 12 - 3 L6 12 12 32 28 32

-MODELO DEL AGENTE VIAJERO

SOLUCION

Antes de la resta se deben cambiar los valores por negativos L₁ L₂ L₃ L₄ L₅ L₆ L1 ∞ -10 -12 -18 -24 -35 L2 -5 ∞ -17 -16 -23 -32 L₃ -12 -16 ∞ -23 -50 -33 L4 -4 -34 -11 ∞ -60 -41 L5 -8 -56 -27 -12 ∞ -3 L6 -12 -12 -32 -28 -32 ∞

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MODELO DEL AGENTE VIAJERO

L1 L2 L3 L4 L5 L6 L1 ∞ 25 23 17 11 0 L2 27 ∞ 15 16 9 0 L3 38 34 ∞ 27 0 17 L4 56 16 39 ∞ 0 19 L5 48 0 29 44 ∞ 53 L6 20 20 0 4 0 ∞ SOLUCION

Resta de menor en renglones Resta de menor en columnas

L1 L2 L3 L4 L5 L6 L1 ∞ 25 23 13 11 0 L2 7 ∞ 15 12 9 0 L3 18 34 ∞ 23 0 17 L4 36 16 39 ∞ 0 19 L5 28 0 29 40 ∞ 53 L₆ 0 20 0 0 0 ∞

MODELO DEL AGENTE VIAJERO

SOLUCION No hay solución aun se

continua con la metodología de asignación L1 L2 L3 L4 L5 L6 L1 ∞ 25 23 13 11 0 L2 7 ∞ 15 12 9 0 L3 18 34 ∞ 23 0 17 L4 36 16 39 ∞ 0 19 L5 28 0 29 40 ∞ 53 L6 0 20 0 0 0 ∞

(27)

MODELO DEL AGENTE VIAJERO

SOLUCION Esta es una solución

óptima en

asignación, pero no lo es para el

problema en cuestión pues no pasa por todas la localidades pues va de 1 -6 - 3 -1. Carga= 211Kilos L1 L2 L3 L4 L5 L6 L1 ∞ 18 11 1 20 0 L2 0 ∞ 3 0 18 0 L3 0 18 ∞ 2 0 24 L4 18 0 18 ∞ 0 26 L5 26 0 23 35 ∞ 53 L6 3 25 0 0 21 ∞

MODELO DEL AGENTE VIAJERO

SOLUCION z Se inspecciona por valores pequeños. En este caso el 2. z Se selecciona el 2. z Se inspecciona el resto de la matriz. z La solución es: L₁,L₆,L₃,L₄,L₅,L₂, L₁ z El peso total de carga es 211 kilos, sea es óptima la solución L1 L2 L3 L4 L5 L6 L1 ∞ 18 11 1 20 0 L2 0 ∞ 3 0 18 0 L3 0 18 ∞ 2 0 24 L4 18 0 18 ∞ 0 26 L5 26 0 23 35 ∞ 53 L6 3 25 0 0 21 ∞