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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.



DEFINICIONEs 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.

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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

¿Vieneo va? Logística Característica Tipo RFMano

obraEquipoUnidad

¿Cómo? ¿Quién?= +

METODO

RF: Restricciones físicas



PROCEDIMIENTO DE DISEÑO1. Entender el manejo de materiales como sistema2. Evaluar los criterios que caracterizan al sistema3. Establecer los objetivos del sistema4. Obtener datos5. Desarrollar patrones preliminares de flujo6. Identificar actividades y visualizar relaciones7. Determinar requerimientos de espacio y asignación de

áreas8. Establecer el patrón de flujo de materiales9. Identificar y documentar los requerimientos de

movimiento.10. Analizar las características de los materiales11. Establecer las necesidades de infraestructura12. Estudiar y seleccionar el sistema apropiado13. Determinar la factibilidad de mecanización

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PROCEDIMIENTO DE DISEÑO14. 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 apropiado18. Chequear la selección por compatibilidad19. Preparar las especificaciones de rendimiento.20. Evaluar alternativas de compra de equipo21. Comprar el equipo.22. Implementación y evaluación


CRITERIOS DE DISEÑO

1. Incremento de producción y productividad2. Reducción de costos3. Mejoramiento de la seguridad4. Capacidad de almacenamiento5. Posibilidades de expansión6. Posibilidades de daño al producto7. Facilidades de control8. Mejora en condiciones de trabajo9. Mejora de calidad10. Reducción en la dependencia del manejo manual11. Facilidad de mantenimiento12. Flujo continuo13. Flexibilidad

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CRITERIOS DE DISEÑO

14. Capacidad de manejo de información15. Requerimientos de espacio16. Estandarización de componentes17. Adaptabilidad18. Optimización del flujo de materiales19. Manejo de grandes cargas unitarias20. Uso de mecanización21. Tiempos muertos mínimos22. Uso de equipo23. Mejora del servicio al cliente24. Cumplimiento con regulaciones actuales y futuras25. Compatibilidad


CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

1. Cantidades2. Volumen unitario3. Peso unitario4. Tipo y forma5. Uniformidad6. Propiedades físicas7. Propiedades químicas8. Propiedades mecánicas

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TIPOS DE SISTEMAS

1. Orientado al equipo2. Orientado al material3. Orientado al método4. Orientado a la función


SISTEMA ORIENTADO AL EQUIPO

Se describe en términos del uso de los tres tipo de equipo: bandas transportadoras, grúas y equipo móvil.El equipo define el flujo a seguir.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

Se describe en términos del uso de las características del material a ser movido.Usado para mover materiales líquidos y granel.Se usa también cuando las características del material atentan contra la seguridad del personal.


SISTEMA ORIENTADO AL METODO

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

Se clasifican el equipo y las actividades de acuerdo con la funciónSe 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?Bajo volumen de materialBaja razón de flujoFlujo no uniformeUnidades pequeñasDistancias muy cortasÁrea limitadaManejo infrecuentePatrones de flujo variablesPequeño porcentaje de tiempo en operaciones de manejoCosto insignificante de manejoFlujo de materiales muy complejoSerios obstáculos físicos en flujo

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MANEJO MECANIZADO

Alto volumenSe requiere de movimiento continuoSe requiere de excesivo manejoMano de obra directa ejecuta labores de manejoSe requiere controlar el flujoSe desea incrementar capacidadManejo de materiales peligrososOperadores esperan por materialesCuellos de botellaEspacio limitado


MANEJO AUTOMATIZADO

Alto volumenHay un alto porcentaje de manejo en la operaciónProducto y material son uniformesEs posible sincronizar movimiento con tareas de producciónSe requiere de control de producciónReduce costosSe puede tener un número limitado de patrones de flujoEl flujo de material es relativamente fijo

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NIVELES DE MECANIZACIONPOTENCIA 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

plantaladetotalPersonalmaterialesdemanejoaasignadoPersonalRH =

INDICES1. Recurso humano

2. Utilización del equipo de MM

3. Espacio para pasillosteóricaCapacidad

horapormovidaaCUE arg=

totalEspaciopasillosparaocupadoEspacioEP =

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sproductivasoperacionedeNúmerosmovimientodeNúmeroRM =

INDICES4. Razón de movimiento (RM)

5. Cargas dañadas (CD)

6. Energía (E)ascdetotalNúmero

dañadasascdeNúmeroCDarg

arg=

plantalaenconsumidatotalEnergíamanejodeequipoporconsumidaEnergíaE =



EJEMPLOEn 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?

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EJEMPLO

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



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

EJEMPLOa. Control del indicador

Promedio 0,03Desviación estándar 0,0293s 0,088LSC 0,119LIC -0,06

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EJEMPLOGRAFICO 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

VALO

R D

EL IN

DIC

AD

OR



EJEMPLOEs 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 0,022Desviación estándar 0,0083s 0,024LSC 0,046LIC -0

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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

VALO

R D

EL IN

DIC

AD

OR



EJEMPLOEs 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 siguiente.

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EJEMPLOb. 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= -0,00155b= 0,0315


COSTOS DE OPERACION

EJEMPLOEl 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 OPERACIONSOLUCION

horahoraCosto

horantoMantenimie

horahorasOperador

horahoraseCombustibl

horahorasdía

díasaño

añosónDepreciaci

horametros

horasdía

díametroshorarecorridaciaDis

operadoróndepreciaciecombustiblntomantenimiehoraCostometrohorametros

horahorametroshoratometrooperacióndeCosto

64.4$/

75.0$2

5.1$

25.1$8

10$

25.1$8

10$

39.1$8

1*360

1*520000$

3818

*3048/tan

/

0122.0$/381

/64.4$/

/cos/

=

==

==

==

==

==

+++=

===


HP DE MOTORES PARA BANDAS TRANSPORTADORAS

NOMENCLATURAhp: requerimiento de caballajes: velocidad de la banda en pies/min (fpm)L: carga a ser transportada en librasTL: longitud total de la banda en piesRC: espacio entre líneas centrales de rodillos en pulgadasWBR: ancho entre rieles en pulgadasα: ángulo de inclinación en gradosLLI: carga viva en inclinación en libras (peso del material

en la sección de la banda que está inclinada)BV: Valor baseFF: factor de fricciónLF: 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*]*)**[ SsenLLLFFTLLFBVhp I α+++

=


CALCULO DE HP PARA MOTORES PARA BANDAS DE RODILLOS

WBRBV *445.06.4 +=

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*]***[ SsenLLLFFTLLFBVhp I α+++

=

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EJEMPLOConsidere 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?



SOLUCIONPara 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=0.61TL=100 FF=0.05 L=LLI=1400 libras α=10 grados

hphp

SsenLLLFFTLLFBVhp I

52.214000

90*]1737.0*14001400*05.0100*61.018[14000

*]***[

=+++

=

+++=

α

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EJEMPLOConsidere 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

615.1627*445.06.4*445.06.4

=+=+=

BVWBRBV

SOLUCIONS=90 fpm RC=3 pulg WBR=27 pulg LF=2 TL=100 pies

FF=0.075 L=LLI=1400 libras α=15 grados

41.414000

90*]26.0*14001400*075.0100*2615.16[14000

*]***[

=

+++=

+++=

hp

hp

SsenLLLFFTLLFBVhp I α

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MODELO DEL AGENTE VIAJERO

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:Minimizar la suma de Cij ’s (costos, distancias, cargas, tiempos, etc) tal que se puedan visitar n-localidades y regresar al punto de partida.Se resuelve usando el modelo de asignación y luego buscando la solución factible por inspección.



Minimizar o maximizar la ∑Cij si se tiene la siguiente matriz de elementos: (Li: localidades)

L1 L2 L3 ……………….. Ln

L1 - C12 C13 ……………….. C1n

L2 C21 - C23 ……………….. C2n

L3 C31 C32 - ……………….. C3n

……

……

…

……

……

…

……

……

…

……

……

…

……

……

…

Ln Cn1 Cn2 Cn3 ……………….. -

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PROCEDIMIENTODeterminar la matriz de Cij’s.Resolver el problema usando el modelo de asignación.Inspeccionar la solución por su factibilidad, sea si se viaja a través de todas las localidades.Si es factible esa es la solución y es óptima. Si no lo es continuar.Inspeccionar por soluciones factibles cercanas a la óptima.



EJEMPLOUn 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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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 -



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 ∞

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SOLUCIONEsta 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.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 ∞



SOLUCIONSe inspecciona por valores pequeños. En este caso los 1’s.Se aplica la misma técnica de asignación, se setrazan 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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SOLUCIONSe inspecciona por valores pequeños. En este caso los 1’s.Se selecciona el 1.Se inspecciona el resto de la matriz.La solución es:

L1,L2,L3,L4,L5,L1La 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 ∞



EJEMPLOSe 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.

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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 -



SOLUCIONAntes 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 ∞

26



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 ∞



SOLUCIONNo 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 ∞

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SOLUCIONEsta 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 ∞



SOLUCIONSe inspecciona por valores pequeños. En este caso el 2.Se selecciona el 2.Se inspecciona el resto de la matriz.La solución es:

L1,L6,L3,L4,L5,L2, L1El 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 ∞

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